宽带低功耗有源隔离器的制作方法

本公开涉及电子电路，尤其涉及用于射频(radio frequency，rf)电路的有源隔离器。

背景技术：

1、通常，rf系统的级联组件会引入阻抗失配，这可能会导致带内幅度和相位纹波，并降低增益。因此，为了改善阻抗失配的不利影响，需要进行阻抗变换以在系统内实现最大功率传输。阻抗变换可以通过匹配网络或隔离器实现。在匹配网络中常用的无源器件通常损耗较大的集成电路(integrated circuit，ic)中，隔离器可能是阻抗变换的首选。

2、隔离器可以是由铁氧体三端口环行器实现的无源器件，其中一个端口端接匹配的阻抗。然而，对于高频应用，例如在一百兆赫兹范围内的应用，磁铁和铁氧体的尺寸变得不可行且非常昂贵。随着半导体技术的出现，现在可以牺牲功耗为代价构建非常适合rf应用的紧凑型有源隔离器。此外，为了实现与宽带性能的紧凑集成，低功耗有源隔离器比无源隔离器更可取。

3、当前朝向更小电路的技术趋势要求具有较低击穿电压的较小晶体管在较低电压下工作，尤其是在电源电压趋于下降(例如，降至1v或更低)时。当前的隔离器拓扑结构可能需要较高的电源电压来将晶体管保持在期望的工作条件下，并且在低电源下可能会导致功率损耗和线性下降，或者它们依赖于无源元件，使得电路尺寸较大、损耗较大、带宽差。

4、因此，需要具有宽带性能的改善的有源隔离器，其在低电源下具有改善的线性和较低的功率损耗。

技术实现思路

1、在一方面，本公开提供了具有输入和输出的有源隔离器电路，该有源隔离器电路包括：第一晶体管，被配置为共栅极放大器；第二晶体管，被配置为共漏极放大器，其中，共栅极放大器和共漏极放大器并联连接在上述输入与输出之间；以及，rf信号阻断器，耦合在共栅极放大器的输入端子与接之间，该rf信号阻断器被配置为抑制rf信号，使得共栅极放大器还充当经由输出端子偏置共漏极放大器的电流源。

2、在另一方面，本公开提供了提供有源隔离器电路的方法，该方法包括：提供第一晶体管，该第一晶体管被配置为共栅极放大器；提供第二晶体管，该第二晶体管被配置为共漏极放大器，将共栅极放大器和共漏极放大器并联连接在有源隔离器电路的输入与有源隔离器电路的输出之间；以及，在有源隔离器电路的输入与地之间连接rf信号阻断器，该rf信号阻断器被配置为使得共栅极放大器还充当偏置共漏极放大器的电流源。

3、在上述任一方面，第一晶体管的源极和第二晶体管的栅极可以耦合至上述输入以接收输入信号；并且，第一晶体管的漏极和第二晶体管的源极可以耦合至上述输出以产生输出信号。

4、在上述任一方面，第一晶体管的栅极可以使用第一dc电压源偏置，第二晶体管的栅极使用第二dc电压源偏置。

5、在上述任一方面，rf信号阻断器可以是退化电感器。

6、在上述任一方面，退化电感器可以被配置为使得该退化电感器的自谐振频率值是最大工作频率值的两倍。

7、在上述任一方面，退化电感器可以是平面螺旋电感器、空芯电感器、铁芯电感器、铁氧体芯电感器、基于线轴的电感器、环形芯电感器、间隙芯电感器、切割芯电感器和多芯电感器中的一种。

8、在上述任一方面，第二晶体管的栅极可以通过dc隔直电容器耦合至上述输入。

9、在上述任一方面，rf信号阻断器可以是输入阻抗匹配网络的一部分。

10、在上述任一方面，第一dc电压源和第二dc电压源可以等于dc电源vdd。

11、在上述任一方面，第一晶体管和第二晶体管可以由1v或更低的dc电压电源vdd供电。

12、上述任一方面还可以包括：使用dc电压源偏置第一晶体管的栅极；以及，使用dc电压源偏置第二晶体管的栅极。

13、上述任一方面还可以包括：提供包括rf信号阻断器的输入阻抗匹配网络。

14、上述任一方面还可以包括：通过dc隔直电容器将第二晶体管的栅极耦合至上述输入。

15、上述任一方面还可以包括：使用退化电感器实现rf信号阻断器。至少上述一些方面可以有利地提供用于宽带性能的有源隔离器，该有源隔离器表现出改善的线性，并且能够以较低的损耗在较低电源下工作。

技术特征：

1.一种具有输入和输出的有源隔离器电路，所述有源隔离器电路包括：

2.根据权利要求1所述的有源隔离器电路，其中

3.根据权利要求2所述的有源隔离器电路，其中所述第一晶体管的栅极使用第一dc电压源偏置，所述第二晶体管的所述栅极使用第二dc电压源偏置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的有源隔离器电路，其中所述rf信号阻断器是退化电感器。

5.根据权利要求4所述的有源隔离器电路，其中所述退化电感器被配置为使得所述退化电感器的自谐振频率值是最大工作频率值的两倍。

6.根据权利要求4或5所述的有源隔离器电路，其中所述退化电感器是平面螺旋电感器、空芯电感器、铁芯电感器、铁氧体芯电感器、基于线轴的电感器、环形芯电感器、间隙芯电感器、切割芯电感器和多芯电感器中的一种。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的有源隔离器电路，其中所述第二晶体管的所述栅极通过dc隔直电容器耦合至所述输入。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的有源隔离器电路，其中所述rf信号阻断器是输入阻抗匹配网络的一部分。

9.根据权利要求3至8中任一项所述的有源隔离器电路，其中所述第一dc电压源和所述第二dc电压源等于dc电源vdd。

10.根据权利要求9所述的有源隔离器电路，其中所述第一晶体管和所述第二晶体管由1v或更低的dc电压电源vdd供电。

11.一种提供有源隔离器电路的方法，所述方法包括：

12.根据权利要求11所述的方法，还包括：

13.根据权利要求11或12所述的方法，还包括：提供包括所述rf信号阻断器的输入阻抗匹配网络。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，还包括：通过dc隔直电容器将所述第二晶体管的栅极耦合至所述输入。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，还包括：使用退化电感器实现所述rf信号阻断器。

技术总结
描述了宽带低功耗有源隔离器，该有源隔离器可以在低压电源下工作，并提供改善的线性和插入损耗。该有源隔离器包括并联连接的共栅极放大器和共漏极放大器，这些放大器使用有源晶体管实现。被配置为抑制RF信号的RF扼流圈耦合在共栅极放大器的输入与地之间，使得共栅极放大器还充当偏置共漏极放大器的电流源。

技术研发人员：梅林·恩瓦尔
受保护的技术使用者：华为技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13