用于低噪声放大器模块的系统和方法
【技术领域】
[0001]本公开内容一般设计电子设备，并且更具体地涉及用于低噪声放大器模块的系统和方法。
【背景技术】
[0002]与无线通信系统一起使用的电子设备(诸如蜂窝电话、GPS接收器以及具有W1-Fi功能的笔记本电脑和平板计算机)一般包含具有到模拟世界的接口的信息处理系统。所述接口可以包括接收传送的功率将接收的功率转换成模拟或数字信号的导线和无线接收器，该模拟或数字信号可以使用模拟或数字信号处理技术来解调。典型的无线接收器架构包括低噪声放大器(LNA)，其放大可以由天线接收的很小的信号并且将放大的信号传递给之后的放大和/或信号处理级。通过在LNA处提供增益，可以使得后续的增益处理级对噪声敏感，由此实现较低的系统噪声系数。
[0003]由于便携式无线设备已经演化到支持多种标准，因此RF信号路径通常包含各种部件，诸如耦合在一个或多个天线与一个或多个RF前端电路之间的天线开关。该电路的一个示例为多标准蜂窝式电话，其能够使用不同的标准、诸如码分多址接入(CDMA)、全球移动通信系统(GSM)、长期演进(LTE)等来做出呼叫。此外，特定的无线设备还可以支持IEEE801.1lW1-Fi操作和全球定位系统(GPS)。通过使用RF开关，针对CDMA通信而优化的RF前端电路可以用于CDMA呼叫，而针对GSM通信而优化的RF前端电路可以用于GSM呼叫。此夕卜，RF开关可以用来实现用于天线和功率放大器的可调整匹配网络，并且通过切入和切出和/或将无源的匹配和调谐元件旁路来提供针对高频滤波器的调整性调谐。由于在LNA之前的RF信号路径中的衰减可能劣化RF系统的噪声系数，因此为了支持多标准操作而在LNA之前引入天线开关和其他部件造成了关于保持充足系统噪声系数的各种挑战。
【发明内容】
[0004]根据实施例，一种电路包括:被置于第一集成电路上的低噪声放大器晶体管、被置于第二集成电路上的单刀多掷(SPMT)开关，以及被耦合在低噪声放大器晶体管的控制节点与低噪声放大器晶体管的输出节点之间的旁路开关。该SPMT开关将多个模块输入端子耦合到低噪声放大器晶体管的控制节点，并且旁路开关包括被耦合在低噪声放大器晶体管的控制节点与中间节点之间的第一开关、被耦合在中间节点与低噪声放大器晶体管的输出节点之间的第二开关，以及被耦合在中间节点与第一参考节点之间的第三开关。第一集成电路和第二集成电路被置于一衬底上。
【附图说明】
[0005]为了更完整地理解本发明及其优点，现结合附图参照的以下描述，在附图中:
[0006]图1a-1b图示了示例性LNA模块；
[0007]图2a-2d图示了实施例LNA模块；
[0008]图3a_3c图示了根据其他实施例的LNA模块；
[0009]图4图示了实施例信号路径的无源模型；
[0010]图5图示了 RF开关；
[0011]图6图示了 RF系统的实施例；并且
[0012]图7图示了实施例方法的流程图。
[0013]不同的附图中对应的数字和标记除非另外指明，一般表示对应的部分。绘制附图以清晰地图示优选实施例的有关方面并且附图未必按比例绘制。为了更清楚地图示特定实施例，可以在附图号之后跟随有指示相同结构、材料或处理步骤的字母。
【具体实施方式】
[0014]在下面详细论述本优选实施例的制作和使用。然而应当理解，本发明提供了能够被体现在多种具体情境中的许多适用创新概念。所论述的具体实施例仅仅说明做出和使用本发明的具体方式，并且不限制本发明的范围。
[0015]将在具体情境中关于优选实施例来描述本发明，该具体情境为用于低噪声放大器(LNA)模块的系统和方法，其具有被置于第一芯片上的单刀多掷(SPMT)开关，跟随有第二芯片中的LNA。该LNA可以使用被置于第一芯片或第二芯片上的旁路开关而被旁路。两个芯片可以都被置于模块的衬底上。
[0016]在实施例中，该LNA可以在其中由天线提供低电平RF信号的RF系统中被激活并且要求低噪声放大来解析(resolve)低电平RF信号。该LNA可以在天线接收到具有足够高到无需LNA来解析的信号电平的RF信号时使用例如在RF系统中的旁路开关而被旁路。
