专利名称：具有偏置和功率控制方面的放大器设计的制作方法
技术领域：
本发明涉及集成电路(IC)，且更特定来说，涉及IC放大器设计。
背景技术：
放大器是例如通信发射器和接收器的集成电路(IC)装置中的重要建置块。放大 器通常经设计以向输入信号提供所要增益，同时最小化整体功率消耗和/或输出信号中 的失真电平。放大器设计常常需要作出某些折衷以实现所要的性能水平，例如，为了良 好线性而折衷低功率消耗或为了精细分辨率而折衷大动态范围。将需要具有用以放宽这些设计折衷以允许较大设计灵活性以及改进整体放大器 性能的技术。
发明内容
本发明的一方面提供一种放大器，其包含主电路，其包含多个晶体管，所述 多个晶体管包含第一晶体管，所述主电路进一步包含输入信号，所述输入信号AC耦合到 所述主电路的输入节点，所述输入节点耦合到所述第一晶体管，所述主电路进一步包含 输出信号，所述输出信号产生于所述主电路的输出节点处；以及复制品电路，其包含复 制品晶体管，所述复制品晶体管匹配于所述主电路中的所述多个晶体管，所述复制品晶 体管以与所述多个晶体管在所述主电路中彼此耦合相同的方式彼此耦合，所述复制品电 路具有对应于所述主电路的所述输入节点和所述输出节点的输入节点和输出节点，所述 复制品电路的所述输入节点耦合到所述复制品电路的所述输出节点。本发明的另一方面提供一种用于操作放大器电路的方法，所述放大器电路包含 多个晶体管，所述多个晶体管包含第一晶体管，所述放大器电路进一步包含输入信号， 所述输入信号AC耦合到所述放大器电路的输入节点，所述输入节点耦合到所述第一晶体 管，所述放大器电路进一步包含输出信号，所述输出信号产生于所述放大器电路的输出 节点处，所述方法包含将复制品电路中的第一复制品晶体管的偏置电压耦合到所述放大 器电路的所述第一晶体管，所述复制品电路包含复制品晶体管，所述复制品晶体管匹配 于所述放大器电路中的所述多个晶体管，所述复制品晶体管以与所述多个晶体管在所述 放大器电路中彼此耦合相同的方式彼此耦合，所述复制品电路具有对应于所述放大器电 路的所述输入节点和所述输出节点的输入节点和输出节点，所述复制品电路的输入节点 耦合到所述复制品电路的输出节点。本发明的又一方面提供一种用于将信号放大到多个功率电平中的一者的方法， 所述方法包含选择性地接通放大器电路内的多个子放大器电路，所述多个子放大器电路 包含各自具有第一大小的第一多个子放大器电路和各自具有第二大小的第二多个子放大 器电路，所述第二大小大于所述第一大小。本发明的又一方面提供一种放大器电路，其包含多个晶体管，所述多个晶体管 包含第一晶体管，所述放大器电路进一步包含输入信号，所述输入信号AC耦合到所述放大器电路的输入节点，所述输入节点耦合到所述第一晶体管，所述放大器电路进一步包 含输出信号，所述输出信号产生于所述放大器电路的输出节点处，所述放大器包含用 于将复制品电路中的第一复制品晶体管的偏置电压耦合到所述放大器电路的所述第一晶 体管的装置，所述复制品电路包含复制品晶体管，所述复制品晶体管匹配于所述放大器 电路中的所述多个晶体管，所述复制品晶体管以与所述多个晶体管在所述放大器电路中 彼此耦合相同的方式彼此耦合，所述复制品电路具有对应于所述放大器电路的所述输入 节点和所述输出节点的输入节点和输出节点，所述复制品电路的输入节点经由反馈模块 而耦合到所述复制品电路的输出节点。
图1描绘使用数字反相器或“推挽”架构的现有技术放大器的实施方案；图2描绘根据本发明的电路，其包含放大器200、电流偏置模块210和复制品偏 置模块220 ；图3A展示根据本发明的复制品偏置的通用实施例，其中使用复制品偏置模块 320来偏置通用放大器300 ；图3B描绘根据本发明的复制品偏置的替代实施例，其中输入信号IN通过单一 AC耦合电容器Cl而耦合到主放大器300 ；图4描绘分别在给定构成晶体管MPl和MNl的固定大小Wp和Wn的情况下推 挽放大器的非线性跨导gm3与偏置电压VBl之间的关系的曲线图；图5描绘具有恒定功率控制步长的驱动器放大器的现有技术实施方案；图6描绘本发明的一实施例，其中子放大器A.1到A.M各自包含具有大小P1W 的主动晶体管，而子放大器A.(M+1)到A.N各自包含具有大小β 2W的主动晶体管，其 中 β2 > ；图7描绘利用本发明的各种方面的推挽放大器的一实施例；以及图8描绘根据本发明的方法的一实施例。
具体实施例方式图1描绘使用数字反相器或“推挽”架构的放大器的现有技术实施方案。在图 1中，晶体管MPl和MNl的栅极经短接在一起，且MPl和MNl的漏极也经短接在一 起。输入信号IN经由电容器C而AC耦合到晶体管MPl和MNl的栅极，同时可从MPl 和MNl的漏极得到输出信号OUT。 晶体管MNE和MPE经串联耦合到MNl和MP1， 且任选地经提供以基于控制信号EN和互补控制信号EN'而启用或停用放大器。在一个 实施方案中，输入信号和输出信号可为射频(RF)信号。为了确保放大器保持于线性操作范围中，放大器为“自偏置”的，即，输入经 由电阻器RFB而DC耦合到输出。尽管自偏置为用于实现线性的简单技术，但其一般几 乎不允许灵活性来(例如)独立于线性操作范围而调整放大器偏置电流。此电路的另一 特性在于其增益可能对过程变化以及电源电压VDD与接地之间的任何寄生电阻敏感。图2描绘根据本发明的放大器实施例。图2中的电路包含放大器200、电流偏置 模块210和复制品偏置模块220。在所展示的实施例中，通过电流偏置模块210所产生的电压VBl偏置放大器200的NMOS晶体管MNl，且通过复制品偏置模块220所产生的电 压VB2偏置放大器200的PMOS晶体管MPl。为了产生偏置电压VB1，电流偏置模块210包括电流源Ibiasl，其与晶体管 MNlB和MNEB串联耦合。晶体管MNlB和MNEB可经设计以复制放大器200中的晶 体管MNl和MNE的配置，例如，MNlB和MNEB可经设计以具有与MNl和MNE类 似的拓扑和大小比。晶体管MNlB的栅极耦合到漏极以产生电压VBlb，所述电压VBlb 经由RC网络205耦合到晶体管MNl的栅极作为偏置电压VB1。RC网络205任选地提 供在电压VBl与VBlb之间以更好地使输入信号IN与电流偏置模块210隔离。电压VBlb与VBl之间的耦合将放大器200的偏置电流固定为Ibiasl的倍数。 可基于MNl的大小与MNlB的大小的比率来确定此倍数。注意，电流偏置模块210中的 晶体管MNEB经设计以“复制”放大器200中的晶体管MNE，此允许电流偏置模块210 与放大器200之间的电流镜射中的较大准确度。如早先描述，通过复制品偏置模块220所产生的电压VB2偏置晶体管MPl。复 制品偏置模块220包括复制品晶体管MPER、MP1R、MNlR和MNER，其复制放大器 200中的对应晶体管MPE、MPU MNl和MNE的配置。总的来说，所述复制品晶体管 可称为构成复制品放大器225。在图2中，复制品放大器225如下产生用于放大器220的适当偏置电压VB2。复 制品放大器225的输出节点225a耦合到差动放大器AR的正节点，所述差动放大器AR将 复制品放大器225的输出电压与参考电压Vref进行比较。放大器AR输出电压AR_out， 其经反馈到晶体管MPlR的栅极。作为所述反馈的结果，MPlR的栅极偏置经调整以保 持复制品放大器225的输出电压225a接近参考电压Vref。MPlR的栅极电压或AR_out 经由电阻器RB而DC耦合到放大器200中的晶体管MPl的栅极作为VB2。因为预期放 大器200的DC特性匹配复制品放大器225的DC特性，所以预期放大器200的输出电压 OUT的DC电平匹配复制品偏置模块220中所设定的参考电压Vref。在一实施例中，复制品放大器225中的晶体管的大小可等同于放大器200中的对 应晶体管的大小或为其固定倍数。在另一实施例中，放大器200可并入有经并联耦合的 晶体管MPE、MPU MNl和MNE的多个例子，且复制品晶体管可包括主放大器200中 的经并联耦合的晶体管的单一例子，如本文中关于图7进一步描述。为了进一步复制放大器200的特性，复制品放大器225中的MNlR的偏置电压 可取自用于偏置放大器200中的MNl的相同电压。举例来说，晶体管MNlR的栅极可 耦合到由电流偏置模块210产生的电压VBlb。而且，可通过用于控制放大器200的晶 体管MNE和MPE的相同电压EN和EN'来偏置复制品放大器225的晶体管MNER和 MPER。在一替代实施例中，MNER可始终被偏置为高，且MPER可始终被偏置为低。从以上描述，所属领域的技术人员将认识到，可作出对图2中所示的电路拓扑 的各种修改，同时仍使用本发明的技术。举例来说，可从替代实施例省略晶体管MNE和 MPE,以及电流偏置模块和复制品偏置模块中的其对应复制品。此外，可从复制品偏置 电路一起省略晶体管MNER和MPER，因为其可视为在所述晶体管完全接通时具有可忽 略的电压降的短路。此外，本发明的技术可容易应用于以替代方式使用电流偏置模块偏 置PMOS晶体管MPl且使用复制品偏置模块偏置NMOS晶体管MN1，其中具有适当修改。这些实施例预期在本发明的范围内。图3A展示根据本发明的复制品偏置的通用实施例，其中使用复制品偏置模块 320来偏置通用放大器300。一般来说，放大器300可包括使用任意拓扑而耦合的晶体 管，而复制品放大器325可包括使用“复制”放大器300的拓扑的拓扑而耦合的晶体管。 举例来说，复制品放大器325中的晶体管的大小可经选择以将放大器300中的晶体管的大 小匹配于恒定缩放因数内。此外，放大器300中的晶体管的偏置电平(包括第一偏置电 压Vbiasl)也可在可能时被提供到复制品放大器325中的对应晶体管。在图3A中，差动放大器AR提供负反馈以调整复制品晶体管325的偏置，以在 复制品放大器325的输出处产生所要电平Vref。复制品晶体管的偏置电压可接着经由电 阻器RB而耦合到主放大器300作为偏置电压Vbias2。图3B描绘根据本发明的复制品偏置的替代实施例，其中输入信号IN通过单一 AC耦合电容器Cl而耦合到主放大器300。在图3B中，复制品放大器325的反馈配置产 生单一偏置电压VB以偏置主放大器300。上文描述的技术可大体上应用于任何放大器应用。在一实施例中，其可应用于 用于射频(RF)发射器的驱动器放大器的设计。上文已揭示用于提供用于偏置放大器的复制品电路的技术。下文进一步揭示用 于使用复制品电路来最小化因构成晶体管所致的非线性系数gm3的失真来设计放大器电路 的技术。对于共同源极NMOS或PMOS放大器来说，小信号漏极到源极电流ids可表达如 下(等式1)ids = gm vgs+gm2 vgs2+gm3 Vgs3+…其中Vgs表示小信号栅极到源极电压，gm表示一阶装置跨导，gm2表示二阶装置 跨导，等等。通常选择所述一阶跨导§01向放大器提供所要增益。在集成电路中，项gm2 和gm3影响放大器输出处的非线性失真。根据本发明，通过如下文所描述针对主动晶体管 选择适当的装置大小和偏置电流(或电压)，可选择项§01来提供所要的放大器增益，而项 gm3可被最小化或消除。在一实施例中，上文对共同源极放大器的分析可应用于图2的推挽放大器200， 其可被视为并联耦合到共同源极PMOS放大器的共同源极NMOS放大器。为了说明用于 推挽放大器的设计程序的一实施例，图4分别描绘图2的整个推挽放大器200的三阶跨导 gm3的曲线，以及构成主动晶体管MPl和MNl的gm3p和gm3n的曲线。相对于施加到晶体 管MPl或MNl的偏置电压VB来绘制跨导值。在图4中，晶体管MPl和MNl经假设 为分别具有大小Wp和Wn。从图4注意，通常存在用于MNl或MPl的偏置电压范围，其范围从Vl到 V2(图4中所示)，其中整个推挽放大器的gm3接近零。为了设计所述放大器，偏置电压 VB可经设定在此范围内，而晶体管MPl和MNl的大小经选择以针对所要的放大器增益 而实现适当gml。在一实施例中，偏置电压VB可由电流偏置模块210或复制品偏置模块 220设定。所属领域的技术人员将了解，电路设计者可经由(例如)计算机电路仿真、实验 室测量或任何其它技术来知晓图4中的曲线和因此的适当电压范围Vl到V2。
根据本发明的另一方面，提供用以改变放大器的输出功率控制步长的技术。图5描绘具有恒定输出功率控制步长的驱动器放大器的现有技术实施方案。在 图5中，放大器包括多个N个并联耦合的子放大器，每一子放大器由A.n表示，且每一 子放大器包含具有宽度α W的主动晶体管，其中α为缩放常数且W为大小常数。放大 器输出信号OUT的功率电平可通过接通或断开所述子放大器的选定子集来控制。举例来 说，启用子放大器A.1以选择最低功率电平，而另外启用子放大器A.2以选择第二低功率 电平，等等，直到同时启用所有子放大器A.1到A.N以选择最高功率电平为止。在所展 示的实施方案中，最高功率电平对应于总晶体管宽度Na W。注意，由于每一子放大器 具有相同的相关联主动晶体管宽度，例如图5中的a W，所以放大器的输出功率电平可 以恒定增量线性地增加。还可通过改变提供到所述子放大器的一个或一个以上偏置电压来选择放大器的 功率电平。在一实施例中，可向所有子放大器提供单一偏置电压，其可经改变以同时调 整所有子放大器的输出功率电平。根据本发明，可使功率控制步长在放大器的输出功率范围内不均一，使得在较 低输出功率电平处提供较小步长，而在较高输出功率电平处提供较大步长。以此方式， 针对较低功率电平提供比针对较高输出功率电平好的分辨率。此可能为有利的，因为功 率控制电平(例如，用于发射器中的驱动器放大器的功率控制电平)常常以对数或分贝 (dB)单位而非线性单位来指定。图6描绘本发明的一实施例，其中子放大器A.1到A.M各自包含具有大小P1W 的主动晶体管，而子放大器A.(M+1)到A.N各自包含具有大小β 2W的主动晶体管，其 中β2>β1Ι5根据本发明，发射功率电平可如下分配。启用子放大器Α.1以选择最低 功率电平，而另外启用子放大器Α.2以选择第二低功率电平，等等，直到同时启用子放 大器Α.1到Α.Μ以选择第M低功率电平为止。为了进一步增加功率，另外启用子放大 器Α.(Μ+1)，且接着启用子放大器Α. (Μ+2)，等等，直到同时启用所有子放大器Α.1到 Α.Ν以选择最高功率电平为止。在所展示的实施例中，最高功率电平对应于总晶体管宽 度[Μ β !+ (N-M) 32]W。从以上论述可见，在较低功率电平处以P1W的步长且在较高功率电平处以 ^2W的步长控制放大器输出功率。假设β2>β1;则针对较低功率电平提供比针对较 高输出功率电平好的分辨率。在一实施例中，图6的实施例的最高功率电平可被设定为等于图5的现有技术实 施方案的最高功率电平，使得所述两个实施方案的最大可实现功率电平为相同的。在此 实施例中，如下约束β 2和β [M^1+ (N-M) β 2] = a N。举例来说，假设M = N/2， 则α可为5，P1可为3，且β2可为7。由于图6中的所述实施例的功率控制步长小于 图6的实施方案在低输出功率电平处的功率控制步长，所以图6的实施例的对应电流消耗 在低输出功率电平处将较低。所属领域的技术人员将了解，根据本发明，相异步长的数目可大于图6中所示 的两个(日2和 ^)。步长和对应子放大器大小可随增加的功率电平而单调增加。图7描绘利用本发明的各种方面的推挽放大器的一实施例。在图7中，主放大 器700包括多个子放大器Α.1到Α.Ν。所述子放大器Α.η中的每一者可由对应控制信号EN.n和EN.n'启用或停用。子放大器A.1到A.M各自包含分别具有相关联的晶体管宽 度β iWp和β !Wn的主动PMOS和NMOS晶体管，而子放大器Α. (Μ+1)到Α.Ν各自包含 具有相关联的宽度P2Wp和P2Wn的主动晶体管。 在图7中，通过从电流偏置模块710导出的栅极电压VBl偏置每一子放大器的主 动NMOS晶体管，如本文中早先描述。通过从复制品偏置模块720导出的栅极电压VB2 偏置每一子放大器的主动PMOS晶体管，如本文中早先描述。在一实施例中，电流偏置 模块710和复制品偏置模块720可将晶体管大小β 2或β工用于偏置。在一实施例中，偏 置模块可使用日2或P1中的较低者在偏置中实现较大准确度。图8描绘根据本发明的方法的一实施例。在图8中，在步骤800处，将电流偏 置模块中的偏置电压耦合到放大器电路的第一晶体管。在步骤810处，将复制品电路中 的偏置电压耦合到所述放大器电路中的第二晶体管。在步骤820处，将复制品电路的输 出耦合到反馈放大器。在步骤830处，将输入信号AC耦合到放大器电路。在步骤840 处，使用启用晶体管来选择性地接通和断开如此描述的多个放大器电路。基于本文所描述的教示，应显而易见，本文中所揭示的方面可独立于任何其它 方面来实施，且这些方面中的两者或两者以上可以各种方式组合。在一个或一个以上示 范性实施例中，所描述的功能可以硬件、软件、固件或其任何组合实施。如果以软件实 施，则所述功能可作为一个或一个以上指令或代码而存储于计算机可读媒体上或经由计 算机可读媒体来传输。计算机可读媒体包括计算机存储媒体和通信媒体两者，包括促进 将计算机程序从一个地方转移到另一个地方的任何媒体。存储媒体可为可由计算机存取 的任何可用媒体。以实例而非限制的方式，所述计算机可读媒体可包含RAM、ROM、 EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置，或可用 于载运或存储呈指令或数据结构的形式的所要程序代码且可由计算机存取的任何其它媒 体。而且，可将任何连接恰当地称为计算机可读媒体。举例来说，如果使用同轴电缆、 光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)，或例如红外线、无线电和微波等无线技术从网 站、服务器或其它远程源发射软件，则同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL，或例如红 外线、无线电和微波等无线技术包括在媒体的定义中。如本文中所使用，磁盘和光盘包 括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中 磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘用激光以光学方式再现数据。以上各物的组合也 应包括在计算机可读媒体的范围内。在本说明书中和在权利要求书中，将理解，当一元件被称作“连接到”或“耦 合到”另一元件时，其可直接连接或耦合到另一元件或者可存在介入元件。相比而言， 当一元件被称作“直接连接到”或“直接耦合到”另一元件时，不存在介入元件。已描述多个方面和实例。然而，对这些实例的各种修改是可能的，且本文中所 呈现的原理还可应用于其它方面。这些和其它方面在所附权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种放大器，其包含主电路，其包含多个晶体管，所述多个晶体管包含第一晶体管，所述主电路进一步 包含AC耦合到所述主电路的输入节点的输入信号，所述输入节点耦合到所述第一晶体 管，所述主电路进一步包含在所述主电路的输出节点处产生的输出信号；以及复制品电路，其包含管匹配于所述主电路中的所述多个晶体管的复制品晶体管，所 述复制品晶体管以与所述多个晶体管在所述主电路中彼此耦合相同的方式彼此耦合，所 述复制品电路具有对应于所述主电路的所述输入节点和所述输出节点的输入节点和输出 节点，所述复制品电路的所述输入节点耦合到所述复制品电路的所述输出节点。
2.根据权利要求1所述的放大器，所述主电路的所述多个晶体管具有为所述对应复制 品晶体管的固定倍数的宽度。
3.根据权利要求1所述的放大器，所述放大器为用于发射器的驱动器放大器。
4.根据权利要求1所述的放大器，所述输入和输出信号为射频(RF)信号。
5.根据权利要求1所述的放大器，所述主电路包含第一推挽放大器电路，所述第一推 挽放大器电路包含第一 NMOS晶体管和第一 PMOS晶体管。
6.根据权利要求5所述的放大器，所述第一晶体管为所述第一NMOS晶体管。
7.根据权利要求5所述的放大器，所述第一晶体管为所述第一PMOS晶体管。
8.根据权利要求7所述的放大器，所述主电路的所述输入信号耦合到所述第一NMOS 晶体管的栅极和所述第一 PMOS晶体管的栅极。
9.根据权利要求8所述的放大器，所述复制品电路的所述输出节点经由反馈模块而 耦合到所述复制品电路的所述输入节点，所述反馈模块包含反馈放大器以用于调整第一 复制品晶体管的偏置电压，以将所述复制品电路的所述输出节点处的电压驱动到参考电 压。
10.根据权利要求9所述的放大器，其进一步包含电流偏置模块，所述第一NMOS晶 体管的所述栅极耦合到所述电流偏置模块，所述电流偏置模块包含串联耦合到经二极管 连接的第一镜射NMOS晶体管的电流源，所述第一 NMOS晶体管的栅极偏置耦合到所述 第一镜射NMOS晶体管的栅极。
11.根据权利要求10所述的放大器，所述第一镜射NMOS晶体管的所述栅极耦合到 所述复制品电路中的对应于所述主电路中的所述第一 NMOS晶体管的晶体管的栅极。
12.根据权利要求5所述的放大器，其进一步包含至少一个启用晶体管，其串联耦合到所述第一推挽放大器电路；所述至少一个启用 晶体管经配置以响应于启用信号而选择性地接通所述第一推挽放大器电路。
13.根据权利要求12所述的放大器，所述至少一个启用晶体管包含串联连接到所述第 一 NMOS晶体管的NMOS晶体管和串联连接到所述第一 PMOS晶体管的PMOS晶体管。
14.根据权利要求12所述的放大器，所述主电路包含多个子放大器电路，其中所述多 个子放大器电路中的每一者经配置以选择性地接通或断开。
15.根据权利要求14所述的放大器，所述多个子放大器电路包含各自具有第一大小的 第一多个子放大器电路和各自具有第二大小的第二多个子放大器电路，所述第二大小大 于所述第一大小。
16.根据权利要求15所述的放大器，其中所述第一多个子放大器电路可配置以产生第一多个功率电平；且所述第二多个子放大器电路可配置以产生第二多个功率电平，所述第二多个功率电 平中的每一者高于所述第一多个功率电平中的每一者。
17.根据权利要求12所述的放大器，所述主电路包含多个推挽放大器电路，每一推挽 放大器电路串联耦合到至少一个启用晶体管，所述多个至少一个启用晶体管中的每一者 经配置以响应于选择性启用信号而选择性地接通所述多个推挽放大器电路中的每一者。
18.根据权利要求17所述的放大器，所述多个推挽放大器电路包含各自具有第一大小 的第一多个推挽放大器电路和各自具有第二大小的第二多个推挽放大器电路，所述第二 大小大于所述第一大小。
19.根据权利要求18所述的放大器，所述第一大小对应于第一NMOS宽度和第一 PMOS宽度，所述第二大小对应于第二 NMOS宽度和第二 PMOS宽度，所述第一 NMOS 宽度与所述第二 NMOS宽度之间的比率等于所述第一大小与所述第二大小之间的比率， 所述第一 PMOS宽度与所述第二 PMOS宽度之间的比率也等于所述第一大小与所述第二 大小之间的所述比率。
20.根据权利要求19所述的放大器，其中所述第一多个推挽放大器电路经选择性地启用以产生第一多个功率电平；且所述第二多个推挽放大器电路经选择性地启用以产生第二多个功率电平，所述第二 多个功率电平中的每一者高于所述第一多个功率电平中的每一者。
21.根据权利要求20所述的放大器，所述多个推挽放大器电路进一步包含各自具有第 三大小的第三多个推挽放大器电路，所述第三多个推挽放大器电路经选择性地启用以产 生第三多个功率电平，所述第三多个功率电平中的每一者高于所述第二多个功率电平中 的每一者。
22.根据权利要求10所述的放大器，所述电流偏置模块产生偏置电压以使所述主电路 中的晶体管的高于一阶的跨导最小化。
23.—种用于操作放大器电路的方法，所述放大器电路包含多个晶体管，所述多个晶 体管包含第一晶体管，所述放大器电路进一步包含AC耦合到所述放大器电路的输入节点 的输入信号，所述输入节点耦合到所述第一晶体管，所述放大器电路进一步包含在所述 放大器电路的输出节点处产生的输出信号，所述方法包含将复制品电路中的第一复制品晶体管的偏置电压耦合到所述放大器电路的所述第一 晶体管，所述复制品电路包含匹配于所述放大器电路中的所述多个晶体管的复制品晶体 管，所述复制品晶体管以与所述多个晶体管在所述放大器电路中彼此耦合相同的方式彼 此耦合，所述复制品电路具有对应于所述放大器电路的所述输入节点和所述输出节点的 输入节点和输出节点，所述复制品电路的所述输入节点耦合到所述复制品电路的所述输 出节点。
24.根据权利要求23所述的方法，所述主电路的所述多个晶体管具有为所述复制品晶 体管的固定倍数的宽度。
25.根据权利要求23所述的方法，所述放大器电路为用于发射器的驱动器放大器。
26.根据权利要求23所述的方法，所述输入和输出信号为射频(RF)信号。
27.根据权利要求23所述的方法，所述放大器电路包含第一推挽放大器电路，所述第一推挽放大器电路包含第一 NMOS晶体管和第一 PMOS晶体管。
28.根据权利要求27所述的方法，所述第一晶体管为所述第一NMOS晶体管。
29.根据权利要求27所述的方法，所述第一晶体管为所述第一PMOS晶体管。
30.根据权利要求29所述的方法，其进一步包含将所述放大器电路的所述输入信号 AC耦合到所述第一 NMOS晶体管的栅极和所述第一 PMOS晶体管的栅极。
31.根据权利要求30所述的方法，其进一步包含将所述复制品电路的所述输出节点耦 合到反馈放大器以用于调整所述第一复制品晶体管的所述偏置电压，以将所述复制品电 路的所述输出节点处的电压驱动到参考电压。
32.根据权利要求31所述的方法，其进一步包含将所述第一NMOS晶体管的所述 栅极耦合到电流偏置模块，所述电流偏置模块包含串联耦合到经二极管连接的第一镜射 NMOS晶体管的电流源，所述第一 NMOS晶体管的栅极偏置耦合到所述第一 NMOS晶体 管的栅极。
33.根据权利要求27所述的方法，其进一步包含将至少一个启用晶体管串联耦合到所述第一推挽放大器电路；以及启用所述至少一个启用晶体管以选择性地接通所述第一推挽放大器电路。
34.根据权利要求33所述的方法，所述至少一个启用晶体管包含串联连接到所述第一 NMOS晶体管的NMOS晶体管和串联连接到所述第一 PMOS晶体管的PMOS晶体管。
35.根据权利要求33所述的方法，所述放大器电路包含多个推挽放大器电路，所述方 法进一步包含将至少一个启用晶体管串联耦合到每一推挽放大器电路；以及选择性地启用所述多个至少一个启用晶体管中的每一者以选择性地接通所述多个推 挽放大器电路中的每一者。
36.根据权利要求35所述的方法，所述多个推挽放大器电路包含各自具有第一大小的 第一多个推挽放大器电路和各自具有第二大小的第二多个推挽放大器电路，所述第二大 小大于所述第一大小。
37.根据权利要求36所述的方法，所述第一大小对应于第一NMOS宽度和第一PMOS 宽度，所述第二大小对应于第二 NMOS宽度和第二 PMOS宽度，所述第一 NMOS宽度与 所述第二 NMOS宽度之间的比率等于所述第一大小与所述第二大小之间的比率，所述第 一 PMOS宽度与所述第二 PMOS宽度之间的比率也等于所述第一大小与所述第二大小之 间的所述比率。
