专利名称：具有动态偏置的放大器的制作方法
技术领域：
本发明涉及集成电路(IC)，且更具体地说，涉及IC放大器设计。
背景技术：
放大器经设计以向输入信号提供恒定增益以产生经放大的输出信号。放大器通常 仅能够在输入及输出信号的有限操作范围上提供恒定增益。如果输入或输出信号的量值超 出所述操作范围，则放大器可能显示出增益压缩及/或其它非线性特性。一种用以扩展放大器的操作范围的方式为在信号超出操作范围时增大增益。在晶 体管放大器设计中，提供给信号的增益通常与用以对处于放大器的增益级中的晶体管进行 偏置的电流的量有关。通常，较大的电流消耗增大增益，而较低的电流消耗节省功率。将需要在必要时动态地调整放大器中的晶体管的偏置以扩展放大器的操作范围， 同时在正常操作期间节省功率。
发明内容
本发明的一方面提供一种用于放大输入信号以产生输出信号的放大器，所述放大 器包含具有第一偏置电平的第一偏置晶体管，所述放大器的增益是第一偏置电平的函数， 所述放大器进一步包含第一检测器，其用于测量输出信号的第一包络；及第一偏置调整 器，其用于使第一检测器的输出电压的电压电平移位，第一偏置调整器的输出调整第一偏 置电平。本发明的另一方面提供一种用于放大输入信号以产生输出信号的方法，所述放大 包含使输入信号耦合到放大器以产生输出信号，放大器包含具有第一偏置电平的第一偏置 晶体管，放大器的增益是第一偏置电平的函数，所述方法包含用第一检测器测量输出信号 的第一包络；用第一偏置调整器使输出信号的所测量包络的电压电平移位；及用所述经移 位的电压电平调整第一偏置电平。本发明的又一方面提供一种用于放大输入信号以产生输出信号的放大器，所述放 大器包含用于向输入信号提供增益的第一 NMOS晶体管；用于向输入信号提供增益的第一 PMOS晶体管，第一匪OS晶体管的输出耦合到第一 PMOS晶体管的输出；具有第一偏置电平 的第一偏置晶体管，第一偏置晶体管为第一 NMOS晶体管及第一 PMOS晶体管供应电流；耦 合到第一偏置电平的第一镜射电路，通过第一镜射电路的电流为通过第一偏置晶体管的电 流的固定比例；及耦合到第一镜射电路的辅助偏置晶体管，通过第一镜射电路的电流进一 步为通过第一辅助偏置晶体管的电流的所述固定比例，辅助偏置晶体管进一步耦合到第一 NMOS晶体管或第一 PMOS晶体管。本发明的又一方面提供一种用于放大输入信号以产生输出信号的放大器，所述放 大器包含具有第一偏置电平的第一偏置晶体管，所述放大器的增益是第一偏置电平的函 数，所述放大器进一步包含用于测量输出信号的第一包络的装置；及用于使第一检测器 的输出电压的电压电平移位的装置，第一偏置调整器的输出调整第一偏置电平。
图1描绘现有技术放大器。图2描绘图1的放大器的代表性转移特性Vout对Vin。图3描绘其中使得电压Biasl可依据输出电压的所测量包络而动态调整的实施 例。图4描绘图3的电路中所存在的信号电平的实施例。图5描绘图3中的检测器310的实施例500。图6描绘经串联耦合以增大VDl的可达电平的两个二极管。图7描绘包络检测器的实施例，其中晶体管MDl的衬底偏置经设定为电压Vsub，其 中Vsub可大于晶体管MDl的源极电压。图8A及图8B描绘检测器310的替代实施例。图9A及图9B展示偏置调整器320的实施例。图10描绘其中提供MB2包络检测器1010及MB2偏置调整器1020以调整图1中 所展示的放大器的PMOS偏置晶体管MB2的实施例。图11描绘组合本文中所揭示的用于动态调整放大器的偏置电压的若干技术的实 施例。图12描绘具有单一有源晶体管的共用源极放大器，所述放大器使用检测器及偏 置调整器。图13描绘其中缓冲器1300提供于偏置调整器320与晶体管MBl的栅极之间的实 施例。图14描绘其中具有不可调整增益的放大器1400与根据本发明的原理而设计的可 变增益放大器1410组合的实施例。图15描绘图14中所展示的设计的实施例。图16描绘本发明的实施例，其中提供额外偏置晶体管以补偿NMOS偏置晶体管MBl 与PMOS偏置晶体管MB2之间的失配。图17说明利用根据本发明的放大器的RF发射器的实施例。
