專利名稱：帶有反饋阻抗以用于穩(wěn)定的輸出的功率放大器的制作方法
帶有反饋阻抗以用于穩(wěn)定的輸出的功率放大器相關(guān)_請的交叉引用本公開要求2010年I 月 4 日遞交的、標題為“PA Close-Loop Stability Analysisand Solution”的美國臨時申請No. 61/292，124的優(yōu)先權(quán)，出于各種目的通過引用將上述申請整體并入本文。
背景技術(shù)：
特定的實施例總體上涉及功率放大器。除非在本文中另外指出，否則在本部分中描述的方案對于本申請的權(quán)利要求而言不是現(xiàn)有技木，并且并不因為包括在本部分中就被認為是現(xiàn)有技木。圖I描述了功率放大器(PA) 100的示例。功率放大器(PA) 100耦合到寬帶變壓器101，寬帶變壓器101包括變壓器102和負載104。功率放大器100可以是無線發(fā)射器的一部分。在一個示例中，來自功率放大器100的信號被耦合通過變壓器102，并通過天線發(fā)射。功率放大器100在反饋回路包括第一放大器108a、電感器-電容器(LC)諧振回路110、第二放大器108b和電阻器R1。功率放大器100可能會變得不穩(wěn)定。輸入電路106給功率放大器100提供輸入信號。放大器108a和LC諧振回路(resonant tank) 110引入了主極點。這在對于由功率放大器100的輸出的信號引入了大約90°的相移(在單位增益點)。此外，由放大器108b和變壓器102引入的相移可能會較小，例如30°。為了實現(xiàn)穩(wěn)定的功率放大器，用于功率放大器100的總相移應(yīng)當小于180°。因此，由反饋回路引入的相移應(yīng)當小于60°。 用阻抗Zjnput示出了輸入阻抗，并且在這種情況下，輸入阻抗是放大器108a中晶體管的寄生電容。該寄生電容用寄生電容器Cp模擬。由于反饋阻是電阻，因此，電阻器-電容器組合可能引入大于60°的相移。這可能會導(dǎo)致功率放大器100不穩(wěn)定，并且信號可能振蕩。此外，電阻器-電容器組合可能產(chǎn)生極點，該極點在無線發(fā)射器的工作帶寬之內(nèi)。這可能改變功率放大器100的増益特性。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，ー種裝置包括具有相移的放大器電路。所述放大器電路放大用于無線傳輸?shù)男盘?。反饋電路被耦合到所述放大器電路并且包括電容器。到所述放大器電路的輸入阻抗與所述反饋電路的反饋電路阻抗具有相同的阻抗特性。用于所述放大器電路和所述反饋電路的信號的總相移小于閾值。在一個實施例中，所述放大器電路的相移包括第一相移和第二相移。所述放大器電路包括與所述第一相移相關(guān)聯(lián)的第一放大器級以及與所述第二相移相關(guān)聯(lián)的第二放大器級。用于所述第一放大器級、所述第二放大器級和所述反饋電路的信號的總相移小于所述閾值。在一個實施例中，所述裝置包括諧振回路電路以及變壓器。所述第一放大器級和所述諧振回路電路引入所述第一相移，并且所述第二放大器級和所述變壓器引入所述第二相移。在另一個實施例中，一種系統(tǒng)包括被配置為放大用于無線傳輸?shù)男盘柕牡谝环糯笃骷墶ＶC振回路電路接收來自所述第一放大器級的信號。所述第一放大器級和所述諧振回路電路在所述信號中引入第一相移。第二放大器級放大來自所述諧振回路電路的信號。變壓器接收來自所述第二放大器級的信號。所述第二放大器級和所述變壓器在所述信號中弓I入第二相移。反饋電路被耦合到所述第二放大器級并且包括電容器。到所述第一放大器電路的輸入阻抗與所述反饋電路的反饋電路阻抗具有相同的阻抗特性。傳遞通過反饋回路的信號的總相移小于閾值，所述反饋回路包括第一放大器級、諧振回路電路、第二放大器級和所述反饋電路。在一個實施例中，一種方法包括通過放大器電路放大用于無線傳輸?shù)男盘?，以?將所述信號耦合通過耦合到放大器電路的反饋電路。所述反饋電路包括電容器，其中到所述放大器電路的輸入阻抗與所述反饋電路的反饋電路阻抗具有相同的阻抗特性。用于所述放大器電路和所述反饋電路的所述信號的總相移小于閾值。在一個實施例中，所述放大器電路包括第一放大器級和第二放大器級。所述方法進一步包括將所述信號耦合通過所述第一放大器級，將所述信號耦合通過諧振回路，將所述信號耦合通過所述第二放大器級，以及將所述信號耦合通過變壓器。以下詳細的說明和附圖提供了對本發(fā)明的本質(zhì)和優(yōu)點的更詳細的理解。


圖I描繪了功率放大器(PA)的示例。圖2a描繪了根據(jù)一個實施例的功率放大器的示例。圖2b描繪了根據(jù)一個實施例的功率放大器的更詳細的示例。圖3a描繪了根據(jù)一個實施例的帶有電流輸入驅(qū)動器的功率放大器的示例。圖3b示出了根據(jù)一個實施例的圖3a中所示的電流輸入驅(qū)動器的更詳細的示例。圖4描繪了根據(jù)一個實施例的使用電壓輸入驅(qū)動器的功率放大器的示例。圖5示出了根據(jù)一個實施例的使用電感器-電容器-電阻器電路的功率放大器的示例。圖6描述了根據(jù)一個實施例的用于放大信號的方法的簡化流程圖。
