具有经助推或经制推的源极退化电感的放大器的制造方法
【专利说明】具有经助推或经制推的源极退化电感的放大器
【背景技术】
[0001] I.领域
[0002] 本公开一般涉及电子器件，尤其涉及放大器。
[0003] II.背景
[0004] 无线通信系统中的无线设备（例如，蜂窝电话或智能电话）可以传送和接收数据 以供双向通信。无线设备可包括用于数据传送的发射机以及用于数据接收的接收机。对于 数据传输，发射机可用数据来调制本地振荡器（LO)信号以获得经调制信号，放大经调制信 号以获得具有恰当发射功率电平的输出射频（RF)信号，并经由天线将该输出RF信号发射 到基站。对于数据接收，接收机可经由天线获得收到RF信号并且可放大和处理该收到RF 信号以恢复由基站发送的数据。
[0005] 无线设备可包括用于不同目的的不同类型的放大器。例如，无线设备可包括接收 机中的低噪声放大器（LNA)、发射机中的功率放大器（PA)以及接收机和/或发射机中的可 变增益放大器（VGA)。放大器可能需要满足与增益、输入匹配等有关的各种要求。
[0006] 附图简述
[0007] 图1示出了无线设备正与无线系统通信。
[0008] 图2示出了图1中的无线设备的框图。
[0009] 图3示出了具有固定源极退化电感的LNA。
[0010] 图4示出了具有经助推的源极退化电感的LNA。
[0011] 图5示出图4中的LNA的小信号模型。
[0012] 图6A和6B示出了具有经助推的源极退化电感的单输入多输出（S頂0) LNA的两个 示例性设计。
[0013] 图7示出了具有经助推的源极退化电感的多输入多输出（MM))LNA。
[0014] 图8示出了用于执行信号放大的过程。
[0015] 详细描述
[0016] 以下阐述的详细描述旨在作为本公开的示例性设计的描述，而无意表示可在其中 实践本公开的仅有设计。术语"示例性"在本文中用于表示"用作示例、实例或解说"。本文 中描述为"示例性"的任何设计不必被解释为优于或胜过其他设计。本详细描述包括具体 细节以提供对本公开的示例性设计的透彻理解。对于本领域技术人员将明显的是，没有这 些具体细节也可实践本文描述的示例性设计。在一些实例中，公知的结构和器件以框图形 式示出以免湮没本文中给出的示例性设计的新颖性。
[0017] 本文公开了具有经助推或经制推的源极退化电感的放大器。此类放大器包括源极 退化电感器，并且使用反馈来有效地助推/增大或制推/减小源极退化电感器的电感。经 助推或经制推的源极退化电感可以改善性能（例如改善输入匹配）并且提供其他优点。具 有经助推或经制推的源极退化电感的放大器可用于各种电子设备，诸如无线通信设备。
[0018] 图1示出了无线设备110正与无线通信系统120和122通信。每个无线系统可 以是长期演进（LTE)系统、码分多址（CDM)系统、全球移动通信（GSM)系统、无线局域网 (WLAN)系统或其他某个无线系统。CDM系统可实现宽带CDM(WCDM)、CDMA IX、时分同步 CDMA(TD-SCDMA)、或其他某个版本的CDMA。为简化起见，图1示出了包括两个基站130和 132以及一个系统控制器140的无线系统120以及包括一个基站134的无线系统122。一 般而言，无线系统可包括任何数目的基站以及任何网络实体集合。基站还可被称为B节点、 演进型B节点（eNB)、接入点等。
[0019] 无线设备110也可被称为用户装备（UE)、移动站、终端、接入终端、订户单元、站 等。无线设备110可以是蜂窝电话、智能电话、平板设备、无线调制解调器、个人数字助理 (PDA)、手持式设备、膝上型计算机、智能本、上网本、无绳电话、无线本地环路（WLL)站、蓝 牙设备等。无线设备110可与无线系统120和/或122通信。无线设备110还可以接收来 自广播站的信号、来自一个或多个全球导航卫星系统（GNSS)中的卫星（例如，卫星150)的 信号等等。无线设备110可支持用于无线通信的一种或多种无线电技术，诸如LTE、WCDMA、 CDMA 1X、TD-SCDMA、GSM、802.11 ##。
[0020] 图2示出了图1中的无线设备110的示例性设计的框图。在这一示例性设计中，无 线设备110包括耦合至主天线210的收发机220、耦合至副天线212的收发机222、以及数 据处理器/控制器280。收发机220包括天线接口电路224、多个（K个）LNA 230a到230k、 接收电路240、发射电路250、和多个（K个）功率放大器（PA) 260a到260k。收发机222包 括天线接口电路226、多个（M个）LNA 232a到232m、接收电路242、发射电路252、和多个（M 个）PA 262a到262m。收发机220和222可支持多个频带、载波聚集、多种无线电技术、多个 无线系统、接收分集、发射分集、从多个发射天线到多个接收天线的MIMO传输等等，或其任 何组合。
