最佳电流控制CMOS级联放大器制造技术

本发明专利技术涉及最佳电流控制CMOS级联放大器。一种CMOS级联放大器包括级联电路，所述级联电路包括多个并联支路，每个支路包括形成级联对的串联连接的第一晶体管和第二可切换晶体管，其中所述级联电路被配置为放大输入信号。CMOS级联放大器还包括：偏置电路，被配置为通过将偏置信号提供给级联电路中的多个支路中的每个支路中的第一晶体管来偏置级联电路。另外，CMOS级联放大器包括开关控制电路，所述开关控制电路被配置为基于通过提供接通一个或多个激活的支路中的第二可切换晶体管的开关控制信号来选择性地激活所述多个支路而控制级联电路中的静态电流。

【技术实现步骤摘要】
最佳电流控制CMOS级联放大器
本公开涉及CMOS级联放大器，并且具体地涉及用于调整在CMOS级联放大器中的静态电流的架构和方法。
技术介绍
级联放大器是由跨导放大器组成的两级放大器，跨导放大器后面有电流缓冲器，所述两级放大器具有高输入输出隔离、高输入阻抗、高输出阻抗、高增益等。CMOS级联放大器通常被用作RF前端装置的一部分，例如CMOSRF低噪声放大器（LNA）。附图说明将在下面仅作为示例描述电路、设备和/或方法的一些示例。在该上下文中，将对附图进行参照。图1示出根据本公开的一个实施例的CMOS级联放大器100的简化方框图。图2示出根据本公开的一个实施例的CMOS级联放大器200的示例性实现方式。图3示出根据本公开的一个实施例的包括第一晶体管322和第二可切换晶体管320的CMOS级联放大器300的示例性实现方式。图4示出根据本公开的一个实施例的晶体管开关400的示例性实现方式。图5示出根据本公开的一个实施例的包括多个级联对的CMOS级联放大器500的示例性实现方式。图6示出根据本公开的一个实施例的针对多个频带优化的CMOS级联放大器600的示例性实现方式。图7示出根据本公开的另一实施例的针对多个频带优化的CMOS级联放大器700的示例性实现方式。图8示出根据本公开的另一实施例的针对多个频带优化的CMOS级联放大器800的示例性实现方式。图9示出根据本公开的一个实施例的用于实现CMOS级联放大器中的最佳静态电流控制的方法900的流程图。具体实施方式级联放大器具有与其关联的静态电流，所述静态电流是当没有输入信号被施加于级联放大器的输入端子时的级联放大器中的驻流。静态电流对级联放大器的输出功率、增益、最佳输出阻抗匹配等具有直接影响。在一些实例中，级联放大器的静态电流被调整以便调整增益、功率耗散等。例如通过使用电流镜偏置电路，能够按照参考电流调整静态电流。电流镜偏置电路允许基于可调整参考电流调整静态电流。然而，静态电流直接与晶体管的尺寸相关，并且对于给定晶体管尺寸，静态电流具有最佳范围。在静态电流的最佳范围之外操作级联放大器能够导致不合期望的输出。例如，对于给定晶体管尺寸的太低的静态电流能够引起强非线性、噪声增加和高温度相关性。因此，通常仅在针对给定晶体管尺寸的最佳范围内调整静态电流，这大大限制了调整静态电流以便调整级联放大器中的增益、功率耗散等的可能性。在本公开的一个实施例中，一种CMOS级联放大器包括级联电路，所述级联电路包括多个并联支路，每个支路包括形成级联对的串联连接的第一可切换晶体管和第二晶体管，其中所述级联电路被配置为放大输入信号。级联放大器还包括：偏置电路，被配置为通过将偏置电压提供给级联电路中的多个支路中的每个支路中的第二晶体管来偏置级联电路。另外，级联放大器包括：开关控制电路，被配置为基于通过提供接通一个或多个激活的支路中的第一可切换晶体管的开关控制信号来选择性地激活多个支路而控制级联电路中的静态电流。在本公开的一个实施例中，一种级联装置包括：级联电路，包括串联连接的第一可切换电路和第二电路，所述级联电路被配置为放大输入信号。所述级联装置还包括：偏置电路，被配置为将偏置电压提供给级联装置；和开关控制电路，被配置为提供选择性地激活级联电路的开关控制信号。在本公开的另一实施例中，一种用于CMOS级联放大器中的电流控制的方法包括：提供级联电路，所述级联电路包括多个并联支路，每个支路包括形成级联对的串联连接的第一晶体管和第二晶体管。该方法还包括：通过使用偏置电路将偏置电压提供给级联电路中的多个支路中的每个支路中的第二晶体管来偏置级联电路；以及基于通过使用开关控制电路接通一个或多个激活的支路中的第一晶体管来选择性地激活多个支路而控制级联电路中的静态电流。现在将参照附图各图描述本公开，其中相同的标号始终被用于指代相同的元件，并且其中图示的结构和装置未必按照比例绘制。如本文中所用的，术语“电路”、“部件”、“系统”、“单元”、“元件”等旨在指代计算机相关的实体、硬件、软件（例如，在执行中）和/或固件。例如，电路或类似术语能够是处理器、在处理器上运行的进程、控制器、对象、可执行程序、存储装置和/或具有处理装置的计算机。本文中能够描述一组元件或一组其它单元，其中术语“组”能够被解释为“一个或多个”。作为另一示例，电路或类似术语能够是具有通过由电路或电子电路操作的机械部分提供的特定功能的设备，其中所述电路或电子电路能够由一个或多个处理器所执行的软件应用或固件应用操作。一个或多个处理器能够位于所述设备的内部或外部，并且能够执行软件或固件应用的至少一部分。作为又一示例，单元能够是在没有机械部分的情况下通过电子部件提供特定功能的设备；电子部件能够在其中包括一个或多个处理器以执行至少部分地提供所述电子部件的功能的软件和/或固件。将理解的是，当元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，它可直接连接或耦合到所述另一元件，或者可存在中间元件。相比之下，当元件被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一元件时，不存在中间元件。用于描述元件之间的关系的其它词语应该被以相同的方式解释（例如，“位于…之间”与“直接位于…之间”、“相邻”与“直接相邻”等）。示例性词语的使用旨在以具体方式提供概念。本文中使用的术语仅用于描述特定示例的目的，并且不旨在限制示例。如本文中所使用，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文清楚地另外指示。还将理解的是，术语“包含”、“包含着”、“包括”和/或“包括着”当在本文中使用时指定存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。在下面的描述中，阐述多个细节以提供对本公开的实施例的更彻底解释。然而，对于本领域技术人员而言将清楚的是，可在没有这些特定细节的情况下实践本公开的实施例。在其它实例中，以方框图形式而非详细地示出公知结构和装置，以便避免使本公开的实施例模糊。另外，以下描述的不同实施例的特征可彼此组合，除非另外具体地指出。如以上所指示，静态电流对级联放大器的输出功率、增益、最佳输出阻抗匹配等有影响。静态电流能够被调整以便调整级联放大器中的增益、功耗等。例如，在无线通信装置中，当移动蜂窝电话不断地移动并且改变其与基站的距离时，用于保持与基站的通信的功率可能需要随着基站和蜂窝电话之间的距离增加而增加。另一方面，当蜂窝电话靠近基站时，对于短程通信，输出功率可减小。通常通过使用具有可调整参考电流的电流镜偏置电路来调整级联放大器中的静态电流。由于级联放大器中的晶体管被设计用于特定宽长比（W/L）尺寸，所以静态电流可被调整为对于该特定W/L尺寸而言并非最佳的值，从而可能引起强非线性、噪声增加、高温度相关性以及甚至对晶体管的损害。在本公开中，提出一种用于CMOS级联放大器中的静态电流的最佳控制的架构。特别地，通过在级联放大器中集成开关功能，而非通过调整电流镜偏置电路中的参考电流，实现静态电流控制。在下面的描述中，将关于CMOS级联放大器中的静态电流控制更详细地描述和解释示例。特别地，在一个实施例中，描述一种包括可切换晶体管的级联放大器。图1描绘根据本公开的一个实施例的CMOS级联放大器100的简本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种CMOS级联放大器，包括：级联电路，包括多个并联支路，每个支路包括形成级联对的串联连接的第一晶体管和第二可切换晶体管，其中所述级联电路被配置为放大输入信号；偏置电路，被配置为通过将偏置信号提供给级联电路中的多个支路中的每个支路中的第一晶体管来偏置级联电路；和开关控制电路，被配置为基于通过提供接通一个或多个激活的支路中的第二可切换晶体管的开关控制信号来选择性地激活多个支路而控制级联电路中的静态电流。

