用于放大器的峰值檢測(cè)器的制造方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于放大器的峰值檢測(cè)器
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本公開(kāi)要求于2013年10月11日提交的題為“Peak Detector of Amplifier”的第61/889，792號(hào)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的權(quán)利，本文通過(guò)引用的方式引入其公開(kāi)的全部?jī)?nèi)容。
【背景技術(shù)】
[0003]本文提供的【背景技術(shù)】的描述是為了總體上給出本公開(kāi)上下文的目的。從該【背景技術(shù)】部分中描述的工作范圍而言，本發(fā)明人的工作以及在提交時(shí)可以不作為現(xiàn)有技術(shù)的描述的多個(gè)方面，既不明確地也不暗示地承認(rèn)是對(duì)于本公開(kāi)的現(xiàn)有技術(shù)。
[0004]在某些電路中，諸如雙極型晶體管、金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)之類(lèi)的晶體管承受的電壓遠(yuǎn)高于電源電壓。在示例中，在E類(lèi)放大器中使用的晶體管所承受的電壓是電源電壓的三倍以上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本公開(kāi)的各方面提供了一種用于峰值電壓檢測(cè)的電路。該電路包括基于二極管的峰值檢測(cè)器和補(bǔ)償電路。基于二極管的峰值檢測(cè)器具有第一二極管，并且被配置為接收用于峰值電壓檢測(cè)的信號(hào)并且基于第一二極管生成穩(wěn)定電平的第一電壓，該第一電壓表示信號(hào)的峰值電壓。補(bǔ)償電路具有第二二極管。補(bǔ)償電路被配置為接收第一電壓并且生成穩(wěn)定電平的第二電壓，第二電壓不不依賴(lài)于第一二極管。
[0006]根據(jù)本公開(kāi)的一方面，基于二極管的峰值檢測(cè)器包括:第一二極管，其被配置為接收第一二極管的陰極處的信號(hào)；以及電容器，其被耦合至第一二極管的陽(yáng)極，該電容器待根據(jù)經(jīng)由第一二極管的信號(hào)充電，從而生成第一電壓。此外，在實(shí)施例中，補(bǔ)償電路包括:電阻器網(wǎng)絡(luò)，其被配置為使得第二電壓按比例減??；以及第二二極管，其被配置為匹配第一二極管。
[0007]在實(shí)施例中，基于二極管的峰值檢測(cè)器被耦合至在E類(lèi)功率放大器中使用的晶體管。該電路進(jìn)一步包括控制器，其被配置為基于第二電壓調(diào)節(jié)向E類(lèi)功率放大器供電的電源。
[0008]本公開(kāi)的各方面提供了一種用于峰值檢測(cè)的方法。該方法包括:接收用于峰值電壓檢測(cè)的信號(hào)；基于第一二極管生成穩(wěn)定電平的第一電壓，第一電壓表不信號(hào)的峰值電壓；并且基于第二二極管補(bǔ)償?shù)谝浑妷褐械亩O管依賴(lài)性，從而生成穩(wěn)定電平的第二電壓，該第二電壓不具有二極管依賴(lài)性。
[0009]本公開(kāi)的各方面提供了一種裝置，其包括放大器電路、基于二極管的峰值檢測(cè)器和補(bǔ)償電路。放大器電路被配置為輸出用于峰值檢測(cè)的信號(hào)。基于二極管的峰值檢測(cè)器包括第一二極管?；诙O管的峰值檢測(cè)器被配置為接收用于峰值檢測(cè)的信號(hào)，并且生成穩(wěn)定電平的第一電壓，該第一電壓表示信號(hào)的峰值電壓。補(bǔ)償電路具有第二二極管。補(bǔ)償電路被配置為接收第一電壓并且生成穩(wěn)定電平的第二電壓，該第二電壓不依賴(lài)于第一二極管。
【附圖說(shuō)明】
[0010]下面將參照接下來(lái)的附圖詳細(xì)地描述作為示例而提出的本公開(kāi)的各實(shí)施例，其中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，并且其中:
[0011]圖1示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的電子設(shè)備100的圖示；以及
