与用于射频功率放大器的控制器相关的系统、电路和方法
【专利说明】与用于射频功率放大器的控制器相关的系统、电路和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2012年8月15日提交的并且名称为“CLAMPING CIRCUITS ANDMETHODS BASED ON Beta-TRACKING TEMPERATURE-COMPENSATED BASE CURRENT”的美国临时申请N0.61/683，674的优先权，其全部内容通过引用被明确地合并于此。
技术领域
[0003]本公开通常涉及用于控制射频(RF)放大器的电路和方法，并且更具体地，涉及用于这样的RF放大器的钳位电路和方法。
【背景技术】
[0004]在诸如蜂窝电话的无线装置中，诸如功率放大器(PA)的不同的组件从典型地具有有限的容量的电池吸取电流。这样的PA如果不适当地控制也可能会产生热。因此，所希望的是向PA提供有限的电流，使得从电池吸取的电流不超过某些规定的电流限制，同时保持PA的性能。
【发明内容】
[0005]根据多个实现方式，本公开涉及射频功率放大器控制电路。所述控制电路包括被配置为从被提供到功率放大器(PA)的基极电流产生副本基极电流的第一电路，其中所述副本基极电流表示以β参数缩放的所述PA的集电极电流。所述控制电路还包括被配置为从温度补偿电压和与所述PA相关联的基极电阻产生跟踪β (beta)的参考电流的第二电路。所述控制电路还包括被配置为接收所述副本基极电流和所述β跟踪参考电流并产生成比例的电流的电流引导电路。
[0006]在一些实施例中，所述温度补偿电压可以包含温度补偿的带隙电压。
[0007]在一些实施例中，所述电流引导电路可以被配置为在所选择的条件之下基于所述副本基极电流和所述β跟踪参考电流生成成比例的电流。所述控制电路还可以包括与所述电流引导电路通信的PA基极驱动器，以接收所述成比例的电流。所述电流引导电路可以被配置为通过比较对应于所述副本基极电流的副本基极电压和对应于所述β跟踪参考电流的β跟踪参考电压而生成所述成比例的电流。所述副本基极电压和所述β跟踪参考电压的每一个可以通过将相应的电流提供到匹配的电阻器中而产生。所述选择的条件可以包含所述副本基极电压超过所述β跟踪参考电压。
[0008]在一些实施例中，所述基极电流可以通过梳指传感器测量。所述梳指传感器可以是控制环的一部分，所述控制环被配置为基于所述基极电流和斜坡电流的比较产生误差电流。所述基极电流和所述斜坡电流的所述比较可以在电流-模式中执行。所述误差电流可以通过从所述斜坡电流中减去所述基极电流而获得。所述控制环还可以包含被配置为放大所述误差电流的跨阻放大器。
[0009]在一些实施例中，所述功率放大器可以包括砷化镓(GaAs)异质结双极型晶体管(HBT)功率放大器。
[0010]在一些实施例中，所述控制电路还可以包括被配置为预充电所述控制电路的选择的节点的预充电系统。所述预充电系统可以包括被配置为基于所述PA的基极电压和被选择为低于所述PA的阈值电压的参考电压的比较产生控制信号的传感器电路。所述预充电系统还可以包含与所述传感器电路通信的致动器电路，其中所述致动器电路被配置为接收来自所述传感器电路的控制信号。所述致动器电路还可以被配置为基于所述控制信号使能或禁用用于预充电所述控制电路的选择的节点的预充电电流。
[0011]在一些实现方式中，本公开涉及用于控制射频功率放大器的方法。所述方法包括从被提供到功率放大器(PA)的基极电流产生副本基极电流，其中所述副本基极电流表示以β参数缩放的所述PA的集电极电流。所述方法还包括从温度补偿电压和与所述PA相关联的基极电阻中产生β跟踪参考电流。所述方法还包括基于所述副本基极电流和所述β跟踪参考电流生成成比例的电流。
[0012]在一些实施例中，所述方法还可以包括在选择的条件下将所述成比例的电流提供到PA基极驱动器的钳位节点。
[0013]根据多个实现方式，本公开涉及射频(RF)模块。所述RF模块包括封装基板，被配置为容纳多个组件。所述RF模块还包括被布置在所述封装基板之上的功率放大器(PA) ο所述RF模块还包括被布置在所述封装基板之上并且与所述功率放大器互连的控制电路。所述控制电路包括被配置为从向所述PA提供的基极电流生成副本基极电流的第一电路，其中所述副本基极电流表示以β参数缩放的所述PA的集电极电流。所述控制电路还包括被配置为从温度补偿电压和与所述PA相关联的基极电阻生成β跟踪参考电流的第二电路。所述控制电路还包括被配置为基于所述副本基极电流和所述β跟踪参考电流生成成比例的电流的电流引导电路。所述RF模块还包括多个连接器，被配置为提供所述功率放大器、所述控制电路和所述封装基板之间的电气连接。
[0014]在一些实施例中，所述功率放大器可以被布置在第一裸芯上并且所述控制电路被可以布置在第二裸芯上，其中所述第一裸芯和所述第二裸芯的每一个被安装在所述封装基板上。
[0015]根据一些教导，本公开涉及射频(RF)装置。所述RF装置包括被配置为生成RF信号的收发器。所述RF装置还包括与所述收发器通信的功率放大器(PA)，其中所述PA被配置为放大所述RF信号。所述RF装置还包含与所述PA通信的控制电路。所述控制电路包含被配置为从向所述PA提供的基极电流生成副本基极电流的第一电路，其中所述副本基极电流表示以β参数缩放的所述PA的集电极电流。所述控制电路还包括被配置为从温度补偿电压和与所述PA相关联的基极电阻生成β跟踪参考电流的第二电路。所述控制电路还包含被配置为基于所述副本基极电流和所述β跟踪参考电流生成成比例的电流的电流引导电路。所述RF装置还包括与所述PA通信的天线，其中所述天线被配置为促成所述放大的RF信号的传送。
[0016]在一些实施例中，所述RF装置可以包含诸如蜂窝电话的无线装置。
[0017]在多个实现方式中，本公开涉及射频功率放大器控制电路。所述控制电路包含被配置为测量功率放大器的基极电流并生成感测的电流的传感器。所述控制电路还包括被配置为接收参考电流并用所述感测的电流执行电流-模式操作以产生误差电流的感测节点。所述控制电路还包含被配置为基于所述误差电流生成控制信号以调节所述功率放大器的操作参数的控制环。
[0018]在一些实施例中，所述功率放大器可以包括砷化镓(GaAs)异质结双极型晶体管(HBT)功率放大器。所述GaAs HBT功率放大器可以被配置为例如操作在GSM/GPRS通信协议中。
[0019]在一些实施例中，所述传感器可以包括被配置为感测所述功率放大器的基极电流以产生所述感测的电流的梳指传感器。在一些实施例中，所述电流-模式操作可以包括从所述参考电流中减去所述感测的电流以产生所述误差电流。在一些实施例中，所述功率放大器控制电路在所述传感器和所述感测节点之间可以基本上没有感测电阻器。在一些实施例中，所述参考电压可以从外部模拟控制电压获得。在一些实施例中，所述感测节点可以被配置为被调整以基本上维持跟踪电池电压的电压。在一些实施例中，所述控制环可以包含被配置为放大所述误差电流的跨阻放大器。在一些实施例中，所述控制环可以包括闭合的控制环。在一些实施例中，所述功率放大器控制电路基本上没有外部旁路电容器，从而减少与功率放大器电路相关的成本和大小。
[0020]在一些实施例中，所述控制电路还可以包括被配置为预充电所述控制电路的选择的节点的预充电系统。所述预充电系统可以包括被配置为基于所述PA的基极电压和被选择为低于所述PA的阈值电压的参考电压的比较生成控制信号的传感器电路。所述预充电系统还可以包含与所述传感器电路通信的致动器电路，其中所述致动器电路被配置为接收来自所述传感器电路的所述控制信号。所述致动器电路还可以被配置为基于所述控制信号使能或禁用用于预充电所述控制电路的选择的节点的预充电电流。
[0021]根据一些实现方式，本公开涉及用于控制射频功率放大器的方法。所述方法包括测量功率放大器的基极电流以生成感测的电流。所述方法还包括在参考电流和所述感测的电流之间执行电流-模式操作以产生误差电流。所述方法还包括基于所述误差电流生成控制信号。所述方法还包括基于所述控制信号调节所述功率放大器的操作参数。
[0022]在一些实现方式中，本公开涉及射频(RF)模块。所述RF模块包括被配置为容纳多个组件的封装基板。所述RF模块还包括被布置在所述封装基板之上的功率放大器。所述RF模块还包括被布置在所述封装基板之上并且与所述功率放大器互连的控制电路。所述控制电路包含被配置为测量所述功率放大器的基极电流并生成感测的电流的传感器。所述控制电路还包括被配置为接收参考电流并用所述感测的电流执行电流-模式操作以生成误差电流的感测节点。所述控制电路还包括被配置为基于所述误差电流生成控制信号以调节所述功率放大器的操作参数的控制环。所述RF模块还包括被配置为提供所述功率放大器、所述控制电路和所述封装基板之间的电气连接的多个连接器。
[0023]在一些实施例中，所述功率放大器可以被布置在第一裸芯上并且所述控制电路可以被布置在第二裸芯上，其中所述第一裸芯和所述第二裸芯的每一个被安装在所述封装基板上。
[0024]根据多个实现方式，本公开涉及射频(RF)装置。所述RF装置包括被配置为生成RF信号的收发器。所述RF装置还包括与所述收发器通信的功率放大器，其中所述功率放大器被配置为放大所述RF信号。所述RF装置还包含与所述功率放大器通信的控制电路。所述控制电路包含:传感器，被配置为测量所述功率放大器的基极电流并生成感测的电流；感测节点，被配置为接收参考电流并用所述感测的电流执行电流-模式操作以产生误差电流；以及控制环，被配置为基于所述误差电流生成控制信号以调节所述功率放大器的操作参数。所述RF装置还包含与所述功率放大器通信的天线，其中所述天线被配置为促成所述放大的RF信号的传送。
[0025]在一些实施例中，所述RF装置可以包含无线装置。这样的无线装置可以被配置为例如作为GSM/GPRS通信装置操作。
[0026]在一些实现方式中，本公开涉及用于射频功率放大器控制电路的预充电系统。所述预充电系统包含被配置为基于功率放大器(PA)的基极电压和被选择的低于所述PA的阈值电压的参考电压的比较生成控制信号的传感器电路。所述预充电系统还包含与所述传感器电路通信的致动器电路，其中所述致动器电路被配置为接收来自所述传感器电路的控制信号。所述致动器电路还被配置为基于所述控制信号使能或者禁用用于预充电所述PA控制电路的选择的节点的预充电电流。
[0027]在一些实施例中，所述传感器电路可以包含运算放大器比较器，所述运算放大器比较器被配置为接收所述基极电压和所述参考电压作为输入并生成所述控制信号作为输出。
[0028]在一些实施例中，所述致动器电路可以包含开关，所述开关被配置为基于所述控制信号在ON状态或OFF状态中从而控制所述预充电电流的使能或禁用。所述开关在ON状态中可以通过将所述预充电电流分流到地而禁用所述预充电电流。所述开关在OFF状态中可以使所述预充电电流累积到主导极点电容。
[0029]在一些实施例中，所述功