与功率放大器中低功率效率改善相关的系统、电路和方法_4

文档序号:9379633阅读:来源:国知局
和匹配电路280。该低放大路径被示出为包括低功率放大级238和匹配网络310。输入RF信号(RF_IN)被示出为通过公共输入被接收,并且这样的RF信号可以被路由电路242路由到高功率放大路径或低功率放大路径。可以通过例如开关来实现输入RF信号的这样的路由。
[0076]在图5A和5B的示例PA 102中,高功率放大路径被示出为包括路由电路242,路由电路242耦接到驱动器级234,驱动器级234继而耦接到最后级236。在图5A的高功率配置中,可以利用驱动器级234和最后级236两者;并且,在图5B的低功率配置中,可以将驱动器级234和最后级236两者禁止和旁通,如在此所述,以从PA系统100获得低功率输出。虽然在这样的两级的示例上下文中描述,但是可以明白,也可以利用其他数量的级。
[0077]驱动器级234被示出为包括双极结型晶体管(BJT) 250,诸如异质结双极型晶体管(HBT)。输入RF信号(RF_IN)被示出为被提供到在驱动器级BJT 250的基极节点246处。部分放大的RF信号被示出为在BJT 250的集电极节点252处被输出。基极偏压VBD被示出为被提供到驱动器级BJT 250的基极节点246处。电源电压VCC被示出为通过电路元件254 (例如,扼流电感)和集电极节点252来被提供到驱动器级BJT 250的集电极。
[0078]部分放大的RF信号被示出为被从驱动器级250的集电极节点252通过电容器Cl提供到最后级BJT 270的基极节点258。另一个放大的RF信号276被示出为通过BJT 270的集电极节点272被输出。基极偏压VBF被示出为被提供到在基极节点258处的最后级BJT 270的基极。电源电压VCC被示出为通过电路元件274(例如,扼流电感)和集电极节点272来被提供到最后级BJT 270的集电极。
[0079]在高功率配置(图5A)中,来自最后级236的高功率输出276被示出为被提供到匹配电路280 ;并且这样的匹配电路可以被配置为提供宽带匹配功能,使得它对于所有感兴趣的频段(在这个示例中,蜂窝频带1、II和IV)提供期望的阻抗匹配。来自匹配电路280的高功率RF信号被示出为被提供到开关电路230。在此更详细地描述开关电路230可以如何被配置和操作来便利高功率操作的示例。
[0080]在图5B的低功率配置中,可以利用低功率放大级238,如在此所述将高功率放大路径旁通,以获得低功率输出。虽然在一个放大级的示例上下文中描述了低功率放大路径,但是可以明白,也可以利用其他数量的级。
[0081]放大级238被示出为包括双极结型晶体管(BJT) 300,诸如异质结双极型晶体管(HBT)。输入RF信号(RF_IN)被示出为被提供在放大级BJT 300的基极节点292处。放大的RF信号被示出为在BJT 300的集电极节点302处被输出。基极偏压VBD被示出为被提供到放大级BJT 300的基极节点292处。电源电压VCC被示出为通过电路元件304 (例如,扼流电感)和集电极节点302来被提供到驱动器级BJT 300的集电极。
[0082]在低功率配置(图5B)中,来自放大级238的输出可以是低功率RF信号(RF_0UT_LP) ο这样的输出信号被示出为被提供到匹配电路310。来自匹配电路310的低功率RF信号被示出为被提供到开关电路320。在此更详细地描述开关电路320可以如何被配置和操作来便利低功率操作的示例。
[0083]如图5A和5B中所示,开关电路320可以包括两个输入(INI,IN2)和三个输出(0UT1,0UT2,0UT3)。第一开关输入(INl)被示出为耦接到路径282,以便当PA 102在高功率模式中运行时从匹配电路280接收高功率RF信号。开关电路320可以被配置为当在高功率模式中时将第一开关输入(INl)连接到三个开关输出(0UT1,0UT2,0UT3)之一(图5A),并且当在低功率模式中时被打开(图5B)。三个示例开关输出(0UT1,0UT2,0UT3)被示出为耦合到分别与蜂窝 3G 频段 I (1920-1980MHz)、II (1850_1910MHz)和 IV(1710_1755MHz)相关联的频段路径。可以明白,也可以利用其他频段。也可以明白,可以实现其他数量的频段。
[0084]在图5A的示例高功率配置中,开关320的操作可以允许选择的频段连接到第一开关输入(INl),并且因此从匹配电路280接收高功率RF信号。更具体地,将第一开关输入(INl)连接到第一开关输出(OUTl)允许频段I路径接收高功率RF信号;将第一开关输入(INl)连接到第二开关输出(0UT2)允许频段II路径接收高功率RF信号;并且,将第一开关输入(INl)连接到第三开关输出(0UT3)允许频段IV路径接收高功率RF信号。
[0085]第二开关输入(IN2)被示出为耦合到路径312,以便当PA 102在低功率模式中运行时从匹配电路310接收低功率RF信号RF_0UT_LP。开关电路320可以被配置为当在低功率模式中时将第二开关输入(IN2)连接到三个示例开关输出(0UT1,0UT2,0UT3)之一(图5B),并且当在高功率模式中时被打开(图5A)。如在此所述,三个示例开关输出(OUT I, 0UT2,0UT3)连接到与蜂窝 3G 频段 I (1920_1980MHz)、II (1850_1910MHz)和IV (1710-1755MHz)分别相关联的示例频段路径。