38.根据权利要求36所述的方法，其进一步包含选择性地接通所述第一多个推挽放大器电路以产生第一多个功率电平；以及选择性地接通所述第二多个推挽放大器电路以产生第二多个功率电平，所述第二多 个功率电平中的每一者高于所述第一多个功率电平中的每一者。
39.根据权利要求33所述的方法，所述放大器电路包含多个子放大器电路，所述方法 进一步包含选择性地接通所述多个子放大器电路中的每一者。
40.根据权利要求39所述的方法，所述多个子放大器电路包含各自具有第一大小的第 一多个子放大器电路和各自具有第二大小的第二多个子放大器电路，所述第二大小大于所述第一大小。
41.根据权利要求40所述的方法，其进一步包含选择性地接通所述第一多个子放大器电路以产生第一多个功率电平；以及选择性地接通所述第二多个子放大器电路以产生第二多个功率电平，所述第二多个 功率电平中的每一者高于所述第一多个功率电平中的每一者。
42.—种用于将信号放大到多个功率电平中的一者的方法，所述方法包含选择性地接通放大器电路内的多个子放大器电路，所述多个子放大器电路包含各自 具有第一大小的第一多个子放大器电路和各自具有第二大小的第二多个子放大器电路， 所述第二大小大于所述第一大小。
43.根据权利要求42所述的方法，其进一步包含选择性地接通所述第一多个子放大器电路以产生第一多个功率电平；以及选择性地接通所述第二多个子放大器电路以产生第二多个功率电平，所述第二多个 功率电平中的每一者高于所述第一多个功率电平中的每一者。
44.一种放大器电路，其包含多个晶体管，所述多个晶体管包含第一晶体管，所述放 大器电路进一步包含AC耦合到所述放大器电路的输入节点的输入信号，所述输入节点耦 合到所述第一晶体管，所述放大器电路进一步包含在所述放大器电路的输出节点处产生 的输出信号，所述放大器包含用于将复制品电路中的第一复制品晶体管的偏置电压耦合到所述放大器电路的所述 第一晶体管的装置，所述复制品电路包含匹配于所述放大器电路中的所述多个晶体管的 复制品晶体管，所述复制品晶体管以与所述多个晶体管在所述放大器电路中彼此耦合相 同的方式彼此耦合，所述复制品电路具有对应于所述放大器电路的所述输入节点和所述 输出节点的输入节点和输出节点，所述复制品电路的所述输入节点经由反馈模块而耦合 到所述复制品电路的所述输出节点。
45.根据权利要求44所述的放大器，所述主电路的所述多个晶体管具有为所述复制品 晶体管的固定倍数的宽度。
46.根据权利要求44所述的放大器，所述放大器电路为用于发射器的驱动器放大器。
47.根据权利要求44所述的放大器，所述输入和输出信号为射频(RF)信号。
全文摘要
本发明揭示用于使用复制品电路(220)来偏置放大器(200)的技术。在一实施例中，将具有与推挽放大器电路大体上相同的拓扑和大小设计的复制品电路(220)耦合到主推挽放大器电路(200)。可使用反馈来偏置所述复制品电路(220)中的晶体管(MP1R)以产生预定DC输出电压电平，且可将此偏置电平施加到所述主推挽放大器电路(200)中的对应晶体管(MP1)。在另一实施例中，电流偏置模块(210)中的晶体管(Mn1B)可用于偏置所述主推挽放大器电路(300)和所述复制品电路(220)中的对应晶体管(Mn1、MnPR)。本发明揭示用于配置所述放大器以具有非均一步长的其它技术，其中在较低功率电平处具有较精细的分辨率且在较高功率电平处具有较粗糙的分辨率，从而降低较低功率电平处的功率消耗。
文档编号H03F1/02GK102017399SQ200980116006
公开日2011年4月13日 申请日期2009年3月9日 优先权日2008年4月7日
发明者阿尔温德·维贾伊·基尔蒂 申请人:高通股份有限公司