專利名稱：使用輸出網(wǎng)絡(luò)控制功率的制作方法
使用輸出網(wǎng)絡(luò)控制功率
背景技術(shù)：
在許多無線通信系統(tǒng)中，例如蜂窩電話、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備(MID)、個(gè)人數(shù)字助理 (PDA)、膝上型電腦、個(gè)人計(jì)算機(jī)等等移動(dòng)無線設(shè)備以射頻(RF)進(jìn)行無線通信。為了在給定 的無線通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)通信，要求這樣的設(shè)備輸出具有給定功率水平的RF信號(hào)。不同的無 線系統(tǒng)對(duì)于功率水平有不同的要求，而且在給定的通信系統(tǒng)中，功率水平可以根據(jù)通信模 式而變化。為了產(chǎn)生傳輸信息所需的輸出功率，典型的移動(dòng)設(shè)備包括功率放大器(PA)或 者其他這樣的放大器，其接收來自例如基帶處理器和收發(fā)機(jī)等之類的設(shè)備的處理電路的RF 信號(hào)并且將該RF信號(hào)放大到所需的功率水平。由于許多發(fā)射機(jī)系統(tǒng)中的功率控制要求，平均輸出功率可能在寬范圍(例如，數(shù) 十分貝(dB))上變化。這使得功率放大器的效率在功率范圍上顯著變化。大多數(shù)PA在最 大輸出功率處具有最大效率，并且當(dāng)功率降低時(shí)效率迅速下降。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一方面，本發(fā)明包括一種具有多個(gè)增益級(jí)和耦合到該增益級(jí)的輸出網(wǎng)絡(luò)的設(shè) 備。每個(gè)增益級(jí)能夠被獨(dú)立控制以將射頻(RF)信號(hào)放大到用于從諸如蜂窩手持送受話器 等移動(dòng)無線設(shè)備傳輸?shù)妮敵龉β仕健．?dāng)被控制為不活動(dòng)(inactive)時(shí)，增益級(jí)中的至少 一個(gè)能夠被置于低阻抗?fàn)顟B(tài)。每個(gè)增益級(jí)在它們活動(dòng)(active)時(shí)可以具有基本上不同的 驅(qū)動(dòng)點(diǎn)阻抗，以適應(yīng)不同的輸出功率水平。在一個(gè)實(shí)施方式中，輸出網(wǎng)絡(luò)可以包括變壓器。本發(fā)明的另一方面針對(duì)功率放大器，該功率放大器具有多個(gè)級(jí)(每個(gè)級(jí)包括放大 器對(duì))和耦合到每個(gè)級(jí)輸出的變壓器，其中變壓器具有不同的匝比。這些級(jí)可以被控制為 使得當(dāng)給定級(jí)不活動(dòng)時(shí)，該級(jí)能夠被置于低阻抗?fàn)顟B(tài)，并且凈電感(net inductance)被開 關(guān)成與反相變壓器(opposite transformer)的輸出線圈并聯(lián)耦合。本發(fā)明的又一個(gè)方面針對(duì)集成電路，該集成電路包括至少三個(gè)增益級(jí)和至少三個(gè) 變壓器，每個(gè)變壓器耦合到對(duì)應(yīng)的一個(gè)增益級(jí)。所述變壓器中的至少兩個(gè)可以具有基本上 相等的匝比，所述匝比又大于另一個(gè)變壓器的匝比。該增益級(jí)能夠被單獨(dú)地使能，并且增益 級(jí)中的至少兩個(gè)可以對(duì)應(yīng)于高功率增益通道，而另一個(gè)增益級(jí)對(duì)應(yīng)于低功率增益通道。本發(fā)明的更進(jìn)一步方面針對(duì)具有多個(gè)差分互補(bǔ)放大器級(jí)和輸出變壓器的功率放 大器。該輸出變壓器可以被耦合以接收來自任何放大器級(jí)(取決于哪個(gè)被使能)的放大的 輸出信號(hào)。輸出變壓器的匝比也可以取決于哪個(gè)放大器級(jí)被使能。在一些實(shí)施方式中，非 使能的(一個(gè)或多個(gè))放大器級(jí)能夠被置于高阻抗?fàn)顟B(tài)。更進(jìn)一步，本發(fā)明的一個(gè)方面針對(duì)集成電路，該集成電路除了多個(gè)增益級(jí)之外還 包括多個(gè)變壓器。每個(gè)變壓器可以具有基本上相等的匝比并且包括電感器形成的線圈，該 電感器與增益級(jí)一起集成在公共的互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(CM0Q管芯上。更具體地，電 感器能夠被定尺寸以管理CMOS工藝的電感變化，并且該變壓器可使得增益級(jí)能夠看到遠(yuǎn) 遠(yuǎn)小于該電路耦合到的負(fù)載的負(fù)載阻抗的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)阻抗。


圖1是依照本發(fā)明的功率放大器輸出級(jí)和輸出網(wǎng)絡(luò)的概念示意圖。圖2是依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的輸出網(wǎng)絡(luò)的概念示意圖。圖3A是依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的多抽頭變壓器實(shí)施方式的概念示意圖。圖;3B是依照本發(fā)明的實(shí)施例的另一多抽頭變壓器實(shí)施方式的概念示意圖。圖3C是圖IBB所示電路在高功率操作模式下的等效示意圖。圖3D是圖;3B所示電路在低功率操作模式下的等效示意圖。圖3E是能夠結(jié)合多抽頭變壓器使用的調(diào)諧電路的實(shí)施方式。圖4A是依照本發(fā)明的實(shí)施例的并聯(lián)增益級(jí)和輸出網(wǎng)絡(luò)的概念示意圖。圖4B是依照本發(fā)明的實(shí)施例的并聯(lián)增益級(jí)和輸出網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)概念示意圖。圖4C是依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的耦合到增益級(jí)的替代輸入的概念示意圖。圖5A是依照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的可重配置輸出網(wǎng)絡(luò)的概念示意圖。圖5B是圖5A所示電路在高功率操作模式下的等效示意圖。圖5C是圖5A所示電路在低功率操作模式下的等效示意圖。圖6A是依照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的可重配置輸出網(wǎng)絡(luò)的概念示意圖。圖6B是圖6A所示電路在高功率操作模式下的等效示意圖。圖6C是圖6A所示電路在低功率操作模式下的等效示意圖。圖6D是示出依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的可重配置輸出網(wǎng)絡(luò)的單端實(shí)施方式的概 念示意圖。圖7是依照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的可重配置輸出網(wǎng)絡(luò)的概念示意圖。圖8A是依照本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的可重配置輸出網(wǎng)絡(luò)的概念示意圖。圖8B是圖8A的可重配置輸出網(wǎng)絡(luò)的替代實(shí)施方式的概念示意圖。圖9A是依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的功率放大器的概念示意圖。圖9B是依照本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的功率放大器的一部分的概念示意圖。圖10是依照本發(fā)明的實(shí)施例的無線設(shè)備的框圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例可以提供輸出網(wǎng)絡(luò)，該輸出網(wǎng)絡(luò)能夠提供可控負(fù)載阻抗。這樣，輸出功率/ 效率降低問題能夠被克服。通過在期望的輸出功率減少時(shí)增大負(fù)載阻抗，效率能夠被保持 為接近最大值。在各個(gè)實(shí)施例中，可以提供耦合到功率放大器或其他這樣的放大器設(shè)備的輸出增 益級(jí)的輸出網(wǎng)絡(luò)的不同實(shí)施方式。這樣的輸出網(wǎng)絡(luò)可以有助于控制輸出功率，同時(shí)允許以 高效率模式操作。也就是說，放大器的輸出功率(p。ut)根據(jù)以下等式與負(fù)載電阻和輸出電 壓有關(guān)Pout = Vems2Rl [等式.1]其中Vkms對(duì)應(yīng)于RMS輸出電壓電平且&是負(fù)載電阻。在Vkms被最大化時(shí)出現(xiàn)最大 輸出功率和最大效率。Vems的最大值與電源電壓成比例，其中實(shí)際的最大值部分地由各種性 能要求確定，所述性能要求例如線性度或諧波水平。在不同的實(shí)施方式中，通過控制負(fù)載電 阻來控制功率的各種方式能夠通過使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的輸出網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)。例如，輸出網(wǎng)絡(luò)可以在兩個(gè)或更多個(gè)功率水平上提供高效率。在這些情況中，輸出網(wǎng)絡(luò)能夠?yàn)樵鲆婕?jí) 放大器提供最優(yōu)(或近似最優(yōu))的負(fù)載，從而在這兩個(gè)或更多個(gè)功率水平上實(shí)現(xiàn)高效率操 作。而且，該網(wǎng)絡(luò)提供一種能夠電子地選擇不同功率水平的方式。因此，該網(wǎng)絡(luò)可以被稱為 可重配置輸出網(wǎng)絡(luò)。在各個(gè)實(shí)施例中，由禁用的增益級(jí)呈現(xiàn)的阻抗能夠被用來控制，或者部 分控制，該可重配置輸出網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)。依照本發(fā)明的實(shí)施例，為了實(shí)現(xiàn)負(fù)載變化，基于變壓器的技術(shù)可被用于以電學(xué)方 式重新配置輸出網(wǎng)絡(luò)的變壓器以改變其匝比。該重新配置具有改變負(fù)載阻抗的效果，并且 完成該重新配置使得變壓器的RF性能被保持?，F(xiàn)在參照?qǐng)D1，圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有可重配置負(fù)載的功率放大 器的末級(jí)的概念示意圖。增益末級(jí)100可以包括連接到輸出網(wǎng)絡(luò)101的兩個(gè)或更多個(gè)并聯(lián) 增益級(jí)(統(tǒng)稱為A(X))。該增益級(jí)可以是差分或單端拓?fù)?。一個(gè)或多個(gè)增益級(jí)可以被信號(hào) C2(x)控制。類似地，該輸出網(wǎng)絡(luò)可以具有各種控制信號(hào)，Cl (X)，所述控制信號(hào)修改該輸出 網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)。該控制信號(hào)C2(x)可以使能或者禁用該增益級(jí)并且還可以控制由增益級(jí)呈現(xiàn) 的輸出阻抗，Ro(X) (C2)。例如，當(dāng)增益級(jí)Al被禁用時(shí)，信號(hào)C2(l)可以促使輸出阻抗Ro(I) 處于高阻抗水平。因?yàn)楦鱾€(gè)信號(hào)通道連接到網(wǎng)絡(luò)101，每個(gè)增益級(jí)的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)阻抗是所有控制 信號(hào)的函數(shù)，因此命名為Ri(X) (C1，C2)。通過改變控制信號(hào)Cl和C2，呈現(xiàn)給各個(gè)使能的增 益級(jí)的有效負(fù)載阻抗能夠被改變，從而允許在各個(gè)輸出功率水平實(shí)現(xiàn)高效率操作。該輸出 網(wǎng)絡(luò)101也可以提供與外部負(fù)載102的阻抗匹配。現(xiàn)在參照?qǐng)D2，圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的輸出網(wǎng)絡(luò)的概念示意圖。如圖2 所示，輸出網(wǎng)絡(luò)10 (該輸出網(wǎng)絡(luò)可以是PA的一部分)包括多個(gè)不同的通道或切片。具體地， 可以存在多個(gè)放大器20a-20n(統(tǒng)稱為放大器20)，每個(gè)放大器可以是由一個(gè)或多個(gè)跨導(dǎo)放 大器形成的增益級(jí)。在一個(gè)實(shí)施例中，增益級(jí)20是互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(CM0Q級(jí)，每 個(gè)互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體級(jí)包括一對(duì)互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)， 即ρ溝道MOSFET (PMOS)和η溝道MOSFET (NMOS)。該增益級(jí)可以具有耦合到對(duì)應(yīng)變壓器 30a-30n(統(tǒng)稱為變壓器30)的初級(jí)線圈的差分輸出。變壓器30的次級(jí)線圈又耦合到負(fù)載 電阻&。如下進(jìn)一步所述，根據(jù)操作模式(例如高功率模式或低功率模式)，一個(gè)或多個(gè)放 大器20可以是不活動(dòng)的。注意各個(gè)變壓器可具有不同的匝比，或者所有都具有相同的匝 比?？梢詮?qiáng)制未使用的放大器處于高阻抗(Hi-Z)或低阻抗(Lo-Z)模式。在不同的實(shí)施方 式中，初級(jí)線圈可以彼此強(qiáng)耦合或者彼此不耦合。如果該初級(jí)線圈強(qiáng)耦合，該未使用的放大 器被置于Hi-Z狀態(tài)，否則可能產(chǎn)生大的損耗。如果存在不同的匝比，則一些未使用的放大 器(在它們的輸出具有低匝比的變壓器)在處于Hi-Z狀態(tài)時(shí)將看到大電壓。在其他實(shí)施 例中，該變壓器能夠被弱磁耦合，或者根本不耦合。如本文所用的，利用這種弱耦合的初級(jí) 線圈，未使用的放大器可以被置于Lo-Z狀態(tài)。在這種情況(Lo-Z狀態(tài))中，該高電壓可以 被消除，而不造成高信號(hào)損耗。每個(gè)初級(jí)線圈能夠用中心抽頭制成，以允許獨(dú)立控制每個(gè)放 大器的偏壓，從而關(guān)閉一個(gè)或多個(gè)放大器可以減少靜態(tài)電流?，F(xiàn)在參照?qǐng)D3A，圖示了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的輸出網(wǎng)絡(luò)的概念示意圖。具 體地，如圖3A所示，輸出網(wǎng)絡(luò)100包括多抽頭變壓器120，該多抽頭變壓器120具有耦合到 多個(gè)差分放大器IlOa-110。(統(tǒng)稱為放大器110)的輸出的初級(jí)線圈。每個(gè)增益級(jí)可以是由 跨導(dǎo)放大器的互補(bǔ)對(duì)形成的CMOS增益級(jí)。盡管圖3A的實(shí)施例僅示出具有三個(gè)放大器通道或切片，可以理解在其他實(shí)施方式中更多或更少的這樣的通道是可能的。如圖3A所示，每 個(gè)放大器110具有耦合到初級(jí)線圈120的不同抽頭位置的輸出。這樣，變壓器120的初級(jí) 線圈和次級(jí)線圈之間的匝比能夠通過選擇哪個(gè)變壓器110是活動(dòng)的來調(diào)整。具體地，可以 對(duì)應(yīng)于低功率通道的放大器的放大器IlOa耦合到變壓器120的初級(jí)線圈的全部長度，其由 變壓器120的初級(jí)線圈的頂部和底部的抽頭連接表示并由間距130的寬度例證。類似地， 放大器IlOb可以是中間的功率放大器，并且耦合到由寬度132表示的中間抽頭連接?？梢?對(duì)應(yīng)于高功率通道的放大器的放大器110。又可以耦合到提供最小匝數(shù)的抽頭位置，從而為 變壓器120提供最大匝比(次級(jí)線圈和初級(jí)線圈之間)。放大器110。耦合到的初級(jí)線圈的 寬度由寬度Π4例證。通過選擇一個(gè)或多個(gè)放大器以便激活，可以調(diào)整匝比，并且相應(yīng)地也調(diào)整輸出阻 抗，從而通過接通所選擇的一個(gè)或多個(gè)放大器Iio來控制輸出功率。注意在圖3A的實(shí)施例 中，所有放大器共享單個(gè)中心抽頭。在其中初級(jí)線圈抽頭高度耦合(即具有接近于1的耦 合系數(shù)k)的實(shí)施方式中，“短路”任何抽頭至地電勢或另一個(gè)抽頭反映了橫跨所有其它抽 頭的低阻抗，從而導(dǎo)致如“活動(dòng)”放大器看到的阻抗改變以及網(wǎng)絡(luò)中的高損耗。因?yàn)檫@個(gè)原 因，未使用的放大器可以被置于Hi-Z模式。其他抽頭(處于Hi-Z中)將看到從內(nèi)部抽頭 的被驅(qū)動(dòng)通道“增大”的電壓，其中增益(近似)對(duì)應(yīng)于抽頭間的匝比。注意，盡管在圖中 未示出，該變壓器可以具有與繞組并聯(lián)的電容器以在期望的操作頻率處提供阻抗匹配。在各個(gè)實(shí)施方式中，放大器IlOb的尺寸(即晶體管面積)可以根據(jù)下式與放大器 HOa的面積相關(guān)Allob = (Nlow/Nffled)2XA110a [等式 2]這里N1ot與對(duì)應(yīng)于低功率通道的初級(jí)線圈的匝數(shù)成比例，并且Nmed也是如此。當(dāng) 然，其他尺寸和配置的變壓器和增益級(jí)可以在其他實(shí)施例中實(shí)施?，F(xiàn)在參照?qǐng)D3B，圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)多抽頭變壓器實(shí)施方式 的概念示意圖。在這個(gè)實(shí)施例中，差分放大器是由兩個(gè)近似相同的單端放大器形成的。如 圖3B所示，輸出網(wǎng)絡(luò)110’包括耦合到多個(gè)放大器IlOa-IlOd的多抽頭變壓器，成對(duì)的放大 器形成差分增益級(jí)。因此，該對(duì)單端放大器IlOa和IlOd形成一個(gè)差分放大器。通過將這些 放大器110中的不同放大器耦合到變壓器120的初級(jí)線圈，不同的匝比可被建立以實(shí)現(xiàn)不 同的輸出阻抗。每個(gè)放大器110可以是由跨導(dǎo)放大器的互補(bǔ)對(duì)形成的CMOS放大器。如圖 3B所示，放大器IlOa-IlOd具有對(duì)應(yīng)的面在各個(gè)實(shí)施方式中，放大器IlOa* IlOd 的尺寸可以基本上相等。類似地，放大器IlOb和110。也可以基本上相等。形成變壓器120 的初級(jí)線圈的對(duì)應(yīng)于Ln、L12和L13的圖;3B所示的繞組可以具有損耗并且以耦合系數(shù)k耦 合。為了論述的目的假定變壓器120可以具有兩種狀態(tài)高匝比狀態(tài)，和低匝比狀態(tài)。對(duì)于 高匝比狀態(tài)，放大器1103和^(^被偏置“關(guān)斷”，從而使得它們的輸出阻抗為高。如圖3C所 示，放大器1103和^(^被偏置關(guān)斷并且被控制為使得它們的輸出阻抗為高(即Hi-Z)。增 益級(jí)IlOb和110。被偏置接通并且被差分地驅(qū)動(dòng)。因此，變壓器120的初級(jí)線圈電感是L12。 從而變壓器的阻抗比(其大約是匝比的平方)是1^2/112。在各個(gè)實(shí)施例中，L12可以相對(duì)較 小從而處于該狀態(tài)(其可以對(duì)應(yīng)于高功率狀態(tài)Nhigh)的匝比可以是大的(例如4或更高)。 注意在這種布置中L2和L12之間的互感被最大化。放大器IlOb和110。“接通”并且被差分 地驅(qū)動(dòng)。
相比之下，對(duì)于低匝比狀態(tài)，如圖3D所示，放大器IlOb和110。被偏置“關(guān)斷”，即具 有Hi-Z輸出阻抗。放大器IlOa和110/‘接通”并且被差分地驅(qū)動(dòng)。因此，初級(jí)線圈電感L1 對(duì)應(yīng)于圖3D所示的變壓器120的初級(jí)線圈的總電感，也就是Ln+L12+L13+M，其中M是各個(gè)初 級(jí)線圈看到的合成互感。在各個(gè)實(shí)施方式中，這個(gè)總電感L1基本上可以等于L2，從而匝比 是1或者基本上等于1。在其他實(shí)施例中，該匝比可以小于1。注意在該實(shí)施方式中，L1和 L2之間的互感被最大化。注意當(dāng)未使用的放大器被置于Hi-Z狀態(tài)時(shí)，輸出電容不顯著變化，并且因此未使 用的抽頭仍然被調(diào)諧。在一些實(shí)施方式中，可以在其他抽頭上使用可開關(guān)電容器以在未使 用的時(shí)候使調(diào)諧偏移?，F(xiàn)在參照?qǐng)D3E，圖示了能夠結(jié)合多抽頭變壓器使用的調(diào)諧電路的實(shí)施方式。具體 地，如圖3E所示，變壓器120可以具有在它的初級(jí)線圈側(cè)和次級(jí)線圈側(cè)并聯(lián)耦合的電容。 具體地，并聯(lián)電容C1、C2和C3每個(gè)可以耦合在耦合到初級(jí)線圈的中間抽頭點(diǎn)的一對(duì)節(jié)點(diǎn)之 間。在一些實(shí)施方式中，電容器C1-C3可使用可調(diào)節(jié)電容器來實(shí)施。此外，這樣的電容器可 以部分地由對(duì)應(yīng)放大器(圖3E中未示出)的輸出電容組成。現(xiàn)在參照?qǐng)D4A，圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的并聯(lián)增益級(jí)和輸出網(wǎng)絡(luò)的概念 示意圖。如圖4A所示，電路700包括提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)到多個(gè)增益級(jí)720a-720d(統(tǒng)稱為增益級(jí) 720)的驅(qū)動(dòng)器級(jí)71(^和710b。如圖4A所示，驅(qū)動(dòng)器級(jí)71(^和7IOb的驅(qū)動(dòng)器輸出通過AC 耦合電容CAa和Caqi耦合到增益級(jí)720，AC耦合電容CAa和Caqi串聯(lián)耦合到增益級(jí)720的并 聯(lián)輸入線。另外注意，與共模電壓Vqi中心抽頭連接的并聯(lián)電感Ld和匹配電容Cmi —起耦合 到級(jí)710a*710b的輸出線。如進(jìn)一步所示，可以通過用于相應(yīng)的低功率增益級(jí)和高功率增 益級(jí)的偏壓Vqpl和Vtw以及Vqph和Vqnh來偏置每個(gè)增益級(jí)720。通過提供單獨(dú)的偏壓到每個(gè) 增益級(jí)的每個(gè)輸入，每個(gè)增益級(jí)能夠被單獨(dú)地禁用(即使用這些偏壓將其置于Hi-Z狀態(tài))。 在各個(gè)實(shí)施例中，CAa和Caqi能夠被調(diào)整以使得在增益級(jí)720的所有輸入上RF信號(hào)幅度是 相等的。該偏壓可以通過大數(shù)值電阻器來饋送，該電阻器在一個(gè)實(shí)施例中可以近似為IOK 歐姆的量級(jí)。仍然參照?qǐng)D4A，增益級(jí)720的放大輸出可以通過可重配置變壓器730耦合并提供 到輸出負(fù)載&。如上所述，在低功率操作模式下，激活增益級(jí)7203和720d并且將增益級(jí)720b 和720。置于Hi-Z狀態(tài)，從而導(dǎo)致變壓器730的匝比*Lh+Ll+MHl L2,其可能近似為1 1。 (如前所述，Mm是初級(jí)線圈的互感，其提高了初級(jí)線圈的總L)。相反，在高功率模式下，增 益級(jí)72(^和72(^是禁用的(即在Hi-Z狀態(tài)下)并且增益級(jí)72隊(duì)和720。被激活，從而提供 Lh L2的阻抗比。注意在增益級(jí)720的輸出存在匹配并聯(lián)電容Csc和Cmh,并且對(duì)應(yīng)的匹配 電容Q與變壓器730的次級(jí)線圈并聯(lián)耦合。盡管圖7A的實(shí)施例中圖示了該特定實(shí)施方式， 但是本發(fā)明的范圍在此方面并不受限。例如，在其他實(shí)施方式中，類似的輸出網(wǎng)絡(luò)可以設(shè)有輸入變壓器以給增益級(jí)提供 驅(qū)動(dòng)信號(hào)。具體地，如圖4B所示，電路700’可以類似于圖4A中的電路而被適配。然而，注 意可以提供第一變壓器715，其將來自驅(qū)動(dòng)器級(jí)7103和710b的信號(hào)耦合到增益級(jí)720。注 意在這個(gè)實(shí)施例中，變壓器715的初級(jí)線圈與共模電壓Vqi中心抽頭連接，并且變壓器715 的多個(gè)次級(jí)線圈分別與偏壓Vqp和Vqn中心抽頭連接。注意，在圖4B的實(shí)施例中，對(duì)到增益級(jí)720的輸入線上的耦合電容的需要可被避免，以提供增益級(jí)中的更高增益。另外，通過控制輸入變壓器715的匝比，能夠?qū)崿F(xiàn)電壓增 益。另外，如上所述，通過為全部NMOS和PMOS器件提供單一偏壓能夠使偏置實(shí)施方式更 容易。注意，提供開關(guān)S 1-S4以在功率模式之間切換時(shí)，接通或關(guān)閉高功率增益級(jí)72(\和 720。。類似地，開關(guān)S5-S8可以接通或關(guān)閉低功率級(jí)720a和720d。為了避免由于這些開關(guān)產(chǎn)生的開關(guān)損耗，在另一個(gè)實(shí)施方式中，可以提供共源共 柵(cascoded)輸出級(jí)?，F(xiàn)在參照?qǐng)D4C，圖示了高功率增益級(jí)720b和720。的概念示意圖， 所述高功率增益級(jí)設(shè)有由輸入變壓器715的兩個(gè)次級(jí)線圈的輸出驅(qū)動(dòng)的共源共柵器件。因 而，如圖4C所示，電路700”僅示出兩個(gè)高功率增益級(jí)720b和720。。然而，類似的共源共柵 可以在低功率增益級(jí)上實(shí)現(xiàn)。具體如圖4C所示，增益級(jí)720b包括作為互補(bǔ)跨導(dǎo)放大器耦 合的NMOS器件Ml和PMOS器件M2。如進(jìn)一步所示，這些器件中每一個(gè)具有對(duì)應(yīng)的耦合到 其的共源共柵器件M3和M4，每個(gè)共源共柵器件M3和M4分別由對(duì)應(yīng)的偏壓Vbn和Vbp驅(qū)動(dòng)。 類似的共源共柵器件M7和M8分別共源共柵到由NMOS和PMOS器件M5和M6形成的增益 級(jí)720。的互補(bǔ)放大器。通過控制偏壓Vbn和Vbp，對(duì)應(yīng)的共源共柵器件能夠被禁用(即處于 Hi-Z狀態(tài))而共享的輸出中心抽頭電壓Vqp和Vqn對(duì)于其它通道(即圖4C未示出的低功率 通道)保持接通。這樣，增益級(jí)720能夠容忍較高的擺動(dòng)(swing)，并且可以避免需要電壓 調(diào)節(jié)器。另外，其它跨導(dǎo)器件(例如薄氧化物器件)可被使用。進(jìn)一步，盡管圖4C中未示 出，可以理解的是其它增益級(jí)通道能夠共享輸入變壓器715的次級(jí)線圈上的中心抽頭?，F(xiàn)在參照?qǐng)D5A，圖示了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的可重配置輸出網(wǎng)絡(luò)的概念示 意圖。如圖5A所示，輸出網(wǎng)絡(luò)200包括多個(gè)通道，該多個(gè)通道包括具有放大器210a和210b 的第一通道和包括差分放大器220a和220b的第二通道。通常，具有放大器210a和210b的 通道210可以對(duì)應(yīng)于低功率通道，而包括放大器220a和220b的通道220可以對(duì)應(yīng)于高功率 通道。如圖5A所示，這些并聯(lián)的通道耦合到變壓器230的初級(jí)線圈，變壓器230又具有耦 合到輸出負(fù)載&的次級(jí)線圈。在圖5A所示的實(shí)施例中，變壓器230的匝比可以是1 N。 注意變壓器230的初級(jí)線圈可以是被中心抽頭連接。仍然參照?qǐng)D5A，低功率通道210可以具有橫跨放大器210a_210b的輸出并聯(lián)耦合的 電感K。此外，串聯(lián)電容Cx可以將低功率通道210耦合到變壓器230的初級(jí)線圈。進(jìn)而， 高功率通道220可以使可開關(guān)電容Ch耦合到每個(gè)放大器220的輸出。另外，輸入匹配電容 Cl可以并聯(lián)耦合到變壓器230的初級(jí)線圈。進(jìn)而，輸出匹配電容C2可以耦合到變壓器230 的次級(jí)線圈，并與輸出負(fù)載&并聯(lián)。現(xiàn)在參照?qǐng)D5B，圖示了高功率操作模式下的等效示意圖，在該模式下高功率通道 220活動(dòng)而低功率通道210不活動(dòng)。如圖5B所示在高功率模式下，可開關(guān)電容可以被斷開 且低功率通道210可以被置于Lo-Z功率狀態(tài)，使得有效電容Cx并聯(lián)(in shunt)耦合到放 大器22(^和22(^的輸出。這樣，相對(duì)較低的阻抗(取決于變壓器匝比)可以通過實(shí)際上將 低功率通道210置于Lo-Z狀態(tài)而實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)在參照?qǐng)D5C，圖示了低功率操作模式的等效示意圖。如圖5C所示，在低功率操 作模式下，低功率通道210被激活且可以將高功率通道220置于Hi-Z狀態(tài)。另外，可以通 過閉合開關(guān)與變壓器230的初級(jí)線圈并聯(lián)地添加可開關(guān)電容CH。因?yàn)榈凸β释ǖ?10被激 活，電感器k也與串聯(lián)連接的電容Cx —起被并行地開關(guān)，從而提供進(jìn)一步阻抗變換。在這 個(gè)實(shí)施例中，變壓器230在低功率模式下提供與高功率模式下相同的匝比。然而，電容器Cx和電感器k的存在充當(dāng)?shù)诙杩棺儔浩饕蕴峁┝硪蛔杩棺儞Q，從而設(shè)置如在放大器2103和 210b的輸出處看到的負(fù)載阻抗。在一些實(shí)施例中，這個(gè)負(fù)載可以大約為50歐姆，從而在低 功率模式下設(shè)置最大輸出功率。因此，在低功率模式下，存在兩個(gè)阻抗變換，從標(biāo)稱的50 Ω 到中間較低阻抗和從中間阻抗到較高的最終負(fù)載阻抗。這可能在低功率模式下造成較高的 損耗。在低功率模式中，電感器k通常在第二變換中的損耗中占支配地位。盡管圖5A-5C 的實(shí)施例中示出該特定實(shí)施方式，可以理解的是本發(fā)明的范圍在此方面并不受限。例如，附 加的下拉NMOS可以連接到低功率放大器210a和210b的輸出以降低阻抗。更進(jìn)一步，在其 他實(shí)施例中，當(dāng)高功率模式被使能時(shí)，可開關(guān)電容CH可被控制為接通或斷開。另外，可開關(guān) 電容器可以與固定值電容器組合以提供受控范圍的電容。概括圖5A所示的概念，可以為甚 至更低的功率輸出提供通過另一個(gè)變換網(wǎng)絡(luò)連接到變壓器230的又一個(gè)并聯(lián)通道?，F(xiàn)在參照?qǐng)D6A，圖示了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的可重配置輸出網(wǎng)絡(luò)的概念示 意圖。如圖6A所示，輸出網(wǎng)絡(luò)300包括并聯(lián)的低功率和高功率通道。具體地，該低功率通 道包括放大器310a*310b，放大器310a*310b可以是耦合到具有1 M的匝比的第一變 壓器330的初級(jí)線圈的差分放大器。注意匹配電容C1和C3分別并聯(lián)耦合到初級(jí)線圈和次 級(jí)線圈。進(jìn)一步如圖6A所示，變壓器330的次級(jí)線圈也通過串聯(lián)電容Cx耦合到負(fù)載&。進(jìn) 而，該高功率通道耦合到這個(gè)負(fù)載。具體地如圖6A所示，高功率放大器320a和320b耦合到 具有匝比1 N的第二變壓器340的初級(jí)線圈。注意到分別在初級(jí)線圈和次級(jí)線圈上存在 匹配電容C2和C4。通過控制哪個(gè)信號(hào)通道是活動(dòng)的，可以在放大器310和320的輸出處看 到不同的阻抗，從而實(shí)現(xiàn)在不同功率模式下的操作。在一個(gè)示例實(shí)施例中，變壓器330可以 具有1 1的匝比，并且變壓器340可以具有1 4的匝比。具體地，當(dāng)處于高功率模式時(shí)，低功率通道被置于Lo-Z狀態(tài)?，F(xiàn)在參照?qǐng)D6B，圖示 了示出高功率模式下輸出網(wǎng)絡(luò)300的等效電路的概念示意圖。如圖6B所示，在高功率模式 下通過變壓器340連接高功率通道。另外，并聯(lián)電容Cx(表示圖6A所示的串聯(lián)電容)與電 感K’串聯(lián)存在，該電感LJ對(duì)應(yīng)于當(dāng)?shù)凸β释ǖ捞幱贚o-Z狀態(tài)時(shí)變壓器330的次級(jí)側(cè)上 的凈電感。因此，在這個(gè)模式下，在放大器320a和320b的輸出處看到的阻抗可以是低的， 例如大約4歐姆?，F(xiàn)在參照?qǐng)D6C，圖示了示出處于低功率操作模式下的電路300的概念示意圖。如 圖6C所示，在低功率模式中，高功率通道可以被置于Lo-Z狀態(tài)或Hi-Z狀態(tài)。在任一種情 況下，阻抗4’可以并聯(lián)于負(fù)載電阻并且對(duì)應(yīng)于當(dāng)高功率通道斷開時(shí)變壓器340的次級(jí)線圈 上的阻抗。此外注意串聯(lián)電容Cx耦合在變壓器330的次級(jí)線圈和負(fù)載之間。從而在低功率 模式下，能夠提供如由變壓器330的次級(jí)繞組看到的中間阻抗，該阻抗比上文所述的圖5C 的中間阻抗更不受限制。例如，在一些實(shí)施方式中，這個(gè)低功率模式中間阻抗可以更接近于 負(fù)載電阻例如25 Ω。盡管在圖6A-6C的實(shí)施例未示出，在一些實(shí)施方式中，與上文關(guān)于圖5 的描述的電路200的高功率通道中所示出的類似地，可以在變壓器的初級(jí)或次級(jí)線圈側(cè)提 供可開關(guān)電容。圖6D示出單端實(shí)施方式。具體地，如圖6Β所示的電路350包括相同的變壓器和 并聯(lián)的匹配電容。然而，注意僅僅單個(gè)串聯(lián)匹配電容Cx使變壓器330的次級(jí)線圈耦合到輸 出負(fù)載&。盡管為了方便說明而沒有在圖6D中示出，可以理解的是例如在圖6Α中的多個(gè) 放大器可以耦合到這兩個(gè)變壓器的初級(jí)線圈。
概括圖6A示出的概念，用于甚至更低的功率輸出的又一個(gè)并聯(lián)通道能夠通過又 一個(gè)變換網(wǎng)絡(luò)連接到變壓器；340。現(xiàn)在參照?qǐng)D7，圖示了包括低功率通道410和高功率通道420的輸出網(wǎng)絡(luò)400的另 一個(gè)概念示意圖，該輸出網(wǎng)絡(luò)400與圖6A中的輸出網(wǎng)絡(luò)300的配置類似。然而，在圖7的 實(shí)施例中，串聯(lián)匹配網(wǎng)絡(luò)(圖6A中示出為串聯(lián)電容Cx)不存在。注意當(dāng)通道關(guān)閉時(shí)，放大器可以處于Hi-Z或Lo-Z。在一個(gè)實(shí)施方式中，變壓器 440可以具有用以給放大器420a和420b提供低負(fù)載阻抗的匝比(例如1 4)，并且變壓 器430可以具有用以給放大器410a和410b提供較高的負(fù)載阻抗的匝比(例如1 1)。在 這種情況下，放大器410a和410b在禁用時(shí)能夠被置于Lo-Z模式以避免損壞。當(dāng)通道處于 Lo-Z時(shí)，來自未使用通道的變壓器變成比繞組電感的值更低的電感器。例如，如果變壓器具 有初級(jí)和次級(jí)繞組，每個(gè)初級(jí)和次級(jí)繞組具有電感L和無負(fù)載品質(zhì)因子Q，則在初級(jí)線圈上 為Lo-Z狀態(tài)的情況下，等效并聯(lián)電感值大約為L/2，有效品質(zhì)因子為Q/2 (近似地)。類似 的實(shí)施方式能夠?qū)崿F(xiàn)為單端電路。在各個(gè)實(shí)施例中，可能位于次級(jí)線圈側(cè)的電容器可以使未使用通道中的這個(gè)并聯(lián) 電感失諧(time out)，盡管電壓顧慮可能使得調(diào)諧電容器為初級(jí)線圈側(cè)上的可開關(guān)電容 器，盡管初級(jí)側(cè)上的可開關(guān)電容器會(huì)增加損耗。在一些情況中，來自未使用通道中的并聯(lián)電 感會(huì)增加損耗。這可以通過增加繞組電感而得到改進(jìn)，因?yàn)轸?OtjLQ,其中艮是電感器的 并聯(lián)等效損耗。通過增大L，網(wǎng)絡(luò)損耗被降低。然而，通過增大繞組電感，當(dāng)所討論的變壓器 “活動(dòng)”時(shí)，損耗增大。因此，在那些損耗之間會(huì)有一個(gè)權(quán)衡。概括圖7所示的概念，可以為 甚至更低的功率輸出提供連接到變壓器440的次級(jí)繞組的又一個(gè)并聯(lián)通道。在其他實(shí)施方式中，因?yàn)殡S著繞組電感變得更小，變壓器可能變得更加難以在管 芯上實(shí)施，所以如下面關(guān)于圖9A和9B進(jìn)一步描述的，至少高功率通道可以被分成多個(gè)并聯(lián) 通道?，F(xiàn)在參照?qǐng)D8A，圖示了根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的輸出網(wǎng)絡(luò)的概念示意圖。如圖 8A所示，電路500可以類似于上文關(guān)于圖7描述的被配置。然而，在圖8A的實(shí)施方式中， 高功率通道被分成兩個(gè)并聯(lián)通道，也就是包括具有耦合到第一高功率變壓器540的初級(jí)線 圈的輸出的差分放大器520a和520b的第一高功率通道，和具有帶有耦合到第二高功率變壓 器陽0的輸出的差分放大器520。和520d的第二高功率通道。注意在圖8A的實(shí)施例中，高 功率變壓器540和550的兩個(gè)線圈上的繞組電感可以具有2LHp Llls的值，其中Lhp是高功 率通道(例如圖7所示的單個(gè)高功率通道)的初級(jí)線圈電感以及Lhs是次級(jí)線圈電感。進(jìn) 而，具有連接到差分放大器510a和510b的輸出的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈的低功率變壓器530 的線圈可以具有Luj和的繞組電感，其對(duì)應(yīng)于低功率通道繞組電感。如圖8A所示，每個(gè) 變壓器530、540和550的次級(jí)線圈耦合到輸出負(fù)載&。在這個(gè)實(shí)施方式中，每個(gè)高功率放大器的面積是單個(gè)高功率通道(例如圖7所示 的)的面積的一半。通過使放大器減半，輸出電容被減半，并且所需的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)(負(fù)載)阻抗 加倍。照此，變壓器繞組加倍。通常在高功率模式中，所有的高功率放大器520a-520d被同 時(shí)使能。高功率/低功率操作在其他方面與上文在圖7中描述的一樣。分開高功率通道也 可以提供(一個(gè)或多個(gè))附加的功率模式，如果一對(duì)高功率放大器520a和520b例如被禁 用，而另一對(duì)520c和520d被使能。存在可以增大高功率通道中的繞組電感，同時(shí)為低功 率通道保持低損耗拓?fù)涞钠渌娲鷮?shí)施方式。例如現(xiàn)在參照?qǐng)D8B，圖示了除了低功率通道510以外的并聯(lián)高功率通道520和525的替換實(shí)施方式。如圖8B所示，每個(gè)通道耦合到獨(dú) 立變壓器530、540和550。然而注意，變壓器540和550的次級(jí)線圈串聯(lián)耦合在一起，并且 匹配電容Cy橫跨變壓器530的次級(jí)線圈并聯(lián)地耦合，而匹配電容Cx橫跨變壓器520和525 的組合次級(jí)線圈并聯(lián)地耦合。在其他方面，電路500’的操作可以與上文描述的電路500相 同。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的變壓器可以由各種方式制造。例如，每個(gè)初級(jí)和次級(jí) 繞組可以形成在金屬再分布層(RDL)上。通常，在“后處理”步驟中由相對(duì)厚的銅形成RDL。 相比之下，作為標(biāo)準(zhǔn)IC工藝的一部分提供的金屬層通常是較薄的并且可以由鋁或銅制成。 可替換地，所有繞組可被形成在標(biāo)準(zhǔn)IC金屬層中。在一個(gè)實(shí)施例中，繞組可以在物理上被 配置為平滑的螺旋或者大體螺旋，例如八角形或方形螺旋，或者其他這樣的形狀。在一個(gè)實(shí) 施例中，該初級(jí)繞組可以在較低的RDL層上，并且次級(jí)線圈(輸出繞組)形成在較高的RDL 層或者RDL和IC金屬層的組合上。如上文所述，用于變壓器線圈、濾波器等的PA中使用的電感值可能是小的，其在 物理上可能難以通過可靠的方式來實(shí)施。例如，取決于電源電壓、期望的輸出功率和操作頻 率，繞組電感可能小至150皮亨(pH)。為了穩(wěn)健地實(shí)現(xiàn)如此小的值，輸出級(jí)可以被至少兩等 分。這使得所需要使用的電感器值加倍，從而有助于穩(wěn)健實(shí)現(xiàn)，使得該網(wǎng)絡(luò)對(duì)于各個(gè)寄生元 件不那么敏感。通過并聯(lián)放置多個(gè)電感器，每個(gè)電感器具有較大的值，例如如果一對(duì)電感器并聯(lián) 并且沒有互感，則值加倍。這樣的電感器可能占用兩倍的面積量并且可能更容易精確實(shí)施。 對(duì)于彼此相鄰放置的平面電感器，磁耦合系數(shù)k是相當(dāng)小的(大約0. 05或更小)。正k往 往會(huì)增強(qiáng)最終有效電感(Leff)的值，導(dǎo)致這個(gè)有效電感Leff大于例如150pH。然而，(特別 在差分PA中)，能夠改變電流流向(即從順時(shí)針到逆時(shí)針)并且使k為負(fù)，這樣將會(huì)減小 Lrff。利用大的幾何形狀，可預(yù)測的電感減小能夠被實(shí)現(xiàn)，而且可實(shí)現(xiàn)的Q也可以更高，這取 決于電感器的實(shí)施方式。注意僅僅變壓器的部分，例如僅僅初級(jí)線圈可以具有多個(gè)并聯(lián)線圈，而次級(jí)線圈 是單個(gè)線圈。這也滿足了將兩個(gè)并聯(lián)通道組合成單個(gè)(次級(jí))輸出端口的目的。隨著頻率變得更高(即多個(gè)GHz的操作)，對(duì)于調(diào)諧的(諧振)網(wǎng)絡(luò)，電感(L)和 /或電容(C)值必須變得更小。該C也可以通過需要被傳輸?shù)乃栎敵龉β?和選擇的技 術(shù))來約束。指定的輸出功率將暗示晶體管面積，這進(jìn)而暗示放大器輸出電容。該輸出電 容對(duì)C設(shè)定下限。因此，當(dāng)頻率增大時(shí)，對(duì)于調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)電感必須變得更小?，F(xiàn)在參照?qǐng)D9A，圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的功率放大器的概念示意圖。如 圖9A所示，功率放大器800包括耦合以接收輸入信號(hào)Vin的驅(qū)動(dòng)器級(jí)810。如圖所示，由電 感Lm和電容Cm形成的輸入匹配網(wǎng)絡(luò)805耦合到輸入信號(hào)線。驅(qū)動(dòng)器級(jí)810可以調(diào)節(jié)輸入 信號(hào)并將該輸入信號(hào)預(yù)先放大至給定的電平。仍然參照?qǐng)D9A，功率放大器800包括輸出級(jí)，該輸出級(jí)被分成兩個(gè)通道，即第一通 道Pl和第二通道P2。在如圖9A所示的實(shí)施例中，這些通道可以具有基本上相等值的部件， 其輸出被提供給例如50歐姆的外部輸出負(fù)載。該兩個(gè)通道在它們之間可以具有可忽略的 互耦合，但是低耦合不是所需的狀況。第一信號(hào)通道Pl包括含有耦合到增益級(jí)820a的電容Cn//2和電感2Ln的級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)81\。在這個(gè)示意表示中，Cn/2可以包括放大器820a的輸入電容、任何寄生并聯(lián)電 容、和任何需要的附加外部電容。注意電感值可以是僅僅存在單個(gè)通道情況下的兩倍，而電 容值可以是單通道電容值的一半。此外，增益級(jí)82(^可以用尺寸是單通道實(shí)施方式中存在 的那些器件的尺寸的一半的器件來定尺寸(并且從而提供一半增益)。耦合到輸出增益級(jí) 820a的是輸出匹配電容CQ1/2，再次，輸出匹配電容CQ1/2是單通道實(shí)施方式中將存在的輸出 匹配電容值的一半。再次，該輸出電容器C^/2可以包括任何放大器輸出電容和任何寄生并 聯(lián)電容以及任何需要的外部電容器。仍然參照?qǐng)D9A，增益級(jí)820a的輸出耦合到變壓器830a。注意變壓器830a可以由 電感器形成，該電感器是單通道實(shí)施方式中將存在的電感值的兩倍(即2Ln和2L22)。該變 壓器830a的次級(jí)線圈耦合到輸出負(fù)載。變壓器830a可能使得增益級(jí)820a能夠具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)小 于輸出負(fù)載的阻抗的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)阻抗。