多路径前馈带通放大器制造技术

示范性的多路径前馈放大器包括多个放大级，所述放大级被配置为形成从输入端子延伸到输出端子的至少部分有区别的放大路径，每个放大路径由多个放大级的相应的子集来限定，其中至少一个放大级是带通谐振器。在各个实现方式中，多路径前馈放大器能够通过具有级联带通谐振器的放大路径来最大化关注频率下的增益。在各个实现方式中，多个放大路径被配置为优化范围从约2GHz至约3GHz的中心频率下的增益。

【技术实现步骤摘要】

本公开一般涉及放大器，更特别地涉及多路径前馈放大器。
技术介绍
放大器能够提高诸如电信号的进入信号的信号特性(例如，电流、电压、功率、其它信号特性或它们的组合)。许多应用实施放大器以实现期望的功能。例如，模数转换器(ADC)典型地当将模拟信号转换成数字信号时以多种方式实施放大器。现代处理技术产生了ADC，其能够处理更高的频率，经常是通过能够在这些更高频率下提供足够高的增益的放大器而使能实现的。虽然现有的放大器通常足以满足它们的预期目的，但是它们不是在所有方面都完全令人满意，尤其是对于高频信号处理。附图说明通过下面结合附图理解的专利技术详述最佳地理解本公开。应强调的是，根据行业标准惯例，各种特征不是按比例绘制且仅用于示例的目的。事实上，各特征的尺寸可以为清晰论述而任意地增加或者减小。图1是根据本公开的各个方面的示范性的多路径前馈低通放大器的示意框图。图2是根据本公开的各个方面描绘通过多路径前馈低通放大器实现的增益对频率的曲线图。图3是根据本公开的各个方面的示范性的多路径前馈带通放大器的示意框图。图4是根据本公开的各个方面的能够实现为多路径前馈带通放大器中的带通放大级的示范性的带通谐振器的示意电路图。图5A、图5B、图5C和图5D是根据本公开的各个方面的能够实现为多路径前馈放大器的放大级的示范性的晶体管电平放大拓扑结构的示意性电路图。图6A和图6B是根据本公开的各个方面的能够实现为多路径前馈放大器的放大级的配置有AC耦合和/或无源偏置的示范性的晶体管电平放大拓扑结构的示意电路图。图7是根据本公开的各个方面的能够实现为多路径前馈放大器的放大级的具有负跨导的示范性的晶体管电平放大拓扑结构的示意电路图。图8是根据本公开的各个方面的能够实现为使得多路径前馈放大器中的放大级提供相对恒定的跨导偏置的示范性的偏置伺服环的示意电路图。图9是根据本公开的各个方面的从共模增益视角看的示范性的多路径前馈带通放大器的框图。专利技术概述通过实现带通谐振器，本文所描述的各多路径前馈放大器能够在高频下实现高增益，诸如射频(例如，范围从约2GHz到约3GHz)。示范性的多路径前馈带通放大器包括多个放大级，所述多个放大级被配置为形成从输入端子延伸到输出端子的至少部分有区别的放大路径，每个放大路径由多个放大级的相应的子集来限定，其中至少一个放大级是带通谐振器。在各个实现方式中，多路径前馈放大器能够通过级联带通谐振器的放大路径来最大化关注频率下的增益。在一些实现方式中，多个放大级中的每一个是带通谐振器。在各个实现方式中，多路径前馈带通被配置为优化范围从约2GHz至约3GHz，例如2.5GHz的中心频率下的增益。各低放大级和带通放大级能够组合以配置放大路径从而实现这种优化。例如，在一些实现方式中，至少一个放大路径由串联连接的第一放大级、至少一个中间放大级和最后一个放大级来限定，其中至少一个中间放大级包括带通谐振器。在一些实现方式中，第一放大级和最后一个放大级是低通放大器，诸如一阶跨导放大器。在一些实现方式中，带通谐振器是有源Gm-C电路。带通谐振器的输入跨导级能够配置为展现出负跨导。在一些实现方式中，每个放大级具有AC耦合输入，和/或每个放大级可由恒定跨导偏置电路来偏置。例如，在一些实现方式中，偏置伺服环包括别配置为调节偏置晶体管的漏极-源极电压的第一放大器和第二放大器。偏置伺服环可以配置为设定电流源晶体管偏压和DC偏压。在一些实现方式中，每个放大级包括从由晶体管差分对、晶体管伪差分对、互补晶体管差分对和互补晶体管伪差分对构成的群组中选出的晶体管电平放大拓扑结构。在一些实现方式中，一阶放大路径被配置为实现支配多路径前馈带通放大器的总共模增益以实现稳定性的正的共模增益。专利技术详述RF至比特流转换(RF至比特流)是无线通信的实质。现在处理技术产生了能够处理更高频率的射频(RF)模数转换器(ADC)。例如，当前开发的RF ADC针对范围从约2GHz至约3GHz的中心频率，该中心频率是无线通信标准的重要频带。要优化RF ADC处理，放大器需要在该频率下提供足够高的增益以便有效地调节RF信号。平衡高增益和高速想来是一个工程难题。高速处理要求现代处理技术持续按比例缩小(例如，从32nm处理节点到28nm处理节点以及更小)。然而，这种按比例缩小的趋势最终将达到终点，并且按比例缩小不一定改进或提高处理速度。例如，近期研究表明，下一代16nm FinFET技术展现出比28nm CMOS技术慢的转变频率。而且，按比例缩小的处理节点大多数实现了展现出低固有增益的处理组件，诸如晶体管，限制了常规放大器所实现的增益。为努力进一步推动高频信号的增益带宽包络，现在处理技术开始探索能够利用低的固有增益器件实现高速和高增益的非常规放大器体系结构。一种用于使用低固有增益器件实现高速和高增益放大器的技术是实现多路径前馈拓扑结构，诸如描述于美国专利No.8,102,206和美国专利No.8,536,969中的各种多路径前馈放大器拓扑结构，这些专利的全文通过引用方式合并于本文中。一般地，多路径前馈放大器能够并行地利用不同的放大路径来实现更高的增益，其中每个放大路径包括至少一个放大级。实现这些拓扑结构要求细心管理放大路径的交叉频率(放大路径能够响应的最高频率)，使得由每个放大路径实现的增益能够以如下方式堆叠：优化一定频率范围内的增益，优化频率范围内的关注频率下的增益，以及确保环稳定性。这对于任何放大器适用，因为放大器的速度经常受其最快增益级限制。即，对于具有N阶放大路径的多路径前馈放大器(其中N是多路径前馈放大器的放大路径的总数)，高阶前馈传递函数能够表示为：总增益＝第一路径增益+第二路径增益+第三路径增益+第四路径增益+…第N路径增益其中，每个路径的环增益是相量。随着放大路径的阶增加，存在过多的构造前馈传递函数的不同方式。放大级共用(包括放大路径之间的至少部分共用放大级和/或至少部分共用放大级)是用于改进多路径前馈放大器的功率效率且维持多路径前馈放大器的速度。例如，在二阶多路径前馈放大器实现级共用补偿策略的情况下，二阶多路径前馈放大器可以包括第一放大路径和第二放大路径，该第一放大路径包括第一放大级，第二放大路径共用第一放大级且进一步包括第二放大级。二阶前馈传递函数能够表示为：总增益＝G1(k+G2),其中G1表示第一放大级(其是两个放大级中的较快的一个放大级)的增益，G2表示第二放大级的增益，k是共用系数。在一些实现方式中，k可以接近1。通过用具有相等或较慢速度的另一二阶系统来递归地取代G2，能够利用级共用补偿策略来构造更高阶多路径前馈放大器。在这些方案中，在每个放大级是一阶系统(诸如一阶低通放大器)的情况下，高阶前馈传递函数能够表示为：总增益＝G1(k1+G2(k2+G3(k3+G4(…))))其中G1表示第一放大级(其是放大级中最快的一个放大级)的增益，G2表示第二放大级的增益，G3表示第三放大级的增益，G4表示第四放大级的增益，等等；并且进一步其中k1、k2、k3等表示相应的共用系数。从G1至GN(例如，G4)的交叉频率经常按比例缩小以确保稳定性。图1是示范性的多路径前馈低通放大器10的框图，其实现了根据本公开的各方面的放大级共用。多路径前馈低通放大器10是电子设本文档来自技高网...

