推挽式驱动器、集成电路和用于在输出处生成信号的方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及推挽式驱动器(push-pull driver)、发射机、接收机、收发机、集成电路、用于在输出处生成信号的方法以及相应的软件相关的实现方式。
【背景技术】
[0002]在许多应用中，驱动器电路被用于不同用途，例如在放大器电路的框架中，用于控制放大器电路或者用于将输入与输出相分离，以便例如允许阻抗匹配，在此仅给出几个示例。一种驱动器架构是推挽式驱动器架构，该架构包括一对有源器件、电路或者类似物，这对有源器件、电路或者类似物交替地向相连接的负载供应电流或者从相连接的负载中抽取电流。
[0003]例如，在许多移动发射机、接收机或收发机应用中，推挽式驱动器可被用于例如控制功率放大器电源。在这些系统中，存在以下挑战:一方面仅向功率放大器供应足够的能量以允许功率放大器在不存在例如由被供应给功率放大器的能量缺乏导致的失真风险的情况下可靠地进行操作，另一方面又要尽可能地节省更多的能量以允许相应的系统操作更长时间。在移动通信应用中，使用包络跟踪系统表示控制功率放大器电源的一种途径。
[0004]在设计这样的系统时，除节省能量之外，还必须考虑到其他设计目标。这些设计目标例如可以是这样的实现方式的总体复杂度、它在失真和操作方面的可靠性、可用空间、以及其他参数。因此，存在改进先前提到的设计目标和参数之间的折中的挑战。
[0005]然而，在其他应用领域和技术领域中，在设计和操作相应系统时也存在类似的挑占戈。
【发明内容】
[0006]因此，存在改进节省能量、相应实现方式的总体复杂度、鲁棒且可靠的操作、以及其他参数和设计目标之间的折中的需求。
[0007]该需求可通过推挽式驱动器、发射机、接收机、收发机、集成电路、用于在输出处生成信号的方法和相应的软件相关的实现方式来满足。
【附图说明】
[0008]下面将仅通过示例的方式描述电路、设备、装置、和/或方法的一些示例。在此上下文中，将参考附图。
[0009]图1示出了基于推挽式驱动器的传统包络跟踪系统的简化框图；
[0010]图2示出了包络跟踪系统中根据示例的推挽式驱动器的简化框图；
[0011]图3示出了根据示例的推挽式驱动器的电路图；
[0012]图4示出了根据示例的推挽式驱动器的操作；
[0013]图5示出了根据另一示例的推挽式驱动器的电路图；
[0014]图6示出了根据另一示例的推挽式驱动器的电路图；
[0015]图7示出了根据另一示例的、包括不止两个耦合电容器的推挽式驱动器的电路图；
[0016]图8示出了根据示例的、包括根据示例的推挽式驱动器的发射机、接收机、或收发机；
[0017]图9示出了根据示例的、包括根据示例的推挽式驱动器的的集成电路的简化框图；以及
[0018]图10示出了根据示例的、用于在输出处生成信号的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0019]现在将参考示出了一些示例的附图更全面地描述各个示例。在附图中，为了清楚，可以夸大线条、层、和/或区域的厚度。
[0020]因此，尽管示例可以具有各种修改和替代形式，但是附图中的说明性示例在此将被详细描述。然而，应该理解的是，并不旨在将示例限制到所公开的特定形式，相反地示例覆盖了落入本公开的范围内的所有修改、等同、和替代。贯穿附图的描述，相同的标号指代相同或者相似的元件。另外，概括性的参考标号将用于指代不止一个结构、元件、或对象，或者用于同时描述不止一个结构、元件、或对象。由相同的、类似的或者概括性的参考标号指代的对象、结构和元件可被等同地实现。然而，一个、一些或所有属性、特征和尺寸也可因元件而异。
[0021]将会理解的是，当元件被描述为被“连接”或者“耦合”到另一元件时，该元件可以被直接连接或者耦合到另一元件，或者可以存在介于它们之间的元件。相反，当元件被描述为“直接连接”或者“直接耦合”到另一元件时，不存在介于它们之间的元件。用于描述元件之间的关系的其他词语应该被以相似的方式理解(例如，“在……之间”和“直接在……之间”、“相邻”和“直接相邻”等)。
