功率放大器和电子设备制造技术

本发明专利技术公开一种功率放大器及电子设备，本发明专利技术技术方案采用先参差调谐再功率合成这种两级功率放大器架构，此外，本发明专利技术把前级以及其输入匹配的驱动拆成级联的参差调谐，使其中央频率处在小于设计频道的频点1和大于设计频点的频点2，再把最后功率合成级调谐在设计频点。在先进的CMOS工艺节点(比如：65nm或以下)，集成该架构的放大器芯片，对比已知架构，用同样数量的变压器(面积一样)，带内信号质量和带外过滤效果会更好，可靠性更高；而由于其带内平坦性好，因此，此架构尤其适合载波聚合通讯场合。

Power amplifier and electronic equipment

The invention discloses a power amplifier and electronic equipment, the technical scheme of the invention first tuned again power synthesis of this two stage power amplifier architecture, in addition, the invention of the former and the input drive down into stagger cascade, and the central frequency in frequency frequency is less than the design of the 1 channels the design of frequency point and greater than 2, then the final power level tuning in the design of frequency synthesis. In the CMOS advanced process nodes (such as: 65nm or less), integrated amplifier chip of the architecture, the comparison of the known structure, with the same number of transformer (area), band signal quality and band filtering effect will be better, more reliable; and because of its flat band is good, therefore, this the architecture is especially suitable for carrier aggregation communication occasions.

【技术实现步骤摘要】
功率放大器和电子设备
本专利技术涉及集成电路与电子设备
，特别涉及一种功率放大器芯片和电子设备。
技术介绍
现有技术中，集成功率放大器的射频芯片随着工艺节点的缩小，功率放大器设计也会变得困难；尤其是先进的工艺节点(比如：65nm或以下)，因为容忍电压摆幅、电流摆幅能力较差，在上面设计高功率功率放大器会面临挑战。参考图1(D.Chowdhury,C.D.Hull,O.B.Degani,Y.Wang,andA.M.Niknejad,“Afullyintegrateddual-modehighlylinear2.4GhzCMOSpoweramplifier”,IEEEJ.Solid-StateCircuits,vol.43,no.3,pp.600-609,Mar.2009)和图2(Y.Tan,H,Xu.(2016)CMOSpoweramplifierdesignforwirelessconnectivityapplications:ahighlylinearWLANpoweramplifierinadvancedSoCCMOS,InRFandmm-wavePowerGenerationinSilicon(pp.61-pp.87).ElsevierInc..DOI:10.1016/B978-0-12-408052-2.00008-6)，为现有技术中常用的两种构架的放大器，图1中，1表示输入变压器，2表示中间级功率拆分器，3表示输出级2(跟第一级一样)，4表示功率合并器；图2中，5表示输入功率拆分器，6表示中间级匹配，7表示输出级功率合并器；从图1和图2中可知，现有构架中电感的使用比较多，使用面积大，成本高且调谐带宽比较小。在先进的CMOS工艺节点(比如：65nm或以下)，参差调谐射频技术配合功率合成技术，会使得功率放大器达到较优的性能以及较低的面积成本。理论上，若n个带宽相同的单调谐放大器调谐在同一个频点，有：其中，r表示带宽缩小率，它被定义为Δfsystem级联之后的带宽(Hz)与Δfsingle单级的带宽(Hz)之比；n表示级联的个数；令每级增益相等，我们可以看到系统增益、系统带宽的限制条件其中，Asystem是级联后系统的增益；ft是跃迁频率，与偏置情况和系统属性有关，变压器共振时，如图1和图2中的2级功率放大器、输入匹配、中间匹配和输出匹配都调谐在同一频点时，增益、频带选择性、带内群延时、增益平缓度、系统效率这些指标是高度耦合的，依据工艺及偏置条件不同，跃迁频率不一样，设计空间也会变得狭窄，需要复杂的折中，往往我们为了效率，去优化增益分配及偏置条件，在带宽上便会受到严重的限制。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提出一种功率放大器，旨在确保信号在带宽内增益、实现群延时平坦提高信号质量、减少使用面积、增加可靠性和效率。为实现上述目的，本专利技术提出一种功率放大器，包括参差调谐电路和包含两个伪差分对放大器的功率合成电路，其中，所述的参差调谐电路的输出端连接功率合成电路的输入端；所述的参差调谐电路通过将前级匹配网络及其输入匹配拆成级联的调谐电路，并设置不同级的并联谐振网络的中央频率处在以设定关系错开的不同值上，并驱动后一级的功率合成电路；所述的功率合成电路通过两个伪差分对放大器输出功率并进行合成，获得最终合成的功率放大信号。优选地，所述的参差调谐电路包括输入匹配网络、第一放大器、第二放大器、第一中间级匹配网络和第二中间级匹配网络，所述的输入匹配网络的输出端连接第一放大器的输入端，第一放大器的输出端连接第一中间级匹配网络的输入端，第一中间级匹配网络的输出端连接第二放大器的输入端，第二放大器的输出端连接第二中间级匹配网络的输入端。优选地，所述的参差调谐电路包括第一放大器、第二放大器、第一中间级匹配网络和第二中间级匹配网络，所述的第一放大器的输出端连接第一中间级匹配网络的输入端，第一中间级匹配网络的输出端连接第二放大器的输入端，第二放大器的输出端连接第二中间级匹配网络的输入端。优选地，所述的设定关系具体为通过预设频率值与协调系数相乘或除获得不同级的并联谐振网络的中央频率，所述的预设频率值是功率放大器工作通带的中心频率，所述的协调系数根据所需系统带宽及其带内平整度获得。优选地，所述的功率合成电路包括第三放大器、第四放大器和功率合成谐振网络，所述第三放大器与第四放大器并联，第三放大器的输出端与第四放大器的输出端均连接功率合成谐振网络的输入端。优选地，所述的第三放大器和所述第四放大器为一个三层级联为差分对；第三放大器和所述第四放大器内部结构相同，均包括第一深N阱N-MOS管、第二深N阱N-MOS管、第三深N阱N-MOS管、第四深N阱N-MOS管、第一N-MOS管、第二N-MOS管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻，其中，所述的第一深N阱N-MOS管的深N阱连接第一电阻的一端，第一电阻的另一端连接第二电阻的一端并接电源电压，第二电阻的另一端连接第二深N阱N-MOS管的深N阱；所述的第一深N阱N-MOS管的体端连接第三电阻的一端，第三电阻的另一端连接第一深N阱N-MOS管的源极并连接第三深N阱N-MOS管的漏极；所述的第二深N阱N-MOS管的体端连接第四电阻的一端，第四电阻的另一端连接第二深N阱N-MOS管的源极并连接第四深N阱N-MOS管的漏极；所述的第三深N阱N-MOS管的深N阱连接第五电阻的一端，第五电阻的另一端连接第六电阻的一端并接电源电压，第六电阻的另一端连接第四深N阱N-MOS管的深N阱；所述的第三深N阱N-MOS管的体端连接第七电阻的一端，第七电阻的另一端连接第三深N阱N-MOS管的源极并连接第一N-MOS管的漏极；所述的第四深N阱N-MOS管的体端连接第八电阻的一端，第八电阻的另一端连接第四深N阱N-MOS管的源极并连接第二N-MOS管的漏极；所述的第一N-MOS管的源极连接第二N-MOS管的源极并接地。优选地，所述的第一深N阱N-MOS管和第二深N阱N-MOS管均为深N阱正常电压门限厚栅氧层N-MOS管。优选地，所述的第三深N阱N-MOS管和第四深N阱N-MOS管均为深N阱低电压门限薄栅氧层N-MOS管。优选地，所述的第一N-MOS管和第二N-MOS管均为低电压门限薄栅氧层N-MOS管。本专利技术还提出一种电子设备，所述电子设备包括所述的功率放大器。本专利技术技术方案采用先参差调谐再功率合成这种两级功率放大器架构，此外，本专利技术把前级以及其输入匹配的驱动拆成级联的参差调谐，使其中央频率处在频点1和频点2，再把最后一级调谐在频点3。因为前面一级拆成的参差调谐拓宽了带宽，所以即使最后一级的调谐网络会减低带宽，也不会减弱太多；在先进的工艺节点(比如：65nm或以下)，集成该架构的功率放大器芯片，对比已知架构，用同样数量的变压器(面积一样)，带内信号质量和带过滤，会更好；由于其带内平坦性好，因此，此架构尤其适合载波聚合通讯场合。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率放大器，其特征在于，包括参差调谐电路和包含两个伪差分对放大器的功率合成电路，其中，所述的参差调谐电路的输出端连接功率合成电路的输入端；所述的参差调谐电路通过将前级匹配网络及其输入匹配拆成级联的调谐电路，并设置不同级的并联谐振网络的中央频率处在以设定关系错开的不同值上，并驱动后一级的功率合成电路；所述的功率合成电路通过两个伪差分对放大器输出功率并进行合成，获得最终合成的功率放大信号。