【技术保护点】
多路径前馈带通放大器，包括：多个放大级，其被配置为形成从输入端子延伸到输出端子的至少部分有区别的放大路径，每个放大路径由所述多个放大级中的相应的子集限定，其中至少一个放大级被配置为带通谐振器；以及进一步，其中至少一个放大路径级联被配置为带通谐振器的至少两个放大级。

【技术特征摘要】
2015.04.09 US 14/682,8181.多路径前馈带通放大器，包括：多个放大级，其被配置为形成从输入端子延伸到输出端子的至少部分有区别的放大路径，每个放大路径由所述多个放大级中的相应的子集限定，其中至少一个放大级被配置为带通谐振器；以及进一步，其中至少一个放大路径级联被配置为带通谐振器的至少两个放大级。2.如权利要求1所述的多路径前馈带通放大器，其中所述带通谐振器是有源Gm-C电路。3.如权利要求1所述的多路径前馈带通放大器，其中每个带通谐振器的输入跨导级被配置为展现出负跨导。4.如权利要求1所述的多路径前馈带通放大器，其中每个放大级包括从由晶体管差分对、晶体管伪差分对、互补晶体管差分对以及互补晶体管伪差分对构成的群组中选出的放大晶体管拓扑结构。5.如权利要求1所述的多路径前馈带通放大器，进一步包括，对于每个放大级的，用于提供恒定跨导偏置的偏置伺服环。6.如权利要求5所述的多路径前馈带通放大器，其中所述偏置伺服环包括被配置为调节所述放大级的偏置晶体管的漏极-源极电压的第一放大器和第二放大器。7.如权利要求6所述的多路径前馈带通放大器，其中所述偏置伺服环被配置为在DC偏置点偏置电流源晶体管偏压。8.如权利要求1所述的多路径前馈带通放大器，其中一阶放大路径被配置为实现支配所述多路径前馈带通放大器的总共模增益的正共模增益。9.如权利要求1所述的多路径前馈带通放大器，其中每个放大级的输入是AC耦合的。10.如权利要求1所述的多路径前馈带通放大器，其中至少一个放大路径由串联连接的第一放大级、至少一个中间放大级和最后的放大级限定，其中所述至少一个中间放大级是带通谐振器，进一步其中所述第一放大级和所述最后的放大级是低通放大器。11.如权利要求10所述的多路径前馈带通放大器，其中所述低通放大器是一阶...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱宁，
申请(专利权)人：美国亚德诺半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国;US