專利名稱：共柵極共源極放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路(IC)設(shè)計(jì)，且更確切地說，涉及用于設(shè)計(jì)共柵極共源極放大器的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在晶體管放大器設(shè)計(jì)中，兩個(gè)常用電路拓?fù)錇楣矕艠O放大器及共源極放大器。共柵極放大器及共源極放大器可用于(例如)針對(duì)射頻集成電路(RFIC)的低噪聲放大器 (LNA)的設(shè)計(jì)中。在典型LNA設(shè)計(jì)中，共源極放大器可提供良好的噪聲性能的優(yōu)點(diǎn)，但具有輸入匹配范圍較窄的缺點(diǎn)。另一方面，共柵極放大器可提供穩(wěn)固的輸入匹配的優(yōu)點(diǎn)，但具有較高的噪聲指數(shù)(NF)。存在用于將共柵極拓?fù)浼肮苍礃O拓?fù)浣y(tǒng)一到單一放大器設(shè)計(jì)中的現(xiàn)有技術(shù)。參見 (例如)布萊克密耳(Blaakmeer)等人的“具有同時(shí)輸出平衡、噪聲消除及失真消除的寬帶平衡 / 不平衡轉(zhuǎn)換器-LNA(Wideband Balun-LNA With Simultaneous Output Balancing, Noise-Canceling and Distortion-Canceling) ” (IEEE 固態(tài)電路期刊，第 43 卷，第 6 期， 2008年6月，第1341頁到第1350頁)。將需要改良所述統(tǒng)一化的共柵極共源極放大器的性能，(例如)以減小所述放大器的噪聲指數(shù)使其優(yōu)于可從現(xiàn)有技術(shù)得到的放大器。

發(fā)明內(nèi)容


圖1說明根據(jù)本發(fā)明的共柵極共源極放大器的示范性實(shí)施例。圖2說明圖1中所展示的放大器的示范性實(shí)施例。圖2A及圖2B說明在共柵極共源極放大器的操作期間存在的信號(hào)電流及電壓。圖3說明根據(jù)本發(fā)明的差分塊的替代示范性實(shí)施例。圖4說明本發(fā)明的示范性實(shí)施例，其中差分塊的多個(gè)例子耦合到電壓Vra及Vcs。圖5說明根據(jù)本發(fā)明的方法的示范性實(shí)施例。圖6說明可在其中實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)的無線通信裝置的設(shè)計(jì)的框圖。
具體實(shí)施例方式下文中結(jié)合附圖所闡述的詳細(xì)描述意在作為本發(fā)明的示范性實(shí)施例的描述，且不意在表示可實(shí)踐本發(fā)明的僅有的示范性實(shí)施例。貫穿此描述所使用的術(shù)語“示范性”意謂 “充當(dāng)實(shí)例、例子或說明”，且未必應(yīng)被解釋為比其它示范性實(shí)施例優(yōu)選或有利。詳細(xì)描述出于提供對(duì)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的透徹理解的目的而包括特定細(xì)節(jié)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，可在無這些特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐本發(fā)明的示范性實(shí)施例。在一些例子中，以框圖形式來展示眾所周知的結(jié)構(gòu)及裝置，以便避免使本文中所呈現(xiàn)的示范性實(shí)施例的新穎性模糊。
圖1說明根據(jù)本發(fā)明的共柵極共源極放大器100的示范性實(shí)施例。在圖1中，輸入電壓Vin交流耦合(AC-coupled)到節(jié)點(diǎn)1 (其中將經(jīng)標(biāo)記的節(jié)點(diǎn)描繪為附圖中對(duì)應(yīng)的被圈起的數(shù)字)。節(jié)點(diǎn)1耦合到共柵極放大器110及共源極放大器120兩者的輸入。共柵極放大器110在節(jié)點(diǎn)2處產(chǎn)生共柵極輸出電壓Vra，且共源極放大器120在節(jié)點(diǎn)3處產(chǎn)生共源極輸出電壓Vcs。Vra及Vcs耦合到差分塊130的輸入，差分塊130將Vra與Vcs之間的電壓差轉(zhuǎn)換為單端輸出電壓VOT。圖2說明圖1中所展示的放大器100的示范性實(shí)施例100. 1。在圖2中，輸入電壓 Vin經(jīng)由耦合電容器Cl而交流耦合到節(jié)點(diǎn)1。節(jié)點(diǎn)1同時(shí)耦合到共柵極放大器110的示范性例子110. 1的輸入，且耦合到共源極放大器120的示范性例子120. 1的輸入。共柵極放大器110. 1包括通過電壓VB加偏壓的晶體管Ml。Ml的源極耦合到節(jié)點(diǎn) 1，且進(jìn)一步耦合到電源阻抗Zs。Ml的漏極耦合到節(jié)點(diǎn)2，且進(jìn)一步耦合到負(fù)載阻抗Zp展示電流源In耦合于晶體管Ml的漏極與源極之間。在一示范性實(shí)施例中，電流源In可表示來自晶體管Ml的信道電流噪聲貢獻(xiàn)。共柵極放大器110. 