具体实施例方式本文中所揭示的是用于在正常操作期间对放大器进行动态偏置以扩展放大器的 操作范围同时节省功率的技术。图1描绘现有技术放大器。在图1中，输入电压Vin经由AC耦合电容器Cl耦合 到经配置为共享输出Vout的共用源极放大器的晶体管丽1及MPl的栅极。丽1及MPl的源 极分别耦合到晶体管MBl及MB2的漏极。MBl及MB2具有恒定偏置电压Biasl及Bias2，且 可被视为提供晶体管丽1及MPl的源极退化。电阻器RFB将放大器输出耦合到输入，且将 丽1及MPl的偏置点设定为接近电源电压VDD的中间。图2描绘图1的放大器的代表性转移特性Vout对Vin。如图2中所展示，放大器 对于标注为区II的范围中的Vin的电平具有高的恒定增益且显示出良好线性。相反，放大 器对于标注为区I及区III的范围中的Vin的电平具有低的可变增益且显示出非线性行为。在放大器应用中，这可将电路的有用操作输入范围限制于区11，其对应于Vinl与Vin2 之间的Vin的电平及Voutl与Vout2之间的Vout的电平。根据本发明，提供用以依据输入及/或输出电压的所测量特性而动态调整放大器 的有用操作范围的技术。图3描绘其中使得电压Biasl可依据输出电压的所测量包络而动态调整的实施 例。在图3中，检测器310耦合到输出电压Vout。检测器310起作用以提供输出信号310a， 其可指示放大器的操作区及/或输出电压的低频包络的波动。信号310a耦合到偏置调整 器320，所述偏置调整器320基于信号310a而产生施加到晶体管MBl的栅极的电压320a。 可基于放大器输出的所测量包络而动态调整偏置电压Biasl。在一实施例中，当检测到Vout处于区I或II内，即，小于Vout2(根据图2)时，则 偏置电压Biasl固定在恒定电平处。当检测到Vout处于区III内，即，大于或等于Vout2 (根 据图2)时，则允许偏置电压Biasl依据Vout的包络的所测量电平而变化。Biasl的增大造 成MBl的电阻性源极退化的减小及流经放大器的电流的增大，因此增大放大器增益。所述 机制因而部分地补偿当放大器正在区III中操作时所经历的增益减小。图4描绘图3的电路中所存在的信号电平。在图4中，El表示对应于信号Vout 的上部峰值的包络。在第一阶段期间，El以值Al落在区II中，且信号310a具有值Bi。在 第二阶段期间，El以值A2仍落在区II中，且信号310a固定在Bl处。在第三阶段期间，El 以值A3落在区III中。响应于El增大超出Vout2的电平(其指示从区II转变到区III)， 信号310a开始跟随El。固定偏移VTl在第三阶段中可存在于El与310a之间。在图4中，图3的偏置调整器320使310a的电平移位一值VT2以产生信号320a。 320a可接着直接耦合到偏置晶体管MBl的栅极。注意，在一实施例(未图示)中，在不具有偏置调整器320a的情况下，信号310a 可直接耦合到偏置晶体管MBl的栅极。图5描绘图3中的检测器310的实施例500。在图5中，二极管Dl耦合到低通RC 滤波器以形成简单的峰值/包络二极管检测器。二极管Dl具有固定的接通电压VD1，其表 示对二极管进行正向偏置所需要的电压降。