【技术特征摘要】
2015.11.04 US 14/9323901.一种CMOS级联放大器，包括：级联电路，包括多个并联支路，每个支路包括形成级联对的串联连接的第一晶体管和第二可切换晶体管，其中所述级联电路被配置为放大输入信号；偏置电路，被配置为通过将偏置信号提供给级联电路中的多个支路中的每个支路中的第一晶体管来偏置级联电路；和开关控制电路，被配置为基于通过提供接通一个或多个激活的支路中的第二可切换晶体管的开关控制信号来选择性地激活多个支路而控制级联电路中的静态电流。2.如权利要求1所述的放大器，其中所述级联电路还被配置为在级联电路的多个支路中的每个支路中的第一晶体管的栅极端子接收输入信号。3.如权利要求1所述的放大器，其中所述偏置电路包括第三晶体管，所述第三晶体管被配置为与级联电路形成电流镜。4.如权利要求3所述的放大器，其中所述偏置信号被施加于级联电路以便在级联电路中获得预定静态电流。5.如权利要求4所述的放大器，其中通过调整电流镜电路中的参考电流来获得所述预定静态电流。6.如权利要求4所述的放大器，其中基于级联电路中的多个并联支路中的每个并联支路中的第一晶体管和第二可切换晶体管的总晶体管宽度确定所述预定静态电流。7.如权利要求1所述的放大器，其中所述开关控制电路包括电平转换器电路，所述电平转换器电路被配置为基于开关控制信号向第二可切换晶体管的栅极端子提供正电压或负电压。8.如权利要求1所述的放大器，其中在每个支路中包括第一晶体管和第二可切换晶体管的级联对具有相等的宽长比（W/L）尺寸。9.如权利要求1所述的放大器，其中在每个支路中包括第一晶体管和第二可切换晶体管的级联对具有加权W/L尺寸。10.如权利要求1所述的放大器，还包括耦合到级联电路的输入信号路径的输入匹配电路，所述输入匹配电路被配置为调谐级联电路的输入阻抗，其中所述输入匹配电路包括与可变电容性元件串联的输入电感，所述可变电容性元件包括多个可选择电容器。11.如权利要求10所述的放大器，其中所述开关控制电路还被配置为基于开关控制信号选择性地激活多个可选择电容器中的一个或多个。12.如权利要求1所述的放大器，还包括耦合到级联电路的退化电感，退化电感被配置为调整级联电路的增益，所述退化电感包括多个抽头，每个抽头耦合到各支路的第一晶体管的源极端子。13.一种级联装置，包括：包括串联连接的第一电路和第二可切换电路的级联电路，被配置为放大输入信号；偏置电路，被...

【专利技术属性】
技术研发人员：W巴卡尔斯基，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE