用于動(dòng)態(tài)誤差向量大小加強(qiáng)的集成啟動(dòng)偏置增強(qiáng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】公開(kāi)了用于校正集成功率放大器中的啟動(dòng)瞬變的設(shè)備和方法。延遲元件(116)被安排成產(chǎn)生響應(yīng)于輸入電壓信號(hào)的延遲波形信號(hào)?？鐚?dǎo)元件(118)具有接收延遲波形信號(hào)的輸入，并且被安排成提供基于該延遲波形信號(hào)和跨導(dǎo)元件的增益的輸出增強(qiáng)電流(102)。參考元件(104)提供響應(yīng)于靜態(tài)參考電流(106)和增強(qiáng)電流(102)的輸出偏置電流(108)。偏置元件(110)具有接收偏置電流(108)的輸入并被安排成提供偏置控制輸出(112)。功率放大器(114)對(duì)偏置控制輸出(112)進(jìn)行響應(yīng)并被安排成提供經(jīng)放大的功率輸出(RFOUT)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于動(dòng)態(tài)誤差向量大小加強(qiáng)的集成啟動(dòng)偏置增強(qiáng) 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本公開(kāi)涉及增強(qiáng)功率放大器性能，尤其涉及增強(qiáng)集成電路中功率放大器的上電性 能。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 在諸如無(wú)線(xiàn)LAN之類(lèi)的許多通信標(biāo)準(zhǔn)中，功率放大器可與接收或其他類(lèi)型的放大 器集成在同一管芯上。取決于通信電路的需求，開(kāi)關(guān)準(zhǔn)許通過(guò)天線(xiàn)向/從功率放大器電路 或是接收或其他放大器傳輸信號(hào)。當(dāng)功率放大器正在傳輸信號(hào)時(shí)，功率被提供給功率放大 器。當(dāng)功率放大器沒(méi)有在主動(dòng)地傳輸信號(hào)時(shí)，功率不被提供給功率放大器。在上電之際， 功率放大器經(jīng)歷一段時(shí)間，在該段時(shí)間內(nèi)所傳送的信號(hào)正在變化并且功率放大器的傳輸特 性也在變化，而耦合至功率放大器電路的其他電路組件或其他電路難以對(duì)此進(jìn)行訓(xùn)練或表 征。在諸如無(wú)線(xiàn)LAN之類(lèi)的一些情況下，接收從功率放大器傳送的信號(hào)的接收電路被安排 成確定有限時(shí)間段內(nèi)自功率放大器傳入的信號(hào)的特性，在此時(shí)間段后接收電路假設(shè)在隨時(shí) 間進(jìn)一步接收該信號(hào)時(shí)信號(hào)變化保持一致。
[0004] 與在其間功率放大器正上電并且功率放大器信號(hào)的傳輸特性正在變化以及它們 變化的方式也正在變化的時(shí)間段相比，接收電路在其間確定自功率放大器傳入的信號(hào)的特 性的時(shí)間段相對(duì)較短，在一些無(wú)線(xiàn)LAN示例中約為4yS。信號(hào)變化的方式不再發(fā)生變化的 這種假設(shè)導(dǎo)致接收電路假設(shè)功率放大器信號(hào)不再繼續(xù)以相同方式變化，然而事實(shí)上功率放 大器信號(hào)的特性正在繼續(xù)變化，這可能導(dǎo)致接收電路正如何處理信號(hào)的不準(zhǔn)確性。
[0005] 為了容適功率放大器的上電時(shí)段期間變化的傳輸特性，參考電路已被耦合至功率 放大器以向流過(guò)功率放大器的電流生成互補(bǔ)參考電流。參考電路產(chǎn)生的互補(bǔ)參考電流具 有來(lái)自控制源的電壓輸入，后者隨后被參考電路轉(zhuǎn)換成參考電流。參考電路電阻器設(shè)置穩(wěn) 定狀態(tài)電流值和時(shí)間常數(shù)或延遲兩者。作為參考電路電阻器的固定值的結(jié)果，參考電路電 容器值變?yōu)楣潭ā７€(wěn)定狀態(tài)電流值要求電容器值相對(duì)較大并且該值在一些示例中可以高達(dá) 100nF。要讓這么大的電容器物理地存在于管芯上是不實(shí)際的，因此電容器必須位于管芯之 外。
