用于rf前端的模擬開關(guān)的制作方法
【專利說明】用于RF前端的模擬開關(guān)
[0001]相關(guān)串請的交叉引用
[0002]本申請要求2013年8月7日提交的共同擁有的美國臨時專利申請N0.13/961,852的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用明確包含于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開涉及用于射頻(RF)電路的模擬開關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0004]現(xiàn)有的無線設(shè)備通常被設(shè)計(jì)為支持用于多個頻帶和操作模式的無線電處理。例如，單個智能電話可能需要連接到廣域網(wǎng)(WAN)、無線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)和/或其他射頻(RF)通信鏈路，諸如藍(lán)牙等。為了適應(yīng)該特性，通常提供多個開關(guān)(例如，串聯(lián)和/或分路(shunt)開關(guān))以在用于各個頻帶和模式的電路之間共享一個或多個天線。
[0005]在特定情形下，跨這樣的多個開關(guān)的大振幅電壓的存在(例如，由于通過發(fā)射或TX信號路徑生成的高功率電壓而導(dǎo)致的)可能不期望地導(dǎo)致非線性失真，這可能干擾由設(shè)備對期望信號進(jìn)行的準(zhǔn)確發(fā)射和接收。用于改善開關(guān)線性度的現(xiàn)有技術(shù)包括當(dāng)期望將相應(yīng)的開關(guān)斷開時，將開關(guān)晶體管的柵極和襯底偏置電壓二者設(shè)置為比預(yù)期的大幅度電壓負(fù)得多。理想地，作為提供這樣的負(fù)偏置電壓的結(jié)果，沒有電流應(yīng)當(dāng)流過開關(guān)。然而，在實(shí)踐中，不期望的漏電流仍然可能流動例如通過晶體管襯底。
[0006]因此，期望提供用于改善沒有遭受現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)的多個開關(guān)的線性度的有效技術(shù)。
【附圖說明】
[0007]圖1圖示了可以實(shí)現(xiàn)本公開的技術(shù)的現(xiàn)有技術(shù)的無線通信設(shè)備的設(shè)計(jì)的框圖。
[0008]圖2圖不了利用多個開關(guān)的RF如端的現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
[0009]圖3圖示了分路開關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)電路實(shí)現(xiàn)。
[0010]圖4和圖5進(jìn)一步圖示了襯底偏置電壓和漏電流對輸入信號功率的依賴性。
[0011]圖6圖示了本公開的示例性實(shí)施例，其中負(fù)整流器用于解決上述問題。
[0012]圖7圖示了本公開的包含特定增益元件和負(fù)二極管整流器的示例性實(shí)施例。
[0013]圖8圖示了負(fù)二極管整流器的示例性實(shí)施例。
[0014]圖9圖示了示出在負(fù)二極管整流器的輸入波形和輸出波形之間的關(guān)系的示例性波形。
[0015]圖10圖示了本公開的包含特定增益元件和負(fù)電壓倍增整流器的替代示例性實(shí)施例。
[0016]圖11圖示了負(fù)電壓倍增整流器的示例性實(shí)施例。
[0017]圖12圖示了本公開的替代示例性實(shí)施例，其中采用閉環(huán)技術(shù)。
[0018]圖13圖示了包含示例性比較電路的閉環(huán)技術(shù)的示例性實(shí)施例。
[0019]圖14圖示了根據(jù)本公開的方法的示例性實(shí)施例。
[0020]圖15圖示了本公開的替代示例性實(shí)施例，其中負(fù)整流器的輸出電壓被直接耦合到襯底偏置電壓。
【具體實(shí)施方式】
[0021]本公開的各種方面在下文中參考附圖被更全面地描述。然而，本公開可以以許多不同的形式被實(shí)現(xiàn)并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為限于在本公開中呈現(xiàn)的任何具體結(jié)構(gòu)或功能。相反，提供這些方面以使得本公開將是徹底的和完整的，并且將向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分地傳達(dá)本公開的范圍。基于本文的教導(dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本公開的范圍旨在覆蓋本文公開的公開內(nèi)容的任何方面，無論其是獨(dú)立實(shí)現(xiàn)的還是結(jié)合本發(fā)明的任何其他方面實(shí)現(xiàn)的。例如，可以使用本文闡述的任何數(shù)目的方面來實(shí)現(xiàn)裝置或可以實(shí)踐方法。此外，本公開的范圍旨在覆蓋使用作為本文闡述的公開的各種方面的附加或除此之外的其他結(jié)構(gòu)、功能或結(jié)構(gòu)和功能來實(shí)踐的這樣的裝置或方法。應(yīng)當(dāng)理解，本文所公開的公開內(nèi)容的任何方面可以由權(quán)利要求的一個或多個要素來實(shí)現(xiàn)。
