具有可切换共栅增益缓冲器的放大器的制造方法
【专利说明】具有可切换共栅増益缓冲器的放大器
[0001]优先权要求
[0002]本专利申请要求于2013年I月17日提交且被转让给本申请受让人并因而被明确援引纳入于此的题为“GAIN STAGE SWITCHING IN AN AMPLIFIER(放大器中的增益级切换)”的美国临时专利申请第61/753，777号的优先权权益。
[0003]背景
[0004]领域
[0005]本申请一般涉及模拟前端的操作和设计，并且尤其涉及用于在模拟前端中使用的放大器的操作和设计。
【背景技术】
[0006]无线设备变得日益复杂，从而导致越来越多的电路系统被纳入到越来越小的芯片和电路板上。例如，无线设备中使用的常规接收机可包括耦合到缓冲器级的放大器，该缓冲器级提供多增益模式。
[0007]典型的共栅缓冲器级的线性度由缓冲器中的稳定电流设置。同时，该电流还设置缓冲器级的输入阻抗，由此可能需要一些附加片上匹配电路在缓冲器级的输入处给出50欧姆的输入阻抗以提供“无匹配缓冲器”。
[0008]典型地，当缓冲器的增益降低时，线性度要求并不下降。然而，如果放大器在缓冲器之前，则线性度要求可随着缓冲器提供的增益的降低而下降。因此，对于较低缓冲器增益模式，缓冲器中的电流可被降低，因为线性度要求下降。然而，此电流降低导致缓冲器的输入阻抗的改变并且由此在缓冲器输入处给出的阻抗改变，这是不合乎期望的。
[0009]因此，将期望用于与接收机中的放大器联用的共栅缓冲器级，其在缓冲器中的稳定电流改变时维持恒定输入阻抗，由此提供附加的功率节省和减小的电路系统。
[0010]附图简述
[0011]通过参照以下结合附图考虑的描述，本文中所描述的以上方面将变得更易于明了，在附图中:
[0012]图1解说了两个电子系统之间的无线通信；
[0013]图2示出了使用具有可切换增益缓冲器的放大器的示例性实施例的无线接收机；
[0014]图3示出了具有可切换增益缓冲器的放大器的示例性详细实施例；
[0015]图4示出了一种用于利用无线设备中的放大器和可切换共栅增益缓冲器来放大信号的方法的示例性实施例；
[0016]图5示出了用于可切换增益缓冲器中的增益通道的示例性实施例；以及
[0017]图6示出了可切换增益缓冲器设备的示例性实施例。
[0018]详细描述
[0019]下面结合附图阐述的详细描述旨在作为对本发明的示例性实施例的描述，而非旨在代表可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”，并且不应一定解释成优于或胜于其它示例性实施例。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煙没本文中给出的示例性实施例的新颖性。
[0020]图1解说了两个电子系统101和102之间的无线通信。电子系统101可从无线发射机103无线地发送信息。无线信号通常被编码成射频(“RF”)信号。这些信号由耦合到电子系统102的无线接收机104处的天线接收。所接收到的信号可能非常小并且难以与天线上的环境噪声区分开来。在各种示例性实施例中，提供了操作以支持无线信号的接收的具有可切换增益缓冲器的放大器105。如以下更详细描述的，无线接收机可选择由具有可切换增益缓冲器的放大器105提供的多个增益通道之一来获得期望的电流和/或增益特性。
[0021]在示例性实施例中，从具有相同增益和不同电流的不同增益通道中选择增益通道可基于线性度要求来执行。例如，在高增益处，选择具有比其他增益通道高的电流以及相应的较高线性度的增益通道。在较低增益处，可放松线性度容限并且可选择具有较低电流消耗的不同增益通道，由此节省功率。因此，各增益通道可具有相同增益，但每个信道可消耗不同量的电流，从而可基于增益通道选择来降低或优化功耗。
[0022]在另一示例性实施例中，从不同增益通道中选择增益通道可基于期望增益来执行。例如，当收到信号非常小(例如，低于特定阈值)时，具有比其他增益通道高的增益的其中一个增益通道可被选择并配置成放大收到信号。当收到信号较强(例如，高于特定阈值)时，具有较低增益的其中一个增益通道可被选择。在各种示例性实施例中，从多个增益通道中作出选择以改进对收到信号的放大和接收。
[0023]图2示出了包括具有可切换增益缓冲器的放大器208的示例性实施例的无线接收机200。RF信号可由天线201接收。低噪声放大器(“LNA”)202接收RF信号并提供第一级放大。在示例性实施例中，可切换增益缓冲器203耦合到LNA 202的输出以接收经放大的RF信号。可切换增益缓冲器203包括多个增益通道210。每个增益通道可具有不同电流和/或增益特性。在操作期间，可切换增益缓冲器203向LNA 202提供恒定输入阻抗(Z1)而不管被选择的增益通道。因此，取决于期望电流和/或增益，可选择具有不同电流消耗的不同增益通道，而仍保持恒定的输入阻抗(Z1)。
[0024]LNA 202和可切换增益缓冲器203还从基带处理器207接收控制信号209。来自基带处理器207的控制信号209可被用来选择和/或配置LNA 202的增益和/或启用可切换增益缓冲器203的增益通道之一。可切换增益缓冲器203的输出耦合到混频器204(又称为“解调器”或“下变频器”)。混频器204的输出被输入至滤波器205，并且滤波器205的输出被输入至模数转换器(“A/D”)206。表示经下变频信号的数字信号(N)从A/D 206输出并由基带处理器207接收和处理，基带处理器207可被配置成对经数字化的信号执行数字信号处理操作。
[0025]在示例性实施例中，基带处理器207监视经下变频信号的信号强度，并且作为响应而配置LNA 202和/或可切换增益缓冲器203以提供期望量的增益和电流消耗。当信号强度下降时，LNA 202和/或可切换增益缓冲器203可被重配置成使得具有较高电流和较好线性度的增益通道被选择。当信号强度增大时，LNA的增益可被降低和/或可切换增益缓冲器203中具有较低电流消耗的不同增益通道可被选择以降低功耗。
[0026]图3示出了放大器304和可切换增益缓冲器308的示例性详细实施例。例如，放大器304和可切换增益缓冲器308适于用作图2中所示的放大器202和可切换增益缓冲器203。天线301处接收到的RF信号被传递通过滤波器302并通过匹配网络303耦合到LNA304。滤波器302可以例如是表面声波(“SAW”)滤波器。在此示例性实施例中，匹配网络303的输出连接至LNA304的引脚(Pl)。如本文所使用的术语“引脚”可指代例如集成电路(“1C”)封装的引脚或者IC的焊盘。在其他示例性实施例中，IC引脚可位于电路的不同位置并且一些引脚可被消除。LNA 304包括晶体管M1，晶体管Ml具有连接至Pl的栅极端。LNA 304的增益可通过使用可编程电压源Vp改