1在節(jié)點(diǎn)2處產(chǎn)生與節(jié)點(diǎn)1處的共柵極輸入電壓有關(guān)的共柵極輸出電壓Vra，所述共柵極輸入電壓是從放大器輸入電壓Vin 導(dǎo)出。一般所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，在共柵極放大器的示范性實(shí)施例中，電源阻抗 Zs可包括電阻，或電感，或電流源輸出，等等。另外，負(fù)載阻抗4可包括電感，或電阻，或任何其它負(fù)載元件。預(yù)期所述示范性實(shí)施例將在本發(fā)明的范疇內(nèi)。如圖2中進(jìn)一步展示，共源極放大器120. 1包括互補(bǔ)晶體管M2及M3。注意，在本說明書中及在權(quán)利要求書中，術(shù)語“互補(bǔ)”可指代“P型”晶體管與“N型”晶體管之間的關(guān)系。舉例來說，NMOS晶體管的互補(bǔ)晶體管可為PMOS晶體管，且PMOS晶體管的互補(bǔ)晶體管可為NMOS晶體管。在共源極放大器120. 1中，節(jié)點(diǎn)1處的信號(hào)電壓分別經(jīng)由耦合電容器C2及C3交流耦合到M2及M3的柵極。共源極放大器120. 1在節(jié)點(diǎn)3處產(chǎn)生與節(jié)點(diǎn)1處的共源極輸入電壓有關(guān)的共源極輸出電壓Vcs。注意，M2及M3的DC偏壓未明確地展示于圖1中，但可容易地由一般所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員導(dǎo)出。一般所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，在本發(fā)明的替代示范性實(shí)施例中，共源極放大器可具有與圖2中所展示的配置不同的配置。舉例來說，可將共源極放大器120. 1中的互補(bǔ)晶體管M2及M3中的任一者省去并由(例如)例如電阻或電感的無源負(fù)載替換。另外， 可將源極退化(未圖示)并入于共源極放大器中。在替代示范性實(shí)施例(未圖示)中，共源極放大器的輸出可進(jìn)一步耦合到級(jí)聯(lián)晶體管以(例如)緩沖共源極放大器的輸出。預(yù)期所述替代示范性實(shí)施例將在本發(fā)明的范疇內(nèi)。圖2A及圖2B說明在例如100. 1的共柵極共源極放大器的操作期間存在的信號(hào)電流及電壓。注意，僅出于說明性目的而展示圖2A及圖2B中的信號(hào)，且并不打算將本發(fā)明的范疇限于所描繪的任何特定信號(hào)波形。在圖2A中，將輸入電壓Vin的說明性例子V1/展示 為信號(hào)210，相對(duì)于時(shí)間⑴來繪圖。將節(jié)點(diǎn)1處的歸因于信號(hào)210的電壓擾動(dòng)展示為信號(hào)210. 1。信號(hào)210. 1具有與信號(hào)210相同的極性，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)1處的電壓是經(jīng)由耦合電容器Cl直接交流耦合到輸入電壓 Vin(如圖2中所展示)。將節(jié)點(diǎn)2處的歸因于信號(hào)210. 1的電壓擾動(dòng)展示為信號(hào)210. 2。信號(hào)210. 2具有與信號(hào)210. 1相同的極性。這是因?yàn)楣矕艠O放大器110. 1為非反相放大器，且因此共柵極輸入節(jié)點(diǎn)1處的電壓具有與共柵極輸出節(jié)點(diǎn)2處的電壓相同的極性。將節(jié)點(diǎn)3處的歸因于信號(hào)210. 1的電壓擾動(dòng)展示為信號(hào)210. 3。信號(hào)210. 3具有與信號(hào)210. 1相反的極性。這是因?yàn)楣苍礃O放大器120. 1為反相放大器，且因此共源極輸入節(jié)點(diǎn)1處的電壓具有與共源極輸出節(jié)點(diǎn)3處的電壓相反的極性。如從圖2A所見，節(jié)點(diǎn)2及節(jié)點(diǎn)3處的歸因于信號(hào)210的電壓擾動(dòng)具有彼此相反的極性。 現(xiàn)參看圖2B，將來自電流源In的電流的說明性例子In*展示為信號(hào)220。將節(jié)點(diǎn)1處的歸因于信號(hào)220的電壓擾動(dòng)展示為信號(hào)220. 1。信號(hào)220. 1具有與信號(hào)220相同的極性，因?yàn)閬碜訧n的電流經(jīng)由電源阻抗Zs流到地面。將節(jié)點(diǎn)2處的歸因于信號(hào)220的電壓擾動(dòng)展示為信號(hào)220. 2。信號(hào)220. 2具有與信號(hào)220相反的極性，因?yàn)閬碜訧n的電流經(jīng)由負(fù)載阻抗&而來源自VDD。將節(jié)點(diǎn)3處的歸因于信號(hào)220的電壓擾動(dòng)展示為信號(hào)220. 3。信號(hào)220. 3具有與信號(hào)220. 1相反的極性，因?yàn)楣苍礃O放大器120. 1為反相放大器，且因此共源極輸入節(jié)點(diǎn)1 處的電壓具有與共源極輸出節(jié)點(diǎn)3處的電壓相反的極性。如從圖2B所見，節(jié)點(diǎn)2及節(jié)點(diǎn)3處的歸因于信號(hào)220的電壓擾動(dòng)具有相同極性?