专利名称：自适应线性放大器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种放大器以及，特别地，是指一种低功耗和高线性的自适应线性放大器。
背景技术：
图1是一种传统放大器的电路图。如图1所示，传统放大器100有一个放大级110和一个负载级120。
放大级110有一个晶体管MN1和一个电容器C1。晶体管MN1的一个源极接地，晶体管MN1的一个栅极连接到电容器C1的一端。电容器C1的另一端连接到一个输入端IN。晶体管MN1的一个漏极连接到负载级120的一端以及一个输出端OUT。负载级120的另一端应用电源电压VDD。
在传统放大器100中，一个输入信号(更确切地说，一个小信号)被应用于晶体管MN1的栅极。为了偏置晶体管MN1，一个偏压(更确切地说，一个大信号)被施加于晶体管MN1的栅极。通过这一结构，被偏压所偏置的晶体管MN1放大施加于输入端IN的输入信号，并在输出端OUT输出一个放大信号。
在使用放大器100完成功率控制的情况下，为了控制输出功率一个偏置点被改变。然而，上述这种使用放大器100的功率控制的构造的缺点在于如果偏置点为了增加输出功率被控制，只有输出功率的数值被控制以及功耗不必要地增加。
发明内容
因此，本发明的目的在于解决背景技术中的至少一个问题和缺点，并提供能够改变输出功率区域的放大器。
本发明更进一步地提供了一种低功耗和高线性度的放大器。
根据本发明的一个实施例，一种自适应线性放大器包括放大装置和一个偏置控制器。放大装置包括一个主晶体管和一个辅助晶体管单元。主晶体管和辅助晶体管单元相互连接。偏置控制器控制一个作用于主晶体管和辅助晶体管单元上的偏置电压。
主晶体管和辅助晶体管单元可以并联。
辅助晶体管单元可以包括一个第一辅助晶体管和一个第二辅助晶体管。第一辅助晶体管和第二辅助晶体管可以并联。
偏置控制器可以通过查阅一个查找表(LUT)来产生偏置电压。
LUT可以包括用于一个低输出功率的偏置数据和用于一个高输出功率的偏置数据。
主晶体管可以在一个饱和区操作，辅助晶体管单元可以在一个亚阈值区操作。
图1是一种传统放大器的电路图。
图2是一种本发明的一个实施例中的一种自适应线性放大器的电路图；以及图3是显示一种本发明的一个实施例中的一种自适应线性放大器的输出功率区域的图解。
具体实施例本发明将参考附图，通过一个特别的实施例来详细描述。
图2是本发明的一个实施例中的一种自适应线性放大器200的电路图。
如图2所示，本发明的一个实施例中的一种自适应线性放大器200包括放大装置210，一个负载级220，一个偏置控制器230和一个LUT(查找表)240。
放大装置210包括一个主晶体管MN21，和一个辅助晶体管单元211。主晶体管MN21的一个信号输入端包括一个主电容器C21。辅助晶体管单元211包括一个第一辅助晶体管MN22a，一个第一辅助电容器C22a，一个第二辅助晶体管MN22b和一个第二辅助电容器C22b。
一个输入端IN被连接到一个第一节点①。主电容器C21有一端连接到第一节点①，另一端连接到一个第二节点②。主晶体管MN21有一个信号输入端(栅极)连接到第二节点②。主晶体管MN21的主电流通路的一端(漏极)连接到一个第六节点⑥。主晶体管MN21的主电流通路的另一端(源极)连接到一个第五节点⑤。
第一辅助电容器C22a有一端连接到第一节点①，另一端连接到一个第三节点③。
第一辅助晶体管MN22a有一个信号输入端(栅极)连接到第三节点③。第一辅助晶体管MN22a的主电流通路的一端(漏极)连接到第六节点⑥。第一辅助晶体管MN22a的主电流通路的另一端(源极)连接到第五节点⑤。
第二辅助电容器C22b有一端连接到第一节点①，另一端连接到一个第四节点④。
第二辅助晶体管MN22b有一个信号输入端(栅极)连接到第四节点④。第二辅助晶体管MN22b的主电流通路的一端(漏极)连接到第六节点⑥。第二辅助晶体管MN22b的主电流通路的另一端(源极)连接到第五节点⑤。
负载级220有一个使用电源电压VDD的电源端。负载级220有输出端连接到第六节点⑥和一个输出端OUT。第五节点⑤接地(GND)。
偏置控制器230有一个主控制端连接到第二节点②。一个第一辅助控制端连接到第三节点③，和一个第二辅助控制端连接到第四节点④。
主电容器C21，第一辅助电容器C22a和第二辅助电容器C22b用于阻塞施加于输入端IN的输入信号的直流成分。主晶体管MN21放大施加于输入端IN的输入信号，并输出一个放大信号给输出端OUT。
主晶体管MN21的这些特性如一个沟道宽度函数和一个沟道尺寸在生产过程中被决定。主晶体管MN21被偏置控制器230偏置(Bias1)以致其操作在饱和区。主晶体管MN21有一个较差的线性度，因为其有一个gm″常量。gm″有一个负极。