[0006] 因此，對(duì)功率放大器固有經(jīng)歷的上電或啟動(dòng)瞬變進(jìn)行校正從而達(dá)到尺寸和成本兩 方面有效的改進(jìn)是本領(lǐng)域中所希望的。 發(fā)明概要
[0007] 本發(fā)明的目的是提供適于校正功率放大器中的啟動(dòng)瞬變的方法和設(shè)備結(jié)構(gòu)。
[0008] 校正功率放大器中的啟動(dòng)瞬變的示例電路包括增強(qiáng)發(fā)生器、參考元件、偏置元件、 以及功率放大器。增強(qiáng)發(fā)生器可包括延遲元件、跨導(dǎo)元件或者這兩者。延遲元件被安排成 產(chǎn)生響應(yīng)于輸入電壓信號(hào)的延遲波形信號(hào)?？鐚?dǎo)元件具有接收來(lái)自延遲元件的延遲波形信 號(hào)的輸入，并且被安排成提供基于該延遲波形信號(hào)和跨導(dǎo)元件的增益的輸出增強(qiáng)電流。參 考元件提供響應(yīng)于靜態(tài)參考電流和增強(qiáng)電流的輸出偏置電流。偏置元件具有接收偏置電流 的輸入并被安排成提供偏置控制輸出。功率放大器對(duì)偏置控制輸出進(jìn)行響應(yīng)并被安排成提 供經(jīng)放大的功率輸出。功率放大器在功率放大器上電后的第一時(shí)段期間提供第一功率增益 量以及在功率放大器上電后接著第一時(shí)段的第二時(shí)段期間提供第二功率增益量。第一功率 增益量響應(yīng)于增強(qiáng)電流與靜態(tài)參考電流之和。第二功率增益量由輸出偏置電流朝靜態(tài)參考 電流的值的衰減所決定。
[0009] 用于校正功率放大器中的啟動(dòng)瞬變的方法包括產(chǎn)生具有衰減特性的增強(qiáng)電流，產(chǎn) 生靜態(tài)參考電流，累加增強(qiáng)電流和靜態(tài)參考電流，以及應(yīng)用經(jīng)累加的增強(qiáng)電流與靜態(tài)參考 電流以偏置功率放大器。用于校正功率放大器中的啟動(dòng)瞬變的方法還包括基于功率放大器 的供電電壓和功率放大器的輸入功率來(lái)調(diào)節(jié)該增強(qiáng)電流。
[0010] 根據(jù)參照附圖的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其他目標(biāo)、特征、和優(yōu)點(diǎn)將變得顯 而易見(jiàn)。
[0011] 附圖簡(jiǎn)述
[0012] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的諸方面對(duì)應(yīng)功率放大器的集成啟動(dòng)偏置增強(qiáng)電路的各元件 的框圖。
[0013] 圖2是示出圖1中所示的功率放大器的集成啟動(dòng)偏置增強(qiáng)電路的各元件的另一框 圖。
[0014] 圖3A是根據(jù)本公開(kāi)的諸方面的功率放大器的集成啟動(dòng)偏置增強(qiáng)電路的示例延遲 元件、跨導(dǎo)元件和任選的極性轉(zhuǎn)換器的示意圖。
[0015] 圖3B是根據(jù)本公開(kāi)的諸方面的功率放大器的集成啟動(dòng)偏置增強(qiáng)電路的示例偏置 參考元件的示意圖。
[0016] 圖3C是根據(jù)本公開(kāi)的諸方面的功率放大器的集成啟動(dòng)偏置增強(qiáng)電路的示例偏置 電路和功率放大器的示意圖。
[0017] 圖4是根據(jù)本公開(kāi)的諸方面隨時(shí)間的偏置電流的圖形表示。
[0018] 圖5示出了根據(jù)本公開(kāi)的諸方面對(duì)功率放大器中的啟動(dòng)瞬變進(jìn)行校正的方法的 步驟。
[0019] 圖6是對(duì)應(yīng)功率放大器的集成啟動(dòng)偏置增強(qiáng)電路的另一實(shí)施例的框圖。
[0020] 圖7是對(duì)應(yīng)圖6的增強(qiáng)發(fā)生器的一些元件的另一框圖。
[0021] 圖8是對(duì)應(yīng)圖6所示的集成啟動(dòng)偏置增強(qiáng)電路的一些附加和任選元件的又一框 圖。
[0022] 圖9是圖8所示的集成啟動(dòng)偏置增強(qiáng)電路的示例示意圖。
[0023] 圖10是圖8所示的集成啟動(dòng)偏置增強(qiáng)電路的另一示例示意圖。
[0024] 詳細(xì)描述
[0025] 在不一定按比例的附圖中，所公開(kāi)系統(tǒng)和方法的類(lèi)似或?qū)?yīng)元素由相同附圖標(biāo)記 來(lái)標(biāo)示。
