具有多个输出和可配置退化电感器的放大器的制造方法_3

文档序号:9291988阅读:来源:国知局
>[0053] 在一示例性设计中,LNA500可以(i)在单输出模式中用标称源退化电感L1来操 作,或者(ii)在多输出模式中用较小源极退化电感L2来操作,其中L2 <L1。在单输出模 式中,晶体管526可以经由模式(Mode)信号上的低电压来被截止,仅有电感器522可被親 合在增益晶体管534的源极与电路接地之间,电感器524可以从电路接地被断开连接,并且 电感器522可以提供标称源极退化电感。在多输出模式中,晶体管526可以经由Mode信号 上的高电压来被导通,电感器522和524二者可以被耦合在增益晶体管534的源极与电路 接地之间,并且电感器522和524的并联组合可以提供较小源极退化电感。电感器522可 以被设计成在单输出模式中提供期望的源极退化电感L1。电感器522与524的并联组合可 以被设计成在多输出模式中提供期望的源极退化电感L2。电感L2可以是电感L1的将近一 半或者L1的某个其他分数。
[0054] 在一示例性设计中,LNA500可以支持单输出模式和/或多输出模式中的多个增 益设置。例如,可在多输出模式中支持高增益设置和低增益设置。高增益设置可以通过使 晶体管526导通来被用于以较小源极退化电感获取较高增益。低增益设置可以通过使晶体 管526截止来被用于以较大源极退化电感获取较低增益。不同增益也可通过改变增益晶体 管534的偏置电流而在每种模式的每种增益设置中得到支持。
[0055] -般而言,对LNA的输入匹配可以用有源电路(例如,包括一个或多个晶体管)或 无源电路(例如,包括一个或多个电阻器、电感器、电容器等)来达成。可能期望仅使用一个 电路组件(例如,一个电感器)来进行输入匹配从而减小成本、功耗和电路面积。也可能期 望对单输出模式和多输出模式二者中的输入匹配使用相同电路组件(例如,相同电感器)。
[0056] 在图5A中的示例性设计中,输入匹配电路512包括耦合在输入匹配电路512的输 入与输出之间的电感器514。单个电路组件(例如,仅电感器514)可能足以在单输出模式 和多输出模式二者中为LNA500获取良好的输入匹配。电感器514可以被设计成在单输出 模式中以对增益晶体管534的最小偏置电流Ibl和由电感器522提供的标称源极退化电感 L1来提供良好的输入匹配。在多输出模式中,LNA500与电感器514的输入匹配可能由于 对增益晶体管534的较高偏置电流Ib2而降级。然而,在多输出模式中使用较小源极退化 电感L2可以改善LNA500与电感器514的输入匹配。一般而言,电感器514可以被设计成 在单输出模式和多输出模式二者中基于对每种模式使用的偏置电流和源极退化电感来获 取良好的输入匹配。
[0057] 输入匹配电路512也可用其他方式来实现。例如,输入匹配电路512可以包括耦合 在输入与电路接地之间的分流电容器、或者耦合在输出与电路接地之间的分流电容器、或 者耦合在增益晶体管534的栅极与源极之间的电容器、或者用其他方式耦合的某个其他电 路组件、或者以上的组合。每个电容器可以是固定电容器或者可配置电容器。可配置电容 器可以用可变电容器(变抗器)来实现,其具有能用模拟电压来改变的电容。可配置电容 器也可以用一组可切换电容器来实现,其中每个可切换电容器包括与至少一个开关串联耦 合的电容器。每个可切换电容器可通过闭合(诸)串联开关来被选择或者通过断开(诸) 串联开关来被取消选择。
[0058] 图5B示出了具有可配置源极退化电感的SHTOLNA502的示例性设计的示意图。 LNA502也可被用于图3中的LNA330和332中的任一个。在图5B中所示的示例性设计 中,LNA502包括图5A中的LNA500中的所有电路组件,除了图5A中的LNA500中的可配 置退化电感器520用图5B中的LNA502的可配置退化电感器521代替。
[0059] 在图5B中所示的示例性设计中,源极退化电感器521包括串联耦合的两个电感器 523和525。电感器523使其一端耦合到增益晶体管534的源极,并且使另一端耦合到节点 X。电感器525的使其一端耦合到节点X并且另一端耦合到电路接地。晶体管527使其源 极耦合到电路接地,并且使其栅极接收模式控制信号(Mode),并且使其漏极耦合到节点X。 电感器525和晶体管527并联耦合,并且该并联组合与电感器523串联耦合。晶体管527 作为开关来操作,该开关可以(i)被断开以将电感器525与电感器523串联耦合,或者(ii) 被闭合以短路电感器525并将电感器523耦合到电路接地。一般而言,源极退化电感可以 包括串联耦合的任何数目的电感器以及耦合到这些电感器的任何数目的开关。两个以上电 感器和一个以上开关可被用以获取两个以上不同源极退化电感值,这对于两个以上负载电 路来说是期望的。不同数目的RFout信号或不同组合的RFout信号可以与不同源极退化电 感值相关联。
[0060] S頂0LNA502在任何给定时刻可按单输出模式或多输出模式操作。LNA502可以 (i)在单输出模式中以标称源极退化电感以及(ii)在多输出模式中以较小的源极退化电 感来操作。在单输出模式中,晶体管527可以经由Mode信号上的低电压来被截止,电感器 523和525二者可以被串联耦合并且耦合在在增益晶体管534的源极与电路接地之间,并 且电感器523和525的串联组合可以提供标称源极电感。在多输出模式中,晶体管527可 以经由Mode信号上的高电压来被导通,电感器525可由晶体管527短路,仅有电感器523 可被耦合在增益晶体管534的源极与电路接地之间,并且电感器523可以提供较小的源极 电感。电感器523可以被设计成在多输出模式中提供期望的源极退化电感L2。电感器523 和525的串联组合可以被设计成在单输出模式中提供期望的源极退化电感L1,其中L1>L2。 电感L1可以是电感L2的大约两倍或者是L1的某个其他整数或非整数倍。
[0061] 图5C示出了具有可配置源极退化电感的snroLNA504的示例性设计的示意图。 LNA504也可被用于图3中的LNA330和332中的任一个。在图5C所示的示例性设计中, LNA504包括图5A中的LNA500中的所有电路组件。LNA504进一步包括第二增益晶体 管544、第二可配置退化晶体管550以及共源共栅晶体管546和548。增益晶体管544使 其栅极耦合到输入匹配电路512的输出,其源极耦合到可配置退化电感器550,并且其漏极 耦合到共源共栅晶体管546和548的源极。可配置退化电感器550被进一步耦合到电路接 地。共源共栅晶体管546使其栅极接收第三控制信号(Ven3),并且使其漏极耦合到负载电 路580。共源共栅晶体管548使其栅极接收第四控制信号(Ven4),并且使其漏极耦合到负 载电路590。
[0062] 在图5C中所示的示例性设计中,源极退化电感器550包括并联耦合的两个电感器 552和554。电感器552使其一端耦合到增益晶体管544的源极,并且使另一端耦合到电路 接地。电感器554使其一端耦合到增益晶体管544的源极,并且使另一端耦合到晶体管556 的漏极。晶体管556使其源极耦合到电路接地并且其栅极接收Mode信号。电感器554和 晶体管556被串联親合,并且该串联组合与电感器552并联親合。晶体管556作为开关来 操作,该开关可以(i)被闭合以将电感器554与电感器552并联耦合,或者(ii)被断开以 将电感器554从与电感器552的并联组合断开连接。
[0063] 在图5C中所示的示例性设计中,每个增益晶体管被耦合到单独的可配置退化电 感器。在另一示例性设计中,一个增益晶体管(例如,增益晶体管534)可以被耦合到可配 置退化电感器,并且另一增益晶体管可以被耦合到固定电感器。在还有另一示例性设计中, 一个增益晶体管(例如,增益晶体管534)可以被耦合到可配置退化电感器,并且另一共源 共栅晶体管可以被直接耦合到电路接地。
[0064] SIMOLNA504在任何给定时刻可按单输出模式或多输出模式操作。在单输出模 式的一个示例性设计中,增益晶体管534和544两者可被启用,并且两个共源共栅晶体管可 以被启用。共源共栅电路536和546可被启用以生成给负载电路580的第一输出RF信号 (RFoutl),并且共源共栅晶体管538和548可被禁用。替换地,共源共栅晶体管538和548 可被启用以生成给负载电路590的第二输出RF信号(RFout2),并且共源共栅晶体管536和 546可被禁用。在另一示例性设计中,可以启用一个增益晶体管534或544,并且可以启用 一个共源共栅晶体管。对于这两个示例性设计,可以为被启用的每个增益晶体管选择合适 的源极退化电感器,从而为LNA504获取单输出模式中期望的动态范围、增益,以及输入匹 配。
[0065] 在多输出模式中,可启用增益晶体管534和544二者。共源共栅晶体管536和546 可被启用以分别生成给负载电路580和590的RFoutl和RFout2,并且共源共栅晶体管538 和546可被禁用。替换地,所有四个共源共栅晶体管536、538、546和548可以被启用。可 以为每个增益晶体管选择合适的源极退化电感器,从而为LNA504获取多输出模式中期望 的动态范围、增益、以及输入匹配。
[0066] 在图5C所示的示例性设计中,通过使输入RF信号被施加到驱动共源共栅晶体管 536、538、546和548的两个增益晶体管534和544,该输入RF信号在"栅极"级被拆分。与 之形成对比的是,在图5A和图5B所示的示例性设计中,通过使输入RF信号被施加到驱动 两个共源共栅晶体管536和538单个增益晶体管,该输入RF信号在"共源共栅"级被拆分。 在栅极级拆分输入RF信号(如图5C所示)可提供比在共源共栅级拆分输入RF信号(如 图5A和5B中所示)更佳的性能。栅极级拆分的情况下的更佳性能可包括更佳增益、更低 的噪声指数、增进的线性度、更佳的隔离以减少下变频器的漏泄L0信号的耦合,等等。
[0067] 图ro示出了具有可配置源极退化电感的snroLNA506的示例性设计的示意图。 LNA506也可被用于图3中的LNA330和332中的任一个。在图?中所示的示例性设计 中,LNA506包括图5C中的LNA504中的除了可配置退化电感器550以外的所有电路组件, 该可配置退化电感器550在LNA506中被省略。增益晶体管534和544使其源极耦合在一 起并且耦合到可配置退化电感器520,该可配置退化电感器520进一步耦合到电路接地。
[0068] SHTOLNA506在任何给定时刻可按单输出模式或多输出模式操作。如以上对图5C 所描述的,可以为每个模式启用一个或多个增益晶体管以及一个或多个共源共栅晶体管。 在单输出模式中,仅有电感器522可被选择,并且电感器524可以通过使晶体管526截止来 被断开连接。在多输出模式中,电感器522和524两者可以通过使晶体管526导通来被选 择。电感器522可被设计成为LNA506提供单输出模式中期望的增益、动态范围和输入匹 配。电感器522和524可被设计成为LNA506提供多输出模式中期望的增益、动态范围和 输入匹配。
[0069] 图5A到ro示出具有可配置源极退化电感的snroLNA的四个示例性设计。具有 可配置源极退化电感的snroLNA也可以用其他方式来实现。在另一示例性设计中,snro LNA可包括转向共源共栅晶体管538或548 (而不是如图5C所示地包括转向共源共栅晶体 管538和548两者)。在又一示例性设计中,SHTOLNA可以包括各自使其源极耦合到电路 接地(而不是耦合到源极衰退电感器)的一个或多个增益晶体管。在又一示例性设计中, S頂0LNA可包括耦合在LNA的输入与输出之间的反馈电路。该反馈电路可包括电阻器、电 容器、晶体管、其他某个电路组件、或其组合。反馈电路可有助于输入匹配并且还可增进LNA 的线性度。
[0070] 图6示出了具有可配置源极退化电感的MIMOLNA600的示例性设计的示意图。 LNA600可被用于图
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