在一实施例中，VDl可经设计以近似匹配图2 中所展示的Vout2的电平。在此情况下，在二极管Dl的输出处所测量的输出电压将具有参 看图4所描述的信号310a的特性，其中VTl等于VD1，且Bl等于零。所属领域的技术人员 将认识到，VDl的量值依据晶体管MDl的特性(例如晶体管的尺寸以及其接通电压)而定。 所属领域的技术人员还将认识到，可由设计者根据任何特定应用的要求而选择VDl的值。注意，在一实施例中，RC低通滤波器的截止频率经选择为优选地大于Vout的预期 包络变化的带宽，但小于Vout的载波频率。图5A描绘图3中的包络检测器310的替代实施例510，其中检测器中的二极管经 实施为标准的二极管连接的NMOS晶体管MDl。图6及图7描绘检测器的替代实施例，其允许在设定包络检测器的接通阈值以对 应于所要值Vout2中的较大灵活性。在图6中，两个二极管串联耦合以增大VTl的可达电 平。于是，VTl的有效电平为MDl及MD2的接通电压的和。所属领域的技术人员将认识到， 任何数目的二极管可串联连接以实现VTl的适当电平。图7描绘包络检测器的实施例，其中晶体管MDl的衬底偏置经设定为电压Vsub，其中Vsub可大于晶体管MDl的源极电压。这具有降低MDl的阈值电压的效果，其降低接通电 压VD1。以此方式，配置Vsub提供在选择VTl中的进一步灵活性。所属领域的技术人员将认识到，图6及图7中所描述的技术可经组合，例如，可串 联提供多个二极管连接的晶体管，且所述晶体管中的一者或一者以上可具有设定为比源极 电压高的衬底偏置。所属领域的技术人员将认识到，通过调整MBl及MB2的大小及/或调整二极管晶 体管MDl的大小及/或串联堆叠二极管及/或使用衬底偏置来调整这些晶体管中的任一者 的阈值电压，可根据特定应用的要求而选择VTl的值。图8A描绘检测器310的替代实施例。在图8A中，通过比较器Cl将Vout与参考电 平Vref进行比较。比较器的输出Cla控制开关Si。在一实施例中，如果Vout高于Vref， 则Sl闭合，否则，Sl断开。如果闭合，则开关Sl使Vout耦合到包含二极管Dl及RC滤波 器的简单的二极管检测器。在一实施例中，馈入比较器Cl的Vref的值可被设定为Vout2减去VDl，其中Vout2 为图2中所描绘的转变电压电平。在替代实施例中，可使得Vref可依据(例如)从校准步 骤所确定的参数来编程。图8B展示检测器310的替代实施例。在图8B中，节点D经由电容器CAC而AC耦 合到输出电压Vout。节点D还耦合到包含二极管Dl及RC滤波器的二极管检测器的输入。 节点D处的DC电压通过单位增益缓冲器Al而设定为Vrefl。注意，单位增益缓冲器Al可 经配置以具有高的输出阻抗，以使得Al的输出对节点D处的AC信号具有最小加载。可选 择Vrefl的电平以使得二极管检测器中的二极管Dl每当电压Vout的峰值AC分量超出预 定阈值时即开始导电。举例来说，预定阈值可经选择为Vout2减去VDD/2，其中VDD/2近似为电压Vout的 DC偏置。接着可将Vrefl设定为VDl减去Vout2加上VDD/2，其中VDl为二极管的接通电 压。在此情况下，二极管Dl将在Vout的AC分量超出Vout2减去VDD/2时开始导电。所属领域的技术人员可使用未展示的替代技术来设计具有本文中所描述的功能 性的检测器。预期所述实施例在本发明的范围内。图9A展示来自图3的偏置调整器320的实施例。在图9A中，偏置调整器320经 实施为PMOS源极跟随器900。在图9A中，块900包括PMOS晶体管MAl连同耦合到其源极 的电阻器RA1。源极跟随器900将固定的正向电压移位VAl提供到电压310a以产生电压 320a。