[0026] 為了校正功率放大器（諸如MicrosemiCorporation?生產(chǎn)的LX5585和LX559〇 功率放大器）中固有的啟動(dòng)瞬變，本文公開(kāi)的電路和方法提供將用于設(shè)置延遲的電路元件 與用于設(shè)置偏置電流的輸出大小和功率放大器的輸出信號(hào)的特性的那些電路元件分離開(kāi)。 通過(guò)將延遲與偏置電流的輸出大小分離開(kāi)，功率放大器的輸出信號(hào)對(duì)許多環(huán)境中例如特別 是單片電路方案中功率放大器中固有的啟動(dòng)瞬變進(jìn)行補(bǔ)償。此安排能夠提供可調(diào)的控制機(jī) 制以及控制任何標(biāo)準(zhǔn)CMOS/BiCMOS工藝中的電路行為的能力。
[0027] 現(xiàn)在參照?qǐng)D1，以框圖形式解說(shuō)了校正功率放大器100中的啟動(dòng)瞬變的電路。電路 100包括提供增強(qiáng)電流102的增強(qiáng)發(fā)生器101，提供參考電流（1 #冑）106的參考元件104,提 供偏置控制輸出112的偏置元件或偏置電路110、以及功率放大器114。電流I102和I 參#被累加以產(chǎn)生輸出偏置電流108,后者被接收作為偏置電路110的輸入。偏置電路 110基于108產(chǎn)生偏置控制輸出112。功率放大器114對(duì)偏置控制輸出112進(jìn)行響應(yīng) 并被安排成提供經(jīng)放大的功率輸出（RFfl^)。
[0028] 圖2示出了對(duì)應(yīng)圖1所示的電路元件并帶有增強(qiáng)發(fā)生器的附加元件的框圖。具體 而言，圖2中所示的示例增強(qiáng)發(fā)生器101包括延遲元件116和跨導(dǎo)元件118。
[0029] 任選地，校正電路100還可包括極性轉(zhuǎn)換電路120。延遲元件116被安排成產(chǎn)生響 應(yīng)于輸入信號(hào)的延遲波形信號(hào)。在其他示例中，任何種類(lèi)的開(kāi)關(guān)可生成在跨導(dǎo)元件118的 輸入處被接收的輸入電壓信號(hào)?？鐚?dǎo)元件118具有接收來(lái)自延遲元件116的延遲波形信號(hào) 的輸入，并且被安排成提供基于該延遲波形信號(hào)和跨導(dǎo)元件118的增益的輸出增強(qiáng)電流（I 增強(qiáng)）102。參考元件104可以是提供靜態(tài)參考電流（I參考）106的偏置參考元件。電流I增強(qiáng) 102和1#冑106被累加以產(chǎn)生輸出偏置電流（I{Sa)108,后者被接收作為偏置電路110的輸 入。偏置電路110基于108產(chǎn)生偏置控制輸出112。如上討論地，功率放大器114對(duì)偏 置控制輸出進(jìn)行響應(yīng)并被安排成提供經(jīng)放大的功率輸出。
[0030] 圖1和2所示的功率放大器114在該功率放大器被上電后的第一時(shí)段期間提供第 一功率增益量以及在該功率放大器被上電后的第二時(shí)段期間提供第二功率增益量。在此示 例中，該第二時(shí)段在該第一時(shí)段之后。該第一功率增益量響應(yīng)于和1 #$之和。第二功 率增益量由輸出控制偏置中的輸出偏置電流I部分隨時(shí)間朝著靜態(tài)參考電流I的值的 衰減來(lái)決定。例如，第一時(shí)段和第二時(shí)段在功率放大器上電后延續(xù)約100US。第一時(shí)段可 在啟用控制信號(hào)121被提供給功率放大器之時(shí)開(kāi)始，在一些示例中，這可以與功率放大器 上電同時(shí)、或者稍前或稍后。在第一時(shí)段結(jié)束，偏置控制輸出的輸出偏置電流值具有峰 值，并且朝著靜態(tài)參考電流1 #$的值衰減。
[0031] 圖2所解說(shuō)的啟動(dòng)偏置增強(qiáng)電路100的框圖的跨導(dǎo)元件118將在其輸入處收到的 延遲波形信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有輸出增益的輸出電流。在一些示例中，延遲波形信號(hào)包括被跨導(dǎo) 元件118轉(zhuǎn)換成輸出電流的延遲波形電壓。任選地，跨導(dǎo)元件118的輸出電流被接收作為極 性轉(zhuǎn)換電路120的輸入。極性轉(zhuǎn)換電路120可將電流講（currentsink)轉(zhuǎn)為電流源。