线性放大器制造技术

本发明专利技术提供了一种线性放大器，包括第一级放大电路，用于接收差分输入信号，并对该差分输入信号进行放大，以产生放大后的差分信号，以及，该第一级放大电路包括：两个输入晶体管、第一电路、第二电路以及开关模块，该开关模块用于将该两个输入晶体管选择性地耦接至该第一电路或该第二电路；其中，该线性放大器在该两个输入晶体管耦接至该第一电路时的带宽和增益不同于该线性放大器在该两个输入晶体管耦接至该第二电路时的带宽和增益。本发明专利技术提供的线性放大器适合于包络跟踪调制器且具有更高效率。

Linear amplifier

The present invention provides a linear amplifier including a first stage amplifier circuit for receiving a differential input signal and amplifying the differential input signal to produce an amplified differential signal. The first stage amplifier circuit includes two input transistors, a first circuit, a second circuit and a switch module. The switch module is used to selectively couple the two input transistors to the first circuit or the second circuit, wherein the bandwidth and gain of the linear amplifier when the two input transistors are coupled to the first circuit are different from the bandwidth sum of the linear amplifier when the two input transistors are coupled to the second circuit. Gain. The linear amplifier provided by the invention is suitable for envelope tracking modulators and is more efficient.

【技术实现步骤摘要】
线性放大器
本专利技术涉及一种放大电路，以及更特别地，涉及一种适用于包络跟踪调制器(envelopetrackingmodulator，ETM)且具有更高效率的线性放大器。
技术介绍
在便携式电子设备的发射器中，功率放大器(poweramplifier，PA)通常需要大量的功率来将低功率射频(radio-frequency，RF)信号转换成较高功率的信号。为了降低功率放大器的功耗，使用包络跟踪调制器(ETM)来跟踪信号包络以动态调整功率放大器及相关电路的供给电压(supplyvoltage)。在高级长期演进(long-termevolutionadvanced，LTE-A)服务中，由于高数据速率及高峰值平均功率比(peak-to-averagepowerratio，PAPR)，包络跟踪调制变得更加复杂，以及，功率放大器的效率降低。另外，当功率放大器被配置为覆盖宽带频率范围时，功率放大器趋向于更加低效率，因此，由于LTE-A系统中的连续载波聚合(contiguouscarrieraggregation，CCA)需要更高带宽的包络跟踪调制器(ETM)来完全地跟踪包络波形，功率放大器的效率难以得到优化。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种线性放大器，其能够覆盖宽带频率范围，且有效地工作，以解决上述问题。根据本专利技术的一实施例，线性放大器包括第一级放大电路，用于接收差分输入信号，并对该差分输入信号进行放大，以产生放大后的差分信号，以及，该第一级放大电路包括：两个输入晶体管、第一电路、第二电路和开关模块。两个输入晶体管用于接收该差分输入信号，并输出该放大后的差分信号；开关模块用于将该两个输入晶体管耦接至该第一电路或该第二电路。其中，该线性放大器在该两个输入晶体管耦接至该第一电路时的带宽和增益不同于该线性放大器在该两个输入晶体管耦接至该第二电路时的带宽和增益。根据本专利技术的另一实施例，线性放大器包括至少一个放大电路和输出级。至少一个放大电路用于接收差分输入信号，并对该差分输入信号进行放大，以产生差分驱动信号；输出级耦接于该至少一个放大电路且由供给电压供电，用于根据该差分驱动信号产生一输出信号，其中，该输出级具有共源共栅结构，该输出级的该共源共栅结构是根据该供给电压的电平控制的。本领域技术人员在阅读附图所示优选实施例的下述详细描述之后，可以毫无疑义地理解本专利技术的这些目的及其它目的。详细的描述将参考附图在下面的实施例中给出。附图说明通过阅读后续的详细描述以及参考附图所给的示例，可以更全面地理解本专利技术，其中：图1是根据本专利技术实施例示出的线性放大器的示意图；图2是根据本专利技术另一实施例示出的线性放大器的示意图。