；谇笆雒枋觯瑧?yīng)了解，通過適當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生節(jié)點(diǎn)2處的電壓Vra與節(jié)點(diǎn)3處的電壓Vcs 之間的差，可增強(qiáng)歸因于信號(hào)輸入電壓Vin的電壓擾動(dòng)，而同時(shí)可消除歸因于噪聲電流源In 的電壓擾動(dòng)。再次參看圖2，展示差分塊130的示范性例子130. 1用于產(chǎn)生單端輸出電壓Vott，所述單端輸出電壓Vott與電壓Vra與Vcs之間的差成比例。差分塊130. 1包括耦合到PMOS晶體管M4的NMOS晶體管M5，以及電源阻抗Zsi及ZS2。注意，未明確地展示M4及M5的DC偏壓細(xì)節(jié)，但可容易地由一般所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員導(dǎo)出。在差分塊130. 1中，節(jié)點(diǎn)2處的Vra經(jīng)由耦合電容器C6交流耦合到NMOS晶體管 M5的柵極，而節(jié)點(diǎn)3處的Vcs經(jīng)由耦合電容器C7交流耦合到M5的源極。根據(jù)MOS晶體管操作，M5產(chǎn)生與M5的柵極到源極電壓(Ves)成比例的漏極電流Ids (圖2中未標(biāo)記)。因此， Ids連同輸出電壓Vott與Vra與Ves之間的電壓差成比例。在所展示的差分塊的示范性實(shí)施例130. 1中，還提供PMOS晶體管M4，其串聯(lián)耦合于供電電壓VDD與晶體管M5的漏極之間。M4以類似于針對(duì)M5所描述的方式的方式起作用，其中電壓Vra經(jīng)由耦合電容器C4交流耦合到M4的柵極，且電壓Vcs經(jīng)由耦合電容器C5 交流耦合到M4的源極。PMOS晶體管M4的供應(yīng)進(jìn)一步增強(qiáng)了與Vra與Vcs之間的差成比例的漏極電流Ids及輸出電壓VOTT。應(yīng)了解，在差分塊130. 1中提供PMOS晶體管M4及NMOS晶體管M5兩者有利地改良差分塊130. 1的增益，且因此改良放大器100. 1的增益，使其優(yōu)于由僅提供晶體管中的單一者所可能實(shí)現(xiàn)的增益。另外，晶體管M4及M5兩者可共享同一 DC偏壓電流，因此使差分塊130的額外電流消耗最小。然而，一般所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，在替代示范性實(shí)施例(未圖示)中，可省去晶體管M4或M5中的任一者。預(yù)期所述替代示范性實(shí)施例將在本發(fā)明的范疇內(nèi)。在一替代示范性實(shí)施例(未圖示)中，可使Vra及Vcs到晶體管M4及/或M5的耦合反向(例如，Vra可耦合到M4及M5的源極，且Vcs可耦合到M4及M5的柵極)以產(chǎn)生與Vra 與V。s之間的差成比例的漏極電流IDS。預(yù)期所述替代示范性實(shí)施例將在本發(fā)明的范疇內(nèi)。
圖3說明根據(jù)本發(fā)明的差分塊130的替代示范性實(shí)施例130. 2。在圖3中，展示包括差分晶體管對(duì)M6及M7的差分放大器310。M6及M7的柵極分別經(jīng)由耦合電容器C8及C9交流耦合到來自共柵極共源極放大器100的節(jié)點(diǎn)2及3的電壓 Vra及V。s。負(fù)載阻抗Zu及、耦合到晶體管對(duì)的漏極。一般所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解， 電壓Vra與Vcs之間的差將使來自尾電流源Is的電流被引向差分對(duì)的兩個(gè)分支中的一者，因此在晶體管對(duì)的漏極處產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的差分電壓VDIFF。差分電壓Vdiff耦合到差分到單端轉(zhuǎn)換塊 320以產(chǎn)生單端電壓VOTT。在示范性實(shí)施例(未圖示)中，可將此項(xiàng)技術(shù)中已知的用于差分到單端轉(zhuǎn)換的任何電路架構(gòu)用于差分到單端轉(zhuǎn)換塊320。圖4說明本發(fā)明的示范性實(shí)施例400，其中差分塊130的多個(gè)例子1301及130Q耦合到電壓Vee及Ves。差分塊1301及130Q分別有利地產(chǎn)生重復(fù)的輸出電壓Votti及Vottq，可將所述重復(fù)的輸出電壓Votti及Vottq供應(yīng)到(例如)本發(fā)明的通信接收器示范性實(shí)施例中的四相(例如，I及Q)下變頻轉(zhuǎn)換混頻器(未圖示)。差分塊1301及130Q因此還可充當(dāng)緩沖器以使本發(fā)明的LNA示范性實(shí)施例的輸出與接收電路的其它部分分離。圖5說明根據(jù)本發(fā)明的方法500的示范性實(shí)施例。注意，僅出于說明目的而給出圖5中所展示的方法，且并不打算將本發(fā)明的范疇限于所展示的任何特定方法。在圖5中，在框510處，使用共柵極放大器來放大輸入電壓以產(chǎn)生共柵極輸出電壓。在一示范性實(shí)施例中，如圖2中所展示，輸入電壓可為電壓Vin，共柵極放大器可為示范性共柵極放大器110. 