例 如，當(dāng)跨導(dǎo)元件118輸出需要放大的電流時(shí)，該電流隨后被傳送通過(guò)極性轉(zhuǎn)換電路120或電 流反射鏡電路以將電流放大至其最大值。當(dāng)跨導(dǎo)元件118的輸出電流正確時(shí)，諸如等于其 最大值時(shí)，則極性轉(zhuǎn)換電路120可被旁路。不管是否經(jīng)過(guò)極性轉(zhuǎn)換電路120,跨導(dǎo)元件118 的輸出電流產(chǎn)生輸出增強(qiáng)電流1^102。在跨導(dǎo)元件118的輸出電流經(jīng)過(guò)極性轉(zhuǎn)換電路120 傳輸?shù)氖纠?，極性轉(zhuǎn)換電路120從跨導(dǎo)元件118的輸出接收該增強(qiáng)電流，并且被安排成提 供作為鏡像增強(qiáng)電流的輸出電流。鏡像增強(qiáng)電流或簡(jiǎn)單而言該增強(qiáng)電流在圖2中被描繪為 I增強(qiáng)。
[0032] 取決于電流是否經(jīng)過(guò)極性轉(zhuǎn)換電路120傳輸，輸出偏置電流響應(yīng)于或鏡 像增強(qiáng)電流。在電流經(jīng)過(guò)極性轉(zhuǎn)換電路120傳輸?shù)氖纠?，輸出偏置電流I是靜態(tài)參考 電流與鏡像增強(qiáng)電流之和。在電流旁路極性轉(zhuǎn)換電路120的示例中，輸出偏置電流 i是靜態(tài)參考電流與輸出自跨導(dǎo)元件118的增強(qiáng)電流之和。
[0033] 圖3A-3C示出了圖1和2所討論的啟動(dòng)偏置增強(qiáng)電路100的一些元件的示例示意 圖。這些是示例，而根據(jù)本公開(kāi)可實(shí)現(xiàn)校正電路的其他實(shí)施例。圖3A是延遲元件116、跨 導(dǎo)元件118和極性轉(zhuǎn)換電路120的示例示意圖。延遲元件116在一些示例中可以是電阻 器-電容器（RC)充電電路，其中電容器122在觸發(fā)電壓輸入130從低（0V)轉(zhuǎn)換為高時(shí)開(kāi)始 充電。延遲開(kāi)關(guān)124、126、128的組合被閉合以選擇延遲(1〈0>、(1〈1>、或(1〈2>之一。例如，至 延遲元件116的電壓輸入130范圍從0V到約3. 3V，0V時(shí)未向延遲元件116提供電壓，3. 3V 時(shí)電壓被提供給延遲元件116并且電容器122開(kāi)始對(duì)RC充電電路充電。在替換示例中，延 遲元件可包括一個(gè)或更多個(gè)簡(jiǎn)單開(kāi)關(guān)或者向啟動(dòng)偏置增強(qiáng)電路提供功率的其他電路元件。
[0034] 在圖3A所示的示例中，延遲元件116包括串聯(lián)地電耦合在一起的電容器122和一 系列可數(shù)控的電阻器132、134、136。然而，在替換示例中，電容器可電耦合至單個(gè)電阻器或 任何其他合適數(shù)目的電阻器。另外，開(kāi)關(guān)元件可與多個(gè)電容器組合使用以提供可調(diào)的延遲。 再次參照?qǐng)D3A，該系列的電阻器132、134、136可通過(guò)其相應(yīng)的開(kāi)關(guān)124、126、128來(lái)數(shù)字地 選擇，這些開(kāi)關(guān)諸如是例如場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET)或任何其他合適的開(kāi)關(guān)。在此示例中，當(dāng) FET124、126閉合（導(dǎo)通）而FET128斷開(kāi)（非導(dǎo)通）時(shí)，延遲元件116的電阻變?yōu)橹翟?在此示例中，當(dāng)FET124、128閉合而FET126斷開(kāi)時(shí)，電阻變?yōu)橹?*1。在此示例中，當(dāng)FET 126、128閉合而FET124斷開(kāi)時(shí)，延遲元件116的電阻變?yōu)橹?*Ri。通過(guò)改變被斷開(kāi)和閉 合的FET124、126、128，可控制延遲元件116的電阻值。通過(guò)控制延遲元件116的電阻值， 還可控制延遲波形信號(hào)對(duì)延遲元件116所接收的輸入電壓信號(hào)的響應(yīng)。