另外，輸出匹配電容Cffi/2也并聯(lián)耦合到變壓器830a的 次級(jí)線圈。類似的部件存在于并聯(lián)通道P2中。盡管示出的是圖9A的實(shí)施例的特定實(shí)施方 式，可以理解的是本發(fā)明的范圍在此方面并不受限。實(shí)施例能夠被擴(kuò)展到多于兩個(gè)并聯(lián)通道，例如，N個(gè)通道。假定互感能夠被忽略，這 將會(huì)導(dǎo)致N倍大的自感值。如果互感不能忽略，那么自感仍然更大，但不是確切的N倍大。 驅(qū)動(dòng)器和電容也變小，為N分之一。前者(可能)影響分配給電感器的面積并且其可能是 N倍大。附帶的好處是通過給該電感器提供更多金屬而提高了合成電感器的Q。又一個(gè)附 帶的好處是跡線(寄生)電感被減小為N分之一。當(dāng)寄生電容增大時(shí)，這可被包含在需要 的總電容中(即作為需要實(shí)施的總電容的一部分)。如上文所述，在這樣的電路的并聯(lián)組合中，每個(gè)增益級(jí)能夠被單獨(dú)控制以使能/ 禁用變化數(shù)目的級(jí)來縮放輸出功率。如上文所述，對(duì)于如何禁用并聯(lián)級(jí)必須小心。理想情 況下，禁用的并聯(lián)級(jí)應(yīng)處于“斷開”或Hi-Z。一種在調(diào)諧的帶通系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)此的方法是關(guān)閉 處于Hi-Z狀態(tài)的輸出級(jí)，并且僅僅通過合適的電容諧振掉(resonate out)變壓器?，F(xiàn)在參照?qǐng)D9B，圖示了根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的功率放大器的一部分的概念 示意圖，示出禁用的增益級(jí)的細(xì)節(jié)。如圖9B所示，功率放大器800’(其可以具有和圖9A中 類似的并聯(lián)輸出級(jí))示出了禁用一個(gè)增益級(jí)時(shí)的操作。當(dāng)禁用增益級(jí)82(^時(shí)，如圖9B所 示，增益級(jí)820b的輸出電容可能存在小的變化，用AC表示。為了補(bǔ)償這個(gè)變化，AC能夠 被加到通道P2以使得禁用通道的輸出網(wǎng)絡(luò)適當(dāng)諧振。一旦禁用通道P2諧振，該禁用通道的 凈阻抗是損耗項(xiàng)&_。注意在如圖所示的并聯(lián)連接中，禁用的電路被斷開(或者諧振掉)， 而對(duì)于串聯(lián)連接，其可以改為被短路掉。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的可重配置輸出網(wǎng)絡(luò)能夠在例如CMOS PA的 PA中實(shí)施。這樣的器件能夠用于各種無線系統(tǒng)中，包括手持送受話器、移動(dòng)設(shè)備、PDA等。 現(xiàn)在參照?qǐng)D10，圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的無線設(shè)備1000的框圖。如圖10所示， 無線設(shè)備1000可以包括應(yīng)用處理器1010，該應(yīng)用處理器可以是微處理器或者其他可編程 邏輯以處理各種系統(tǒng)特征，例如運(yùn)行使用者希望的應(yīng)用程序。為了執(zhí)行它的功能，應(yīng)用處理 器1010可以與存儲(chǔ)器1015通信，該存儲(chǔ)器可以是閃存或其他非易失性存儲(chǔ)器。應(yīng)用處理 器1010可以進(jìn)一步與顯示器1020通信，顯示器1020例如系統(tǒng)的IXD顯示器。為了例如根 據(jù)諸如EDGE或W-CDMA的通信協(xié)議處理RF通信，例如無線電話呼叫、無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)龋瑧?yīng)用 處理器1010可以與基帶處理器1030通信，基帶處理器1030可以處理發(fā)射通道和接收通道的基帶操作。基帶處理器1030又耦合到收發(fā)器1040，收發(fā)器1040可以接收來自基帶處理 器1030的輸入基帶信號(hào)并且執(zhí)行處理以將這些信號(hào)上變頻到RF級(jí)以用于傳送到PA1050。 PA1050可以是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的功率放大器，該功率放大器包括如上文所述的一 個(gè)或多個(gè)耦合到可重配置輸出網(wǎng)絡(luò)的增益級(jí)。PA1050又可以耦合到天線開關(guān)、雙工器或二 者1055，天線開關(guān)、雙工器或二者1055又耦合到發(fā)射放大的RF信號(hào)的天線1060。在接收通道中，天線1060通過天線開關(guān)1055以及可能通過雙工器或者SAW濾波 器耦合到收發(fā)器1040，該收發(fā)器1040可以將輸入RF信號(hào)解調(diào)回到基帶以傳送到基帶處理 器1030作進(jìn)一步處理。盡管示出的是圖10的實(shí)施例的該特定實(shí)施方式，但本發(fā)明的范圍 在此方面并不受限。盡管關(guān)于有限數(shù)量的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解它 的許多修改和變形。隨附的權(quán)利要求旨在覆蓋落在本發(fā)明的實(shí)際精神和范圍中的所有這樣 的修改和變形。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，包括第一增益級(jí)，其具有接收第一輸入信號(hào)的輸入并且輸出第一放大信號(hào)；第二增益級(jí)，其具有接收第二輸入信號(hào)的輸入并且輸出第二放大信號(hào)；和耦合到該第一增益級(jí)和第二增益級(jí)的輸出網(wǎng)絡(luò)，并且其中該第一增益級(jí)和第二增益級(jí) 中的至少一個(gè)在不活動(dòng)時(shí)被置于低阻抗?fàn)顟B(tài)。
2.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該第一增益級(jí)和第二增益級(jí)在活動(dòng)時(shí)具有基本上不同的驅(qū) 動(dòng)點(diǎn)阻抗。
3.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該輸出網(wǎng)絡(luò)包括具有第一線圈和第二線圈的變壓器，其中 該第一增益級(jí)和第二增益級(jí)的輸出耦合到該第一線圈。
4.權(quán)利要求3的設(shè)備，進(jìn)一步包括將該第二增益級(jí)的輸出耦合到該第一線圈的耦合電 容器，其中當(dāng)該第二增益級(jí)處于低阻抗?fàn)顟B(tài)時(shí)該耦合電容器配置為與該第一線圈并聯(lián)以及 當(dāng)?shù)谝辉鲆婕?jí)活動(dòng)時(shí)該耦合電容器配置為與該第一線圈串聯(lián)耦合。
5.權(quán)利要求4的設(shè)備，進(jìn)一步包括耦合到該第一增益級(jí)的輸出的可開關(guān)電容，其中當(dāng) 該第一增益級(jí)被禁用時(shí)，該可開關(guān)電容能夠被控制為使能或禁用。
6.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該第二增益級(jí)包括一對(duì)互補(bǔ)放大器，每個(gè)均具有輸出；以 及并聯(lián)耦合在該對(duì)互補(bǔ)放大器的輸出之間的電感器。
