开关放大器的制作方法

本公开一般涉及电子放大器的领域，更具体地涉及开关放大器。

背景技术：

许多常规的电子放大器被限制为在窄范围的偏置电流中操作，以便在不同的输入信号和操作条件下提供充分恒定的增益。尝试在较低偏置电流下操作常规放大器可能导致失真、饱和或器件故障。

附图说明

在通过以下结合附图的详细描述将容易理解实施例。在附图中，通过示例而非限制的方式示出了实施例。

图1是根据各种实施例的开关放大器系统的框图。

图2是描绘根据各种实施例可包括在图1的开关放大器系统中的不同放大器，在固定低偏置电流下的示例性增益对输入功率曲线的曲线图。

图3-6是图1的开关放大器的各种示例实施例的示意图。

图7是根据各种实施例，图1的开关放大器的示例偏置控制电路的各种输入和输出的框图。

图8是描绘根据各种实施例，图1的开关放大器的额定和低功率模式的示例偏置电流对偏置电平曲线的曲线图。

图9是根据各种实施例的操作开关放大器的方法的流程图。

图10是根据各种实施例，可以包括图1的开关放大器的计算设备的框图。

具体实施方式

本文公开了开关放大器的各种实施例以及相关系统、设备和方法。在一些实施例中，开关放大器可以包括第一放大器；第二放大器；所述第一放大器和所述第二放大器共用的输入匹配网络；以及至少一个开关，用于经由输入匹配网络将开关放大器的输入耦合到第一放大器或第二放大器中的一个。在一些实施例中，开关放大器可以包括第一放大器；第二放大器；所述第一放大器和所述第二放大器共用的输入匹配网络，或者所述第一放大器和所述第二放大器共用的输出匹配网络；以及偏压产生电路，其选择性地(1)提供第一偏压电流至所述第一放大器或(2)提供第二偏压电流至所述第二放大器，其中所述第二偏压电流小于所述第一偏压电流。具体地，本文公开的各种实施例可以提供能够在宽范围的偏置电流和输入信号下以近峰值性能操作的放大器配置。

在下面的详细描述中，参考形成其一部分的附图，其中相同的附图标记始终表示相同的部件，并且其中通过示例的方式示出了可以实施的实施例。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以进行结构或逻辑改变。因此，以下详细描述不应被视为具有限制意义。

各种操作可以以最有助于理解所公开的主题的方式依次被描述为多个离散动作或操作。然而，描述的顺序不应被解释为暗示这些操作必须是顺序相关的。具体地，这些操作可以不按照呈现的顺序执行。所描述的操作可以以与所描述的实施例不同的顺序来执行。可以执行各种附加操作，和/或在附加实施例中可以省略所描述的操作。

出于本公开的目的，短语“a和/或b”是指(a)，(b)或(a和b)。出于本公开的目的，短语“a，b和/或c”是指(a)，(b)，(c)，(a和b)，(a和c)，(b和c)，或(a，b和c)。当关于测量范围使用时，术语“在...之间”包括测量范围的端点。

该描述使用短语“在一个实施例中”或“在实施例中”，其可以各自指代相同或不同实施例中的一个或多个。此外，关于本公开的实施例使用的术语“包括”、“包含”、“具有”等是同义的。

图1是根据各种实施例的开关放大器系统100的框图。开关放大器系统100可以包括具有耦合到输入源126的输入端子136并且具有耦合到输出负载132的输出端子138的开关放大器150。输入源126可以被建模为串联的电压源130与源阻抗128，并且输入端子136可以耦合到输入匹配网络122，如图所示。输入匹配网络122可以包括无源部件(例如，电阻器，电容器和/或电感器)的布置，以改善输入端子126和开关放大器150之间在输入端子136处的阻抗匹配，从而改善功率传输在输入源126和开关放大器150之间的效率。在一些实施例中，输入源126可以是射频(rf)源。

如图所示，输出负载132可以被建模为负载阻抗134，并且输出端子138可以耦合到输出匹配网络124。输出匹配网络124可以包括无源部件的布置，以改善输出端子138处的输出负载132和开关放大器150之间的阻抗匹配，从而提高开关放大器150和输出负载132之间的功率传输效率。

开关放大器150可以包括两个或多个放大器102。在图1中，示出了放大器102-1,102-2，...，102-n。在一些实施例中，放大器102可以是跨导放大器。放大器102可以经由开关配置114耦合到输入匹配网络122、输出匹配网络124和偏置电路104。开关配置114可以包括一个或多个开关，以选择性地将不同的放大器102包括在输入端子136和输出端子138之间的信令路径。例如，开关配置114可以包括至少一个开关，以将开关放大器150的输入端子136耦合到放大器102之一(经由输入匹配网络122)。在另一示例中，开关配置114可以包括至少一个开关，以将开关放大器150的输出端子138耦合到放大器102之一(经由输出匹配网络124)。

在一些实施例中，开关放大器150可以包括单个输入匹配网络122，其对于放大器102中的多个不同放大器是公共的，因为它们在输入端子136和输出端子136之间的信令路径中被切换进去。在一些这样的实施例中，开关放大器150可以包括对于多个不同的放大器102(如图1所示)公共的单个输出匹配网络124，或者针对不同放大器的不同输出匹配网络102(未示出)。在一些实施例中，开关放大器150可以包括单个输出匹配网络124，该输出匹配网络124在多个不同的放大器102被接入和输出输入端子136和输出端子138之间的信令路径时是公共的，以及用于不同放大器102(未示出)的不同输入匹配网络。