【技术特征摘要】
1.一种功率放大器，其特征在于，包括参差调谐电路和包含两个伪差分对放大器的功率合成电路，其中，所述的参差调谐电路的输出端连接功率合成电路的输入端；所述的参差调谐电路通过将前级匹配网络及其输入匹配拆成级联的调谐电路，并设置不同级的并联谐振网络的中央频率处在以设定关系错开的不同值上，并驱动后一级的功率合成电路；所述的功率合成电路通过两个伪差分对放大器输出功率并进行合成，获得最终合成的功率放大信号。2.如权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，所述的参差调谐电路包括输入匹配网络、第一放大器、第二放大器、第一中间级匹配网络和第二中间级匹配网络，所述的输入匹配网络的输出端连接第一放大器的输入端，第一放大器的输出端连接第一中间级匹配网络的输入端，第一中间级匹配网络的输出端连接第二放大器的输入端，第二放大器的输出端连接第二中间级匹配网络的输入端。3.如权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，所述的参差调谐电路包括第一放大器、第二放大器、第一中间级匹配网络和第二中间级匹配网络，所述的第一放大器的输出端连接第一中间级匹配网络的输入端，第一中间级匹配网络的输出端连接第二放大器的输入端，第二放大器的输出端连接第二中间级匹配网络的输入端。4.如权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，所述的设定关系具体为通过预设频率值与协调系数相乘或除获得不同级的并联谐振网络的中央频率，所述的预设频率值是功率放大器工作通带的中心频率，所述的协调系数根据所需系统带宽及其带内平整度获得。5.如权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，所述的功率合成电路包括第三放大器、第四放大器和功率合成谐振网络，所述第三放大器与第四放大器并联，第三放大器的输出端与第四放大器的输出端均连接功率合成谐振网络的输入端。6.如权利要求5所述的功率放大器，其特征在于，所述的第三放大器和所述第四放大器为一个三层级联伪差分对；第三放大器和所述第四放大器内部结构相同，均包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵逸高，檀聿麟，戴思特，冯海刚，张宁，
申请(专利权)人：深圳锐越微技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44