[0022]这里使用的术语仅用于描述特定示例的目的，而不旨在限制示例。如这里所使用的，单数形式“一”、“一个”、以及“该”还旨在包括复数形式，除非上下文中以其他方式清楚地给出指示。还将理解的是，术语“包括”、“包含”、“具有”、和/或“含有”在被用在本文中时，用于指定所给出的特征、整数、步骤、操作、元件、和/或组件的存在，而不用于排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件、和/或它们的群组的存在或者添加。
[0023]除非以其他方式定义，否则这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与示例所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。还应该理解的是，例如通用字典中定义的术语之类的术语应该被解释为具有与它们在相关技术背景下的含义相一致的含义，而不被解释为理想化的或者过于正式的意思(除非这里定义为这样表达的)。
[0024]在许多应用领域和在许多技术领域中，驱动器被用于不同用途，例如在对输入信号进行放大以获得此输入信号的放大版本作为输出信号或者将电路的不同部分分离的放大器或者去耦电路的框架中，用于例如进行相应的阻抗匹配(仅列举了两个示例)。然而，在其他领域，驱动器电路也可被用于不同用途。
[0025]可以比其他架构更高效地操作的一种驱动器架构是推挽式驱动器架构。在推挽式驱动器中，可使用例如一对有源器件、电路或者类似物来交替地向耦合到推挽式驱动器的负载供应电流或者从耦合到推挽式驱动器的负载中抽取电流。示例例如出自放大器的领域，其中推挽式放大器比单端放大器更高效。
[0026]下面，将主要关注出自移动设备的示例，尽管示例远远不限于此应用。尽管在下面的移动通信设备中，将使用这些设备中包括的电路、器件以及架构来进行更详细地的展示和解释，但示例还可被用于其他技术领域以及其他应用中。换而言之，发射机、接收机或收发机应用仅仅表示可采用根据示例的推挽式驱动器的示例。
[0027]在诸如移动通信设备之类的移动设备中，节省能量一般是更重要的设计目标之一，因为它可允许相应的设备运行更长的时间段。在许多这些设备中，功率放大器或类似的电路可被用于例如在对经放大的信号进行预处理、处理或发射之前对输入信号进行放大。
[0028]相应系统设计者遇到的挑战之一可能是待放大的信号的幅度的变化，这可导致能量的浪费(在所供应的功率过大的情形中)或者失真(当所供应的能量不足以允许由功率放大器对信号进行不受扰动的放大时)。在这些系统中，推挽式驱动器可被用于包络跟踪系统中，其提供了具有足够高的能量以允许峰峰信号生成的合适驱动器电源，同时在另一方面，与较低的幅度同相，电源信号的量级也可降低。
[0029]图1示出了包络跟踪系统100的一部分的示意框图，其可以是移动通信设备的一部分。包络跟踪系统100包括功率放大器110的电源触点(contact)，操作功率放大器110所需的能量可被供应至该电源触点。
[0030]功率放大器电源被划分为两种成分，DC(直流)或准DC电源信号成分(通过去耦电感器120被耦合到功率放大器的电源触点)和AC (交流)电源信号成分。电感器120将DC电源信号与AC成分或者频率相关的信号相分离。DC电源例如也可被称作DC电流。经由DC电源，恒定的、准恒定的、或者缓慢变化的电源信号可被提供至功率放大器110。然而，经由DC电源提供的信号也可包括更高频率成分。
[0031]电源信号的相应AC成分可通过推挽式驱动器130来提供，该推挽式驱动器经由耦合电容器140被耦合到功率放大器110的电源触点。耦合电容器140、电感器120、以及功率放大器110的电源触点被耦合至电源节点150。