所属领域的技术人员将认识到，VAl的量值依据晶体管MAl的特性(例如MAl的尺 寸及其阈值电压)而定。可选择VAl的值以对应于图2中所描绘的VT2的值。图9B展示偏置调整器320的替代实施例，其中将电压310a供应到二极管连接的 NMOS装置MA2的源极。在替代实施例(未图示)中，偏置调整器320可包含使信号310a移位特定电压的 任何电路。在一实施例中，可使得特定电压可依据(例如)从校准步骤所确定的参数而编程。注意，所属领域的技术人员将认识到，本文中所描述的用以对NMOS晶体管MBl进 行偏置的所有技术可应用于对PMOS晶体管MB2进行偏置，其中对所揭示的信号的极性及装 置作出适当调整。预期所述实施例在本发明的范围内。
举例来说，图10描绘其中提供检测器1010及偏置调整器1020以调整图1中所展 示的放大器的PMOS偏置晶体管MB2的实施例。明确地说，图IOA描绘图10的电路中所存在的信号电平。在图IOA中，E2表示 对应于信号Vout的下部峰值的包络。在第一阶段期间，E2以值Al’落在区II中，且信号 IOlOa具有值ΒΓ。在第二阶段期间，E2以值A2，仍落在区II中，且信号IOlOa固定在Bi， 处。在第三阶段期间，E2以值A3’落在区I中。响应于E2减小越过Voutl的电平(其指 示从区II转变到区I)，信号IOlOa开始跟随E2。固定偏移VT1，在第三阶段中可存在于E2 与IOlOa之间。在图10中，偏置调整器1020使IOlOa的电平移位一值VT2，以产生图IOA中的信 号1020a。1020a可接着直接耦合到偏置晶体管MB2的栅极。图IOB中展示PMOS包络检测器1010及NMOS偏置调整器1020的实施例。在一实施例(未图示)中，到检测器的输入可直接耦合到晶体管MNl及MPl的栅 极，而非耦合到Mm及MPl的漏极。检测器及调整器还可直接耦合到输入电压Vin。预期所 述实施例在本发明的范围内。图11描绘组合本文中所揭示的用于动态调整放大器的偏置电压的若干技术的实 施例。标记为310/320的块指代图3中所描绘的检测器及偏置调整器，而标记为1010/1020 的块指代图10中所描绘的相同块。在图11中，晶体管MSl及MS2经配置为输出耦合到输 入的反相器，以使得输出电压电平接近电压供应的中间范围。输出电压用以对检测器310 中的晶体管的衬底进行偏置。这可根据本文中参看图7所描述的原理而进行。鉴于本文中 的揭示内容，所属领域的技术人员将易于理解图11中所描绘的电路的操作。注意，虽然本文中已参看图1的放大器拓扑而描述了检测器及偏置调整器，但所 属领域的技术人员将认识到，所述技术可应用于包含偏置晶体管的任何放大器拓扑，其中 调整晶体管的偏置电压增大放大器的增益。举例来说，具有单一有源晶体管的共用源极放 大器可使用检测器及偏置调整器，如图12中所描绘。预期所述实施例在本发明的范围内。图13描绘其中缓冲器1300提供于偏置调整器320与晶体管MBl的栅极之间的实 施例。在图13中，放大器Al经配置为经由电阻器Rl而耦合到晶体管MBl的栅极的单位增 益缓冲器。注意，可结合MBl的栅极电容而选择Rl以提供对信号320a的低通滤波。所属领域的技术人员可导出用于实施缓冲器 的功能性的其它实施例。预期 所述实施例在本发明的范围内。图14描绘其中具有不可调整增益的放大器1400与根据本发明的原理而设计的可 变增益放大器1410组合的实施例。在此实施例中，可变增益放大器1410可具备用于检测 放大器1400的操作区的检测器。当检测到放大器1500正在区I或III中操作时，可增大 可变增益放大器1410的增益。因此，可变增益放大器1410可在需要时向放大器1400提供 增益增强。