[0012]圖2示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的概述過(guò)程200的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]圖1不出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的電子設(shè)備100的圖不。電子設(shè)備100包括峰值檢測(cè)器120，其被配置為檢測(cè)信號(hào)的峰值電壓。盡管有諸如工藝變化、溫度變化等的變化，峰值檢測(cè)器120都被配置為實(shí)現(xiàn)基本一致的峰值電壓檢測(cè)。
[0014]電子設(shè)備100可以是任何適合的包含放大器電路的設(shè)備，諸如臺(tái)式電腦、膝上電腦、平板電腦、移動(dòng)設(shè)備、手機(jī)、智能電話(huà)、無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)、調(diào)制解調(diào)器等。在實(shí)施例中，峰值檢測(cè)器120被配置為檢測(cè)放大器電路中的峰值電壓。峰值電壓用于控制向放大器電路供電的電源，從而保護(hù)放大器電路中的電子部件免受電壓應(yīng)力。
[0015]在圖1的示例中，如圖1所示，電子設(shè)備100包括放大器電路110和與峰值檢測(cè)器120耦合的控制器190。放大器電路110包括一個(gè)或多個(gè)晶體管，諸如雙極型晶體管、金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)等。當(dāng)晶體管兩端的電壓大于一定限度時(shí)，晶體管處于電壓應(yīng)力下。電壓應(yīng)力會(huì)使晶體管的電性參數(shù)偏移，因而使電路性能降級(jí)。此外，當(dāng)電壓應(yīng)力過(guò)大時(shí)，晶體管可能會(huì)永久損壞。
[0016]具體地，在示例中，放大器電路110是功率放大器，并且具有E類(lèi)功率放大器拓?fù)洹＠?，放大器電?10包括MOSFET晶體管111、第一電感器112和負(fù)載網(wǎng)絡(luò)118。第一電感器112耦合在電源Vp與MOSFET晶體管111的漏極端之間。負(fù)載網(wǎng)絡(luò)118被配置用于為E類(lèi)功率放大器的操作提供所需的相移。
[0017]在圖1的示例中，負(fù)載網(wǎng)絡(luò)118包括第一電容器113、第二電感器114、第二電容器115、和電阻負(fù)載116。第一電容器113為分路(shunt)電容器。在不例中，第一電容器113共同地表示由負(fù)載網(wǎng)絡(luò)118添加的外部電路電容器和MOSFET晶體管111的固有的源極-漏極寄生電容。第二電感器114和第二電容器115形成串聯(lián)LC電路。負(fù)載網(wǎng)絡(luò)118中的電子部件的電感和電容被適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，以使MOSFET晶體管111能夠作為在導(dǎo)通狀態(tài)和截止?fàn)顟B(tài)之間進(jìn)行開(kāi)關(guān)的基本完美的開(kāi)關(guān)進(jìn)行工作。
[0018]根據(jù)本公開(kāi)的一方面，負(fù)載網(wǎng)絡(luò)118中電子部件的電感和電容被適當(dāng)調(diào)整，以將MOSFET晶體管111的電流和電壓波形定形為不使高電流同時(shí)與高電壓重疊，以便最小化MOSFET晶體管111的功耗并且最大化功率放大器效率。當(dāng)MOSFET晶體管111導(dǎo)通以傳導(dǎo)電流時(shí)，MOSFET晶體管111的壓降約為零，因而MOSFET晶體管111上的功耗約為零；當(dāng)MOSFET晶體管111截止時(shí)，流經(jīng)MOSFET晶體管111的電流約為零，因而MOSFET晶體管111上的功耗約為零。