1，且共柵極輸出電壓可為Vra。在框520處，使用共源極放大器來放大輸入電壓以產(chǎn)生共源極輸出電壓。在一示范性實(shí)施例中，如圖2中所展示，輸入電壓可為電壓Vin，共源極放大器可為示范性共源極放大器120. 1，且共源極輸出電壓可為Vcs。在框530處，可使用差分塊來產(chǎn)生共柵極輸出電壓與共源極輸出電壓之間的差以得到單端輸出電壓。在一示范性實(shí)施例中，如圖2中所展示，差分塊可為差分塊130. 1或 130. 2，且單端輸出電壓可為VQUT。圖6說明可在其中實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)的無線通信裝置600的設(shè)計(jì)的框圖。在圖6 中所展示的設(shè)計(jì)中，無線裝置600包括收發(fā)器620及數(shù)據(jù)處理器610，所述數(shù)據(jù)處理器610 具有存儲(chǔ)器612以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)及程序代碼。收發(fā)器620包括支持雙向通信的發(fā)射器630及接收器650。大體而言，無線裝置600可包括用于任何數(shù)目個(gè)通信系統(tǒng)及頻帶的任何數(shù)目個(gè)發(fā)射器及任何數(shù)目個(gè)接收器?？梢猿獠钍郊軜?gòu)或直接轉(zhuǎn)換式架構(gòu)來實(shí)施發(fā)射器或接收器。在超外差式架構(gòu)中，在多個(gè)級(jí)中于射頻(RF)與基帶之間對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換，例如，在一個(gè)級(jí)中從RF轉(zhuǎn)換到中頻(IF)，且接著針對(duì)接收器在另一級(jí)中從IF轉(zhuǎn)換到基帶。在直接轉(zhuǎn)換式架構(gòu)中，在一個(gè)級(jí)中于RF與基帶之間對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換。超外差式架構(gòu)及直接轉(zhuǎn)換式架構(gòu)可使用不同電路塊及/或具有不同要求。在圖6中所展示的設(shè)計(jì)中，以直接轉(zhuǎn)換式架構(gòu)來實(shí)施發(fā)射器630及接收器650。 在發(fā)射路徑中，數(shù)據(jù)處理器610處理待發(fā)射的數(shù)據(jù)且將I模擬輸出信號(hào)及Q模擬輸出信號(hào)提供到發(fā)射器630。在發(fā)射器630內(nèi)，低通濾波器632a及632b分別對(duì)I模擬輸出信號(hào)及Q模擬輸出信號(hào)進(jìn)行濾波，以移除由先前數(shù)/模轉(zhuǎn)換所引起的多余圖像。放大器 (Amp) 634a及634b分別放大來自低通濾波器632a及632b的信號(hào)，且提供I基帶信號(hào)及Q基帶信號(hào)。上變頻轉(zhuǎn)換器640通過來自TX LO信號(hào)產(chǎn)生器670的I發(fā)射(TX)局部振蕩(LO) 信號(hào)及Q發(fā)射(TX)局部振蕩(LO)信號(hào)對(duì)I基帶信號(hào)及Q基帶信號(hào)進(jìn)行上變頻轉(zhuǎn)換且提供經(jīng)上變頻轉(zhuǎn)換的信號(hào)。濾波器642對(duì)所述經(jīng)上變頻轉(zhuǎn)換的信號(hào)進(jìn)行濾波以移除由頻率上變頻轉(zhuǎn)換引起的多余圖像以及接收頻帶中的噪聲。功率放大器(PA)644放大來自濾波器642 的信號(hào)以獲得所要的輸出功率電平且提供發(fā)射RF信號(hào)。發(fā)射RF信號(hào)經(jīng)由雙工器或開關(guān) 646路由且經(jīng)由天線648發(fā)射。在接收路徑中，天線648接收由基站發(fā)射的信號(hào)且提供經(jīng)接收的RF信號(hào)，所述經(jīng)接收的RF信號(hào)經(jīng)由雙工器或開關(guān)646路由且被提供到低噪聲放大器(LNA)652。通過LNA 652放大所述經(jīng)接收的RF信號(hào)且通過濾波器654對(duì)所述經(jīng)接收的RF信號(hào)進(jìn)行濾波以獲得所要的RF輸入信號(hào)。下變頻轉(zhuǎn)換器660通過來自接收(RX) LO信號(hào)產(chǎn)生器680的I接收 (RX) LO信號(hào)及Q接收(RX) LO信號(hào)對(duì)RF輸入信號(hào)進(jìn)行下變頻轉(zhuǎn)換且提供I基帶信號(hào)及Q基帶信號(hào)。通過放大器662a及662b放大I基帶信號(hào)及Q基帶信號(hào)且進(jìn)一步通過低通濾波器 664a及664b對(duì)I基帶信號(hào)及Q基帶信號(hào)進(jìn)行濾波以獲得I模擬輸入信號(hào)及Q模擬輸入信號(hào)，將所述I模擬輸入信號(hào)及Q模擬輸入信號(hào)提供到數(shù)據(jù)處理器610。在一示范性實(shí)施例中，可容易地將本發(fā)明的技術(shù)應(yīng)用于(例如)無線通信裝置600 中的LNA 652的設(shè)計(jì)。