[0021] 对于数据接收，天线210接收来自基站和/或其他发射机站的信号并将收到RF信 号提供给天线接口电路224。天线接口电路224将一个或多个输入RF信号提供给一个或多 个所选LNA 230。天线接口电路224可包括开关、双工器、共用器、发射滤波器、接收滤波器、 匹配电路、定向耦合器等。每个所选LNA 230放大其输入RF信号并且向接收电路240提供 一个或多个经放大RF信号。接收电路240将每一个经放大RF信号从RF下变频到基带，对 经下变频信号进行滤波和放大，并且将输入基带信号提供给数据处理器280。接收电路240 可包括混频器、滤波器、放大器、匹配电路、振荡器、LO发生器、锁相环（PLL)等。
[0022] 对于数据传送，数据处理器280处理（例如，编码和调制）要发射的数据，并且将 一个或多个输出基带信号提供给发射电路250。发射电路250对每个输出基带信号进行放 大、滤波并将其从基带上变频至RF，以及将所得的经调制信号提供给所选PA 260。发射电 路250可包括放大器、滤波器、混频器、匹配电路、振荡器、LO发生器、PLL等等。每个所选 PA 260放大其经调制信号，并且提供具有恰当发射功率电平的输出RF信号。来自每个所选 PA 260的输出RF信号被路由通过天线接口电路224并经由天线210来发射。
[0023] 收发机222内的LNA 232、接收电路242、发射电路252和PA 262可以按与收发机 220内的LNA 230、接收电路240、发射电路250和PA 260相类似的方式操作。收发机220 和222可包括图2中未示出的其他电路。收发机220和222的全部或部分可被实现在一个 或多个模拟集成电路（IC)、RF IC(RFIC)、混合信号IC等上。例如，LNA 230和接收电路240 可实现在一个模块上，该模块可以是RFIC等。收发机220和222中的这些电路也可按其他 方式来实现。
[0024] 数据处理器/控制器280可为无线设备110执行各种功能。例如，数据处理器280 可对经由接收机电路240和242接收到的数据以及经由发射电路250和252传送的数据执 行处理。控制器280可以控制收发机220和222内的各种电路的操作。存储器282可存储 供数据处理器/控制器280使用的程序代码和数据。数据处理器/控制器280可以实现在 一个或多个专用集成电路（ASIC)和/或其他IC上。
[0025] 图2示出了具有耦合至两个天线210和212的两个收发机220和222的无线设备 110的示例性设计。一般而言，无线设备可以包括用于任何数目的天线的任何数目的收发 机。每个收发机可包括任何数目的LNA和任何数目的PA以支持任何数目的频带、任何数目 的无线系统、任何数目的无线电技术等。
[0026] LNA 230和232可按各种方式并用各种类型的晶体管来实现。以下描述了用N沟 道金属氧化物半导体（NMOS)晶体管和P沟道金属氧化物半导体（PMOS)晶体管来实现的 LNA的一些示例性电路设计。
[0027] 图3示出了具有固定源极退化电感的LNA 300的示意图。LNA 300包括源极退化 电感器332、增益晶体管334和共源共栅晶体管336。增益晶体管334使其源极耦合至电 感器332的一端，使其栅极接收输入RF信号（RFin)，并且使其漏极耦合至共源共栅晶体管 336的源极。电感器332的另一端耦合至电路接地。共源共栅晶体管336使其栅极接收控 制信号（Vb)，并且使其漏极耦合至负载电路380。增益晶体管334和共源共栅晶体管336 可以如图3所示地用NMOS晶体管，或者可以用其他类型的晶体管来实现。
[0028] 在LNA 300内，增益晶体管334放大RFin信号并且提供经放大信号。共源共栅晶 体管336缓冲经放大信号并将输出RF信号（RFout)提供给负载电路380。源极退化电感器 332执行数种功能。首先，电感器332使得LNA 300能够获取良好的动态范围（例如，低噪 声系数），并且以低功耗来为接收机达成高灵敏度。其次，电感器332有助于LNA 300的输 入匹配。
[0029] LNA可包括固定源极退化电感器，该电感器使其电感被选择为获得期望性能，例如 期望动态范围、线性度、和输入匹配。LNA可具有可配置增益和/或其他可配置特性。固定 源极退化电感器可能无法为LNA的不同可能的设置提供良好性能。
[0030] 在本公开的一方面，放大器包括源极退化电感器，并且使用反馈来助推/增大或 制推/减小源极退化电感器的电感。经助推或经制推的源极退化电感可改善放大器在不同 操作条件下的性能。
[0031] 图4示出了具有经助推的源极退化电感的LNA 400的示例性设计的示意图。LNA 400可被用于图2中的LNA 230和232中的任一个。LNA 400包括放大器电路420和反馈 电路450。
[0032] 在图4所示的示例性设计中，放大器电路420包括源极退化电感器332、增益晶体 管434、共源共栅晶体管436、以及可调节电容器428。增益晶体管434使其