通过使多个放大器102共享输入匹配网络122和/或输出匹配网络124，与每个放大器102具有其自己的输入匹配的配置相比，开关放大器150可以具有有利地小的占用空间网络和输出匹配网络。包括在放大器中的输入和输出匹配网络中的无源部件通常需要大量的器件“面积”；例如，电感器和电容器在晶片上占据比晶体管多得多的面积。通过共享输入匹配网络122和/或输出匹配网络124，以潜在的不完全匹配(例如，因为不同的放大器102呈现不同的阻抗特性)为代价，可以节省显着的片上区域。在一些实施例中，可以选择输入匹配网络122以表示用于每个放大器102的“理想”输入匹配网络之间的“中点”或其他折中点；类似地，可以选择输出匹配网络124以表示每个放大器102的理想输出匹配网络之间的中点或其他折衷点。

在一些实施例中，开关配置114可以包括在输入匹配网络122和每个不同放大器102的输入之间的固定耦合，而不管哪个放大器102被包括在输入端子136和输出端子138。例如，输入匹配网络122可以用不同的连续导电迹线耦合到不同放大器102中的每一个，并且开关配置114可以包括设置在不同放大器102的输出和输出匹配网络124，以在输入端子136和输出端子138之间的信令路径中包括不同的放大器102。相反，在一些实施例中，开关配置114可以包括输出匹配网络124和输出匹配网络124之间的固定耦合，而不管放大器102中的哪一个被包括在输入端子136和输出端子138之间的信令路径中。例如，输出匹配网络124可以耦合到每个不同的放大器102，并且开关配置114可以包括设置在不同放大器102的输入和输入匹配网络122之间的开关，以包括放大器102中的不同放大器和输入端子136和输出端子138之间的信令路径。

开关配置114还可以包括一个或多个开关，以从偏置电路104(例如，与放大器102-1相关联的偏置输入112-1)选择性地提供不同偏置电流到相应放大器102的相应偏置输入112，与放大器102-n相关联的偏置输入112-n等)。例如，当放大器102-1包括在输入端子136和输出端子138之间的信令路径中时，偏置电路104可以向放大器102-1的偏置输入112-1提供偏置电流，以偏置放大器102-1进入其适当的操作模式。如果放大器102-2包括在输入端子136和输出端子138之间的信令路径中，则偏置电路104可以向放大器102-2的偏置输入112-2提供偏置电流以偏置放大器102-2进入其适当的操作制度。

在一些实施例中，偏置电路104可以包括偏置产生电路140和偏置控制电路142。偏置控制电路142可以被配置为接收表示期望的功率模式和/或偏置电平的信号，确定基于接收信号提供的偏置电流的量，并且向偏置产生电路140提供指示该偏置电流的信号。偏置产生电路140可以被配置为接收指示偏置电流的信号，并且生成偏置电流，用于提供给放大器102。功率模式和偏置电平的示例将在下面参考图8进一步详细讨论。

偏置控制电路142可以基于期望的功率模式和/或偏置电平致使开关配置114中的一个或多个开关的致动。在一些实施例中，偏置控制电路142可以使开关114中的开关中的不同开关被致动，以在输入端子136和输出端子138之间的信令路径中包括不同的放大器102。例如，放大器102-1可以对应于低功率模式，放大器102-2可以对应于中功率模式，以及放大器102-n可以对应于高功率模式。在这样的实施例中，偏置控制电路142可以使开关配置114中的一个或多个开关将放大器102-1(分别地，放大器102-2和放大器102-n)插入输入端子136和输出端子138响应于低(分别地，中和高)功率模式信号的接收。

在一些实施例中，偏置控制电路142可致使开关和开关配置114中的不同者被致动以将偏置电流路由到不同的放大器102。特别地，偏置控制电路142可导致偏置当该放大器102被包括在输入端子136和输出端子138之间的信令路径中时，该电流被路由到特定放大器102。例如，当开关配置114中的开关被布置成包括放大器102-1输入端子136和输出端子138之间的信令路径，偏置控制电路142可以使开关配置114中的开关提供偏置产生电路140和偏置输入112-1之间的偏置电流的路径。当开关配置114中的开关被布置为在输入端子136和输出端子138之间的信令路径中包括放大器102-2时，偏置控制电路142可以使开关配置114中的开关提供偏置路径偏置产生电路140和偏置输入112-2之间的电流。

如上所述，不同的放大器102可以设置有不同量的偏置电流以用于正确操作。例如，放大器102-1可以被提供有小于提供给放大器102-2的偏置电流的偏置电流。在一些实施例中，当开关放大器150具有不同的功率约束时，不同的放大器102可以适合使用。例如，在额定(例如，“正常”)操作期间，额定偏置电流放大器102(例如，放大器102-2)可以包括在输入端子136和输出端子138之间的信令路径中，放大器102(例如，放大器102-1)可以在切换放大器150的功率消耗将被降低到其额定值以下的时段期间包括在输入端子136和输出端子138之间的信令路径中。