舉例來說，可利用圖4中所展示的電路400來產(chǎn)生經(jīng)接收的RF信號(hào)的重復(fù)版本以供所展示的接收器的四相下變頻轉(zhuǎn)換分支進(jìn)行處理，而LNA 652自身可采用本文中參看圖2所描述的共柵極共源極技術(shù)。預(yù)期所述示范性實(shí)施例將在本發(fā)明的范圍內(nèi)。TX LO信號(hào)產(chǎn)生器670產(chǎn)生用于進(jìn)行頻率上變頻轉(zhuǎn)換的I TX LO信號(hào)及Q TX LO 信號(hào)。RX LO信號(hào)產(chǎn)生器680產(chǎn)生用于進(jìn)行頻率下變頻轉(zhuǎn)換的I RX LO信號(hào)及Q RX LO信號(hào)。每一 LO信號(hào)為具有特定基本頻率的周期信號(hào)。PLL 672接收來自數(shù)據(jù)處理器610的時(shí)序信息且產(chǎn)生用以調(diào)整來自LO信號(hào)產(chǎn)生器670的TX LO信號(hào)的頻率及/或相位的控制信號(hào)。類似地，PLL 682接收來自數(shù)據(jù)處理器610的時(shí)序信息且產(chǎn)生用以調(diào)整來自LO信號(hào)產(chǎn)生器680的RX LO信號(hào)的頻率及/或相位的控制信號(hào)。圖6展示一實(shí)例收發(fā)器設(shè)計(jì)。大體而言，可通過放大器、濾波器、上變頻轉(zhuǎn)換器、下變頻轉(zhuǎn)換器等的一個(gè)或一個(gè)以上級(jí)來執(zhí)行對(duì)發(fā)射器及接收器中的信號(hào)的調(diào)節(jié)?？膳c圖6中所展示的配置不同地來布置這些電路塊。另外，還可使用圖6中未展示的其它電路塊來調(diào)節(jié)發(fā)射器及接收器中的信號(hào)。還可省去圖6中的一些電路塊。可在一個(gè)或一個(gè)以上模擬集成電路(IC)、RF IC(RFIC)、混頻信號(hào)IC等上實(shí)施整個(gè)收發(fā)器620或收發(fā)器620的一部分。LO信號(hào)產(chǎn)生器670及680可各自包括一分頻器，所述分頻器接收時(shí)鐘信號(hào)且提供分頻器輸出信號(hào)。所述時(shí)鐘信號(hào)可由壓控振蕩器(VCO)或某些其它類型的振蕩器來產(chǎn)生。 所述時(shí)鐘信號(hào)也可稱作VCO信號(hào)、振蕩器信號(hào)，等等。一般所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，雖然已展示本發(fā)明的特定示范性實(shí)施例利用(例如)一個(gè)或一個(gè)以上NMOS或PMOS晶體管來執(zhí)行給定功能，但可容易地根據(jù)本發(fā)明中所揭示的原理導(dǎo)出利用所述晶體管的互補(bǔ)版本的替代示范性實(shí)施例。舉例來說，通過可容易地由一般所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員導(dǎo)出的適當(dāng)修改，在展示NMOS晶體管的任何地方，大體上也可使用PMOS晶體管，且反之亦然。預(yù)期所述替代示范性實(shí)施例將在本發(fā)明的范疇內(nèi)一般所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)了解，雖然已參考MOS晶體管(即，M0SFET)描述了本發(fā)明的示范性實(shí)施例，但本發(fā)明的技術(shù)無需限于基于MOSFET的設(shè)計(jì)，而可容易地應(yīng)用于使用雙極結(jié)晶體管(或BJT)及/或其它三端跨導(dǎo)裝置的替代示范性實(shí)施例(未圖示)。 舉例來說，在一示范性實(shí)施例(未圖示)中，所描述的放大器中的任一者可利用BJT而非 M0SFET，其中如分別針對(duì)所展示的MOSFET的漏極、柵極及源極所展示般來耦合BJT的集極、 基極及射極。另外，除非另外注明，否則在本說明書及在權(quán)利要求書中，術(shù)語“漏極”、“柵極” 及“源極”可涵蓋與MOSFET相關(guān)聯(lián)的那些術(shù)語的常規(guī)意義，以及其它三端跨導(dǎo)裝置(例如， BJT)的對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)，所述對(duì)應(yīng)對(duì)于電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一般技術(shù)人員而言將為顯而易見的。在本說明書及在權(quán)利要求書中，應(yīng)理解，當(dāng)一元件被稱為“連接”或“耦合”到另一元件時(shí)，其可直接連接或耦合到另一元件或可存在中間元件。相對(duì)而言，當(dāng)一元件被稱為 “直接連接”或“直接耦合”到另一元件時(shí)，不存在中間元件。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，可使用多種不同技藝及技術(shù)中的任一者來表示信息及信號(hào)。舉例來說，可通過電壓、電流、電磁波、磁場(chǎng)或磁粒子、光場(chǎng)或光粒子或其任何組合來表示可貫穿以上描述而引用的數(shù)據(jù)、指令、命令、信息、信號(hào)、位、符號(hào)及碼片。