图15描绘图14中所展示的设计的实施例。在图15中，放大器1400包括晶体管 Ml及M2。可变增益放大器1410包括晶体管丽1、MP1、MB1、MB2，如先前本文中参看图1所 描述。在图15中，如参看图8B所描述而实施检测器310及1010。如参看图9B所描述而实 施偏置调整器320及1020。如参看图13所描述而提供缓冲器1410及1420。本发明的另一方面提供额外偏置晶体管以补偿一般过程偏斜及/或放大器中的NMOS与PMOS晶体管之间的增益失配。图16描绘其中使用所述额外偏置晶体管以减小NMOS 偏置晶体管MBl与PMOS偏置晶体管MB2之间的增益失配的实施例。在图16中，偏置电压Bias2耦合到额外PMOS晶体管ΜΒ2_Μ&栅极。ΜΒ2_Μ的宽度 优选地比ΜΒ2的宽度小N倍。因此，ΜΒ2_Μ经设计以镜射流经ΜΒ2的电流，所述电流减少N 倍。二极管连接的NMOS晶体管ΜΒ2_ΜΝ接收流经ΜΒ2_Μ的电流，且为NMOS晶体管MB1_AUX 产生适当栅极偏置电压。MB1_AUX与NMOS偏置晶体管MBl并联连接。MB1_AUX的宽度优选地比MB2_MN的宽度大N倍。在此情况下，MB1_AUX经设计以 镜射流经MB2_MN的电流，所述电流增大N倍。基于此描述，可看出，晶体管MB2_M及MB2_MN 经耦合以允许流经MB1_AUX的电流镜射流经MB2的电流。而且，在图16中，晶体管MB1_M及MB1_MP的相应集合经耦合以允许流经MB2_AUX 的电流镜射流经MBl的电流。MB1_M的宽度可比MBl的宽度小M倍，且MB2_AUX的宽度可 比MB1_MP的宽度大M倍。在一实施例中，M可等于N。或者，M无需等于N。可选择M及N 以使得MB2_M、MB2_MN、MB1_MP、MB1_M的大小足够大以允许晶体管准确地充当电流镜，但足 够小以使得晶体管不消耗过多静态电流。所属领域的技术人员将认识到，参看图16所描述 的技术通常可通过适当修改而应用于包含耦合到PMOS晶体管的NMOS晶体管的任何放大器 级。预期所述实施例在本发明的范围内。图17说明利用根据本发明而设计的放大器的RF发射器的实施例。在图17中， 正交混频器1710及1711分别接受由低通滤波器1700及1701滤波的基带输入信号BB_ I (同相)及BB_Q(正交相)。混频器1710及1711通过将基带信号乘以本机振荡器信 号L0_I及L0_Q而将所述基带信号调制到较高频率。经转换信号被输入到可变增益放 大器(VGA) 1720。VGA 1720的输出可耦合到驱动功率放大器(PA) 1740的驱动器放大器 (DA) 1730。PA 1740的输出接着被提供到双工器及天线开关1750，且耦合到天线1760以用 于无线发射。在一实施例中，驱动器放大器1730可实施为根据本发明的具有动态偏置的放大 器。注意，本文中所描述的技术通常可应用于任何放大器设计，且预期所述实施例在本发明 的范围内。基于本文中所描述的教示，应显而易见的是，本文中所揭示的一方面可独立于任 何其它方面而实施且这些方面中的两者或两者以上可以各种方式组合。本文中所描述的技 术的各方面可以硬件、软件、固件或其任何组合来实施。如果以硬件来实施，则可使用数字 硬件、模拟硬件或其组合来实现所述技术。如果以软件来实施，则可至少部分地通过包括上 面存储有一个或一个以上指令或代码的计算机可读媒体的计算机程序产品来实现所述技 术。