用于开关电路系统的噪声整形的制作方法
【专利说明】用于开关电路系统的噪声整形
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本公开要求2013年I月28日提交的美国非临时申请N0.13/752，159的优先权，该申请的内容出于所有目的通过援引整体纳入于此。
[0003]背景
[0004]领域
[0005]本公开涉及用于对由开关电路系统生成的输出电压的功率密度谱进行噪声整形的技术。
【背景技术】
[0006]开关模式电源(SMPS)因其高效的功率递送能力而被普遍采用。在SMPS中，高侧和低侧开关可被操作以用于调整输出电压，其中这些开关在理想情况下不消耗DC功率。然而，在一些情形中，开关动作不期望地生成某些频率处的噪声，其可干扰设有SMPS的电路系统的其他部分。例如，在无线收发机中，可提供SMPS作为用于发射机功率放大器的包络跟踪(ET)系统的部分。在此情形中，高侧和低侧开关的操作可能不期望地在一个或多个接收(RX)频率处引起对集成接收机的干扰。
[0007]提供用于降低开关电路系统在一个或多个频率处生成的噪声的简单和定向技术将是期望的。
[0008]附图简述
[0009]图1解说了将开关模式电源与线性放大器组合以用于向负载供电的现有技术系统。
[0010]图2解说了可由开关控制器应用的现有技术切换方案的状态图。
[0011]图3解说了根据本公开的信号波形的示例性功率谱。
[0012]图4解说了本公开的示例性实施例，其中可向切换器输出频谱中引入一个或多个陷波。
[0013]图5解说了可由开关控制器应用的切换方案的示例性状态图。
[0014]图6解说了频谱估计块的示例性实施例。
[0015]图7解说了频谱估计块的替换示例性实施例。
[0016]图8解说了根据本公开的一方法的示例性实施例。
[0017]图9解说了其中可应用本公开的技术的一般化状态机的示例性实施例。
[0018]详细描述
[0019]以下参照附图更全面地描述本公开的各个方面。然而，本公开可用许多不同形式来实施并且不应解释为被限定于本公开通篇给出的任何具体结构或功能。相反，提供这些方面是为了使得本公开将是透彻和完整的，并且其将向本领域技术人员完全传达本公开的范围。基于本文中的教导，本领域技术人员应领会，本公开的范围旨在覆盖本文中所披露的本公开的任何方面，不论其是与本公开的任何其他方面相独立地还是组合地实现的。例如，可以使用本文所阐述的任何数目的方面来实现装置或实践方法。另外，本公开的范围旨在覆盖使用作为本文中所阐述的本公开的各种方面的补充或者另外的其他结构、功能性、或者结构及功能性来实践的此类装置或方法。应当理解，本文中所披露的本公开的任何方面可由权利要求的一个或多个元素来实施。
[0020]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方面的描述，而非旨在代表可在其中实践本发明的仅有示例性方面。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方面。本详细描述包括具体细节以用于提供对本发明的示例性方面的透彻理解。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方面。在一些实例中，公知的结构和器件以框图形式示出以免煙没本文中给出的示例性方面的新颖性。在本说明书以及权利要求书中，术语“模块”和“块”可以可互换地使用以表示被配置成执行所描述操作的实体。
[0021]图1解说了将开关模式电源(SMPS)与线性放大器组合以用于向负载供电的现有技术系统100。注意，图1仅为解说性目的而示出，而不旨在将本公开的范围限定于开关模式电源或者与线性放大器相组合的开关模式电源。在替换示例性实施例中，将领会，这些技术可应用于控制由与任何类型的放大器(例如，D、E或F类放大器)相组合的任何类型的开关电路系统所生成的噪声。此类替换示例性实施例被构想为落在本公开的范围之内。
[0022]在图1中，线性放大器(Amp)部分102包括由输入电压Vin驱动以生成输出电压Vamp的放大器110。放大器110的输出親合至负载RL。注意，放大器110被配置成作为来往于负载R的电流IAB的源或阱。将领会，线性放大器部分102可使用本领域已知的各种技术来实现。例如，线性放大器110可被设计为具有差分输入的被配置为跟随Vin的单位缓冲器的运算放大器。一般而言，线性放大器部分102可使用本领域已知的遵循本公开原理的任何放大器设计技术来设计。
[0023]在图1中进一步示出的是开关模式电源104，其可操作用于与线性放大器部分102相结合地向负载RL提供附加电流。切换部分104包括耦合至晶体管开关的电感器L，该晶体管开关包括高侧开关Pl和低侧开关NI。开关P1、N1的断开和闭合(例如，关断和导通)由开关控制器120基于负载RL的要求来配置，并且可根据诸如以下进一步参照图2描述的方案来执行。
[0024]在图1中示出的实现中，开关控制器120接收电流IAB的感测值作为输入。将领会，在概念上，可使用串联耦合的电流表来感测电流IAB。在实际实现中，可在放大器110的输出与Vamp之间串联地提供电阻器，并且跨该电阻器的压降可被放大。
[0025]根据本领域已知的原理，将领会，线性放大器102可提供负载电流的高频内容，因为它可具有较高带宽并且由此能够更快速地对目标电压Vin的改变作出响应。另一方面，切换部分104可提供DC和低频功率，因为电感器L通常可以能够在比线性放大器102低的频率处提供更多负载电流。
[0026]在本领域已知的某些配置中，系统100可被纳入在包络跟踪(ET)系统中，其中负载RL是功率放大器(或即PA，图1中未示出)，并且提供给PA的电压Vamp被配置成跟踪由PA生成的输出信号的包络。以此方式，PA中的功率晶体管可被配置成在完全饱和中连续操作，由此使PA的效率最大化。在ET系统中，放大器110自身可耦合至由升压(boost)转换器(未示出)提供的电源电压Vboost以使得放大器110的输出电压如必要的话能够超过电压电源。
[0027]图2解说了可由开关控制器120应用的现有技术切换方案的状态图200。在图2中，在“关断状态”210中，Pl关断且NI导通。如果所感测的IAB电流为正(即，正电流从放大器110的输出流至Vamp)，按照图2中的条件230，则开关控制器120可转变到“导通状态” 220，其中Pl导通且NI关断。从状态220，如果所感测的IAB电流为负，按照条件240，则开关控制器120可转变回状态210。
[0028]将领会，晶体管P1、NI根据状态图200进行开关可能不期望地生成切换电压VSW中的噪声。如果此类开关噪声未被恰当地衰减，则该噪声还可能出现在驱动负载RL的电压Vamp上。例如，在负载RL为PA的实现中，开关噪声可直接影响PA的输出信号，由此使得PA不期望地生成例如带外噪声，该带外噪声可能落到与系统100集成的无线电接收机的RX频带中。
[0029]图3解说了根据本公开的信号波形的示例性功率谱。注意，图3仅出于解说性目的来示出，而并不意图将本公开的范围限定于具有相同或类似功率谱的信号波形。具体而言，标绘310示出切换电压VSW的功率谱密度(PSD)。在标绘310中，在频率f0周围看到显著的功率谱分量，其中功率谱密度随着频率增大而减小。注意，频率Π、f2、f3等可对应于感兴趣的接收(RX)频率，例如，与正被与系统100集成或以其他方式邻近系统100的接收机接收的一个或多个无线电信道相对应的频率。因切换电压VSW而在fl、f2、f3等处存在功率谱分量可能不期望地与那些频率处的期望信号分量相干扰，由此负面地影响通信链路预算。
[0030]提供对切换电压VSW的频谱进行整形的技术以改进系统的噪声特性将是合乎期望的。具体而言，将期望以使得在VSW的噪声功率谱密度中创建一个或多个“陷波”的方式来操作开关P1、N1。例如，图3的标绘320示出了替换切换电压VSW_notch(VSW_陷波)的示例性频谱，其中在功率谱密度中在频率fl、f2、f3等处存在陷波。注意，标绘320中示出的三个示例性陷波仅出于解说性目的，而并不意图将本公开的范围限定于任何特定数目的陷波频率、或者此类陷波频率之间的关系。
[0031]图4解说了本公开的示例性实施例，其中可向切换电压功率谱中引入一个或多个陷波。注意，除非另行注明，否则图1和图