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)進(jìn)一步了解，結(jié)合本文中所揭示的示范性實(shí)施例所描述的各種說明性邏輯塊、模塊、電路及算法步驟可實(shí)施為電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或電子硬件與計(jì)算機(jī)軟件兩者的組合。為了清楚地說明硬件與軟件的此互換性，上文已大體上在功能性方面描述各種說明性組件、塊、模塊、電路及步驟。將所述功能性實(shí)施為硬件還是軟件視特定應(yīng)用及強(qiáng)加于整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)約束而定。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可針對(duì)每一特定應(yīng)用以不同方式來實(shí)施所描述的功能性，但不應(yīng)將所述實(shí)施決策解釋為導(dǎo)致脫離本發(fā)明的示范性實(shí)施例的范圍?？赏ㄟ^通用處理器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)或經(jīng)設(shè)計(jì)以執(zhí)行本文中所描述的功能的其它可編程邏輯裝置、離散門或晶體管邏輯、離散硬件組件或其任何組合來實(shí)施或執(zhí)行結(jié)合本文中所揭示的示范性實(shí)施例而描述的各種說明性邏輯塊、模塊及電路。通用處理器可為微處理器，但在替代例中，處理器可為任何常規(guī)處理器、控制器、微控制器或狀態(tài)機(jī)。處理器也可實(shí)施為計(jì)算裝置的組合，例如， DSP與微處理器的組合、多個(gè)微處理器、結(jié)合DSP核心的一個(gè)或一個(gè)以上微處理器，或任何其它此類配置。結(jié)合本文中所揭示的示范性實(shí)施例所描述的方法或算法的步驟可直接以硬件、以通過處理器所執(zhí)行的軟件模塊或以硬件與軟件模塊兩者的組合加以體現(xiàn)。軟件模塊可駐留于隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、閃存、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、電可編程ROM(EPROM)、電可擦除可編程 ROM(EEPROM)、寄存器、硬盤、可裝卸盤、CD-ROM或此項(xiàng)技術(shù)中已知的任何其它形式的存儲(chǔ)媒體中。示范性存儲(chǔ)媒體耦合到處理器，使得處理器可從存儲(chǔ)媒體讀取信息及將信息寫入到存儲(chǔ)媒體。在替代例中，存儲(chǔ)媒體可與處理器形成一體。處理器及存儲(chǔ)媒體可駐留于ASIC 中。ASIC可駐留于用戶終端中。在替代例中，處理器及存儲(chǔ)媒體可作為離散組件而駐留于用戶終端中。在一個(gè)或一個(gè)以上示范性實(shí)施例中，可以硬件、軟件、固件或其任何組合來實(shí)施所描述的功能。如果以軟件加以實(shí)施，則可將所述功能作為一個(gè)或一個(gè)以上指令或代碼而存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī) 可讀媒體上或經(jīng)由計(jì)算機(jī)可讀媒體進(jìn)行傳輸。計(jì)算機(jī)可讀媒體包括計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)媒體及通信媒體兩者，通信媒體包括促進(jìn)計(jì)算機(jī)程序從一處傳送到另一處的任何媒體。存儲(chǔ)媒體可為可通過計(jì)算機(jī)存取的任何可用媒體。通過實(shí)例而非限制，所述計(jì)算機(jī)可讀媒體可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盤存儲(chǔ)裝置、磁盤存儲(chǔ)裝置或其它磁性存儲(chǔ)裝置，或可用以載運(yùn)或存儲(chǔ)呈指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式的所要程序代碼且可通過計(jì)算機(jī)存取的任何其它媒體。又，將任何連接恰當(dāng)?shù)胤Q為計(jì)算機(jī)可讀媒體。舉例來說，如果使用同軸電纜、 光纖電纜、雙絞線、數(shù)字用戶線(DSL)，或例如紅外線、無線電及微波的無線技術(shù)而從網(wǎng)站、 服務(wù)器或其它遠(yuǎn)程源傳輸軟件，則同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、DSL或例如紅外線、無線電及微波的無線技術(shù)包括于媒體的定義中。如本文中所使用，磁盤及光盤包括壓縮光盤(CD)、 激光光盤、光盤、數(shù)字多功能光盤(DVD)、軟性磁盤及藍(lán)光光盤，其中磁盤通常以磁性方式再生數(shù)據(jù)，而光盤通過激光以光學(xué)方式再生數(shù)據(jù)。上述各物的組合也應(yīng)包括于計(jì)算機(jī)可讀媒體的范疇內(nèi)。提供所揭示的示范性實(shí)施例的前述描述以使任何所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員均能夠制造或使用本發(fā)明。在不脫離本發(fā)明的精神或范疇的情況下，對(duì)這些示范性實(shí)施例的各種修改對(duì)于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將易于顯而易見，且本文中所界定的一般原理可應(yīng)用于其它示范性實(shí)施例。因此，本發(fā)明不意在限于本文中所展示的示范性實(shí)施例，而應(yīng)被賦予與本文中所揭示的原理及新穎特征一致的最廣泛范疇。