7.權(quán)利要求4的設(shè)備，其中當(dāng)該第一增益級(jí)被使能時(shí)，該第一增益級(jí)的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)阻抗遠(yuǎn) 遠(yuǎn)小于輸出負(fù)載的輸出阻抗，并且當(dāng)該第二增益級(jí)被使能時(shí)，該第二增益級(jí)的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)阻抗 遠(yuǎn)遠(yuǎn)更接近于輸出負(fù)載的輸出阻抗。
8.—種功率放大器，包括第一級(jí)，其包含第一對(duì)放大器以接收第一輸入信號(hào)并輸出第一放大信號(hào)；第二級(jí)，其包含第二對(duì)放大器以接收第二輸入信號(hào)并輸出第二放大信號(hào)；第一變壓器，其具有接收該第一放大信號(hào)的第一線圈和輸出該第一放大信號(hào)至輸出負(fù) 載的第二線圈；和第二變壓器，其具有接收該第二放大信號(hào)的第三線圈和輸出該第二放大信號(hào)至該輸 出負(fù)載的第四線圈，該第二變壓器具有與該第一變壓器不同的匝比并且其中該第一變壓器 的匝比大于該第二變壓器的匝比，其中該第一級(jí)是高功率增益級(jí)且該第二級(jí)是低功率增益 級(jí)。
9.權(quán)利要求8的功率放大器，其中該第四線圈電容性地耦合至該輸出負(fù)載。
10.權(quán)利要求9的功率放大器，其中該第四線圈通過串聯(lián)耦合在該第四線圈和該輸出 負(fù)載之間的至少一個(gè)耦合電容器耦合到該輸出負(fù)載。
11.權(quán)利要求8的功率放大器，其中當(dāng)該第二級(jí)不活動(dòng)時(shí)，該第二級(jí)被置于低阻抗?fàn)?態(tài)，并且凈電感被開關(guān)以并聯(lián)耦合到該第一變壓器的該第二線圈。
12.權(quán)利要求11的功率放大器，其中當(dāng)該第一級(jí)不活動(dòng)時(shí)，該第二線圈充當(dāng)與該輸出 負(fù)載并聯(lián)耦合的阻抗。
13.權(quán)利要求12的功率放大器，進(jìn)一步包括耦合到該第一線圈的可開關(guān)電容，其中當(dāng) 該第一級(jí)被禁用時(shí)，該可開關(guān)電容被控制為使能或禁用。
14.權(quán)利要求12的功率放大器，進(jìn)一步包括耦合到該第二線圈的可開關(guān)電容，用以當(dāng) 該第二級(jí)不活動(dòng)時(shí)使該第四線圈的電感失諧。
15.權(quán)利要求8的功率放大器，其中該第一變壓器和該第二變壓器具有弱磁耦合。
16.一種集成電路，包括第一增益級(jí)，其具有接收第一輸入信號(hào)的輸入并且輸出第一放大信號(hào)；第二增益級(jí)，其具有接收第二輸入信號(hào)的輸入并且輸出第二放大信號(hào)；第三增益級(jí)，其具有接收第三輸入信號(hào)的輸入并且輸出第三放大信號(hào)；和至少三個(gè)變壓器，每個(gè)變壓器耦合到該第一、第二和第三增益級(jí)中對(duì)應(yīng)的一個(gè)，其中該 第一和第二變壓器的每個(gè)具有基本上相等的第一匝比并且其中該第一匝比大于該第三變 壓器的第二匝比。
17.權(quán)利要求16的集成電路，其中該第一、第二和第三增益級(jí)中的每個(gè)被單獨(dú)使能。
18.權(quán)利要求17的集成電路，其中該第一和第二增益級(jí)對(duì)應(yīng)于高功率增益通道，且該 第三增益級(jí)對(duì)應(yīng)于低功率增益通道。
19.權(quán)利要求18的集成電路，其中該第一和第二增益級(jí)被共同地控制為在高功率模式 下操作，其中該第一和第二增益級(jí)中的每一個(gè)的尺寸被定為是在高功率模式下操作所需要 的單個(gè)增益級(jí)尺寸的基本上一半。
20.權(quán)利要求16的集成電路，進(jìn)一步包括橫跨該第一和第二變壓器的輸出耦合的第 一匹配電容，該第一和第二變壓器具有串聯(lián)連接的輸出線圈；和橫跨該第三變壓器的輸出 耦合的第二匹配電容。
21.—種功率放大器，包括第一差分互補(bǔ)放大器級(jí)，用于接收輸入信號(hào)并且將該輸入信號(hào)放大為第一放大輸出信號(hào)；第二差分互補(bǔ)放大器級(jí)，用于接收該輸入信號(hào)并且將該輸入信號(hào)放大為第二放大輸出 信號(hào)；和輸出變壓器，其耦合以根據(jù)該第一和第二差分互補(bǔ)放大器級(jí)中哪個(gè)被使能來接收該第 一放大輸出信號(hào)或該第二放大輸出信號(hào)，其中該輸出變壓器的匝比取決于該第一和第二差 分互補(bǔ)放大器級(jí)中哪個(gè)被使能，并且其中非使能的差分互補(bǔ)放大器級(jí)被置于高阻抗?fàn)顟B(tài)。
22.權(quán)利要求21的功率放大器，進(jìn)一步包括多個(gè)偏壓源，每個(gè)偏壓源耦合到該第一和 第二差分互補(bǔ)放大器級(jí)中的一個(gè)，其中對(duì)應(yīng)的偏壓源的電壓使對(duì)應(yīng)的差分互補(bǔ)放大器級(jí)置 于高阻抗?fàn)顟B(tài)。
23.權(quán)利要求21的功率放大器，進(jìn)一步包括輸入變壓器，該輸入變壓器具有耦合到驅(qū) 動(dòng)器級(jí)的輸出的輸入線圈和每一個(gè)耦合到該第一和第二差分互補(bǔ)放大器級(jí)的一對(duì)輸出線 圈，其中該第一差分互補(bǔ)放大器級(jí)可開關(guān)地耦合到該對(duì)輸出線圈。
24.權(quán)利要求23的功率放大器，其中該第一差分互補(bǔ)放大器級(jí)包括一對(duì)互補(bǔ)放大器， 每個(gè)互補(bǔ)放大器具有第一極性的第一跨導(dǎo)放大器和第二極性的第二跨導(dǎo)放大器，每個(gè)跨導(dǎo) 放大器具有耦合到該對(duì)輸出線圈中的一個(gè)輸出線圈的柵極終端；耦合到該第一跨導(dǎo)放大器 的輸出終端和該第一差分互補(bǔ)放大器增益級(jí)的第一輸出的第一共源共柵器件；以及耦合到 該第二跨導(dǎo)放大器的輸出終端和該第一差分互補(bǔ)放大器級(jí)的第二輸出的第二共源共柵器 件，其中該第一和第二共源共柵器件的每一個(gè)由對(duì)應(yīng)的偏壓驅(qū)動(dòng)。
25.權(quán)利要求21的功率放大器，進(jìn)一步包括耦合在該驅(qū)動(dòng)器級(jí)的輸出和該輸入變壓器 之間的第一匹配電容，其中該匹配電容能夠被控制以補(bǔ)償當(dāng)該第一差分互補(bǔ)放大器級(jí)被禁用時(shí)的電容變化。
全文摘要
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括多個(gè)增益級(jí)和耦合到該增益級(jí)的輸出網(wǎng)絡(luò)。該增益級(jí)中的每一個(gè)能夠被獨(dú)立控制以放大射頻(RF)信號(hào)到輸出功率水平從而從移動(dòng)無線設(shè)備傳送。當(dāng)被控制為不活動(dòng)時(shí)，至少一個(gè)增益級(jí)能夠被置于低阻抗?fàn)顟B(tài)。
文檔編號(hào)H03F1/02GK102124645SQ200980116171
公開日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2009年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月5日
發(fā)明者D·E·博克爾曼, V·斯里尼瓦桑 申請(qǐng)人:賈弗林半導(dǎo)體公司