[0019]此外，在實(shí)施例中，MOSFET晶體管111上的功耗在開(kāi)關(guān)過(guò)程中約為零。例如，一旦MOSFET晶體管111導(dǎo)通以開(kāi)始傳導(dǎo)電流，負(fù)載網(wǎng)絡(luò)118就使MOSFET晶體管111的源極-漏極電壓能夠迅速降至零，因而MOSFET晶體管111的功耗在開(kāi)關(guān)過(guò)程中為零。因而，放大器電路110被適當(dāng)?shù)赜糜谥T如射頻(RF)信號(hào)、微波頻率信號(hào)等的高頻信號(hào)的功率放大。在示例中，電子設(shè)備100包括配置為傳輸RF信號(hào)的發(fā)射器。放大器電路110在發(fā)射器中使用，以對(duì)該RF信號(hào)進(jìn)行功率放大。例如，MOSFET晶體管111的柵極端接收例如用于發(fā)射的RF信號(hào)，并且放大器電路110對(duì)該RF信號(hào)進(jìn)行功率放大并且發(fā)射所放大的RF信號(hào)作為空氣中的電磁波。
[0020]根據(jù)本公開(kāi)的一方面，當(dāng)MOSFET晶體管111截止時(shí)，由于第一電感器112的存在和操作，MOSFET晶體管111的漏極端上的電壓可以高于直流輸入電壓VP。在示例中，MOSFET晶體管111的漏極端上的峰值電壓是直流輸入電壓Vp的三倍以上。在示例中，直流輸入電壓Vp是1.5V，而漏極端上的峰值電壓約為4.5V。
[0021]在實(shí)施例中，隨著工藝尺寸減小，沒(méi)有晶體管參數(shù)偏移的晶體管兩端的最大電壓也在降低。一旦晶體管兩端的電壓超過(guò)最大電壓，晶體管的參數(shù)就會(huì)偏移，而晶體管的物理性狀可能會(huì)改變。
[0022]在圖1的示例中，放大器電路110、峰值檢測(cè)器120和控制器190形成控制環(huán)路以限制MOSFET晶體管111兩端的峰值電壓，從而避免MOSFET晶體管111上的電壓應(yīng)力。峰值檢測(cè)器120檢測(cè)放大器電路110中的節(jié)點(diǎn)的峰值電壓(諸如MOSFET晶體管的漏極電壓Vdkain、電阻負(fù)載116上的負(fù)載電壓Vum等)并且向控制器190提供峰值電壓。在示例中，控制器190控制直流輸入電壓Vp的電平以限制MOSFET晶體管111兩端的峰值電壓低于最大電壓。
[0023]根據(jù)本公開(kāi)的一方面，峰值檢測(cè)器120生成檢測(cè)電壓Vdetect,表示漏極電壓Vdeain的峰值電壓電平。盡管有工藝變化和溫度變化，檢測(cè)電壓Vdetect都相對(duì)恒定。
[0024]具體地，峰值檢測(cè)器120包括基于二極管的峰值檢測(cè)器130和補(bǔ)償電路140?；诙O管的峰值檢測(cè)器130包括第一二極管131和電容器132。補(bǔ)償電路140包括電流源141、第二二極管142和由電阻器143-148形成的電阻器網(wǎng)絡(luò)。這些元件如圖1所示被耦合在一起。
[0025]在圖1的示例中，當(dāng)漏極電壓Vdkain大于電容器132上的電壓電平時(shí)，第一二極管131被正向偏置以對(duì)電容器132進(jìn)行充電。當(dāng)漏極電壓Vdeain小于電容器132上的電壓電平時(shí)，第一二極管131被反向偏置，并且電容器132保持該電壓。因而，電容器132上的電壓電平可以表不為Vpeak-Vdi,其中Vpeak是漏極電壓VD_的峰值電壓,而Vdi是第一二極管131的前向(forword)壓降。電容器132上的電壓電平是二極管131的前向壓降的函數(shù)。前向壓降隨著工藝和溫度的變化而變化。
[0026]補(bǔ)償電路140被配置為補(bǔ)償二極管參數(shù)依賴(lài)性，并且生成獨(dú)立(不依賴(lài))于二極管參數(shù)的檢測(cè)電壓Vdetect。例如，第二二極管142是第一二極管131的匹配二極管。在示例中，第二二極管142和第一二極管131通過(guò)集成電路(IC)制造而使得尺寸相同并且由相同的層形成。因而，第二二極管142的前向壓降Vd2與第一二極管131的前向壓降Vdi基本相同。此外，電阻器網(wǎng)絡(luò)被配置為按比例縮放峰值電壓。在圖1的示例中，電阻器143-148是具有基本相同的電阻R的匹配電阻器。峰值電壓Vpeak和檢測(cè)電壓Vdetect的關(guān)系可以根據(jù)等式1-5計(jì)算，其中I1表示流經(jīng)電阻器143的電流，I2表示流經(jīng)電阻器144的電流，I3表示流經(jīng)電阻器145和146的電流，I4表示流經(jīng)電阻器147的電流，以及I5表示流經(jīng)電阻器148的電流。
[0027]Vpeak=I1XIHI2XIHVdi 公式 I
[0028]Vpeak = (I2+I3) XR+I2XR+Vd2