在下面的详细描述中，为了说明的目的，阐述了许多具体细节，以便本领域技术人员能够更透彻地理解本专利技术实施例。然而，显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施一个或多个实施例，不同的实施例可根据需求相结合，而并不应当仅限于附图所列举的实施例。具体实施方式以下描述为本专利技术实施的较佳实施例，其仅用来例举阐释本专利技术的技术特征，而并非用来限制本专利技术的范畴。在通篇说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件，所属领域技术人员应当理解，制造商可能会使用不同的名称来称呼同样的元件。因此，本说明书及权利要求书并不以名称的差异作为区别元件的方式，而是以元件在功能上的差异作为区别的基准。本专利技术中使用的术语“元件”、“系统”和“装置”可以是与计算机相关的实体，其中，该计算机可以是硬件、软件、或硬件和软件的结合。在以下描述和权利要求书当中所提及的术语“包含”和“包括”为开放式用语，故应解释成“包含，但不限定于…”的意思。此外，术语“耦接”意指间接或直接的电气连接。因此，若文中描述一个装置耦接于另一装置，则代表该装置可直接电气连接于该另一装置，或者透过其它装置或连接手段间接地电气连接至该另一装置。其中，除非另有指示，各附图的不同附图中对应的数字和符号通常涉及相应的部分。所绘制的附图清楚地说明了实施例的相关部分且并不一定是按比例绘制。文中所用术语“基本”或“大致”是指在可接受的范围内，本领域技术人员能够解决所要解决的技术问题，基本达到所要达到的技术效果。举例而言，“大致等于”是指在不影响结果正确性时，技术人员能够接受的与“完全等于”有一定误差的方式。图1是根据本专利技术实施例示出的一种线性放大器100的示意图。在本实施例中，线性放大器100为AB类放大器(但应当说明的是，这仅用于示例，而不是对本专利技术的限制)，可用作功率放大器系统中的包络跟踪调制器(ETM)。如图1所示，线性放大器100包括第一级放大电路(firststageamplifiercircuit)110、至少一个级间(inter-stage)放大电路(例如，级间放大电路120_1-120_N)和输出级130。在如图1所示的实施例中，第一级放大电路110能够针对不同的应用选择性地操作在高带宽模式(highbandwidthmode，HBM)或高增益模式(highgainmode，HGM)中，以及，输出级130能够通过参考供给电压VDD的电压电平而具有不同的动态范围，以优化该功率放大器系统的效率。第一级放大电路110包括两个输入晶体管M1和M2、第一电路112、第二电路114、开关模块(switchmodule)116以及两个共源共栅晶体管(cascodetransistor，亦可称作级联晶体管)M7和M8。在本实施例中，输入晶体管M1和M2仅连通到第一电路112和第二电路114中的其中一个，以使第一级放大电路110或线性放大器100具有不同的带宽和增益。换言之，第一级放大电路110或线性放大器100在输入晶体管M1和M2连接到第一电路112时的带宽和增益不同于第一级放大电路110或线性放大器100在输入晶体管M1和M2连接到第二电路114时的带宽和增益。具体而言，第一电路112包括两个晶体管M3和M4以及两个电阻R1和R2，其中，晶体管M3的漏极(drainelectrode)经由开关模块116的开关SW1耦接至输入晶体管M1的漏极，晶体管M4的漏极经由开关模块116的开关SW2耦接至输入晶体管M2的漏极，电阻R1耦接在晶体管M3的漏极和栅极(gateelectrode)之间，以及，电阻R2耦接在晶体管M4的漏极和栅极之间。第二电路114包括两个晶体管M5和M6，其中，晶体管M5的漏极经由开关模块116的开关SW3耦接至输入晶体管M1的漏极，晶体管M6的漏极经由开关模块116的开关SW4耦接至输入晶体管M2的漏极。在本实施例中，由于电阻R1和R2，第一电路112的等效阻抗小于第二电路114的等效阻抗。应当说明的是，第一电路112和第二电路114的电路结构并不限于图1所示的结构，具体实现中，凡是可以在放大电路中提供不同等效阻抗的装置均可以用来实现第一电路212和第二电路214，本专利技术实施例对此不做任何限制。在一可选实施例中，电阻R1和/或R2是可调电阻，从而，在输入晶体管M1和M2连接到第一电路112时，第一级放大电路110或线性放大器100的带宽和增益是可调整的，进而，可根据设计需求动态调整电阻R1和/或R2的电阻值来获得期望的带宽和增益。由于主极点(dominate本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种线性放大器，包括第一级放大电路，用于接收差分输入信号，并对该差分输入信号进行放大，以产生放大后的差分信号，以及，该第一级放大电路包括：两个输入晶体管，用于接收该差分输入信号，并输出该放大后的差分信号；第一电路；第二电路；以及开关模块，用于将该两个输入晶体管选择性地耦接至该第一电路或该第二电路；其中，该线性放大器在该两个输入晶体管耦接至该第一电路时的带宽和增益不同于该线性放大器在该两个输入晶体管耦接至该第二电路时的带宽和增益。

