包括限幅的放大装置制造方法及图纸

放大装置(100)包括放大器电路(110)和限幅器(120)。放大器电路(110)包括用于待放大的输入信号的信号输入端(111)和用于第一输出信号的第一信号输出端(112)。限幅器(120)包括差分放大器(125)，该差分放大器包括用于阈值控制信号的第一差分放大器输入端(129)、用于反馈信号的第二差分放大器输入端(113)以及用于指示阈值控制信号与反馈信号之间的差值的阈值信号的差分放大器输出端(124)。限幅器(120)还包括具有耦合到第一信号输出端(112)的第一阳极(122)和耦合到差分放大器输出端(124)的第一阴极(123)的第一二极管(121)，以及耦合在差分放大器输出端(124)与第二差分放大器输入端(113)之间的反馈级(128)。反馈级(128)被布置成取决于阈值信号生成反馈信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括限幅的放大装置
本专利技术涉及一种放大装置、一种包括该放大装置的接收设备以及一种包括该接收设备的无线电通信设备，并且具体地但非排它地应用于射频集成电路。
技术介绍
射频集成电路(RFIC)包括越来越多的数字处理，由于射频(RF)频谱是稀缺资源，因此需要在越来越高的频带中操作。例如，最近，第三代合作伙伴计划(3GPP)正在部署3至6GHz范围内的频带。另外，目标功耗也在不断降低。针对这些因素，RFIC正在使用例如28nm技术在深度互补金属氧化物半导体(CMOS)节点中实施。由于晶体管的电压处理有限，所以使用深度CMOS节点进行射频设计会产生一些问题。一个特别难点是低噪声放大器(LNA)设计。为了在LNA中获得低噪声和高带宽，需要快速晶体管，并且需要高增益来抑制LNA之后的电路的噪声。通常，在LNA输出端使用谐振器负载，以实现高电压增益和高输出信号摆幅。对于多标准RFIC的要求越来越高，特别是对于支持双重呼叫和/或WiFi的移动电话。支持多个同时的3GPP系统和/或WiFi的用户设备(UE)可能由于天线之间的串扰而对其自己的接收器产生显著的干扰。为了降低成本，希望将接收器输入端信号的滤波减到最小，但这可能会导致串扰，从而导致LNA内的高信号电平并损坏它们。特别具有挑战性的情况是部署在室内的小型基站。在这种情况下，一些UE可以连接到室内系统，而其它UE连接到室外系统，例如使用室内不可用的运营商，所有UE可能在相同频带中操作。连接到室外系统的UE将比连接到室内系统的那些以更高的输出功率进行传输，以便能够到达室外基站。这可能会对室内基站的LNA造成高度干扰，足以损坏它们。连接到室外系统的UE可能作为室内系统的阻挡器并且破坏该频带中的所有通信。另一个具有挑战性的情况涉及波束成形无线电，其中优选地在LNA之前不使用滤波器，因为可以采用大量的天线，例如大约一百个。在这种情况下，高功率带外信号可能会进入LNA并损坏它。需要改进放大。
技术实现思路
根据第一方面，提供了一种放大装置，包括：放大器电路和限幅器：其中放大器电路包括用于待放大的输入信号的信号输入端和用于第一输出信号的第一信号输出端；以及其中限幅器包括：差分放大器，包括用于阈值控制信号的第一差分放大器输入端、用于反馈信号的第二差分放大器输入端以及用于表示阈值控制信号与反馈信号之间的差值的阈值信号的差分放大器输出端：第一二极管，具有耦合到第一信号输出端的第一阳极和耦合到差分放大器输出端的第一阴极：以及反馈级，耦合在差分放大器输出端与第二差分放大器输入端之间，其中反馈级被设置为取决于阈值信号来生成反馈信号。因此，可以使用取决于阈值控制信号与反馈信号之间的差值的阈值来在第一信号输出端处应用限幅。放大装置可通过在第一信号输出端处提供限幅来保护放大器电路免受损坏，同时通过仅在需要保护时才提供限幅来减少所需信号的降级。可以选择阈值控制信号来设置限幅的阈值以适应主要条件。使用反馈来建立阈值信号使得能够精确地设置阈值信号并且保持恒定。