[0035] 延遲元件116的輸出電壓信號(hào)在跨導(dǎo)元件118的輸入處被接收，跨導(dǎo)元件118產(chǎn) 生輸出增強(qiáng)電流?？鐚?dǎo)元件118包括串聯(lián)地電耦合在一起的放大器件138或晶體管和一系 列電阻器140、142、144。在圖3A所示的示例跨導(dǎo)元件118中，放大器件138是例如FET，或 者可以是任何其他合適類(lèi)型的放大器件。在其他示例中，電阻器140、142、144可以是一個(gè) 大電阻器。然而，在圖3A中，電阻器140、142、144是串聯(lián)地電耦合在一起的一系列三個(gè)可 數(shù)字選擇的電阻器。這些電阻器140、142、144通過(guò)兩個(gè)開(kāi)關(guān)146、148進(jìn)行數(shù)控，它們改變 電阻并且因此改變從跨導(dǎo)元件118輸出的輸出增強(qiáng)電流?？鐚?dǎo)元件118具有最小電阻R2， 其可取決于開(kāi)關(guān)146U48中的一者或兩者是斷開(kāi)還是閉合而增加。
[0036] 跨導(dǎo)元件118的輸出增強(qiáng)電流被接收作為極性轉(zhuǎn)換電路120的輸入，如圖3A所 示。極性轉(zhuǎn)換電路120包括在此示例中彼此串聯(lián)地電耦合在一起的兩個(gè)金屬氧化物半導(dǎo)體 場(chǎng)效應(yīng)晶體管150、152 (M0SFET)。極性轉(zhuǎn)換電路120生成鏡像的輸出增強(qiáng)電流，后者大于跨 導(dǎo)元件118輸出的增強(qiáng)電流但是與其成正比例。
[0037] 圖3B是示例參考元件104。參考元件104可以是靜態(tài)參考元件，其被安排成提供 設(shè)置功率放大器的工作參數(shù)的靜態(tài)參考電流，即流經(jīng)功率放大器的雙極性晶體管的電流。
[0038] 現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖3C，示出了偏置電路110和功率放大器114的示例示意圖。偏置電路 110接收輸出增強(qiáng)電流（來(lái)自圖3A的輸出電流）與靜態(tài)參考電流（來(lái)自圖3B的輸出電流） 的累加偏置電流。圖3C所示的偏置電路110包括彼此串聯(lián)地電耦合在一起的雙極性晶體 管156和電感器158。旁路路徑160將柵極耦合至雙極性晶體管156的集電極，由此實(shí)際上 將該雙極性晶體管156轉(zhuǎn)為了二極管。偏置電路110在功率放大器114上電時(shí)向功率放大 器114提供提升的偏置電壓，這有助于校正上電時(shí)段期間功率放大器114的性能特性的變 化。
[0039] 圖3C還示出具有電容器162、雙極性晶體管164以及電感器166的功率放大器114 的示例示意圖。功率放大器114的輸入信號(hào)是射頻（RF)輸入，而功率放大器114的輸出是 根據(jù)功率放大器114所定義的增益被放大了的RF輸出信號(hào)。當(dāng)功率放大器114被斷電時(shí)， 通過(guò)功率放大器114的雙極性晶體管164的電流基本為零。當(dāng)功率放大器114被上電時(shí)， 通過(guò)雙極性晶體管164的電流迅速變化，并且隨后逐步達(dá)到其穩(wěn)定狀態(tài)值。在通過(guò)雙極性 晶體管164的電流正在變化的時(shí)段期間，功率放大器114的RF特性也正在變化。通過(guò)功率 放大器114的雙極性晶體管164的電流的穩(wěn)定狀態(tài)值與靜態(tài)參考電流106的值成比例。偏 置控制電流是在與靜態(tài)參考電流累加并被輸入到功率放大器114中時(shí)有助于校正功率放 大器114在其上電時(shí)或在其"瞬變"時(shí)段期間的RF特性變化的電流增強(qiáng)，否則會(huì)對(duì)總體系 統(tǒng)性能具有負(fù)面影響。
[0040] 偏置電路110生成用于功率放大器114的雙極性晶體管164的偏置電壓。功率放 大器114的雙極性晶體管164的工作點(diǎn)由流過(guò)偏置電路110的參考器件156的靜態(tài)參考電 流來(lái)設(shè)置。如上討論地，至偏置電路110的輸入電流是通過(guò)累加靜態(tài)參考電流和輸出電流 增強(qiáng)所產(chǎn)生的。當(dāng)功率放大器114斷電時(shí)，啟動(dòng)偏置增強(qiáng)電路100的控制電壓130 (V?4S) 被接地,這對(duì)圖1-3C所示的示例中的電路100進(jìn)行重置。在替換實(shí)施例中，電路100可具 有恒定的供電電壓（盡管供電電壓的值可以變化），并且電路可通過(guò)其他方式（諸如FET開(kāi) 關(guān)）來(lái)重置。
