与温度无关的cmos射频功率检测器的制造方法_3

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16的6_"的电阻值。因此,两个电阻器 318和320的电阻值可能无需等于用于选择跨导体316的Gm的电阻值。0P1310的输出还 可为RF功率检测器300的输出并在本文中可表示为OUT。
[0042] 负载电阻器308的电阻值可等于负载电阻器306的电阻值。负载电阻器308可在 Vdd和晶体管312和314的漏极之间耦合。负载电阻器308和晶体管312和314的漏极的 连接还可连接到0P1310的另一输入。晶体管312和314的源极均可耦合到接地。晶体管 312和314的栅极可耦合到串联的电阻器对318和320的相反端。通过以该方式连接晶体 管312和314的栅极,这两个晶体管可接收V b和OUT的不同组合作为其栅极电压。电阻器 318和320可为电阻器网络,用于产生图3所示的Vb和OUT的不同组合。因此,晶体管312 的栅极电压可为V b加上OUT。相反,晶体管314的栅极电压可为Vb减OUT。然而,只要一个 晶体管的栅极电压值为这两个电压的和,而另一个晶体管接收这两个电压的差值,那么哪 个晶体管具有哪个栅极电压无关紧要。
[0043] 晶体管312和314还可显示与晶体管304所显示的平方律特征相同的平方律特 征。假设晶体管304类似于RMS功率检测器200中的晶体管202,那么晶体管304将具有载 波移动度μ、栅极氧化物电容C m和沟道宽度W及沟道长度L所表示的特征。如上所述,值 K可为(0. 5) * μ *CM* (W/L)。在设计晶体管312和314的过程中,复制晶体管304的电流和 电压(I-V)特征可能是有利的。为了复制晶体管304的I-V特征,可选择晶体管312和314 的物理尺寸W和L等于晶体管304的物理尺寸W和L,或这两者的因数。或者,可选择晶体 管312和314的沟道宽度等于晶体管304的沟道宽度的一半,而所有三个晶体管均设计为 具有相同的沟道长度。根据各种实施例,晶体管312和314可被单晶体管取代,但是这可能 需要实施切换和定时电路,使得单晶体管上的栅极电压可在两个电压V b+0UT和Vb - OUT之 间切换。
[0044] 通过复制晶体管304和晶体管312和314的组合的特征,温度相关因子可能能够 相互抵消,使得RF功率检测器300的输出与温度无关。由于晶体管312和314的组合可耦 合到0P1310的另一输入,所以0P1310的该输入处的电压将为晶体管312和314的组合所 产生的电压。将该电压表示为V fb。Vfb可以定义如下:
[0045] Vfb = VDD - [ (0· 5) *K* (V b - OUT - Vt) 2+ (0· 5) *K* (Vb+0UT - VT)2] Rl (2)
[0046] 在等式2中,K可定义为(0.5)* μ *CM*(W/L),其中μ可为载波移动度,Cm可为 晶体管的栅极氧化物电容,W可为晶体管312和314的沟道宽度,以及L可为晶体管312和 314的沟道长度。
[0047] 0Ρ1310的另一输入为Vfilt,其由第一级326生成并且可以由以下等式表示:
[0048] Vfilt = VDD - [K* (A 2/2) +Κ* (Vb - VT)2] Rl (3)
[0049] 其中K可定义为(0.5)* μ *CM*(W/L),其中μ可为载波移动度,Cm可为晶体管304 的栅极氧化物电容,W可为晶体管304的沟道宽度,以及L可为晶体管304的沟道长度。
[0050] 由于VfilJP Vfb为可在负反馈回路中配置的0Ρ1310的输入,所以可生成允许 0Ρ1310迫使Vfb等于V也,的OUT电压。假设0Ρ1310是理想运算放大器并且两个输入被迫 相等,可将Vfilt设置为等于V 。将等式2和3的右侧设置为相等,求解OUT可得到A/巧, 其与输入RF信号A Sin(Qt)的RMS功率成正比。