具體實施例方式本文所描述的是用于功率放大器的技術(shù)。在以下描述中，出于解釋的目的，闡述了許多示例和具體細節(jié)，從而提供對本發(fā)明的實施方式透徹理解。如由權(quán)利要求所限定的特定實施可以單獨包括在這些單個實施例中的部分或全部的特征，或者是與下面將描述的其他特征的組合，并且還可以包括本文所描述的特征和概念的修改和等同物。圖2a描繪了根據(jù)一個實施例的功率放大器(PA) 200的示例。功率放大器200通過寬帶變壓器201驅(qū)動天線(未示出)，寬帶變壓器201包括變壓器204和負載202。例如，功率放大器200放大來自輸入電路210的信號，以用于通過寬帶無線發(fā)射器無線傳輸。然而，功率放大器200可以是其他系統(tǒng)的一部分。功率放大器200包括放大器電路206和反饋電路208。反饋回路從放大器電路206的輸出，通過反饋電路208，并進入到放大器電路206的輸入。反饋回路的總相移應(yīng)該小于閾值，例如180°?？梢愿鶕?jù)當相移在閾值之上時可能會導(dǎo)致功率放大器200變得不穩(wěn)定來確定所述閾值。例如，如果相移大于180°，則功率放大器200的輸出可能會振蕩。此外，反饋電路208不應(yīng)當在帶寬范圍(諸如發(fā)射器的工作帶寬)內(nèi)創(chuàng)建極點。工作帶寬內(nèi)的極點可能會改變功率放大器200的増益特性。分析反饋系數(shù)P以確定是否創(chuàng)建了極點或者是否引起了不期望量的相移。將反饋系數(shù)P定義為卜其中Z_input是從放大器電路206和輸入電路210之間的輸入節(jié)點看進去的輸入阻抗，而Z_feedbaCk是反饋電路208的反饋阻抗。如在下面將更詳細描述的，在特定實施例 中，阻抗Z_feedback和阻抗Z_input具有相同的阻抗特性。例如，阻抗Z_feedback等效于電容，并且阻抗Zjnput等效于電容。由于具有同樣的電容特性，反饋回路不會創(chuàng)建極點。此外，由反饋回路引起的相移小于其中功率放大器200可能會變得不穩(wěn)定的閾值。例如，當與功率放大器電路206的相移結(jié)合吋，由反饋電路208引起的相移(或者沒有相移)小于例如180度的閾值。圖2b描繪了根據(jù)ー個實施例的功率放大器200的更詳細的示例。放大器電路206包括第一放大器302a、諧振回路電路304和第二放大器302b。諧振回路304包括電感器LI和電容器Cl。也可以使用諧振回路的其他示例。變壓器204和負載202也包括在寬帶變壓器201中。反饋回路208包括電容器Cfb。第一放大器302的寄生電容由電容器Cp來模擬。第一放大器302a和諧振回路電路304可以具有高品質(zhì)因數(shù)(Q)。例如，品質(zhì)因數(shù)可以大于10。第二放大器302b和變壓器204可能具有低品質(zhì)因數(shù)。例如，放大器302b和變壓器204的品質(zhì)因數(shù)小于放大器302a和諧振回路電路304的品質(zhì)因數(shù)。放大器302b和變壓器204的較低的Q使得功率放大器200能夠具有較高的環(huán)路增益，而回路仍然是穩(wěn)定的。此外，放大器302a的較高的Q意味著可以實現(xiàn)較高的環(huán)路增益，同時還使環(huán)路穩(wěn)定。
此外，在一個實施例中，期望具有低阻抗耦合到變壓器204和天線。至少部分因為低品質(zhì)因數(shù)，放大器302提供低阻杭。放大器302a和諧振回路電路304在功率放大器200的頻率響應(yīng)中提供主極點。放大器302b和變壓器204提供不太主導(dǎo)的另ー個極點。本文描述時，放大器302a可以被描述為引入了主極點，放大器302b可以被描述為引入了另ー個極點。應(yīng)當理解，可以由放大器302a和諧振回路電路304的組合或者放大器302b和變壓器204的電感器的組合引入極點。其他組合也可能被用來放大信號。放大器302a還引入比放大器302b所引入的相移更大的相移。例如，放大器302a的相移可能是約90°。由放大器302b引入的第二節(jié)點可能不是主導(dǎo)的。由于頻率響應(yīng)不夠銳利，因此由放大器302b引入的相移可能是約30°。在一個實施例中，功率放大器200的總相移應(yīng)當小于閾值以實現(xiàn)具有期望増益的穩(wěn)定的放大器。例如，總相移可以小于180°。因此,如果對于放大器302a的相移是90°且對于放大器302b的相移是30°，則反饋電路應(yīng)當引起小于60°的相移。
反饋電路208的相移可以是基于反饋系數(shù)P而確定的。反饋系數(shù)P可以如下表示
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括 具有相移的放大器電路，其中所述放大器電路被配置成放大用于無線傳輸?shù)男盘?；以? 耦合到所述放大器電路的反饋電路，所述反饋電路包括電容器，其中到所述放大器電路的輸入阻抗與所述反饋電路的反饋電路阻抗具有相同的阻抗特性， 其中，用于所述放大器電路和所述反饋電路的信號的總相移小于閾值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述反饋電路中的所述電容器不在所述放大器電路的頻率響應(yīng)中添加極點。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述相移包括第一相移，其中由所述反饋電路引入的第二相移不會導(dǎo)致所述第一相移和所述第二相移的總相移超出所述閾值。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述反饋電路中的所述電容器最小化所述信號中的相移。