[0041] 在圖3A-3C所示的示例中，啟動(dòng)偏置增強(qiáng)電路100具有兩個(gè)設(shè)計(jì)等式：
[0042]t延遲=(RfCi)秒
[0043] I增強(qiáng)，最大=(Vcc_VM1) /R2 女培
[0044] 啟動(dòng)偏置增強(qiáng)電路設(shè)計(jì)等式具有三個(gè)自由度--Q、札和R2。Q是啟動(dòng)偏置增強(qiáng) 電路100的延遲元件116中包括的電容器122, 一般根據(jù)布局約束所固定并且可選擇成常規(guī) 盡可能地大。為了達(dá)成所期望的延遲（在100Us的范圍內(nèi)），對(duì)應(yīng)延遲元件116的電阻值 132、134、136的札也往往趨于相對(duì)較大，諸如2MQ。為了達(dá)成輸出增強(qiáng)電流的所期望的大 小，對(duì)應(yīng)跨導(dǎo)元件118的電阻值140、142、144的R2的值可獨(dú)立于&和Q來(lái)選取。所有三 個(gè)自由度Q、&、和R2是可控的，以改變所期望的延遲的值和輸出增強(qiáng)電流。
[0045] 如上討論地，在功率放大器114上電之前，給延遲元件116的控制電壓130為零， 這意味著所有節(jié)點(diǎn)電壓也為零以及靜態(tài)參考電流為零。偏置電路110中的二極管156和功 率放大器114中的雙極性晶體管164是關(guān)斷的，并且跨延遲元件116的Q122的電壓為零。 當(dāng)功率放大器114上電時(shí)，靜態(tài)參考電流導(dǎo)通，在一些示例中達(dá)到值lOOyA。給增強(qiáng)電路 100的控制電壓130也被提高至期望值，在一些示例中至3. 3V?？刂齐妷?30的轉(zhuǎn)換可以 與靜態(tài)參考電流導(dǎo)通同時(shí)發(fā)生、稍前、或者稍后?？鏑:122的電壓仍然為零，這將跨導(dǎo)元件 118中的晶體管138的柵極電壓上拉到控制電壓130,這導(dǎo)致晶體管138導(dǎo)通。R2140、142、 144提供的源極退化限制了漏極電流，這允許通過(guò)晶體管138的電流近似為如上討論的 強(qiáng)，最大=(Vcc_vM1) /R2。
[0046] 隨著時(shí)間的增加，跨Q122的電壓以反指數(shù)特性增加?？鏠122的電壓增加的速率 由札132、134、136的值控制。隨著Q122充電，跨導(dǎo)元件118中的晶體管138的柵極電壓呈 指數(shù)地降低，這導(dǎo)致流過(guò)晶體管138的電流也呈指數(shù)地降低。流過(guò)晶體管138的電流的降 低生成了輸出增強(qiáng)電流的指數(shù)衰減。當(dāng)隨時(shí)間發(fā)生跨Q122的電壓變成等 時(shí)，晶體管138截止并且通過(guò)晶體管138的電流變?yōu)榱恪４俗兓瘜?dǎo)致輸出增強(qiáng)電流衰減為 零，并且偏置電流變?yōu)榈扔陟o態(tài)參考電流，這是所期望的穩(wěn)定狀態(tài)條件。
[0047] 圖4是偏置電流隨時(shí)間從峰值為輸出增強(qiáng)電流與靜態(tài)參考電流之和的值402然后 衰減到靜態(tài)參考電流的值404的圖形表示400。再次參考功率放大器的功率增益，在功率放 大器上電后的第二時(shí)段期間功率放大器所提供的第二功率增益量由第二時(shí)段期間輸出偏 置電流朝靜態(tài)參考電流的值的指數(shù)衰減所決定。在一些示例中，第二時(shí)段在第二功率增益 量已經(jīng)降到可接受地接近功率增益的穩(wěn)定狀態(tài)量的值時(shí)開(kāi)始。功率放大器的第一功率增益 量自第一時(shí)段開(kāi)始起測(cè)量。時(shí)間常數(shù)可被定義為功率放大器的初始上電（由此開(kāi)始第一時(shí) 段）與當(dāng)功率放大器的功率增益的量足夠接近其穩(wěn)定狀態(tài)以在輸出信號(hào)中引起可接受的 小誤差時(shí)之間的時(shí)間量。功率放大器的功率增益與輸出偏置電流的指數(shù)衰減成比例，如圖 4所描繪的。