[0017]该系统的一个示例为可以在各种信号强度环境中进行操作的蜂窝式电话。例如，在蜂窝电话距基站有相当大的距离时，诸如在乡村高速公路上时，接收到的信号可能是微弱的，并且可以采用具有LNA的第一信号路径来解析(resolve)微弱的接收的信号。另一方面，在蜂窝式电话邻近基站时或者处于具有多个微小区的环境中时，接收到的信号可能是很强的并且具有足够的信噪比(SNR)来在无需使用LNA的情况下被接收。在一些情况中，此信号甚至可以足够强到使LNA过载。在这样的情况中，可以使用旁路开关来将LNA旁路。在一些实施例中，可以将LNA关停或者将其置于低功率模式中以便节能。
[0018]在一些实施例中，使用“T”开关网络来实现旁路开关以便防止从LNA的输出到LNA的输入的电容耦合。通过使用该“T”网络，可以通过使从LNA的输出到LNA的输入的反馈路径衰减来改善LNA的稳定性。在一些实施例中，可以实现大于I的稳定性因数。
[0019]图1a图示了示例性LNA模块100，其包括具有串行接口 106和RF选择开关108的开关集成电路102以及具有LNA晶体管124的LNA集成电路104，可以使用开关晶体管112来将该LNA晶体管124旁路。如所示的，LNA集成电路104用BiCMOS技术来实现并且包括被耦合在RF选择开关108的输出与LNA晶体管124的基极之间的输入耦合电容器128。匹配网络114与开关晶体管112和在LNA晶体管124的基极与LNA晶体管124的集电极之间的耦合电容器116串联耦合。使用偏置生成器110、扼流电感器120和退化电感器126来偏置LNA晶体管。LNA集成电路104的输出端子OUT经由输出耦合电容器118耦合到LNA晶体管124的集电极。电容器122提供电源端子VCC的滤波。
[0020]在操作期间，可以在开关晶体管112关断时激活LNA晶体管124，或者在开关晶体管112接通时将LNA晶体管124旁路。可以经由串行接口 106来确定开关晶体管112的状态的控制，该串行接口 106从数字总线SER接受命令。
[0021]示例性LNA模块100的一个潜在问题在于在开关晶体管112的栅极和源极之间的寄生电容Cgs和在开关晶体管112的栅极和漏极之间的寄生电容Cgd产生了在LNA晶体管124的集电极与LNA晶体管124的基极之间的寄生电容反馈。取决于LNA模块100的特定实现方式以及负载条件，这一寄生电容在LNA晶体管124活跃时可能导致不稳定。偏置生成器110可以被配置为断开或者减少流过LNA晶体管124的电流。
[0022]图1b图示了另一示例性LNA模块130，其包括LNA集成电路142，该LNA集成电路142具有用来向LNA晶体管124的基极提供偏置电压的二极管接法晶体管(d1deconnected transistor) 136。如所示的，串行接口 132控制向二极管接法晶体管136提供偏置电流的电流源134。在一些情况中，电流源134可以提供可调整的电流。LNA集成电路142还包括将RF选择开关108的输出连接到LNA晶体管124的基极的输入耦合电容器128。电阻器138和140增加了在LNA晶体管124的基极处所见的阻抗并且补偿潜在地由晶体管136和124的基极电流所导致的误差。
[0023]图2a图示了根据本发明的实施例的LNA模块200，其包括开关集成电路102和LNA集成电路204。如所示，LNA集成电路204包括旁路开关214，该旁路开关214包括RF开关206、208和210。如所示的，RF开关206和208串联耦合并且RF开关210按照“T”配置而被耦合在接地与开关206和208之间的中间节点之间。在旁路开关214闭合时，开关206和208被接通并且开关210被关断。在旁路开关214断开时，开关206和208被接通并且开关210被接通。在备选实施例中，旁路开关214可以使用本领域已知的其他旁路开关配置来实现。RF开关206和208基于由串行接口 132产生的信号而被接通和关断。反向器212可以用来将RF开关210置于与RF开关206和208相反的状态。RF开关206、208和210各自可以使用MOS晶体管来实现，和/或可以使用本领域已知的RF开关电路和系统来实现。例如，RF开关206、208和210中的每个可以由串联连接的多个MOS晶体管组成，其中该多个MOS晶体管的栅极通过高欧姆电阻器结合在一起并且内部源极-漏极接合点与高欧姆电阻器连接到接地以防止浮空。此外，RF选择开关108可以使用本领域已知的RF开关电路和系统来实现，诸如使用CMOS、PHEMT或其他技术来制作的使用堆叠和/或串联的晶体管。在实施例中，开关集成电路102可以使用CMOS工艺来实现并且LNA集成电路204可以使用BiCMOS工艺来实