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中用于所述放大器電路的相移包括第一相移和第二相移，其中所述放大器電路包括 與所述第一相移相關(guān)聯(lián)的第一放大器級；以及 與所述第二相移相關(guān)聯(lián)的第二放大器級，其中用于所述第一放大器級、所述第二放大器級和所述反饋電路的所述信號的總相移小于所述閾值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，進一步包括 諧振回路電路；以及 變壓器， 其中 所述第一放大器級和所述諧振回路電路引入所述第一相移，以及 所述第二放大器級和所述變壓器引入所述第二相移。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述電容器包括第一電容器，其中 所述反饋電路包括 第一電阻器， 第一電感器，和 第一電容器， 到所述放大器電路的輸入電路包括 第二電阻器， 第二電感器，和 第二電容器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述反饋電路的反饋系數(shù)基于所述第一電阻器和所述第二電阻器。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述輸入電路包括分流器或者分壓器。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述電容器包括第一電容器，其中所述輸入電路包括 第二電容器，和 晶體管。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述反饋電路的反饋系數(shù)基于所述第一電容器和所述第二電容器。
12.—種系統(tǒng),包括 第一放大器級，被配置為放大用于無線傳輸?shù)男盘枺? 諧振回路電路，被配置為接收來自所述第一放大器級的信號，其中所述第一放大器級和所述諧振回路電路在所述信號中引入第一相移； 第二放大器級，被配置為放大來自所述諧振回路電路的信號； 變壓器，被配置為接收來自所述第二放大器級的信號，其中所述第二放大器級和所述變壓器在所述信號中引入第二相移；以及 耦合到所述第二放大器級的反饋電路，所述反饋電路包括電容器，其中到所述第一放大器電路的輸入阻抗與所述反饋電路的反饋電路阻抗具有相同的阻抗特性， 其中，傳遞通過反饋回路的信號的總相移小于閾值，所述反饋回路包括第一放大器級、諧振回路電路、第二放大器級和所述反饋電路。
13.—種方法,包括 通過放大器電路放大用于無線傳輸?shù)男盘枺? 將所述信號耦合通過耦合到所述放大器電路的反饋電路，所述反饋電路包括電容器，其中到所述放大器電路的輸入阻抗與所述反饋電路的反饋電路阻抗具有相同的阻抗特性，其中用于所述放大器電路和所述反饋電路的所述信號的總相移小于閾值。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述反饋電路中的所述電容器不在所述放大器電路的頻率響應(yīng)中添加極點。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述反饋電路中的所述電容器最小化所述信號中的相移。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述放大器電路包括第一放大器級和第二放大器級，所述方法進一步包括 將所述信號耦合通過所述第一放大器級； 將所述信號耦合通過諧振回路； 將所述信號耦合通過所述第二放大器級；以及 將所述信號耦合通過變壓器。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中 所述第一放大器級和所述諧振回路電路引入第一相移，和 所述第二放大器級和所述變壓器引入第二相移。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述電容器包括第二電容器，所述方法進一步包括 將所述信號耦合通過第一電容器、第一電阻器和第一電感器，以將所述信號輸入到所述放大器電路， 其中將所述信號耦合通過反饋電路包括將所述信號耦合通過第二電感器、第二電容器和第一電阻器。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述反饋電路的反饋系數(shù)基于所述第一電阻器和所述第二電阻器。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述電容器包括第一電容器，其中所述輸入電路包括 第二電容器；和 晶體管，其中所述反饋電路的反饋系數(shù)基于所述第一電容器和所述第二電容器。
全文摘要
在一個實施例中，一種裝置包括具有相移的放大器電路。該放大器電路放大用于無線傳輸?shù)男盘?。反饋電路被耦合到放大器電路并且包括電容器。到放大器電路的輸入阻抗與反饋電路的反饋電路阻抗具有相同的阻抗特性。用于放大器電路和反饋電路的信號的總相移小于閾值。
文檔編號H03F3/191GK102754334SQ201180008645
公開日2012年10月24日 申請日期2011年1月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月4日
發(fā)明者李侃 申請人:馬維爾國際貿(mào)易有限公司