[0048] 現(xiàn)在參照?qǐng)D5,示出了用于校正功率放大器中的啟動(dòng)瞬變的方法500中的步驟。步 驟包括產(chǎn)生具有衰減特性的增強(qiáng)電流502、產(chǎn)生靜態(tài)參考電流504、累加增強(qiáng)電流和靜態(tài)參 考電流506、以及應(yīng)用累加的增強(qiáng)電流和靜態(tài)參考電流以偏置功率放大器508。如上討論 地，功率放大器在功率放大器上電后的第一時(shí)段期間提供第一功率增益量以及在功率放大 器上電后接著第一時(shí)段的第二時(shí)段期間提供第二功率增益量。第一功率增益量響應(yīng)于增強(qiáng) 電流與靜態(tài)參考電流之和，以及第二功率增益量由累加增強(qiáng)電流朝靜態(tài)參考電流值的衰減 所決定。
[0049] 圖6-10示出校正電路600的另一示例集成啟動(dòng)偏置增強(qiáng)電路。類(lèi)似于在圖1-5 所示并且在上文討論的校正電路100,校正電路600通過(guò)將用于設(shè)置延遲的電路元件與用 于設(shè)置偏置電流的輸出大小和功率放大器的輸出信號(hào)的特性的那些電路元件分離開(kāi)來(lái)校 正功率放大器中固有的啟動(dòng)瞬變。然而，圖6-10所示的校正電路600還可包括兩個(gè)縮放操 作。功率放大器的供電電壓以及功率放大器的RF^^或功率水平輸出兩者皆影響功率放大 器開(kāi)啟時(shí)發(fā)生的熱事件的大小。由于熱事件的大小受到影響，所需要的增強(qiáng)電流的量也改 變。
[0050] 由于功率放大器上的供電電壓的影響所需要的變化的增強(qiáng)電流水平可通過(guò)根據(jù) 縮放因子對(duì)原始增強(qiáng)電流進(jìn)行縮放來(lái)校正?？s放因子與功率放大器的供電電壓（V PA)成比 例。由于功率放大器上的RF驅(qū)動(dòng)的影響所需要的變化的增強(qiáng)電流水平是通過(guò)根據(jù)與RF信 號(hào)RF fl^的大小成比例的縮放因子對(duì)原始增強(qiáng)電流進(jìn)一步縮放來(lái)處理的。
[0051] 通過(guò)根據(jù)基于RF_和VPA的縮放因子來(lái)調(diào)節(jié)I 的大小，校正電路600實(shí)現(xiàn)對(duì)I ts強(qiáng)的動(dòng)態(tài)縮放。圖6是示例校正電路600的框圖，該校正電路包括基于RF輸出和VPA的I增強(qiáng) 縮放。校正電路600包括增強(qiáng)發(fā)生器602、參考元件606、偏置元件或偏置電路610、以及功 率放大器616。增強(qiáng)發(fā)生器包括三個(gè)輸入：時(shí)間常數(shù)618、V PA 620和622,它們組合在 一起基于與功率放大器616相關(guān)聯(lián)的值來(lái)調(diào)節(jié)增強(qiáng)發(fā)生器602輸出的604。由于與功 率放大器616相關(guān)聯(lián)的值在功率放大器被開(kāi)啟的瞬變時(shí)段期間變化，增強(qiáng)發(fā)生器通過(guò)縮放 以基于功率放大器的變化的供電電壓和輸入功率值進(jìn)行調(diào)節(jié)來(lái)校正該開(kāi)啟的熱事件。
[0052] 類(lèi)似于上述校正電路100,圖6所示的校正電路600具有提供參考電流（1#$) 608 的參考元件606。電流和1#$被累加以產(chǎn)生輸出偏置電流I{Sa609,后者被接收作為 偏置電路610的輸入。偏置電路610產(chǎn)生基于609的偏置控制輸出612。功率放大器 616對(duì)偏置控制輸出612進(jìn)行響應(yīng)并被安排成提供經(jīng)放大的功率輸出。
[0053] 圖7示出了帶有對(duì)縮放電流的更詳細(xì)解說(shuō)的校正電路600的另一框圖。增強(qiáng) 發(fā)生器602包括被提供作為增強(qiáng)波形發(fā)生器624的輸入的觸發(fā)電壓（V?4S)輸入618。增 強(qiáng)波形發(fā)生器624的輸出是放大器627的輸入，放大器627具有VPA 620作為其增益控制輸 入。具有VPA 620作為其輸入的放大器627根據(jù)基于VPA的縮放因子對(duì)輸出的I進(jìn)行調(diào) 節(jié)。放大器627的輸出是第二放大器628的輸入，第二放大器628具有功率放大器616的 作為其增益控制輸入。功率放大器627根據(jù)基于功率放大器627的622的縮放 因子進(jìn)一步調(diào)節(jié)來(lái)自增強(qiáng)發(fā)生器602的輸出1^^604?；诳s放的的輸出 隨后與進(jìn)行累加，如上所述。