借助于实例而非限制，所述计算机可读媒体可包含RAM(例如，同步动态随机存取 存储器(SDRAM))、只读存储器(ROM)、非易失性随机存取存储器(NVRAM)、ROM、电可擦除可 编程只读存储器(EEPROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、快闪存储器、CD-ROM或其它 光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置，或可用于以指令或数据结构的形式携 载或存储所要程序代码且可由计算机存取的任何其它有形媒体。与计算机程序产品的计算机可读媒体相关联的指令或代码可由计算机执行，例如 由一个或一个以上处理器(例如，一个或一个以上数字信号处理器(DSP)、通用微处理器、ASIC、FPGA或其它等效集成或离散逻辑电路)执行。在本说明书中及在权利要求书中，将理解，当一元件被称作“连接到”或“耦合到” 另一元件时，其可直接连接或耦合到另一元件或可存在介入元件。相反，当一元件被称作 “直接连接到”或“直接耦合到”另一元件时，不存在介入元件。已描述了许多方面及实例。然而，可能对这些实例做出各种修改，且本文中所呈现 的原理还可应用于其它方面。这些及其它方面在所附权利要求书的范围内。
权利要求
一种用于放大输入信号以产生输出信号的放大器，所述放大器包含具有第一偏置电平的第一偏置晶体管，所述放大器的增益是所述第一偏置电平的函数，所述放大器进一步包含第一检测器，其用于测量所述输出信号的第一包络；及第一偏置调整器，其用于使所述第一检测器的输出电压的电压电平移位，所述第一偏置调整器的输出调整所述第一偏置电平。
2.根据权利要求1所述的放大器，所述第一检测器包含耦合到低通滤波器的第一二极 管，所述第一检测器的所述输出电压为所述第一二极管的输出电压。
3.根据权利要求2所述的放大器，所述低通滤波器为RC滤波器。
4.根据权利要求2所述的放大器，所述第一偏置调整器包含源极跟随器，所述源极跟 随器的栅极耦合到所述检测器的所述输出电压，所述源极跟随器的源极耦合到所述第一偏 置晶体管以调整所述第一偏置电平。
5.根据权利要求2所述的放大器，所述第一检测器进一步包含与所述第一二极管及所 述低通滤波器串联耦合的第二二极管。
6.根据权利要求2所述的放大器，所述第一二极管包含二极管连接的晶体管。
7.根据权利要求6所述的放大器，所述二极管连接的晶体管的衬底耦合到比所述二极 管连接的晶体管的源极电压高的偏置电压。
8.根据权利要求1所述的放大器，其进一步包含第二偏置晶体管，其具有第二偏置电平，所述放大器的所述增益是所述第二偏置电平 的函数，所述第一偏置晶体管为NMOS晶体管，且所述第二偏置晶体管为PMOS晶体管；第一 NMOS晶体管及第一 PMOS晶体管，所述第一 NMOS晶体管的漏极耦合到所述第一 PMOS晶体管的漏极，所述第一 NMOS晶体管及所述第一 PMOS晶体管的源极分别耦合到所述 第一及第二偏置晶体管，所述第一 NMOS晶体管的栅极耦合到所述第一 PMOS晶体管的栅极， 所述第一 NMOS晶体管及所述第一 PMOS晶体管的所述栅极耦合到所述输入信号，且所述第 一 NMOS及PMOS晶体管的所述漏极耦合到所述输出信号；及电阻器，其使所述输出信号耦合到所述输入信号。
9.根据权利要求8所述的放大器，其进一步包含第二检测器，其用于测量所述输出信号的第二包络；及第二偏置调整器，其用于使所述第二检测器的输出电压的电压电平移位，所述第二偏 置调整器的输出调整所述第二偏置电平。
10.根据权利要求9所述的放大器，所述第一检测器包含耦合到低通滤波器的至少一 个二极管，所述第一检测器的所述至少一个二极管包含二极管耦合的NMOS晶体管，所述第 二检测器包含耦合到低通滤波器的至少一个二极管，所述第二检测器的所述至少一个二极 管包含二极管耦合的PMOS晶体管。
