信号放大电路的制作方法_4

文档序号:9526611阅读:来源:国知局
?M’_N分别親接于多个输出节点Nout_l?Nout_N,更明确地说,晶体管元件M_l’?M’_N中的每一晶体管元件包含一控制端親接于输入节点Nin、一第一连接端親接于输入级302的一输出节点Nout_l,…,或Nout_N与一第二连接端耦接于一参考电压(例如,接地电压GND),因此,晶体管元件M_l’?Μ’ _Ν的第二连接端互相耦接。要注意的是,晶体管元件M_l’?『_~的数量可以根据实际设计上的考虑来调整。在一实施例中,晶体管元件M_l’?Μ’ _Ν具有相同的大小,因此,当信号放大电路300操作于一共享模式下时,自匹配网络306看入的输入阻抗为一定值,举例来说,当晶体管元件M’_l被导通时,输入信号VIN在输入级302的输出节点Nout_l被转换成一中间信号II,而当晶体管元件M’_N被导通时,输入信号VIN在输入级302的输出节点Nout_N被转换成一中间信号IN,其中,由于晶体管元件M’ _1与M’ _~具有相同的大小,故Il会等于IN。
[0036]该输出级304_1?304_N分别耦接于信号放大电路300的多个输出端Pout_l?Pout_N,且分别用来产生多个处理信号V0UT_1?V0UT_N。输出级304_1?304_N分别直接连接至输入级302的输出节点Nout_l?Nout_N。当输出级304_1?304_N中的一输出级被开启时,该输出级会根据一增益与由所耦接的输入级中间信号所得到的一信号来产生一相对应之处理信号至一相对应的输出端。在本实施例中,每一输出级包含多个晶体管元件,例如,输出级304_1包含多个晶体管元件对308_11?308_1K,其中,晶体管元件对308_11?308_1Κ中的每一晶体管元件对包含一第一晶体管元件(例如,Ml_l,…,或Μ1_Κ)与一第二晶体管元件(例如,Ml’_l,…,或Μ1’_Κ)。相似地,输出级304_Ν包含多个晶体管元件对308_Ν1?308_NL,其中,晶体管元件对308_N1?308_NL中的每一晶体管元件对包含一第一晶体管元件(例如,MN_1,与一第二晶体管元件(例如,丽’ _1,…,或丽’ _L)。第一晶体管元件Ml_l?M1_K,…,与丽I?MN_L具有控制端用来分别接收第一控制信号Dl_l?D1_K,…,与DN_1?DN_L、第一连接端耦接于相对应的输出端Pout_l?Pout_N与第二连接端耦接于输入级302的相对应的输出节点Nout_l?Nout_N ;此外,第二晶体管元件Ml’ _1?Ml’ _K,…,与丽’ _1?丽’ _L具有控制端用来接收第二控制信号D1’ _1?Dl’ _K,…,与DN’ _1?DN’ _L、第一连接端耦接于一参考电压(例如,供应电压VDD)与第二连接端耦接于输入级302的相对应的输出节点Nout_l?Nout_N,因此,对于输出级304_1而言,当所有的第一晶体管元件Ml_l?M1_K在第一控制信号Dl_l?D1_K的控制下被导通,且所有的第二晶体管元件Ml’ _1?Ml’ J(在第二控制信号Dl’ _1?Dl’ _K的控制下被关闭时,流经一相对应的电感性负载(例如,电感LI)的电流会具有一最大值(亦即,流经输入级302的晶体管元件M’ _1的电流II)。相似地,对于输出级304_N而言,当所有的第一晶体管元件MN_1?MN_K在第一控制信号DN’ _1?DN’ _K的控制下被导通,且所有的第二晶体管元件丽’ _1?丽’ _Κ在第二控制信号DN’ _1?DN’ _Κ的控制下被关闭时,流经一相对应的电感性负载(例如,电感LN)的电流会具有一最大值(亦即,流经输入级302的晶体管元件Μ’ _Ν的电流IN)。本领域技术人员于阅读以上对第I图所示的输出级阐述的段落后,可轻易了解输出级304_1?304_Ν的操作,故更详尽的说明于此省略以求简洁。
[0037]除了设定流经输出级304_1?304_Ν中每一输出级的一信号的增益,输出级304_1?304_Ν另可用来控制一处理信号是否会生成在一相对应的输出端,因此可控制输出级是否应该被开启,换言之,输出级304_1?304_Ν亦控制了信号放大电路300在共享模式下的操作,更明确地说,输出级304_1?304_Ν中所包含的预先设定的部分输出级以一分时(time divis1n)的方式而被开启。以输出级304_1为例,如果输出级304_1被开启来产生相对应之处理信号V0UT_1,则输出级304_1使晶体管元件对308_11?308_1K中每一晶体管元件对具有一个被导通的晶体管元件与一个被关闭的晶体管元件开启;然而,如果输出级304_1不需要被开启来产生相对应之处理信号V0UT_1,输出级304_1则通过同时关闭晶体管元件对308_11?308_1K中每一晶体管元件对的第一晶体管元件与第二晶体管元件来实现,如此一来,当输出级304_1被关闭时,不论输入信号VIN的电压位准为何,输入级302中的晶体管元件Μ’ _1都将会被关闭。