[0086]在图5B的示例低功率配置中,开关320的操作可以允许选择的频段连接到第二开关输入(IN2),并且因此从匹配电路310接收低功率RF信号RF_0UT_LP。更具体地,将第二开关输入(IN2)连接到第一开关输出(OUTl)允许频段I路径接收低功率RF信号;将第二开关输入(IN2)连接到第二开关输出(0UT2)允许频段II路径接收低功率RF信号;并且,将第二开关输入(IN2)连接到第三开关输出(0UT3)允许频段IV路径接收低功率RF信号。
[0087]如图5A的尚功率t旲式中所不,用于驱动器级晶体管250和最后级晶体管270的每一个的基极偏压可以在运行值。例如,用于驱动器级晶体管250的VBD可以是非零的运行值。类似地,用于最后级晶体管270的VBF可以是非零运行值。
[0088]在图5A的高功率模式中,可以通过例如将基极偏压VBS设置为截止值来截止放大级晶体管300。例如,用于放大级晶体管300的VBS可以被设置为大约0V。在一些实施例中,在路由电路242处执行路由的一些或全部、放大级晶体管300被截止并且开关电路320的第二开关输入(IN2)被打开可以禁止当PA电路102在高功率模式中时输入RF信号通过低功率放大路径。
[0089]如图5B的低功率模式中所示,用于放大级晶体管300的基极偏压可以在运行值。例如,用于放大级晶体管300的VBS可以是非零的运行值。
[0090]在图5B的低功率模式中,可以通过例如将基极偏压设置为截止值来截止驱动器级晶体管250和最后级晶体管270的每一个。例如,用于驱动器级晶体管250的VBD可以被设置为大约0V。类似地,用于最后级晶体管270的VBF可以被设置为大约0V。在一些实施例中,在路由电路242处执行路由的一些或全部、驱动器级晶体管250被截止、最后级晶体管270被截止并且开关电路320的第一开关输入(INl)被打开可以禁止当PA 102在低功率模式中时输入RF信号通过高功率放大路径。
[0091]示例实现方式
[0092]在一些实施例中,可以在不同的产品中实现具有在此所述的一个或多个特征的PA系统。图6-8示出这样的产品的非限制性示例。图6A和6B示出在管芯级处的实现方式的示例。图7示出在模块级处的实现方式的示例。图8示出在无线装置级处的实现方式的示例。
[0093]图6A和6B示出可以在一个或多个管芯上实现具有在此所述的一个或多个特征的PA系统。图6A示出在一些实施例中,可以在也包括PA电路102的管芯400的半导体基板402上形成旁通电路104的一些或全部。这样的管芯可以包括例如基于砷化镓(GaAs)衬底的HBT管芯。
[0094]图6B示出在一些实施例中,可以在第一半导体管芯400a上实现旁通电路104的一些或全部,并且可以在第二半导体管芯400b上实现PA电路102的一些或全部。第一和第二管芯400a、400b可以或可以不基于相同半导体基板。
[0095]图7示意地描述了包括具有在此所述的一个或多个特征的PA系统的示例模块500。示例模块500被示出为包括包含PA电路102的PA管芯502。在图7的示例中,旁通电路104被描述为被实现在独立的管芯560。然而,可以明白,可以以其他方式来配置PA电路102和旁通电路104,该其他方式包括以其中在公共管芯上实现该电路两者的一些或全部的配置。
[0096]在图7的示例模块500中,管芯502被示出为被安装在基板550上。可以使用包括在此所述的示例的多种半导体工艺技术来制造这样的管芯。管芯502可以包括多个电接触焊盘552,该多个电接触焊盘552被配置为允许形成在封装基板550上形成的管芯502和接触焊盘556之间的诸如丝焊(wirebond)的电连接554。
[0097]在图7中,在此所述的管芯560被示出为被安装在基板550上。可以使用包括在此所述的示例的多种半导体工艺技术来制造这样的管芯。管芯560可以包括多个电接触焊盘(pad) 562,该多个电接触焊盘562被配置为允许形成在封装基板550上形成的管芯560和接触焊盘566之间的诸如丝焊的电连接564。
[0098]封装基板550可以被配置为接收多个组件,诸如管芯502、560和一个或多个SMD (例如,580)。在一些实施例中,该封装基板550可以包括层叠基板。
[0099]在示例封装模块500中,可以在基板550之上或之内实现匹配电路570。这样的匹配电路570可以提供匹配功能,用于匹配与PA电路102相关联的网络。
[0100]在一些实施例中,模块500也可以包括一个或多个封装基板,用于例如提供保护并且便利模块500的更容易的处理。这样的封装结构可以包括包覆成型,其被形成在封装基板550上,并且被定尺寸使得在其上大体封装各种电路和组件。
[0101]可以明白,虽然在基于丝焊电连接的上下文中描述模块500,但是也可以在包括倒装芯片结构的其他封装
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