当不同的偏置电流可用时(例如，由于不同的功率约束)，使用不同的放大器102可以减轻在常规放大器中在低偏置电流下发生的增益扩展。当常规放大器被“最佳地”偏置以在其单位增益电流频率附近操作时，放大器能够实现其最大增益。然而，当提供给常规放大器的偏置电流减小到低于“最佳”值(例如，由于功率约束)时，放大器随着输入电压的幅度的增加而呈现增益的增加(称为“增益扩展“)，因此不再表现出恒定的增益。在本文公开的开关放大器150的一些实施例中，不同的放大器102可以被设计为在不同的偏置电流下执行良好(例如，提供充分恒定的增益)，使得当可用的偏置电流改变时(例如，由于功率约束改变)，用于该可用偏置电流的对应的“最佳”放大器102可以被包括在输入端子136和输出端子138之间的信令路径中。图2是描绘根据各种实施例，可以包括在图1的开关放大器系统100中的不同放大器在固定低偏置电流下的示例性增益对输入功率曲线的曲线图200。特别地，曲线202可以表示“大”放大器102的增益对输入功率，并且曲线204可以表示当“小”放大器102被偏置在相同的低偏置电流时的增益对输入功率。“大”放大器可以具有比“小”放大器更大的长度和/或宽度。例如，与曲线202相关联的“大”放大器可以包括四个并联晶体管，每个具有0.2μm的宽度和4μm的长度，而与曲线204相关联的“小”放大器可以包括单个晶体管，其具有宽度为0.2μm，长度为4μm。在这样的实施例中，曲线202和204下面的低偏置电流可以是大约2ma。图2的特定数值和曲线形状仅是说明性的，并且本文参考图2讨论的原理可以有用地应用于可以包括在开关放大器150中的任何合适的放大器。

如图200所示，随着输入功率的增加，与曲线202相关联的“大”放大器102的增益随着输入功率的增加而显着增加。这可能导致信号通路下游的电路的非预期饱和，和/或可能在输入的实际幅度的输出处提供伪画面(因为在较高功率处的增益与较低功率处的增益明显不同)。对于与曲线204相关联的“小”放大器，虽然在所有输入功率处的增益小于“大”放大器，但是随着输入功率增加，增益稍微增加然后略微减小(即，呈现轻微的“增益减小”)。由曲线204表示的这些轻微扩展和增益的减小在曲线202的显着增益扩展不是的许多应用中是可以容忍的。因此，在低偏置电流下，开关放大器150可以“激活”放大器102，例如与曲线204相关联的“小”放大器(以降低总增益为代价实现更恒定的增益)，并可激活放大器102像在较高偏置电流下与曲线202相关联的“大”放大器。例如，开关放大器150的放大器102-1可以是“大”放大器(用于额定功率应用)，并且放大器102-2可以是“小”放大器(用于低功率应用)。更一般地，开关放大器150可以包括两个或更多个放大器102，每个被设计为在特定偏置电流下以基本恒定的增益操作，并且开关放大器150可以随着偏置电流改变(例如，响应功率约束)。

图1的开关放大器150可以以任何合适的方式实现。例如，图3-6是开关放大器150的各种示例实施例的示意图，其中不同的放大器102是跨导放大器。现在将依次讨论图3-6。

图3描绘了开关放大器150，其中开关配置114包括开关106以选择性地将输入匹配网络102耦合到放大器102中的不同放大器，以及开关116以选择性地将偏置产生电路140耦合到不同的放大器102(以将偏置电流递送到对应的偏置输入112)。虽然在图3中示出了两个放大器102，根据需要，可以类似地包括更多的放大器102。如上所述，开关配置114的开关106和116可以由偏置控制电路142控制；为了便于说明，没有示出该控制的信号传导途径。在图3的实施例中，放大器102的输出“永久地”耦合到输出匹配网络124。

图3的实施例可用于在放大器102-1和放大器102-2之间“交替”。如上所述，放大器102-1可以被定大小以在低偏置电流下正确操作，并且放大器102-2可以被定大小以在更高偏置电流下正确操作。例如，放大器102-2可以被定大小以用于在额定偏置电流(对应于额定功率模式)下的适当操作，并且放大器102-1可以被调整大小用于在10-20的偏置电流下的适当操作％的额定偏置电流(对应于低功耗模式)。

当图3的开关放大器150在额定功率模式下操作(例如，以信号通知给偏置控制电路142)，但是偏置控制电路142可以使开关116-2闭合以允许偏置产生电路140将偏置电流传送到偏置输入112-2和偏置控制电路142可以使开关106-2闭合以将放大器102-2包括在输入端子136和输出端子138之间的信令路径中(并且特别地，允许输入提供到输入端子136以传递到放大器102-2的输入)。偏置控制电路142还可以使开关106-1和116-1断开，并且偏置产生电路140向放大器102-2提供适当的额定偏置电流。

当图3的开关放大器150在低功率模式下操作(例如，如以信号通知到偏置控制电路142)，但是偏置控制电路142可以使开关116-1闭合以允许偏置产生电路140将偏置电流传送到偏置输入112-1和偏置控制电路142可以使开关106-1闭合以将放大器102-1包括在输入端子136和输出端子138之间的信令路径中(并且特别地，允许输入提供给输入端136以传递到放大器102-1的输入)。偏置控制电路142还可以使开关106-2和116-2断开，并且偏置产生电路140向放大器102-1提供适当的低偏置电流。因此，在低功率模式中的开关放大器150的功率消耗可以小于在额定功率模式中的开关放大器150的功率消耗。

图4描绘了图3的开关放大器150的实施例。如上面参考图3所述，虽然在图4中示出了两个放大器102，根据需要，可类似地包括更多的放大器102。如上所述，开关配置114的开关106和116可以由偏置控制电路142控制；为了便于说明，没有示出该控制的信号传导途径。

如图4所示，放大器102-1可以包括晶体管172，并且放大器102-2可以包括晶体管174。图4所示的晶体管是双极结型晶体管(bjt)。晶体管172和174可以布置在共发射极配置中，如图所示。开关106-1和106-2可以以异或方式闭合，以分别包括在输入端136和输出端138之间的信令路径中的晶体管172和174。偏置产生电路140可以包括参考电压源152耦合(产生电流iref)的参考电压152。可靠性开关156和158可以分别耦合在参考电流源154和电流镜晶体管176和180之间。可靠性开关156和158当关闭时可以帮助保持相应的电流镜晶体管176和180不进入饱和模式(在该点它们的行为可能是非理想的)。偏置产生电路140还可以包括β辅助(betahelper)晶体管178和182，其可以帮助隔离相应的电流镜晶体管176和180的集电极和基极。

图4的开关放大器150可以包括ac隔离电感器160以改善偏置产生电路140和放大器102-1和102-2之间的ac隔离，以及dc隔离电容器162，以改善开关放大器150的主体和简并电感器164可以耦合到晶体管172和174的发射极，以简化放大器102-1和102-2，以提高线性度(以增益为代价)。

如上面参考图3所讨论的，图4的实施例可用于在放大器102-2(大小适于在对应于额定功率模式的额定偏置电流下正确操作)和放大器102-1(大小适于在偏置电流为10-20％的额定偏置电流，对应于低功耗模式)。在图4的实施例中，晶体管172的尺寸可以小于晶体管174的尺寸。

当图4的开关放大器150在额定功率模式下操作(例如，如以信号通知到偏置控制电路142)，但是偏置控制电路142可以使开关116-2和158闭合以允许偏置产生电路140将偏置电流到偏置输入112-2，并且偏置控制电路142可以使开关106-2闭合以将放大器102-2包括在输入端子136和输出端子138之间的信令路径中。偏置控制电路142也可以使开关106-1,116-1和156断开。如果电流镜像晶体管180的尺寸为q2，并且晶体管174的尺寸为m*q2，则额定功率模式下开关放大器150中的总电流将近似为(m+1)*iref，其中m*iref，该电流作为放大器102-2的偏置电流提供。可选择电流m*iref以实现放大器102-2的峰值单位电流增益频率，其可针对给定功率消耗优化其性能。可以选择m的值以限制开关放大器150的总电流消耗。

当图4的开关放大器150在低功率模式下操作(例如，如以信号通知到偏置控制电路142)，但是偏置控制电路142可以使开关116-1和156闭合以允许偏置产生电路140将偏置电流到偏置输入112-1，并且偏置控制电路142可以使开关106-1闭合以将放大器102-1包括在输入端子136和输出端子138之间的信令路径中。偏置控制电路142也可以使开关106-2,116-2和158断开。如果电流镜像晶体管176的尺寸是q1，并且晶体管172的尺寸是n*q1，则在低功率模式下开关放大器150中的总电流将近似为(n+1)*iref，其中n*作为放大器102-1的偏置电流提供的电流的iref。电流n*iref可以被选择为放大器102-1的峰值单位增益电流频率电流，其可以针对给定功率消耗优化其性能。如上所述，晶体管172的尺寸n*q1可以被选择为小于晶体管174的尺寸m*q2，并且可以选择n的值以限制开关的总电流消耗n的值可以小于m的值，使得在低功率模式中开关放大器150的总电流消耗小于在额定功率模式下的电流消耗。在一些实施例中，可以增加比率m/n以降低在低功率模式下的功率消耗，同时以峰值性能在额定功率模式下操作。

图5描绘了图3的开关放大器150的实施例，其具有与图4的实施例基本相似的结构，但是其进一步包括共源共栅晶体管184(设置在输出匹配网络124和放大器102-1和102-2之间)和附带的共源共栅偏置电路186。共源共栅晶体管184可以被布置在基于共同的配置，并且可以有助于在开关放大器150在低功率模式和额定功率模式之间切换时提供稳定的输出阻抗(或者更一般地，当不同的放大器102切换到输入端端子136和输出端子138)。包括共源共栅晶体管184可以简化输出匹配网络124的设计，并且可以提供比放大器102-1和102-2的共发射极布置更高的增益(由于更高的输出阻抗)。包括共源共栅晶体管184的成本可以是更高的电压裕量，导致对于相同的参考电压152的值，输出处的容许电压摆幅减小。共源共栅偏置电路186可以采用任何合适的形式(例如，包括二极管)，并且可以利用来自参考电流源154的电流。

图6描绘图3的开关放大器150的实施例，其基本上类似于图4的实施例，但是包括互补金属氧化物半导体(cmos)晶体管而不是bjt。图4和6的实施例共有的元件以上参考图4讨论了。如上面参考图3所述，虽然在图6中示出了两个放大器102，根据需要，可以类似地包括更多的放大器102。如上所述，开关配置114的开关106和116可以由偏置控制电路142控制；为了便于说明，没有示出该控制的信号传导途径。

如图4所示，放大器102-1可以包括晶体管192，并且放大器102-2可以包括晶体管194。图6所示的晶体管是cmos晶体管(例如，金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet))，如上所述。晶体管192和194可以布置为公共源配置，如图所示。开关106-1和106-2可以以异或方式闭合以分别包括在输入端子136和输出端子138之间的信令路径中的晶体管192和194。可靠性开关156和158可以耦合分别在参考电流源154和电流镜晶体管188和190之间。开关156和116-1可以接通，而开关158和116-2断开，反之亦然。

如上面参考图3所讨论的，图4的实施例可以用于在放大器102-2(大小适于在对应于额定功率模式的额定偏置电流下正确操作)和放大器102-1(大小适于在偏置电流10-20％的额定偏置电流，对应于低功耗模式)。在图6的实施例中，晶体管192的尺寸可以小于晶体管194的尺寸。

当图6的开关放大器150在额定功率模式下操作(例如，如以信号通知到偏置控制电路142)，但是偏置控制电路142可以使开关116-2和158闭合以允许偏置产生电路140递送偏置电流到偏置输入112-2，并且偏置控制电路142可以使开关106-2闭合以将放大器102-2包括在输入端子136和输出端子138之间的信令路径中。偏置控制电路142也可以使开关106-1,116-1和156断开。如果电流镜像晶体管190的尺寸是m2，并且晶体管194的尺寸是m*m2，则额定功率模式下开关放大器150中的总电流将近似为(m+1)*iref，其中m*iref，该电流作为放大器102-2的偏置电流提供。电流m*iref可以被选择为放大器102-2的峰值单位增益电流频率电流，其可以针对给定功率消耗优化其性能。可以选择m的值以限制开关放大器150的总电流消耗。

当图6的开关放大器150在低功率模式下操作(例如，如以信号通知到偏置控制电路142)，但是偏置控制电路142可以使开关116-1和156闭合以允许偏置产生电路140将偏置电流到偏置输入112-1，并且偏置控制电路142可以使开关106-1闭合以将放大器102-1包括在输入端子136和输出端子138之间的信令路径中。偏置控制电路142也可以使开关106-2,116-2和158断开。如果电流镜晶体管188的尺寸是m1，并且晶体管192的尺寸是n*m1，则在低功率模式下开关放大器150中的总电流将近似为(n+1)*iref，其中n*作为放大器102-1的偏置电流提供的电流的iref。电流n*iref可以被选择为放大器102-1的峰值单位增益电流频率电流，其可以针对给定功率消耗优化其性能。如上所述，晶体管192的尺寸n*m1可以被选择为小于晶体管194的尺寸m*m2，并且可以选择n的值以限制开关的总电流消耗n的值可以小于m的值，使得在低功率模式中开关放大器150的总电流消耗小于在额定功率模式下的电流消耗。在一些实施例中，可以增加比率m/n以降低在低功率模式下的功率消耗，同时以峰值性能在额定功率模式下操作。

如上面参考图1所讨论的，在一些实施例中，偏置控制电路142可以被配置为接收表示期望的功率模式和/或偏置电平的信号，基于接收的信号确定要提供的偏置电流的量，的偏置电流施加到偏置产生电路140。图7是根据各种实施例，图1的开关放大器150的示例偏置控制电路142的各种输入和输出的框图。在图7的实施例中，偏置控制电路142可以接收额定/低功率模式信号和偏置电平信号作为输入。额定/低功率模式信号和/或偏置电平信号可以由操作者(例如，通过键盘，触摸屏或拨号盘)提供，或者可以由较大系统中的另一个设备提供(例如，电源管理设备)。额定/低功率模式信号可以是指示开关放大器150是工作在额定功率模式还是工作在低功率模式的模拟或数字信号。对于开关放大器150可以适应多于两个功率模式(例如，三个或更多功率模式)的实施例，额定/低功率模式信号可以指示多于两个功率模式中的哪一个是功率模式，其中开关放大器150操作(例如，使用多位数字信号或具有三个或更多个有效值的模拟信号)。

偏置电平信号可以是指示偏置电流应当在对应于所选功率模式的可能偏置电流的范围内的模拟或数字信号。例如，图8是描绘用于图1的开关放大器150的额定和低功率模式的示例偏置电流相对偏置电平曲线802和804的曲线图800。根据各种实施例。当开关放大器150处于低功率模式(曲线804)时，偏置产生电路140可以提供偏置电流(到适当的放大器102)，该偏置电流选自可能的偏置电流范围(大约0ma至大约9ma)。提供给偏置控制电路142的偏置电平信号可以指示在相应范围内的期望偏置电流。例如，图8描绘其中存在对应于与低功率模式相关联的0-9ma范围内的不同偏置电流的八个可能偏置电平(0-7，其可使用3位数字值传送)的实施例。当开关放大器150处于额定功率模式(曲线802)时，偏置产生电路140可以提供偏置电流(到适当的放大器102)，该偏置电流从可能的偏置电流范围(约9ma至约40ma)。提供给偏置控制电路142的偏置电平信号可以指示在相应范围内的期望偏置电流。例如，图8的八个可能的偏置电平对应于与额定功率模式相关联的9-40ma范围内的不同偏置电流。在一些实施例中，偏置电平可以是在“选择的”放大器102最佳地最佳操作的可用偏置电流范围内的点；该点可以在制造期间确定或者例如在操作期间自动确定。偏置电流的特定量，不同功率模式的特定范围，以及图6中所示的偏置电平的特定数量。图8中的示例仅仅是说明性的，并且可以使用任何合适的值。

如图7所示，偏置控制电路142可以输出偏置电流信号和/或开关控制信号。偏置电流信号可以被提供给偏置产生电路140，并且可以指示由偏置产生电路140提供给放大器102的偏置电流的量。开关控制信号可以被提供给开关配置104，并且可以指示开关配置114中的哪些开关应当被打开和/或闭合以促进开关放大器150内的期望配置，如上所述。在一些实施例中，开关控制信号可以包括用于开关配置114中包括的多个开关中的每一个的多个信号，多个信号打开或闭合多个开关中的相应开关。

图9是根据各种实施例的操作开关放大器的方法900的流程图。以下参照方法900讨论的操作可以参考图1的开关放大器150来说明。但是这仅仅是为了便于讨论，并且方法900可以用于操作任何合适的开关放大器。尽管方法900讨论了具有两种功率模式的实施例，但是根据需要，该方法可以包括三种或更多种功率模式。

在902，可以向开关放大器中的第一放大器提供第一偏置电流。第一偏置电流可以是例如额定偏置电流，并且可以由偏置电路104(例如，偏置产生电路140)提供给放大器102-2(其可以被设计为在接近峰值性能与额定偏置电流)。在一些实施例中，开关配置114中的一个或多个开关可以被断开和/或闭合，以便于在902向第一放大器提供第一偏置电流。在一些实施例中，开关配置114中的一个或多个开关被打开和/或闭合以将第一放大器包括在开关放大器的输入和输出之间的信令路径中(经由输入匹配网络122和输出匹配网络124)。

在904，可以确定是否已经接收到低功率模式信号。在一些实施例中，偏置电路104(例如，偏置控制电路142)可以在904执行确定。低功率模式信号可以采取任何合适的形式，诸如上面参考图1和2讨论的任何形式。如果在904处确定没有接收到低功率模式信号，则可以继续监视低功率模式信号。

如果在904处确定已经接收到低功率模式信号，则方法900可以进行到906，并且可以将低于第一偏置电流的第二偏置电流提供给开关放大器中的第二放大器。第二偏置电流可以是例如低偏置电流，并且可以由偏置电路104(例如，偏置产生电路140)提供给放大器102-1(其可以被设计成在接近峰值性能时以低偏置电流)。在一些实施例中，开关配置114中的一个或多个开关可以是断开和/或闭合，以便于在906处向第二放大器提供第二偏置电流。在一些实施例中，断开和/或闭合以将第二放大器包括在开关放大器的输入和输出之间的信令路径中(经由输入匹配网络122和输出匹配网络124)；可以从信令路径中排除902的第一放大器。

在908，可以确定是否已经接收到额定功率模式信号。在一些实施例中，偏置电路104(例如，偏置控制电路142)可以在908执行确定。额定功率模式信号可以采取任何合适的形式，诸如上面参考图1和2讨论的任何形式。如果在908确定没有接收到额定功率模式信号，则可以继续监视额定功率模式信号。如果在908处确定已经接收到额定功率模式信号，则方法900可以返回到902，并且可以将第一偏置电流提供给开关放大器中的第一放大器。

在一些实施例中，包括在开关放大器150中的多个放大器102中的不同的可以完全分离，而在其他实施例中，多个放大器102中的两个或多个不同的放大器可以共享组件。例如，如果放大器102-1包括单个晶体管，并且放大器102-2包括三个并联晶体管，则放大器102-2的三个并联晶体管可以包括放大器102-1的单个晶体管。更一般地，多个放大器102中的不同放大器可以共享资源(例如，晶体管池)，并且可以通过不同放大器102使用这些资源中的哪一个(以及如何使用它们)来彼此区分。在一些开关配置114可以包括一个或多个开关，以允许共享集合(例如，晶体管的共享集合)中的不同资源被打开和闭合，以实现每个放大器102的期望配置。在一些实施例中，在多个放大器102中的不同的放大器之间共享的资源可以包括具有不同大小(使得多个放大器102实现不同的增益)的晶体管。在一个这样的示例中，不同的尺寸可以通过二的幂(例如，一个，两个，四个，八个，十六个等)相关，并且晶体管中的不同晶体管可以以任何期望的组合的输入端子136和输出端子138之间的信令路径。

本文公开的实施例可以包括在任何合适的设备中，诸如任何合适的计算设备。例如，图10是根据本公开的教导，可以包括图1的开关放大器150的任何实施例的计算设备的框图。具体地，计算设备1000的可以受益于多功率模式下的放大的任何组件可以有利地包括开关放大器150。在图10中示出了多个组件，但是可以省略或复制这些组件中的任何一个或多个，以适合于应用。在一些实施例中，这些组件中的一些或全部被制造在单个片上系统(soc)管芯上。

另外，在各种实施例中，计算设备1000可以不包括图10中所示的一个或多个组件，但是计算设备1000可以包括用于耦合到一个或多个组件的接口电路。例如，计算设备1000可以不包括显示设备1006，但是可以包括显示设备1006可以耦合到的显示设备接口电路(例如，连接器和驱动器电路)。在另一组示例中，计算设备1000可以不包括音频输入设备1024或音频输出设备1008，但是可以包括音频输入或输出设备接口电路(例如，连接器和支持电路)，音频输入设备1024或音频输出设备1008。计算设备1000的任何一个或多个组件可以包括一个或多个开关放大器150。

计算设备1000可以包括处理设备1002(例如，一个或多个处理设备)。如本文所使用的，术语“处理设备”或“处理器”可以指处理来自寄存器和/或存储器的电子数据以将该电子数据转换成可以存储在寄存器中的其他电子数据的任何设备或设备的一部分，以及/或存储器。处理设备1002可以包括一个或多个数字信号处理器(dsp)，专用集成电路(asic)，中央处理单元(cpu)，图形处理单元(gpu)，密码处理器(在硬件内执行密码算法的专用处理器)，服务器处理器或任何其它合适的处理设备。在一些实施例中，处理设备1002可以包括开关放大器150.计算设备1000可以包括存储器1004，存储器1004本身可以包括一个或多个存储器设备，例如易失性存储器(例如，动态随机存取存储器(dram)非易失性存储器(例如，只读存储器(rom))，闪存，固态存储器和/或硬盘驱动器。在一些实施例中，存储器1004可以包括与处理设备1002共享管芯的存储器。该存储器可以用作高速缓存存储器，并且可以包括嵌入式dram(edram)或自旋转移力矩ram(stt-mram)。

在一些实施例中，计算设备1000可以包括通信芯片1012(例如，一个或多个通信芯片)。例如，通信芯片1012可以被配置为管理用于向计算设备1000传输数据和从计算设备1000传输数据的无线通信。术语“无线”及其派生词可以用于描述电路、设备、系统、方法、技术、通信信道等，其可以通过使用调制的电磁辐射通过非固体介质来传送数据。该术语并不意味着相关联的设备不包含任何导线，尽管在一些实施例中它们可能不包括。通信芯片1012可以包括开关放大器150。

通信芯片1012可以实现多种无线标准或协议中的任何一种，包括但不限于包括wi-fi(ieee802.11家族)，ieee802.16标准(例如，ieee802.11标准)的电气和电子工程师协会ieee802.16-2005修正)，长期演进(lte)项目以及任何修改，更新和/或修订(例如，高级lte项目，超移动宽带(umb)项目(也称为“3gpp2”)等)。)。ieee802.16兼容的宽带无线接入(bwa)网络通常被称为wimax网络，wimax网络是代表微波接入的全球互通性的缩写，wimax是通过针对ieee802.16标准的一致性和互操作性测试的产品的认证标记。通信芯片1012可以根据全球移动通信系统(gsm)，通用分组无线业务(gprs)，通用移动电信系统(umts)，高速分组接入(hspa)，演进hspa(e-hspa)，或lte网络。通信芯片1012可以根据增强型数据gsm演进(edge)，gsmedge无线电接入网络(geran)，通用陆地无线电接入网络(utran)或演进utran(e-utran)来操作。通信芯片1012可以根据码分多址(cdma)，时分多址(tdma)，数字增强无绳电信(dect)，演进数据优化(ev-do)及其衍生物以及任何其他被指定为3g，4g，5g及以上的无线协议。在其他实施例中，通信芯片1012可以根据其他无线协议进行操作。计算设备1000可以包括用于促进无线通信和/或接收其他无线通信(诸如am或fm无线电传输)的天线1022。

在一些实施例中，通信芯片1012可以管理有线通信，例如电，光或任何其它合适的通信协议(例如，以太网)。如上所述，通信芯片1012可以包括多个通信芯片。例如，第一通信芯片1012可以专用于诸如wi-fi或蓝牙的较短程无线通信，并且第二通信芯片1012可以专用于较长距离无线通信，诸如全球定位系统(gps)edge，gprs，cdma，wimax，lte，ev-do或其他。在一些实施例中，第一通信芯片1012可以专用于无线通信，并且第二通信芯片1012可以专用于有线通信。

计算设备1000可以包括电池/电源电路1014.电池/电源电路1014可以包括一个或多个能量存储设备(例如，电池或电容器)和/或用于将计算设备1000的组件耦合到与计算设备1000分离的能量源(例如，ac线路功率)。电池/电源电路1014可以包括开关放大器150。

计算设备1000可以包括显示设备1006(或如上所述的相应的接口电路)。显示设备1006可以例如包括诸如平视显示器，计算机监视器，投影仪，触摸屏显示器，液晶显示器(lcd)，发光二极管显示器或平板显示器的任何视觉指示器。

计算设备1000可以包括音频输出设备1008(或如上所述的相应的接口电路)。音频输出设备1008可以包括生成可听指示器的任何设备，例如扬声器，耳机或耳塞。

计算设备1000可以包括音频输入设备1024(或如上所述的相应的接口电路)。音频输入设备1024可以包括生成表示声音的信号的任何设备，诸如麦克风，麦克风阵列或数字设备(例如，具有乐器数字接口(midi)输出的设备)。

计算设备1000可以包括全球定位系统(gps)设备1018(或如上所述的相应的接口电路)。gps设备1018可以与基于卫星的系统通信，并且可以接收计算设备1000的位置，如本领域中已知的。gps装置1018可以包括开关放大器150。

计算设备1000可以包括其它输出设备1010(或如上所述的相应的接口电路)。其他输出设备1010的示例可以包括音频编解码器，视频编解码器，打印机，用于向其他设备提供信息的有线或无线发射机或附加存储设备。

计算设备1000可以包括其它输入设备1020(或如上所述的相应的接口电路)。其他输入设备1020的示例可以包括加速度计、陀螺仪、罗盘、图像捕获设备、键盘，诸如鼠标、触笔、触摸板、条形码读取器的光标控制设备、快速响应(quickresponse，qr)代码读取器、任何传感器或射频识别(rfid)读取器。

计算设备1000可以具有任何期望的形式因素，诸如手持或移动计算设备(例如，蜂窝电话、智能电话、移动互联网设备、音乐播放器、平板计算机、膝上型计算机计算机、上网本计算机、超极本计算机、个人数字助理(pda)、超移动个人计算机等)、台式计算设备、服务器或其他联网计算组件、打印机、扫描仪、监视器、机顶盒、娱乐控制单元、车辆控制单元、数字相机、数字视频记录器或可穿戴计算设备。在一些实施例中，计算设备1000可以是处理数据的任何其他电子设备。

以下段落提供了本文公开的实施例的各种示例。

示例1是开关放大器，包括：第一放大器；第二放大器；所述第一放大器和所述第二放大器共用的输入匹配网络；以及至少一个开关，用于经由输入匹配网络将开关放大器的输入耦合到第一放大器或第二放大器中的一个。

示例2可以包括示例1的主题，并且还可以包括偏置产生电路，用于当输入通过输入匹配网络耦合到第一放大器时向第一放大器提供第一偏置电流，并且提供当所述输入经由所述输入匹配网络耦合到所述第二放大器时，向所述第二放大器提供第二偏置电流，其中所述第二偏置电流小于所述第一偏置电流。

示例3可以包括示例2的主题，并且还可以包括偏置控制电路，用于：接收低功率模式信号；以及响应于接收到所述低功率模式信号，使所述偏置产生电路产生所述第二偏置电流。

示例4可以包括示例3的主题，并且还可以指定，偏置控制电路还用于响应于接收到低功率模式信号，使得至少一个开关将输入，经由输入匹配网络耦合到第二放大器。

示例5可包括实例3-4中的任一者的主题，且可进一步指定所述偏压控制电路进一步：接收额定功率模式信号；以及响应于所述额定功率模式信号的接收，使所述偏置产生电路产生所述第一偏置电流。

示例6可以包括示例5的主题，并且还可以指定偏置控制电路还用于响应于接收到额定功率模式信号，使得至少一个开关将输入经由输入匹配网络耦合到第一放大器。

示例7可以包括示例5-6中任一个的主题内容，并且还可以规定：偏置控制电路还用于：接收偏置电平信号；响应于所述额定功率模式信号和所述偏置电平信号的接收，在额定功率模式电流范围内识别对应于所述偏置电平信号的电流值；以及使所述偏压产生电路产生所述第一偏压电流，其中所述第一偏压电流具有所述电流值。

示例8可以包括示例3-7中任一项的主题，并且还可以规定：偏置控制电路还用于：接收偏置电平信号；响应于所述低功率模式信号和所述偏置电平信号的接收，在低功率模式电流范围内识别对应于所述偏置电平信号的电流值；以及使所述偏压产生电路产生所述第二偏压电流，其中所述第二偏压电流具有所述电流值。

示例9可以包括示例1-8中任一个的主题，并且还可以包括对于第一和第二放大器共同的输出匹配网络。

示例10可以包括示例9的主题，并且还可以包括至少一个开关，以将开关放大器的输出经由输出匹配网络耦合到第一放大器或第二放大器中的一个。

示例11可以包括示例1-10中任一项的主题，并且还可以指定第一和第二放大器是跨导放大器。

示例12可以包括示例1-11中任一项的主题，并且还可以包括第三放大器；其中所述输入匹配网络对于所述第一，第二和第三放大器是公共的，并且所述至少一个开关经由所述输入匹配网络将所述输入耦合到所述第一放大器，所述第二放大器或所述第三放大器中的一个。

示例13可以包括示例1-12中任一项的主题，并且还可以指定第一放大器包括第一双极结晶体管(bjt)，并且第二放大器包括第二双极结型晶体管。

示例14可以包括示例13的主题，并且还可以包括包括一对电流镜bjt的偏置产生电路。

示例15可以包括示例14的主题，并且还可以指定偏置产生电路进一步包括一对β辅助bjt。

示例16可以包括示例13-15中任一项的主题，并且还可以指定第一放大器具有共源共栅拓扑。

示例17可以包括示例13-16中任一项的主题，并且可以进一步指定第一和第二bjt布置在共发射极配置中。

示例18可以包括示例1-17中任一项的主题，并且还可以规定第一放大器包括第一金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)，并且第二放大器包括第二mosfet。

示例19是一种开关放大器系统，包括：开关放大器，包括第一放大器；第二放大器；所述第一放大器和所述第二放大器共用的输入匹配网络，或者所述第一放大器和所述第二放大器共用的输出匹配网络；以及偏置电路，用于选择性地(1)向所述第一放大器提供第一偏置电流或(2)向所述第二放大器提供第二偏置电流，其中所述第二偏置电流小于所述第一偏置电流。

示例20可以包括示例19的主题，并且还可以指定偏置电路用于：接收低功率模式信号；以及响应于接收到所述低功率模式信号，提供所述第二偏置电流。

示例21可以包括示例20的主题，并且还可以包括至少一个开关，该开关响应于低功率模式信号，(1)经由开关放大器系统耦合开关放大器系统的输入，输入匹配网络耦合到所述第二放大器，或(2)经由所述输出匹配网络将所述开关放大器系统的输出耦合到所述第二放大器。

示例22可以包括示例20-21中任一个的主题内容，并且还可以规定偏置电路还用于：接收额定功率模式信号；以及响应于所述额定功率模式信号的接收，提供所述第一偏置电流。

示例23可以包括示例19-22中任一个的主题，并且可以进一步指定第一和第二放大器是跨导放大器。

示例24可以包括示例19-23中任一项的主题，并且还可以指定偏置电路包括一对电流镜双极结型晶体管(bjt)。

示例25可以包括示例19-24中任一个的主题，并且还可以指定第一放大器具有级联拓扑。

示例26可以包括示例19-25中任一项的主题，并且还可以指定第一放大器包括第一金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)，并且第二放大器包括第二mosfet。

示例27可以包括示例19-26中任一项的主题，并且还可以包括耦合到开关放大器的输入的射频(rf)信号源。

示例28是一种操作具有可调节功率消耗的开关放大器的方法，包括：向开关放大器中的第一放大器提供第一偏置电流；接收低功率模式信号；以及响应于接收到所述低功率模式信号，向所述开关放大器中的第二放大器提供第二偏置电流，其中所述第二偏置电流低于所述第一偏置电流，并且其中所述第一和第二放大器共享输入匹配网络或输出匹配网络。

示例29可以包括示例28的主题，并且还可以包括响应于接收到低功率模式信号，致动一个或多个开关以将开关放大器的输入耦合到第二放大器。

示例30可以包括示例28-29中任一项的主题，并且还可以包括：在将第二偏置电流提供给第二放大器之后，接收额定功率模式信号；

响应于接收到所述额定功率模式信号，将所述第一偏置电流提供给所述第一放大器；以及致动一个或多个开关以将所述开关放大器的输入耦合到所述第一放大器。

示例31可以包括示例28-30中任一项的主题，并且还可以规定第一和第二放大器是跨导放大器。

示例32可以包括示例28-31中任一项的主题，并且还可以指定第一和第二放大器共享输入匹配网络和输出匹配网络。

示例33是包括本文所公开的任何开关放大器的计算设备。

示例34是包括用于执行本文公开的任何方法的装置的装置。