11.根据权利要求10所述的放大器，所述第一偏置调整器包含经配置为源极跟随器的 PMOS晶体管，所述第二偏置调整器包含经配置为源极跟随器的NMOS晶体管。
12.根据权利要求1所述的放大器，所述第一检测器包含用于将所述输出信号与参考 信号进行比较的比较器，所述比较器的输出耦合到开关，所述开关使所述输出信号耦合到 包络检测器，所述包络检测器的输出耦合到所述第一偏置调整器。
13.根据权利要求1所述的放大器，所述放大器为集成电路上的发射器中的驱动器放大器。
14.一种用于放大输入信号以产生输出信号的方法，所述放大包含使输入信号耦合到 放大器以产生输出信号，所述放大器包含具有第一偏置电平的第一偏置晶体管，所述放大 器的增益是所述第一偏置电平的函数，所述方法包含用第一检测器测量所述输出信号的第一包络；用第一偏置调整器使所述输出信号的所述所测量包络的电压电平移位；及用所述经移位的电压电平调整所述第一偏置电平。
15.根据权利要求14所述的方法，所述测量所述第一包络包含使所述输出信号传递通 过第一二极管，且对所述二极管的输出进行低通滤波。
16.根据权利要求15所述的方法，所述低通滤波包含用RC滤波器来滤波。
17.根据权利要求15所述的方法，所述使所述电压电平移位包含使所述所测量包络传 递通过源极跟随器。
18.根据权利要求15所述的方法，所述测量所述第一包络进一步包含使所述输出信号 传递通过与所述第一二极管串联连接的第二二极管。
19.根据权利要求18所述的方法，二极管连接的晶体管的衬底耦合到比所述二极管连 接的晶体管的源极电压高的偏置电压。
20.根据权利要求14所述的方法，所述放大器进一步包含第二偏置晶体管，其具有第二偏置电平，所述放大器的所述增益是所述第二偏置电平 的函数，所述第一偏置晶体管为NMOS晶体管，且所述第二偏置晶体管为PMOS晶体管；第一 NMOS晶体管及第一 PMOS晶体管，所述第一 NMOS晶体管的漏极耦合到所述第一 PMOS晶体管的漏极，所述第一 NMOS晶体管及所述第一 PMOS晶体管的源极分别耦合到所述 第一及第二偏置晶体管，所述第一 NMOS晶体管的栅极耦合到所述第一 PMOS晶体管的栅极， 所述第一 NMOS晶体管及所述第一 PMOS晶体管的所述栅极耦合到所述输入信号，且所述第 一 NMOS及PMOS晶体管的所述漏极耦合到所述输出信号；及电阻器，其使所述输出信号耦合到所述输入信号。
21.根据权利要求20所述的方法，其进一步包含用第二检测器测量所述输出信号的第二包络；用第二偏置调整器使所述输出信号的所述所测量第二包络的电压电平移位；及用所述所测量第二包络的所述经移位的电压电平调整所述第二偏置电平。
22.根据权利要求21所述的方法，所述第一检测器包含耦合到低通滤波器的至少一个 二极管，所述第一检测器的所述至少一个二极管包含二极管耦合的NMOS晶体管，所述第二 检测器包含耦合到低通滤波器的至少一个二极管，所述第二检测器的所述至少一个二极管 包含二极管耦合的PMOS晶体管。
23.根据权利要求22所述的方法，所述第一偏置调整器包含经配置为源极跟随器的 PMOS晶体管，所述第二偏置调整器包含经配置为源极跟随器的NMOS晶体管。
24.根据权利要求14所述的方法，所述第一检测器包含用于将所述输出信号与参考信 号进行比较的比较器，所述比较器的输出耦合到开关，所述开关使所述输出信号耦合到包 络检测器，所述包络检测器的输出耦合到所述第一偏置调整器。
25.一种用于放大输入信号以产生输出信号的放大器，所述放大器包含具有第一偏置 电平的第一偏置晶体管，所述放大器的增益是所述第一偏置电平的函数，所述放大器进一 步包含用于测量所述输出信号的第一包络的装置；及用于使所述用于测量第一包络的装置的输出电压的电压电平移位的装置，所述用于移 位的装置的输出调整所述第一偏置电平。