为了减少主晶体管MN21的gm″在线性度上的影响，第一辅助晶体管MN22a和第二辅助晶体管MN22b的gm″被制造成有一个正极，从而抵消主晶体管MN21的gm″有一个负极。
第一辅助晶体管MN22a和第二辅助晶体管MN22b的这些特性如一个沟道宽度函数和一个沟道尺寸在生产过程中被决定。第一辅助晶体管MN22a和第二辅助晶体管MN22b被偏置控制器230偏置(Bias2a，Bias2b)以致其操作在亚阈值区。
偏置控制器230通过查阅LUT240来决定每个主晶体管MN21，第一辅助晶体管MN22a，和第二辅助晶体管MN22b的偏置值。
LUT240包括用于一个低输出功率的偏置数据和用于一个高输出功率的偏置数据，并根据所应用的输出功率的情况允许一个偏置。一个宽度函数和一个抵消偏置值都被适当地控制，使得第一辅助晶体管MN22a和第二辅助晶体管MN22b有在一个负区的gm″。
通过这样的结构，IMD3(三阶互调失真)，其在输入信号被主晶体管MN21放大时产生，可以被第一辅助晶体管MN22a和第二辅助晶体管MN22b降低。
更进一步地，第一辅助晶体管MN22a和第二辅助晶体管MN22b的跨导被偏置控制器230所改变，以及主晶体管MN21的gm″值和第一辅助晶体管MN22a和第二辅助晶体管MN22b的gm″值被改变，因此输出功率的区域被改变。
如果主晶体管MN21，第一辅助晶体管MN22a和第二辅助晶体管MN22b的偏置点被改变，本发明的一个实施例中的一种自适应线性放大器200的输出功率区域可以被改变，降低功耗和增加线性度。
图3是显示本发明的一个实施例中的一种自适应线性放大器的输出功率区域的图解。
以图3为例，图解显示了本发明的一个实施例中的一种自适应线性放大器的输出功率区域包括三种类型的偏置状态。
第一区域300是一个关于主晶体管MN21的输出功率的区域，其被偏置控制器230和IP3所偏置。在这个区域中，和现有技术相同输出功率通过改变偏置点来控制。
第二区域310和第三区域320是关于主晶体管MN21，第一辅助晶体管MN22a和第二辅助晶体管MN22b的输出功率的区域，其被偏置控制器230和IP3所偏置。
当一个输入信号需要被放大以及一个相对低的输出功率被需要，同时增加线性度和最小化功耗时，本发明的一个实施例中的一种自适应线性放大器200的第二区域310是有用的。
当一个输入信号需要被放大以及一个相对高的输出功率被需要，同时增加线性度和最小化功耗时，本发明的一个实施例中的一种自适应线性放大器200的第三区域310是有用的。
通过这种结构，如果偏置控制器230依靠查阅LUT得出的输出功率的数值来控制主晶体管MN21，第一辅助晶体管MN22a和第二辅助晶体管MN22b的偏置，一种具有高线性度和低功耗的放大器可以被构成。
如上所述，本发明的优势在于它能改变一个放大器的输出功率区域。
更多地，本发明的优势在于它能降低一个放大器的功耗和增加它的线性度。
本发明根据具体实施例进行了描述，但其并不限制于所揭露的具体实施例，相反地是，其可以覆盖多种变化形式和等同结构，而不脱离本发明精神和所附权利要求的范围。
权利要求
1.一个自适应线性放大器，包括放大装置包括一个主晶体管和一个辅助晶体管单元，主晶体管和辅助晶体管单元相互连接；以及偏置控制器控制一个作用于主晶体管和辅助晶体管单元上的偏置电压。
2.根据权利要求1中所述的自适应线性放大器，其中主晶体管和辅助晶体管单元并联。
3.根据权利要求1中所述的自适应线性放大器，其中辅助晶体管单元可以包括一个第一辅助晶体管和一个第二辅助晶体管，以及第一辅助晶体管和一个第二辅助晶体管并联。
4.根据权利要求1中所述的自适应线性放大器，其中偏置控制器通过查阅一个查找表(LUT)来产生偏置电压。
5.根据权利要求4中所述的自适应线性放大器，其中LUT包括用于一个低输出功率的偏置数据和用于一个高输出功率的偏置数据。
6.根据权利要求1中所述的自适应线性放大器，其中主晶体管在一个饱和区操作，以及辅助晶体管单元在一个亚阈值区操作。
全文摘要
本发明涉及一种放大器以及，尤其是，涉及一种低功耗和高线性度的自适应线性放大器。本发明中的自适应线性放大器包括放大装置和一个偏置控制器。放大装置包括一个主晶体管和一个辅助晶体管单元。主晶体管和辅助晶体管单元相互连接。偏置控制器控制一个作用于主晶体管和辅助晶体管单元上的偏置电压。
文档编号H03F1/02GK101034874SQ20071008641
公开日2007年9月12日 申请日期2007年3月8日 优先权日2006年3月8日
发明者金兑昱, 俞熙勇, 金本冀, 丁民秀 申请人:因特格瑞特科技有限公司