[0038]倘若输出端Pout_l耦接于一第一无线电信号处理系统(例如,WiFi接收器/发送器)且输出端Pout_N耦接于一第二无线电信号处理系统(例如,蓝芽接收器/发送器)。当一多重无线电装置中只启动WiFi功能时,输出级304_1被开启,而信号放大电路300中的其他的输出级会被关闭,此外,被开启的输出级304_1的增益应该被适当地设定以符合WiFi规格的要求。相似地,当一多重无线电装置中只启动蓝芽功能时,输出级304_N被开启,而信号放大电路300中的其他的输出级会被关闭,此外,被开启的输出级304_N的增益应该被适当地设定以符合蓝芽规格的要求。如果输出级304_1与304_N在共享模式下轮流(alternately)开启,则信号放大电路300便根据输入信号VIN,轮流产生处理信号V0UT_1与处理信号V0UT_N,以分别实现WiFi连接与蓝芽连接。
[0039]第4图为本发明第四实施例的信号放大电路400的示意图。该信号放大电路400的电路组态与信号放大电路300的电路组态相似,而主要的差异在于:放大器区块401另包含多个回授元件,该多个回授元件分别耦接于输出端V0UT_1?V0UT_N,更明确地说,每一回授元件親接于一特定输出端与输入级302的输入节点Nin之间,且当親接于该特定输出端的特定输出级被开启时,该回授元件用来将产生于该特定输出端口的特定处理信号馈入至输入级302的输入节点Nin。此外,一交流耦合电容CF被设置于输入级302与回授元件402_1?402_N之间。请注意,该回授元件可以为一主动回授元件或一电阻性回授元件。在输出端Pout_l耦接于WiFi接收器/发送器且输出端Pout_N耦接于蓝芽接收器/发送器的情形下,由于WiFi应用允许较多的电流消耗,故回授元件402_N为一主动回授元件,该主动回授元件包含一晶体管元件MFN、一电阻RN、与一开关SWN,其中,开关SWN只有当信号放大电路400于共享模式中操作且所耦接的输出级304_1被开启时才会被导通。此外,对于回授元件402_1而言,由于蓝芽应用允许较少的电流消耗,故回授元件402_1为一电阻性元件,该电阻性元件包含一电阻Rl与一开关SWl,其中,开关SWl只有信号放大电路400在共享模式下操作且所耦接的输出级304_N被开启时才会被导通。
[0040]藉由在信号放大电路400中加入回授元件,输入匹配的效能可以大幅地获得提升。例如,该信号放大电路400可以涵盖一个更宽的输入频率范围,在匹配网络306被一发送电路与一接收电路(其包括回授元件402_1?402_N、输出级304_1?304_N与输入级302)所共享的情形下,该发送电路可以通过匹配网络306来输出一发送信号。请结合图5A,图5A为本发明一实施例中具有匹配网络共享于发送电路与接收电路的收发器的一部分的简化示意图。如图所示,收发器的发送电路与接收电路具有单端(single-ended)组态,且有电感作为发送电路的输出负载。举例来说,根据实际设计上的考虑,第5A图中的变压器502与504可以是基于变压器的平衡转不平衡(balanced-to-unbalanced, balun)电路,用来进行阻抗匹配与执行平衡转不平衡/不平衡转平衡的转换,以根据一不平衡(单端)信号来产生一平衡(差动)信号以及根据一平衡(差动)信号来产生一不平衡(单端)信号。然而,在收发器中使用平衡转不平衡电路与通过变压器来实现平衡转不平衡电路仅作为范例说明,而非作为本发明的限制条件。由于变压器502与504中的电感作为发送电路的输出负载,因此,发送信号TX_IN通过变压器502与504来输出。一般来说,接收电路的设计需要阻抗匹配至一想要的值以达到最佳的接收效能,但是发送电路的设计则需要阻抗偏离该想要的值以达到最佳的发送效能,因此,匹配网络306可经由特别设计来满足发送电路的需求,而当接收电路运作时,上述回授元件402_1?402_N中的至少一回授元件可以用来改善输入匹配以符合接收电路的需求,如此一来,共享同一匹配网络的接收电路与发送电路均可具有最佳的效能。举例来说(但本发明不以此为限),当收发器采用第5A图中所示的设计时,发送电路可使用第2图/第3图中的电路组态来加以实现。
[0041]第5B图为本发明另一实施例中具有匹配网络共享于发送电路与接收电路的收发器的一部分的简化示意图。第5B图与第5A图所示的设计之间主要的不同之处在于:具有用来接收发送信号TX_IN的闸极的晶体管具有互相耦接的汲极。举例来说(但本发明并不以此为限),当收发器采用第5B图中所示的设计时,发送电路可使用第I图中的电路组态来实现。本领域技术人员于阅读以上阐述第5A图中的设计的段落后,轻易了解第5B图中的设计的技术特征,故更详尽的说明于此省略以求简洁。
[0042]如上所述,回授元件402_1?402_N中的每一回授元件可以适当地设计来调整输入匹配。在一设计变化中,第4图所示的信号放大电路400可因为回授元件402_1?402_N的缘故而运作于复合模式下,举例来说,不论多少个输出级304_1?304_N被同时开启,输入匹配皆为一定值,如此一来,信号放大电路400具有低噪声指数。
[0043]在第四实施例中,信号放大电路400的每一输出端耦接于一个回授元件,然而,为了节省电力消耗,回授元件402_1?402_N中的一些回授元件可被省略。第6图为本发明信号放大电路的一第五实施例的示意图。相较于第4图所示的放大器区块401,放大器区块601只具有一个回授元件602,其包含一晶体管元件MF、一
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