使用反馈来建立阈值信号还使得能够在输入信号电平增加时更快地开始限幅而没有显著的滞后并且不会生成显著的瞬态信号。同样，当输入信号电平降低到发生限幅的电平以下时，使用反馈使得能够重新开始线性操作而没有显著的滞后并且不会生成显著的瞬态信号。阈值控制信号可以从放大装置外部的源提供。可选地，在一些实施例中，限幅器可以包括阈值控制器，该阈值控制器被布置成取决于放大器电路的属性生成阈值控制信号。该特征通过使阈值信号适应主要条件或放大器电路的特性来实现改进的性能，特别是使限幅的阈值最大化，同时使对放大器电路的损坏的可能性最小化。在一个示例中，放大器电路的属性可以是放大器的温度。这使得阈值信号能够根据温度变化电路进行调整。在另一示例中，放大器电路的属性可以是集成电路工艺角(processcorner)。这使得能够根据放大器电路的电路组件的电特性来调适阈值信号。差分放大器可以包括检测器级，该检测器级被布置成生成指示阈值控制信号与反馈信号之间的差值的平均值的平均信号，放大装置可以进一步包括增益控制级，该增益控制级被布置成取决于平均信号生成增益控制信号，并且放大器电路可以被布置成具有取决于增益控制信号的增益。这个特征，由此可以组合使用限幅和增益控制，使得在不使用低限幅阈值的情况下，放大器电路能够被保护而免受具有高的峰值平均功率比(PAPR)的输入信号的峰值电平(其可以是所需信号或干扰)的损坏，这可能会降低性能，并可实现宽动态范围并实现快速的限幅操作。增益控制级可以被布置成控制增益控制信号，使得放大器电路的增益响应于平均信号指示输入信号具有低于低信号电平阈值的电平而增大，响应于平均信号指示输入信号具有高于高信号电平阈值的电平而降低，并且响应于平均信号指示输入信号具有在低信号电平阈值与高信号电平阈值之间的电平而不改变。这个特征使得能够使用滞后，从而避免放大器电路的增益的频繁变化，这可能会降低性能。检测器级可以被布置成使用可调整时间常数来生成平均信号，并且限幅器还可以包括时间常数控制器，该时间常数控制器耦合到检测器级并且被布置成取决于待放大的输入信号的属性来调整可调整时间常数。这个特征能够提高性能。在一个实施例中，输入信号的属性可以是调制类型。在另一实施例中，输入信号的属性可以是信号干扰比。差分放大器可以包括差分输入级和输出级，其中差分输入级的第一输入端耦合到第一差分放大器输入端，并且差分输入级的第二输入端耦合到第二差分放大器输入端，其中输出级的输入端耦合到差分输入级的输出端，并且输出级的输出端耦合到差分放大器的差值输出端，并且检测器级可以耦合到差分输入级的输出端以确定平均信号。这个特征使得检测器级的平均可以独立于输出级进行，因此不会影响源自于输出级的阈值信号。检测器级可以被布置成通过生成与流入输出级中的电流成比例的电流来复制流入输出级的电流，并且可以被布置成从副本生成平均信号。这个特征使得放大器电路的增益控制能够准确地反映阈值信号的变化，从而准确地反映输入信号的电平。放大器电路可以包括用于第二输出信号的第二信号输出端，第一和第二输出信号一起形成差分信号，并且限幅器可以包括第二二极管，该第二二极管具有耦合到第二信号输出端的第二阳极和耦合到差分放大器输出端的第二阴极。这个特征使得放大装置能够用于传送差分信号。反馈级可以包括耦合在差分放大器输出端与第一电压供电线之间的电容元件。这个特征能够降低阈值信号中的瞬变。反馈级可以包括耦合在差分放大器输出端与第二差分放大器输入端之间的第一电阻元件以及耦合在第二差分放大器输入端与第二电源线之间的第二电阻元件。这个特征使得差分放大器能够以低信号电平进行操作，因此具有低功耗。放大器电路可以是低噪声放大器(LNA)。这样的放大器因此可以部署在无线电接收器的前端。实际上，根据第二方面，提供了一种包括根据第一方面的放大装置的接收设备。根据第三方面，提供了一种包括根据第二方面的接收设备的无线电通信设备。在一个实施例中，无线电通信设备可以是基站。在另一实施例中，无线电通信设备可以是移动电话。