多级放大器的制造方法
【专利说明】多级放大器
[0001] 背景
[0002] 领域
[0003] 本发明一般涉及电子放大器。更具体地，本发明包括涉及低压多级放大器的实施 例。
【背景技术】
[0004] 无线通信系统被广泛部署以提供诸如语音、视频、数据以及类似物等的各种类型 的通信内容。这些系统可以是能够支持多个无线通信设备与一个或多个基站的同时通信的 多址系统。
[0005] 无线通信设备通常由电池供电。随着无线通信设备的功能性变得更为复杂，所以 希望无线通信设备使电池寿命最大化。通过减少无线通信设备的功耗，电池寿命可得以增 加。减少功耗的一种方式是在无线通信设备内使用更为高效的放大器。例如，使用较低电 源电压的放大器可以比使用较高电源电压的放大器更为高效。使用较低电源电压同时又提 供必要增益的放大器可实现各种益处。
[0006] 存在降低多级放大器的功耗的需要。更具体地，存在对降低多级放大器的输出级 的电源电压的实施例的需要。
[0007] 附图简述
[0008] 图1是包括配置成接收正电源电压和负电源电压的放大器的设备。
[0009] 图2是解说放大器的正电源电压和该放大器的负电源电压的波形的标绘图。
[0010]图3是解说多级放大器的框图。
[0011] 图4解说了多级放大器。
[0012] 图5解说了根据本发明的一示例性实施例的低压多级放大器。
[0013] 图6解说了根据本发明的一示例性实施例的低压多级放大器的偏置电路系统。
[0014] 图7是解说包括配置成用于在低电源电压下操作的输出级的多级放大器的仿真 结果的标绘图。
[0015] 图8是解说根据本发明的示例性实施例的方法的流程图。
[0016] 图9是解说根据本发明的示例性实施例的另一方法的流程图。
[0017] 详细描述
[0018] 以下结合附图阐述的详细描述旨在作为本发明的示例性实施例的描述，而无意表 示能在其中实践本发明的仅有实施例。贯穿本描述使用的术语"示例性"意指"用作示例、 实例或解说"，并且不应当一定要解释成优于或胜过其他示例性实施例。本详细描述包括具 体细节以提供对本发明的示例性实施例的透彻理解。对于本领域技术人员将显而易见的 是，没有这些具体细节也可实践本发明的示例性实施例。在一些实例中，公知的结构和设备 以框图形式示出以免湮没本文中给出的示例性实施例的新颖性。
[0019] 如本文中所描述的示例性实施例涉及用于使多级放大器的输出级的电源电压最 小化并由此提高该多级放大器的电压效率的实施例。根据本发明的各种示例性实施例，多 级放大器可包括配置成用于在低电源电压（例如，+/-0.1伏）下操作的输出级。仅作为示 例，输出级可包括耦合到正电源电压和输出的第一晶体管、以及耦合到负电源电压和该输 出的第二晶体管。该输出级还可包括具有第一端子和第二端子的第三晶体管，第三晶体管 的第一端子耦合到第一晶体管的第一端子并且第三晶体管的第二端子耦合到第一晶体管 的第二端子，并且第三晶体管配置成若正电源电压低于阈值则被激活。
[0020] 图1是包括配置成从数模转换器（DAC) 104接收模拟信号的功率放大器（PA) 102 的设备100的框图。进一步地，PA102配置成接收正电源电压VP()S和负电源电压V胃，并且 输出一输出电压V〇UT。图2解说了放大器的正电源电压VP()S、负电源电压Vmg和输出电压VQUT 的波形。如将会被本领域普通技术人员所理解的，常规放大器（例如，功率放大器）的功率 输出级可要求大约〇. 9伏或更高的正电源电压（例如，正电源电压VP(J以及大约-0. 9伏 或更低的负电源电压（例如负电源电压V胃)。
[0021] 图3是解说多级放大器106的框图，其可包括AB类放大器、G类放大器、H类放大 器、轨切换放大器、具有无限可变电源轨的放大器、或其任何组合。进一步地，多级放大器 106可包括运算放大器、功率放大器、分配放大器、或其任何组合。如图1中所解说的，功率 放大器102可包括多级放大器106。
[0022] 多级放大器106包括多个放大级。更具体而言，例如，多级放大器106可包括第一 级Gml110、第二级Gm2 112、阻尼级GmD114和输出级Gm3 116。多个放大级可以允许多级 放大器106以最小失真和最低功耗来放大输入信号108并生成经放大输出信号120。
[0023] B类放大器可以仅放大输入信号108的波周期的一半。以增加的失真为代价，B类 放大器具有高效率（即，因为B类放大器的放大元件在一半时间被关闭），结果导致减少的 功耗。通过使用互补对，多个B类放大器可被用于放大输入信号的两半，由此减少了失真。 然而，B类放大器的互补对可能经受交越失真，其中在B类放大器之一正在关闭而另一B类 放大器正开启时经历增加的失真。
[0024] 消除交越失真的一种方式是使用AB类放大器。在AB类放大器中，每个器件可以 放大信号的一半并在另一半期间传导相对小的量（即，而非关闭）。失真的量取决于在没有 信号时通过这两个设备的驻流（即，静态电流）。该静态电流直接取决于偏置电压。AB类 放大器具有比B类放大器更低的效率，但具有增加的线性度。
[0025] G类和H类放大器通过在不增加失真的情况下获得提高的效率来增强AB类输出 级。在G类放大器中，轨切换被用以提高效率，并且不同的电源电压可被用以容适输出信号 120中的摆动。通常，轨切换被用在输出级Gm3 116中，因为输出级Gm3 116经历最大的电 流摆动并且因此能获得效率上最大的提高。对于G类放大器，可以使用多个分立的电源电 压。对于H类放大器，可以通过将电源电压匹配到输出信号120来使用无限可变的电源电 压。将电源电压匹配到输出信号120有时可被称为包络跟踪。
[0026] 多级放大器106可进一步包括偏置电路系统118,该偏置电路系统118可以设置输 出级Gm3 116的静态电流，藉此供应输出级Gm3 116的正确操作所要求的最小净空。如将 在以下更完整地描述的，偏置电路系统118可经由阻尼级GmD 114向输出级Gm3 116提供 控制电压。
[0027] 图4是解说根据本发明的一示例性实施例的多级放大器200的框图。仅作为示例， 多级放大器200可包括图3的多级放大器106。多级放大器200可包括偏置电路系统218、 第一级Gml210、第二级Gm2 212、阻尼级GmD214和输出级Gm3 216。第一级GM1 210可接 收输入信号\并输出电压VQ1，VQ1可被提供至第二级Gm2 212的输入。第二级Gm2 212可 输出电压VQ2，VQ2可被提供至输出级Gm3 216的输入。输出级Gm3 216可输出一输出信号 I。输出级Gm3 216的输出可经由电容器C7耦合到参考电压，其可包括负电源电压。
[0028] 第一级Gml210的输出也可被耦合到电容器C1，该电容器C1可以耦合到并联的电 阻器R1和电容器C1二者。进一步地，电阻器R1和电容器C2可耦合到输出级Gm3 216的 输出。第二级Gm2 212的输出可进一步耦合到输出级Gm3 216的输出（经由电容器C6)和 阻尼级GmD214的输出中的每一者。第二级Gm2 212的输出端还可经由电容器C5被耦合 至阻尼级GmD214的输入。
[0029] 偏置电路系统218的输出可经由电阻器R2被耦合到阻尼级GmD214的输入，并可 输出控制电压VB。去往偏置电路系统218的附加反馈（未在图4中示出）可被用以促进控 制电压VB的生成，控制电压VB被传递通过电阻器R2和阻尼级GmD214,可生成输出级Gm3 216的操作所需的恰适静态电流。
[0030] 从阻尼级GmD214的输出朝向阻尼级GmD214的输入的阻抗可