【技术特征摘要】
2017.02.23 US 62/462,360;2018.01.14 US 15/871,0451.一种线性放大器，包括第一级放大电路，用于接收差分输入信号，并对该差分输入信号进行放大，以产生放大后的差分信号，以及，该第一级放大电路包括：两个输入晶体管，用于接收该差分输入信号，并输出该放大后的差分信号；第一电路；第二电路；以及开关模块，用于将该两个输入晶体管选择性地耦接至该第一电路或该第二电路；其中，该线性放大器在该两个输入晶体管耦接至该第一电路时的带宽和增益不同于该线性放大器在该两个输入晶体管耦接至该第二电路时的带宽和增益。2.如权利要求1所述的线性放大器，其特征在于，该两个输入晶体管中的每一个包括控制极、第一电极和第二电极，该控制极用于接收该差分输入信号，该第一电极耦接至供给电压，以及，该第二电极用于输出该放大后的差分信号；其中，该开关模块用于将该两个输入晶体管的该第二电极选择性地耦接至该第一电路或该第二电路。3.如权利要求1所述的线性放大器，其特征在于，该线性放大器在该两个输入晶体管耦接至该第一电路时具有第一带宽和第一增益，以及，该线性放大器在该两个输入晶体管耦接至该第二电路时具有第二带宽和第二增益；其中，该第一带宽高于该第二带宽，以及，该第一增益低于该第二增益。4.如权利要求3所述的线性放大器，其特征在于，该线性放大器被应用于收发器，以及，当该收发器以时分双工模式操作时，该开关模块被控制为将该两个输入晶体管耦接至该第一电路，以使该线性放大器具有该第一带宽；当该收发器以频分双工模式操作时，该开关模块被控制为将该两个输入晶体管耦接至该第二电路，以使该线性放大器具有该第二增益。5.如权利要求1、3或4所述的线性放大器，其特征在于，该第一电路在耦接至该两个输入晶体管时具有第一等效阻抗，该第二电路在耦接至该两个输入晶体管时具有第二等效阻抗，该第一等效阻抗大于该第二等效阻抗，以使得该线性放大器在该两个输入晶体管耦接至该第一电路时的带宽和增益不同于该线性放大器在该两个输入晶体管耦接至该第二电路时的带宽和增益。6.权利要求5所述的线性放大器，其特征在于，该两个输入晶体管中的每一个包括控制极、第一电极和第二电极，该控制极用于接收该差分输入信号，该第一电极耦接至供给电压，该第二电极用于输出该放大后的差分信号；该第一电路包括第一晶体管、第二晶体管、第一电阻和第二电阻；该第一晶体管的第一电极通过该开关模块选择性地耦接至该两个输入晶体管之一者的第二电极，该第一晶体管的第二电极耦接至另一供给电压，以及该第一晶体管的控制极通过该第一电阻连接到该第一晶体管的第一电极；以及，该第二晶体管的第一电极通过该开关模块选择性地耦接至该两个输入晶体管之另一者的第二电极，该第二晶体管的第二电极耦接至该另一供给电压，以及该第二晶体管的控制极通过该第二电阻连接到该第二晶体管的第一电极；该第二电路包括第三晶体管和第四晶体管；该第三晶体管的第一电极通过该开关模块选择性地耦接至该两个输入晶体管之一者的第二电极，该第三晶体管的第二电极耦接至该另一供给电压，该第三晶体管的控制极直接连接到该第三晶体管的第一电极；以及，该第四晶体管的第一电极通过该开关模块选择性地耦接至该两个输入晶体管之另一者的第二电极，该第四晶体管的第二电极耦接至该另一供给电压，该第四晶体管的控制极直接连接到该第四晶体管的第一电极。7.如权利要求1所述的线性放大器，其特征在于，该线性放大器还包括：至少一级间放大电路，用以根据该放大后的差分信号产生差分驱动信号；以及输出级，耦接于该至少一级间放大电路，并由供给电压供电，用于根据该差分驱动信号产生一输出信号，其中，该输出级具有共源共栅结构，该输出级的该共源共栅结构是根据该供给电压的电平控制的。8.如权利要求7所述的线性放大器，其特征在于，该差分驱动信号包括第一驱动信号和第二驱动信号，该共源共栅结构包括第一共源共栅电路和第二共源共栅电路；该第一共源共栅电路，包括：第一输出晶体管，耦接该供给电压，用于接收该第一驱动信号；以及第一缓冲晶体管，耦接在该第一输出晶体管与该输出级的输出节点之间；该第二共源共栅电路包括：第二输出晶体管，耦接于地...

【专利技术属性】
技术研发人员：何丞谚，林育信，
申请(专利权)人：联发科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71