26.根据权利要求25所述的放大器，所述用于测量所述输出信号的第一包络的装置进 一步包含用于检测所述第一包络是否超过预设阈值的装置。
27.根据权利要求25所述的放大器，其进一步包含第二偏置晶体管，其具有第二偏置电平，所述放大器的所述增益进一步是所述第二偏 置电平的函数；用于测量所述输出信号的第二包络的装置；及用于使所述用于测量第二包络的装置的输出电压的电压电平移位的装置，所述用于移 位的装置的输出调整所述第二偏置电平。
28.一种用于放大输入信号以产生输出信号的放大器，所述放大器包含 第一 NMOS晶体管，其用于向所述输入信号提供增益；第一PMOS晶体管，其用于向所述输入信号提供增益，所述第一NMOS晶体管的输出耦合 到所述第一 PMOS晶体管的输出；第一偏置晶体管，其具有第一偏置电平，所述第一偏置晶体管为所述第一 NMOS晶体管 及所述第一 PMOS晶体管供应电流；第一镜射电路，其耦合到所述第一偏置电平，通过所述第一镜射电路的电流为通过所 述第一偏置晶体管的电流的固定比例；及第一辅助偏置晶体管，其耦合到所述第一镜射电路，通过所述第一镜射电路的所述电 流进一步为通过所述第一辅助偏置晶体管的电流的所述固定比例，所述第一辅助偏置晶体 管进一步直接耦合到所述第一 NMOS晶体管或所述第一 PMOS晶体管。
29.根据权利要求28所述的放大器，其进一步包含第二偏置晶体管，其具有第二偏置电平，所述第二偏置晶体管为所述第一 NMOS晶体管 及所述第一 PMOS晶体管供应电流；第二镜射电路，其耦合到所述第二偏置电平，通过所述第二镜射电路的电流为通过所 述第二偏置晶体管的电流的固定比例；及第二辅助偏置晶体管，其耦合到所述第二镜射电路，通过所述第二镜射电路的所述电 流进一步为通过所述第二辅助偏置晶体管的电流的所述固定比例，所述第二辅助偏置晶体 管进一步耦合到所述第一 NMOS晶体管或所述第一 PMOS晶体管中不直接耦合到所述第一辅 助偏置晶体管的一者。
30.一种用于放大输入信号以产生输出信号的放大器，所述放大器包含用于向所述输 入信号提供增益的第一 NMOS晶体管、用于向所述输入信号提供增益的第一 PMOS晶体管，所 述第一 NMOS晶体管的输出耦合到所述第一 PMOS晶体管的输出，所述放大器进一步包含第一偏置晶体管，其耦合到所述第一 NMOS晶体管，所述第一偏置晶体管具有第一偏置 电平；第二偏置晶体管，其耦合到所述第一 PMOS晶体管，所述第二偏置晶体管具有第二偏置 电平；用于将与所述第二偏置晶体管相关联的电流提供到所述第一 NMOS晶体管的第一装 置；及用于将与所述第一偏置晶体管相关联的电流提供到所述第一 PMOS晶体管的第一装置。
31.根据权利要求30所述的放大器，其进一步包含 用于调整所述第一偏置电平的装置。
32.根据权利要求30所述的放大器，其进一步包含 用于调整所述第二偏置电平的装置。
全文摘要
本发明提供用于对放大器进行动态偏置以扩展所述放大器的操作范围同时节省功率的技术。在一实施例中，提供检测器(310)以测量放大器输出以便确定所述放大器的操作区。可将所述检测器(310)的输出输入到偏置调整器(320)，所述偏置调整器(320)输出供应到所述放大器中的至少一个偏置晶体管(M81)的动态电压电平。本发明揭示所述检测器及偏置调整器的多个实施例。
文档编号H03F1/32GK101904088SQ200880121033
公开日2010年12月1日 申请日期2008年12月15日 优先权日2007年12月18日
发明者孙博, 桑卡兰·阿尼鲁达汉 申请人:高通股份有限公司