[0051] 如图3进行配置的RF功率检测器300可操作如下。当RF信号在输入上生成时, 晶体管304可在0P1310的一个输入处生成V filt。当0P1310接收Vfilt时,0P1310可开始改 变OUT,使得Vfb可被迫等于Vfilt。当OUT开始变化时,跨导体316(其GmS 1/R)可开始产 生电流I。电流I可能等于R除以OUT,该电路开始流经电阻器318和320。随后,0P2324 可在两个电阻器318和320的连系点处产生V b,或者Vb可能已在连系点处建立。随后,电 阻器318和320的电压组合特性可在晶体管312和314的栅极产生电压。随后,晶体管312 可能具有栅极电压V b+0UT,而晶体管314可能具有栅极电压Vb - OUT。由晶体管312和314 各自的栅极电压进行偏置的晶体管312和314的栅极可能使得电流流经负载电阻器308,这 样电压V fb在0P1310的输入生成。
[0052] 由于0P1310可由在负反馈回路中配置的理想运算放大器表示,所以0P1310可能 尝试改变OUT,使得V filJP V fb被迫相等。由于V ^和V filt可分别由等式2和3表示,所以求 解OUT可得到电压电平,其与输入RF信号的RMS功率成正比。
[0053] 此外,RF功率检测器300等电路产生的RMS功率电压可与温度无关。当表示第一 部分326的V filt设置为等于V fb时,与晶体管304、312和314关联的温度相关因子可相互抵 消,Vfb表示RF功率检测器300的两个反馈回路。即使RF功率检测器300中仍然存在温度 相关因子,使用反馈回路可抵消对输出电压的影响,不管温度如何。因此,通过设计晶体管 312和314的沟道宽度等于晶体管304沟道宽度的一半,RF功率检测器304可生成输出电 压,其与RF输入信号的RMS功率值成正比。最后,通过实施图3的RF功率检测器300或者 执行大体相同功能的电路,可降低与生产RF功率检测器关联的测试成本。
[0054] 图4是图示用于生成与温度无关的RF RMS功率检测器输出的方法400的实施例 的方框图,例如,该输出由与温度无关的CMOS RF功率检测器300生成。方法400开始于方 框402,在方框402,接收RF输入信号。方法400在方框404继续,在方框404,生成第一电 压,其包括与RF输入信号的均方成正比的DC电压和第一电路的温度相关电压特性。方框 404生成的电压类似于与温度无关的CMOS RF功率检测器300的第一部分326生成的Vfilt。 方法400在方框406继续,在方框406,生成第二电压,例如与温度无关的CMOS RF功率检测 器300的第二部分328生成的Vfb,第二电压包括输出电压和与第一电压相等的电压。方法 400在方框408继续,在方框408,在负反馈回路中配置的运算放大器组合第一电压和第二 电压,例如与温度无关的CMOS RF功率检测器300的第三部分。最后,方法400在方框410 结束,在方框410,生成输出电压。方框410中生成的输出电压可与温度无关并且可为RF输 入信号的RMS。输出电压可类似于与温度无关的CMOS RF功率检测器300生成的输出电压。
[0055] 本发明公开至少一项实施例,且所属领域的普通技术人员对所述实施例和/或所 述实施例的特征作出的变化、组合和/或修改均在本发明公开的范围内。因组合、合并和/ 或省略所述实施例的特征而得到的替代性实施例也在本发明的范围内。应当理解的是,本 发明已明确阐明了数值范围或限制,此类明确的范围或限制应包括涵盖在上述范围或限制 (如从大约1至大约10的范围包括2、3、4等;大于0. 10的范围包括0. 11、0. 12、0. 13等) 内的类似数量级的迭代范围或限制。例如,每当公开具有下限R1和上限Ru的数值范围时, 具体是公开落入所述范围内的任何数字。具体而言,特别公开所述范围内的以下数字:R = 尺1+1^〇^-1?1),其中1^为从1%到100%范围内以1%递增的变量,即,1^为1%、2%、3%、 4%,7%......70%、71%、72%......97%、96%、97%、98%、99%或 100%。此外,还特此公开 了,上文定义的两个R值所定义的任何数值范围。除非另有说明,否则术语"约"是指随后 数字的±10%。相对于权利要求的某一要素,术语"可选地"的使用表示该要素可以是需 要的,或者也可以是不需要的,二者均在所述权利要求的范围内。使用如"包括、包含和具 有"等较广术语应被理解为提供对如"由……组成、基本上由……组成,以及大体上由…… 组成"等较窄术语的支持。因此,保护范围不受上文所述的限制,而是由所附权利要求书定 义,所述范围包含所附权利要求书的标的物的所有等效物。每项和每条权利要求作为进一 步公开的内容并入说明书中,且权利要求书是本发明的
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