[0022]以下結(jié)合附圖闡述的詳細(xì)描述意在作為本發(fā)明的示例性方面的描述，并且不意在表示可以實(shí)踐本發(fā)明的唯一示例性方面。在本描述中使用的術(shù)語“示例性”指“用作示例、實(shí)例或說明”，并且不應(yīng)被解釋為優(yōu)于或勝過其他示例性方面。具體描述包括出于提供對本發(fā)明的示例性方面的全面理解的目的的特定細(xì)節(jié)。對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，本發(fā)明的示例性方面可以在沒有這些特定細(xì)節(jié)的情況下被實(shí)踐。在一些情況下，公知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備以框圖的形式示出，以避免模糊本文中所呈現(xiàn)的示例性方面的新穎性。在本說明書和權(quán)利要求中，術(shù)語“模塊”和“塊”可以互換地使用，以表示被配置為執(zhí)行所描述的操作的實(shí)體。
[0023]圖1圖示了可以實(shí)現(xiàn)本公開的技術(shù)的現(xiàn)有技術(shù)無線通信設(shè)備100的設(shè)計(jì)的框圖。圖1示出了示例性收發(fā)器設(shè)計(jì)。通常，在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)中的信號的調(diào)節(jié)可以由一級或多級放大器、濾波器、上變頻器、下變頻等來執(zhí)行。這些電路塊可以與圖1所示的配置不同地被布置。此外，還可以使用圖1中未示出的其他電路塊來調(diào)節(jié)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)中的信號。除非另有說明，圖1中或者在附圖中的任何其他圖中的任何信號可以是單端或差分的。圖1中的一些電路塊也可以省略。
[0024]在圖1中所示的設(shè)計(jì)中，無線設(shè)備100包括收發(fā)器120和數(shù)據(jù)處理器110。數(shù)據(jù)處理器110可以包括用于存儲數(shù)據(jù)和程序代碼的存儲器(未示出)。收發(fā)器120包括支持雙向通信的發(fā)射機(jī)130和接收機(jī)150。通常，無線設(shè)備100可以包括用于任何數(shù)目的通信系統(tǒng)和頻帶的任何數(shù)目的發(fā)射機(jī)和/或接收機(jī)。收發(fā)器120的全部或一部分可以在一個或多個模擬集成電路(IC)、RF IC(RFIC)、混合信號1C等中實(shí)現(xiàn)。
[0025]發(fā)射機(jī)或接收機(jī)可以通過超外差架構(gòu)或直接轉(zhuǎn)換架構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。在超外差架構(gòu)中，信號以多級方式，例如對于接收機(jī)在一級中從射頻(RF)到中頻(IF)，并且然后在另一級中從IF到基帶，在RF和基帶之間進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換。在直接轉(zhuǎn)換架構(gòu)中，信號在一級中、在RF和基帶之間進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換。超外差和直接轉(zhuǎn)換架構(gòu)可以使用不同電路塊和/或具有不同的要求。在圖1所示的設(shè)計(jì)中，發(fā)射機(jī)130和接收機(jī)150通過該直接轉(zhuǎn)換架構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。
[0026]在發(fā)射路徑中，數(shù)據(jù)處理器110處理要發(fā)射的數(shù)據(jù)，并且向發(fā)射機(jī)130提供I和Q模擬輸出信號。在示出的示例性實(shí)施例中，數(shù)據(jù)處理器110包括數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器(DAC) 114a和114b，用于將由數(shù)據(jù)處理器110生成的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成I和Q模擬輸出信號，例如I和Q輸出電流，以用于進(jìn)一步處理。
[0027]在發(fā)射機(jī)130內(nèi)，低通濾波器132a和132b分別對I和Q模擬輸出信號進(jìn)行濾波，以移除由于現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的不期望的圖像。放大器(Amp) 134a和134b分別放大來自低通濾波器132a和132b的信號，并且提供I和Q基帶信號。上變頻器140用來自TX L0信號生成器190的I和Q發(fā)射(TX)本地振蕩器(L0)信號來上變頻I和Q基帶信號，并且提供上變頻的信號。濾波器142對該上變頻的信號進(jìn)行濾波，以移除由于頻率上轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的不期望的圖像以及接收頻帶中的噪聲。功率放大器(PA) 144放大來自濾波器142的信號，以獲得期望的輸出功率電平并且提供發(fā)射RF信號。發(fā)射RF信號被路由通過雙工器或開關(guān)146并且經(jīng)由天線148被發(fā)射。
[0028]在接收路徑中，天線148接收由基站發(fā)射的信號，并且提供接收的RF信號，該接收的RF信號被路由通過雙工器或開關(guān)146，并且被提供給低噪聲放大器(LNA) 152。雙工器146被設(shè)計(jì)為利用特定RX到TX雙工器頻率分離進(jìn)行操作，使得RX信號與TX信號隔離。接收到的RF信號由LNA 152放大并且通過濾波器154被過濾，以獲得期望的RF輸入信號。下變頻混合器161a和161b將濾波器154的輸出與來自RX L0信號生成器180的I和Q接收(RX)LO信號(即，L0_I和L0_Q)混合，以生成I和Q基帶信號。I和Q基帶信號通過放大器162a和162b來放大，并且進(jìn)一步通過低通濾波器164a和164b來濾波，以獲得I和Q模擬輸入信號，