[0032]电感器120在其电感值方面和电容器140在其电容值方面可被系统设计者选取为使得:DC电源信号和AC电源信号或成分的频率可被馈送到电源节点150中，而限制干扰相应电源的操作的其他信号。换而言之，电感器120在其电感值方面可被选取为使得:通过耦合电容器140的AC电源成分至少在某种程度上与提供DC电源信号的电路相分离而不阻碍DC电源信号到达电源节点150。因此，电容器140的电容值可被系统设计者选取为使得DC电源信号或成分不干扰推挽式驱动器130的操作，但允许AC电源信号或成分到达电源节点150。
[0033]推挽式驱动器130被耦合到电源触点160，该电源触点160例如可提供穿过推挽式驱动器130的合适电源电流和/或电源电压来允许它的操作。推挽式驱动器130还被耦合到参考电势170的触点。参考电势例如可低于电源触点160处存在的相应电源电势。
[0034]通过反馈180，电源节点150还被耦合到运算放大器190的反相输入端。包络跟踪信号或ET信号可被提供至运算放大器190的非反相输入端。运算放大器的输出端被耦合至推挽式驱动器130，基于此，电源信号的AC成分被提供给电源节点150。
[0035]在图1中所示的包络跟踪系统100中，功率放大器110的电源信号的AC峰值因此由推挽式驱动器130来提供，该驱动器可被实现为宽带驱动器。由于经由电感器120耦合的DC信号，功率放大器110的电源信号可选地是经DC偏移的。DC电源信号和AC电源信号可通过电感器120和耦合电容器140而彼此分离。
[0036]提供至推挽式驱动器130的电源电压或电源电势可足够高以允许峰峰电压生成，这最终可要求实现升压变换器。然而，这样的升压变换器可在它的能量消耗方面负面地影响这样的系统的总体效率，因为它在高电平和低电源电平或低电池电压时的更低效率。另夕卜，实现相应的升压变换器可能需要额外地付出设计努力。
[0037]图2示出了包括根据示例的推挽式驱动器210的包络跟踪系统200的简化框图，其输出端220被耦合到负载230，该负载在图2中再次被示出为功率放大器240。功率放大器240例如可对应于图1中所示的功率放大器110。
[0038]更具体一点，输出端220被耦合到功率放大器240的电源触点250，其被配置为向功率放大器240提供操作所必需的能量。经由输入端260，功率放大器240被提供以要放大的输入信号，该输入信号然后在它的输出端270以放大形式被提供为功率放大器240的输出信号。
[0039]然而，作为功率放大器240的替代，推挽式驱动器210可同样被耦合到另一负载，例如电阻性负载等等。
[0040]推挽式驱动器210包括驱动器电路280，该电路被耦合到电源电势的触点290和参考电势的触点300。参考电势例如可小于电源电势。例如，参考电势可与地电势相一致，但也可以不同于地电势。例如，在对称驱动器电路280以及因此对称的推挽式驱动器210的情形中，参考电势例如可对应于负电源电势。然而，还可使用任何其他参考电势，例如地电势和电源电势之间的任何电势。
[0041]推挽式驱动器210包括推级(push stage)310，其经由第一耦合电容器320被耦合到推挽式驱动器210的输出端220。推挽式驱动器210还包括挽级(pull stage) 330，其经由第二耦合电容器340被耦合到推挽式驱动器的输出端220。
[0042]因此，在电源电势的触点290处提供的驱动器电源可最终不被要求提供足够的电压范围来覆盖推挽式驱动器210的完全操作。电源电势，也可被称作相对于参考电势的驱动器电源电压，因此仅需要支持约全电压摆幅的一半的峰值电压生成。因此，最终可以将驱动器电源电压以及因此的电源电势减小至约图1中所示更传统方案的电压的一半。
[0043]在不实现升压变换器的情况下操作根据示例的推挽式驱动器210是可能的，该升压变换器会降低总体实现的效率。例如，使用与升压变换器相比具有更好效率的降压变换器来提供电源电势是可能的。甚至直接从对设备进行供电的电池的电池电压中获得必需的能量和必需的电源电势是可能的。
[0044]然而，作为实现单个电容器140的替代，在根据示例的推挽式驱动器210中，至少两个分离的耦合电容器320、340被用于分别将推级310和挽级330分离地耦合至推挽式驱动