權(quán)利要求
1.一種用于放大輸入電壓以得到單端輸出電壓的方法，所述方法包含 使用共柵極放大器來放大所述輸入電壓以產(chǎn)生共柵極輸出電壓；使用共源極放大器來放大所述輸入電壓以產(chǎn)生共源極輸出電壓；及使用差分塊來產(chǎn)生所述共柵極輸出電壓與所述共源極輸出電壓之間的差以得到所述單端輸出電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述產(chǎn)生所述差包含 將所述共柵極輸出電壓耦合到第一差分晶體管的柵極；及將所述共源極輸出電壓耦合到所述第一差分晶體管的源極； 所述單端輸出電壓耦合到所述第一差分晶體管的漏極。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，所述產(chǎn)生所述差進(jìn)一步包含在所述第一差分晶體管的所述源極之前將級(jí)聯(lián)晶體管耦合到所述共源極輸出電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，所述產(chǎn)生所述差進(jìn)一步包含將所述共柵極輸出電壓耦合到第二差分晶體管的柵極，所述第二差分晶體管與所述第一差分晶體管互補(bǔ)，所述第二差分晶體管的漏極耦合到所述第一差分晶體管的所述漏極； 及將所述共源極輸出電壓耦合到所述第一差分晶體管的所述源極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述產(chǎn)生所述差包含將所述共柵極輸出電壓耦合到第一差分晶體管的所述源極；及將所述共源極輸出電壓耦合到所述第一差分晶體管的所述柵極； 將所述單端輸出電壓耦合到所述第一差分晶體管的所述漏極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述產(chǎn)生所述差包含將所述共柵極輸出電壓耦合到差分對(duì)的第一差分晶體管的所述柵極，所述差分對(duì)進(jìn)一步包含第二差分晶體管，所述第二差分晶體管具有耦合到所述第一差分晶體管的所述源極的源極，所述差分對(duì)進(jìn)一步包含耦合到所述第一差分晶體管及所述第二差分晶體管的所述漏極的相應(yīng)負(fù)載，所述差分對(duì)進(jìn)一步包含尾電流源；將所述共源極輸出電壓耦合到所述第二差分晶體管的所述柵極；及將所述第一差分晶體管與所述第二差分晶體管的所述漏極之間的差分電壓轉(zhuǎn)換為所述單端輸出電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述使用共柵極放大器來放大所述輸入電壓包含將所述輸入電壓耦合到共柵極晶體管的源極，所述共柵極晶體管的所述源極進(jìn)一步耦合到電源阻抗，所述共柵極晶體管的漏極進(jìn)一步耦合到負(fù)載阻抗。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，所述負(fù)載阻抗包含電感器，所述電源阻抗包含電感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述使用共源極放大器來放大所述輸入電壓包含將所述輸入電壓耦合到第一共源極晶體管的柵極，所述第一共源極晶體管的漏極耦合到第二共源極晶體管的漏極，所述第二共源極晶體管與所述第一共源極晶體管互補(bǔ)；及將所述輸入電壓耦合到所述第二共源極晶體管的柵極。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述使用共源極放大器來放大所述輸入電壓包含使用級(jí)聯(lián)晶體管來緩沖所述共源極放大器的輸出。
11.一種用于放大輸入電壓以得到單端輸出電壓的設(shè)備，所述設(shè)備包含共柵極放大器，其經(jīng)配置以放大所述輸入電壓從而產(chǎn)生共柵極輸出電壓；共源極放大器，其經(jīng)配置以放大所述輸入電壓從而產(chǎn)生共源極輸出電壓；差分塊，其經(jīng)配置以產(chǎn)生所述共柵極輸出電壓與所述共源極輸出電壓之間的差從而得到所述單端輸出電壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，所述差分塊包含第一差分晶體管，所述第一差分晶體管的柵極耦合到所述共柵極輸出電壓，所述第一差分晶體管的源極耦合到所述共源極輸出電壓，所述單端輸出電壓耦合到所述第一差分晶體管的漏極。