根据第四方面，提供了一种操作放大装置的方法，包括：在放大器电路中放大输入信号以在放大器电路的第一输出端提供第一输出信号；将阈值控制信号施加到差分放大器的第一输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种放大装置(100)，包括：放大器电路(110)和限幅器(120)；其中所述放大器电路(110)包括用于待放大的输入信号的信号输入端(111)和用于第一输出信号的第一信号输出端(112)；以及其中所述限幅器(120)包括：差分放大器(125)，包括用于阈值控制信号的第一差分放大器输入端(129)、用于反馈信号的第二差分放大器输入端(113)以及用于指示所述阈值控制信号与所述反馈信号之间的差值的阈值信号的差分放大器输出端(124)；第一二极管(121)，具有耦合到所述第一信号输出端(112)的第一阳极(122)和耦合到所述差分放大器输出端(124)的第一阴极(123)；以及反馈级(128)，耦合在所述差分放大器输出端(124)与所述第二差分放大器输入端(130)之间，其中所述反馈级(128)被布置成取决于所述阈值信号来生成所述反馈信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种放大装置(100)，包括：放大器电路(110)和限幅器(120)；其中所述放大器电路(110)包括用于待放大的输入信号的信号输入端(111)和用于第一输出信号的第一信号输出端(112)；以及其中所述限幅器(120)包括：差分放大器(125)，包括用于阈值控制信号的第一差分放大器输入端(129)、用于反馈信号的第二差分放大器输入端(113)以及用于指示所述阈值控制信号与所述反馈信号之间的差值的阈值信号的差分放大器输出端(124)；第一二极管(121)，具有耦合到所述第一信号输出端(112)的第一阳极(122)和耦合到所述差分放大器输出端(124)的第一阴极(123)；以及反馈级(128)，耦合在所述差分放大器输出端(124)与所述第二差分放大器输入端(130)之间，其中所述反馈级(128)被布置成取决于所述阈值信号来生成所述反馈信号。2.根据权利要求1所述的放大装置(100)，其中所述限幅器(120)包括阈值控制器(134)，所述阈值控制器被布置成取决于所述放大器电路(110)的属性来生成所述阈值控制信号。3.根据权利要求2所述的放大装置(100)，其中所述放大器电路(110)的所述属性是所述放大器电路(110)的温度。4.根据权利要求2所述的放大装置(100)，其中所述放大器电路(100)的所述属性是所述放大器电路(110)的集成电路工艺角。5.根据前述权利要求中任一项所述的放大装置(300)，其中：所述差分放大器(225)包括检测器级(340)，所述检测器级被布置成生成指示所述阈值控制信号与所述反馈信号之间的差值的平均值的平均信号；所述放大装置(300)还包括增益控制级(345)，所述增益控制级被布置成取决于所述平均信号生成增益控制信号；以及所述放大器电路(110)被布置成具有取决于所述增益控制信号的增益。6.根据权利要求5所述的放大装置(300)，其中所述增益控制级(345)被布置成控制所述增益控制信号，使得所述放大器电路(110)的所述增益响应于所述平均信号指示所述输入信号具有低于低信号电平阈值的电平而增大，响应于所述平均信号指示所述输入信号具有高于高信号电平阈值的电平而降低，并且响应于所述平均信号指示所述输入信号具有在低信号电平阈值与高信号电平阈值之间的电平而不改变。7.根据权利要求5或权利要求6所述的放大装置(300)，其中所述检测器级(340)被布置成使用可调整时间常数来生成所述平均信号，并且其中所述限幅器(220)还包括时间常数控制器(370)，所述时间常数控制器耦合到所述检测器级(340)并且被布置成取决于待放大的输入信号的属性来调整所...

【专利技术属性】
技术研发人员：马格努斯·尼尔森，
申请(专利权)人：瑞典爱立信有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE