029]圖3示出的是與圖1a相關(guān)聯(lián)的級間匹配網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。
[0030]圖4a顯示的是以共源極配置的方式連接的多級PA的另一個示例。
[0031]圖4b示出的是在圖4a所示的PA的節(jié)點(diǎn)上呈現(xiàn)的電壓波形。
[0032]圖5a示出的是被配置成前級驅(qū)動器的本發(fā)明的單端實(shí)施例。
[0033]圖5b示出的是與圖5a的實(shí)施例相關(guān)聯(lián)的波形。
[0034]圖6a示出的是被配置成前級驅(qū)動器的本發(fā)明的差分實(shí)施例。
[0035]圖6b示出的是與圖6a的實(shí)施例相關(guān)聯(lián)的波形。
[0036]圖7a示出的是被配置成前級驅(qū)動器并且使用了 PMOS晶體管的本發(fā)明的差分實(shí)施例。
[0037]圖7b示出的是與圖7a所示的實(shí)施例相對應(yīng)的波形。
[0038]圖8示出的是被配置成前級驅(qū)動器的本發(fā)明的四差分實(shí)施例。
[0039]圖9顯示的是圖8所示放大器的不同實(shí)施例。
[0040]圖10顯示的是圖8所示的放大器的不同實(shí)施例。
[0041]圖11顯示的是被配置成輸出放大器的本發(fā)明的單端實(shí)施例。
[0042]圖12顯示的是被配置成輸出放大器的本發(fā)明的差分實(shí)施例。
[0043]圖13顯示的是一個可能的偏壓部件電路。
[0044]在不同的附圖中使用了相同的參考符號來指示相似或相同的項。
【具體實(shí)施方式】
[0045]圖5a顯示的是作為用于驅(qū)動共源極的放大器級的輸入端的低阻抗前級驅(qū)動器使用的本發(fā)明的一個實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，圖5a所示的系統(tǒng)包括負(fù)載512，其后跟隨的是輸出網(wǎng)絡(luò)510、輸出放大器級514、放大器級513。
[0046]負(fù)載512被象征性地顯示成電阻器，但是它也可以是任何接收功率放大器的輸出信號的元件。輸出網(wǎng)絡(luò)510可以是任何功率放大器輸出網(wǎng)絡(luò)，其中包括但不局限于無源LC阻抗變換網(wǎng)絡(luò)、基于變壓器的輸出網(wǎng)絡(luò)、傳輸線網(wǎng)絡(luò)、功率組合器或是可調(diào)諧的無源網(wǎng)絡(luò)。輸出放大器級514包括任何具有調(diào)諧輸出振蕩回路的RF功率放大器級。圖5的實(shí)施例顯示了本領(lǐng)域技術(shù)人員常用的這種功率放大器的一個示例。該示例是一個用晶體管509和電感器507形成的共源極放大器。雖然在圖中將晶體管509顯示成是NMOS設(shè)備，但是也可為其使用多種其他適當(dāng)?shù)挠性丛O(shè)備。
[0047]前置放大器級513使用了本發(fā)明的低阻抗放大器的實(shí)施例。它包括晶體管502、電感器504以及偏壓部件506。放大器513的RF輸入是在節(jié)點(diǎn)501上。放大器513的RF輸出則是在節(jié)點(diǎn)503上，并且與后續(xù)的放大器級514的輸入相連，以及與電感器504相連。晶體管502被顯示成是NMOS晶體管，但其也可以是任何類型的有源元件，這其中包括但不局限于PMOS晶體管、雙極性晶體管、HBT或MESFET。如所示，設(shè)備502的連接提供了一個朝上看著晶體管502的源極的低阻抗。換句話說，由于與節(jié)點(diǎn)503的其他部件相連，因此，與處于RF且從節(jié)點(diǎn)503到RF接地的阻抗相比，晶體管502在RF上的輸出阻抗相對較低。本發(fā)明提供的低阻抗抑制了與設(shè)備509相關(guān)聯(lián)的任何潛在的振蕩狀況以及與其柵極和漏極相連的電抗振蕩回路。由此，與現(xiàn)有技術(shù)中的共源極前置放大器級相比，在被用作RF前置放大器時，本發(fā)明提供了穩(wěn)定性提升的優(yōu)點(diǎn)。
[0048]如果促使放大器513的RF電壓增益盡可能接近于歸一值，那么將會是非常理想的。這種處理可以在晶體管502在RF頻率上看到的負(fù)載阻抗很高的情況下實(shí)現(xiàn)。然而，來自放大器內(nèi)部的寄生性以及來自放大器514內(nèi)部的元件且與節(jié)點(diǎn)503相連的電容通常很大，并且會在RF頻率上呈現(xiàn)出很低阻抗。在RF頻率上，較高的負(fù)載阻抗是通過允許節(jié)點(diǎn)503上的電感與節(jié)點(diǎn)503上的電容在RF頻率上諧振來實(shí)現(xiàn)的。在RF上，電感器504與連至電感器504的負(fù)載之間的諧振是在很窄的頻率范圍中發(fā)生的。換句話說，該諧振是在一個與信號的載波頻率相比相對較小的頻率范圍發(fā)生的，并且不會在DC或基帶頻率上發(fā)生。通常，附著于節(jié)點(diǎn)503的電抗未必是純電容性的。其有可能包括電抗元件組合。然而本發(fā)明在附著于節(jié)點(diǎn)503的總組合阻抗呈電容性的時候是最有效的。由于形成諧振網(wǎng)絡(luò)的電抗部件具有寄生損失，因此可能存在一些阻抗的實(shí)分量。
[0049]偏壓部件506被用于產(chǎn)生與電感器504的另一個端子相連的偏置電壓505。該電壓的DC分量與節(jié)點(diǎn)503上的DC電壓相同，這二者都是通過依照備509的理想偏壓條件確定的。在大多數(shù)情況中，節(jié)點(diǎn)505在基礎(chǔ)的RF信號頻率上都是RF接地。然而更常見的是，節(jié)點(diǎn)505應(yīng)該在基礎(chǔ)的RF頻率上具有相對于晶體管509的源極的低阻抗，以使其與設(shè)備509的輸入電容形成并聯(lián)的LC振蕩回路。在DC和RF基頻之外的頻率上，節(jié)點(diǎn)505的特性可被調(diào)整，以便在整個系統(tǒng)中提供最優(yōu)效率。舉例來說，較為理想的是具有一個與節(jié)點(diǎn)505上呈現(xiàn)的RF信號振幅相關(guān)聯(lián)的基帶信號，以便實(shí)現(xiàn)設(shè)備509的依賴于振幅的偏置?；蛘撸^為理想的是具有在節(jié)點(diǎn)505上呈現(xiàn)的RF基頻的諧波，以便改善設(shè)備502的效率。在一些實(shí)施例中，部件50可以僅僅將節(jié)點(diǎn)505連至DC電源電壓。在其他實(shí)施例中，部件506可以包括在基帶中在節(jié)點(diǎn)505上保持恒定電壓的放大器，以及從節(jié)點(diǎn)505到接地且在RF中在節(jié)點(diǎn)505上保持恒定電壓的電容器。
[0050]晶體管502的漏極與電源電壓515相連。在大多數(shù)情況中，該節(jié)點(diǎn)是處于與接地相對的DC偏移并且?guī)缀鯖]有AC電壓擺動的DC電源電壓。然而更常見的是，電源電壓515還可以是高于節(jié)點(diǎn)503的DC或是隨時間變化的任何電壓，以使其向電路提供電流。在期望線性運(yùn)算的實(shí)施例中，我們還應(yīng)該確保電源電壓515足夠高，以使晶體管502始終保持在其正向活性區(qū)中。雖然該圖顯示的是前置放大器513和輸出放大器514分擔(dān)電源515，但這兩個級的電源不必是相同的。
[0051]在圖5b中顯示了在(a)的放大器中呈現(xiàn)的波形的示例。RF節(jié)點(diǎn)501和503彼此大體上同相，然而由于與節(jié)點(diǎn)503相連的阻抗具有復(fù)雜的特性，因此預(yù)計這些節(jié)點(diǎn)的相位關(guān)系會有很小的變化。由于前置放大器513具有小于歸一值的增益，因此，503的振幅要小于501的振幅。當(dāng)設(shè)備502是NMOS晶體管時，節(jié)點(diǎn)501的DC電壓要高于節(jié)點(diǎn)503的DC電壓，以便用持續(xù)的電流來偏置設(shè)備502。當(dāng)期望是線性放大時，電源節(jié)點(diǎn)515具有比節(jié)點(diǎn)501的峰值減去設(shè)備閾值所得到的差值更高的DC電壓。偏壓節(jié)點(diǎn)505具有處于波形503的平均值的DC電壓。
[0052]本發(fā)明實(shí)施例的低阻抗放大器與現(xiàn)有技術(shù)中的共源極RF放大器在若干特性上存在區(qū)別。無論如何偏置，該放大器級的實(shí)施例都提供的是小于歸一值的電壓增益，而共源極共源極放大器級則可以并且通常會被偏置，以便提供大于歸一值的電壓增益。在圖5a的放大器級中，流經(jīng)設(shè)備502的電流主要是通過柵極-源極電壓、即從節(jié)點(diǎn)501到節(jié)點(diǎn)503的電壓差確定的。因此，輸出電壓503直接控制了流經(jīng)所述級的電流。相比之下，流經(jīng)共源極放大器級的有源設(shè)備的電流對所述級的輸出節(jié)點(diǎn)的電壓并不敏感。本發(fā)明的放大器級的輸入和輸出波形彼此大體上同相。相比之下，現(xiàn)有技術(shù)中的共源極放大器的輸入和輸出波形大體上上是反相的。
[0053]在圖13中顯示了偏壓部件506的實(shí)施例的一個示例。扼流圈1306以與節(jié)點(diǎn)505串聯(lián)的方式放置，以便阻止節(jié)點(diǎn)上呈現(xiàn)的RF電流進(jìn)入所述部件的剩余部分。由于運(yùn)算放大器1302是以單一性增益(unity-gain)配置的方式連接的，因此，參考符號1303定義的是置于節(jié)點(diǎn)505和1305的DC電壓。運(yùn)算放大器1302的帶寬確定了節(jié)點(diǎn)505上的基帶包絡(luò)信號振幅。
[0054]圖5a的實(shí)施例是單端的，但是本發(fā)明也可以像圖6a中那樣以不同的方式構(gòu)建，其中圖6a顯示的是被配置成差分前置放大器的本發(fā)明的放大器實(shí)施例。如果輸出信號必須是差分的，那么將會使用差分放大器。所述差分放大器具有自己的優(yōu)點(diǎn)。首先，由于偏壓部件606和電源節(jié)點(diǎn)617具有較小的RF電流，因此，其對差分配置的需求將會放寬。其次，差分放大器會從偶次諧波的消除中受益。
[0055]本發(fā)明的差分放大器621包括正極性放大器和負(fù)極性放大器。正極性放大器由晶體管602和電感器604組成，并且具有正極性輸出603。負(fù)極性放大器則由晶體管607和電感器609組成，并且具有負(fù)極性輸出608。該配置提供了一個反向朝著設(shè)備602和607的低阻抗，并且這個低源極阻抗抑制了與輸出級設(shè)備613和616及其柵極和漏極上的振蕩回路相關(guān)聯(lián)的任何可能振蕩。
[0056]設(shè)備613的輸入電容形成了與正極性輸出603相連的正極性電抗的一部分。設(shè)備616的輸入電容形成了與負(fù)極性輸出608相連的負(fù)極性電抗的一部分。正極性和負(fù)極性電抗網(wǎng)絡(luò)具有彼此異相的電流和電壓。結(jié)果，電流會在這兩個振蕩回路之間以不同