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，所述差分塊進(jìn)一步包含級(jí)聯(lián)晶體管，其耦合于所述共源極輸出電壓與所述第一差分晶體管的所述源極之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，所述差分塊進(jìn)一步包含第二差分晶體管，其與所述第一差分晶體管互補(bǔ)，所述第二差分晶體管的漏極耦合到所述第一差分晶體管的所述漏極，所述共柵極輸出電壓耦合到所述第二差分晶體管的柵極，所述共源極輸出電壓耦合到所述第二差分晶體管的源極。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，所述差分塊包含第一差分晶體管，所述共柵極輸出電壓耦合到所述第一差分晶體管的源極，所述共源極輸出電壓耦合到所述第一差分晶體管的柵極，所述單端輸出電壓耦合到所述第一差分晶體管的漏極。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，所述差分塊包含差分對(duì)，其包含第一差分晶體管及第二差分晶體管，所述共柵極輸出電壓耦合到所述第一差分晶體管的柵極，所述共源極輸出電壓耦合到所述第二差分晶體管的柵極，所述差分對(duì)進(jìn)一步包含耦合到所述第一差分晶體管及所述第二差分晶體管的漏極的相應(yīng)負(fù)載，所述差分對(duì)進(jìn)一步包含尾電流源；及差分到單端轉(zhuǎn)換器，其經(jīng)配置以將所述第一差分晶體管與所述第二差分晶體管的所述漏極之間的差分電壓轉(zhuǎn)換為所述單端輸出電壓。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，所述共柵極放大器包含共柵極晶體管、電源阻抗及負(fù)載阻抗。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，所述負(fù)載阻抗包含電感器，所述電源阻抗包含電感ο
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，所述共源極放大器包含第一共源極晶體管，所述第一共源極晶體管的柵極耦合到所述輸入電壓；及第二共源極晶體管，其與所述第一共源極晶體管互補(bǔ)，所述第一共源極晶體管的漏極耦合到所述第二共源極晶體管的漏極，所述第二共源極晶體管的柵極耦合到所述輸入電壓。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，所述共源極放大器進(jìn)一步包含級(jí)聯(lián)晶體管。
21.一種用于放大輸入電壓以得到單端輸出電壓的設(shè)備，所述設(shè)備包含用于放大所述輸入電壓以產(chǎn)生共柵極輸出電壓的裝置；用于放大所述輸入電壓以產(chǎn)生共源極輸出電壓的裝置；用于產(chǎn)生所述共柵極輸出電壓與所述共源極輸出電壓之間的差以得到所述單端輸出電壓的裝置。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，所述用于產(chǎn)生差的裝置包含第一差分晶體管，所述第一差分晶體管的柵極耦合到所述共柵極輸出電壓，所述第一差分晶體管的源極耦合到所述共源極輸出電壓，所述單端輸出電壓耦合到所述第一差分晶體管的漏極。
23.一種用于無線通信的裝置，所述裝置包含TX LO信號(hào)產(chǎn)生器、至少一個(gè)基帶TX放大器、耦合到所述TX LO信號(hào)產(chǎn)生器及所述至少一個(gè)基帶TX放大器的上變頻轉(zhuǎn)換器、耦合到所述上變頻轉(zhuǎn)換器的輸出的TX濾波器、耦合到所述TX濾波器的功率放大器PA、RXLO信號(hào)產(chǎn)生器、RX濾波器、耦合到所述RX LO信號(hào)產(chǎn)生器及所述RX濾波器的下變頻轉(zhuǎn)換器、耦合到所述RX濾波器的低噪聲放大器LNA及耦合到所述PA及所述LNA的雙工器，所述LNA放大所述雙工器的輸出電壓以得到單端輸出電壓，所述LNA包含共柵極放大器，其經(jīng)配置以放大所述雙工器的所述輸出電壓從而產(chǎn)生共柵極輸出電壓；共源極放大器，其經(jīng)配置以放大所述雙工器的所述輸出電壓從而產(chǎn)生共源極輸出電壓；差分塊，其經(jīng)配置以產(chǎn)生所述共柵極輸出電壓與所述共源極輸出電壓之間的差從而得到所述單端輸出電壓。
全文摘要
本發(fā)明揭示用于將共源極及共柵極放大器拓?fù)浼捎趩我环糯笃髟O(shè)計(jì)中的技術(shù)。在一方面中，將輸入電壓提供到共源極放大器及共柵極放大器兩者。將所述共源極放大器及所述共柵極放大器的輸出電壓提供到差分塊以用于產(chǎn)生與所述輸出電壓之間的差成比例的單端電壓。當(dāng)應(yīng)用于(例如)低噪聲放大器LNA的設(shè)計(jì)時(shí)，所揭示的技術(shù)可提供優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的經(jīng)改良的噪聲性能。
文檔編號(hào)H03F3/45GK102356543SQ201080012452
公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2010年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月19日
發(fā)明者拉胡爾·A·愛普特, 李孝勇 申請(qǐng)人:高通股份有限公司