[0054] 圖8示出了根據(jù)基于VpJPRF^^的縮放因子來(lái)調(diào)節(jié)的校正電路600的又一框 圖。如上所討論的，增強(qiáng)發(fā)生器602可包括延遲元件626和跨導(dǎo)元件628。然而，與上文討 論的示例校正電路100不同，縮放Its?的校正電路600包括跨導(dǎo)元件628,其中輸出電流基 于延遲波形信號(hào)，并且延遲兀件626的輸出電壓的大小與VPA成比例。
[0055] 增強(qiáng)發(fā)生器的輸出電流I是任選的極性轉(zhuǎn)換器630的輸入，這與上文在圖2中 討論的極性轉(zhuǎn)換器的方式相類(lèi)似。極性轉(zhuǎn)換器630的輸出是功率縮放兀件624的電流輸入。 功率縮放元件624的輸出電流是經(jīng)縮放的后者經(jīng)過(guò)與功率放大器的輸出功率成比例 的縮放因子進(jìn)行了調(diào)節(jié)。如上文討論的，與1 #$相累加以產(chǎn)生作為偏置電流610的輸 入的I609。該偏置電路的輸出是作為功率放大器616的輸入的偏置控制612。
[0056] 圖9是示出了延遲元件626、跨導(dǎo)元件628、極性轉(zhuǎn)換電路630、功率縮放元件622、 和極性與增益元件632的示例示意圖。類(lèi)似于圖3A中描述的校正電路100,延遲元件626 可以是電阻器-電容器（RC)充電電路，其中電容器636在觸發(fā)電壓輸入（VI4S) 633從低 (0V)轉(zhuǎn)換為高時(shí)開(kāi)始充電。VI4S633是功率放大器634的輸入，功率放大器634還接收來(lái) 自VPA的輸入，由此基于VPA調(diào)節(jié)最終的I延遲開(kāi)關(guān)638、640、642的組合被閉合以選擇 延遲(10、(11、(12、(13、(14、(15、(16、和(17中的一者。也可以使用簡(jiǎn)單開(kāi)關(guān)或其他電路元件。延 遲兀件626包括彼此串聯(lián)地電稱(chēng)合在一起的電容器636和一系列可數(shù)控的電阻器644、646、 648?？墒褂萌魏魏线m的可調(diào)延遲。通過(guò)控制延遲元件626的電阻值，還可控制延遲波形信 號(hào)對(duì)延遲兀件626所接收的輸入電壓信號(hào)的響應(yīng)。
[0057] 延遲元件626的輸出電壓信號(hào)在跨導(dǎo)元件628的輸入處被接收?？鐚?dǎo)元件628包 括串聯(lián)地電稱(chēng)合在一起的放大器件650或晶體管和一系列電阻器652、654、656。在圖9所 示的示例跨導(dǎo)元件中，放大器件650是例如FET，或者可以是任何其他合適類(lèi)型的放大器 件。電阻器652、654、656是串聯(lián)地電稱(chēng)合在一起的一系列三個(gè)可數(shù)字選擇的電阻器。電阻 器652、654、656通過(guò)兩個(gè)開(kāi)關(guān)658、660進(jìn)行數(shù)控，它們改變電阻并且因此改變從跨導(dǎo)元件 628輸出的輸出增強(qiáng)電流。
[0058] 跨導(dǎo)元件628的輸出增強(qiáng)電流被接收作為圖9所示的極性轉(zhuǎn)換電路630的輸入。 極性轉(zhuǎn)換電路630包括兩個(gè)M0SFETs 662、664,在此示例中它們彼此串聯(lián)地電耦合在一起。 極性轉(zhuǎn)換電路630生成鏡像的輸出增強(qiáng)電流，后者大于跨導(dǎo)元件628輸出的增強(qiáng)電流但是 與其成正比例。
[0059] 極性轉(zhuǎn)換電路630的輸出增強(qiáng)電流被接收作為功率縮放元件622的輸入。功率縮 放元件622包括兩個(gè)并聯(lián)的MOSFETs668、670。M0SFET668具有參考電壓輸入（V參考），以 及MOSFET670具有參考電壓（V#；t)以及與功率放大器的RF功率水平成比例的電壓（VKF)。 和VKF兩者皆由功率檢測(cè)器（未示出）提供，功率檢測(cè)器位于管芯上與本文描述的功率 放大器和校正電路分開(kāi)的其他位置。是來(lái)自功率檢測(cè)器的參考電壓，以及VKF是使得 與所公開(kāi)的功率放大器的RF功率水平成比例的信號(hào)。功率縮放電路622的輸出可 以取自設(shè)備668或者670,這取決于所期望的縮放的極性。
[0060] 功率縮放元件622的輸出被接收作為任選的極性與增益元件632的輸入。極性 與增益元件632包括增益部分，該部分包括彼此串聯(lián)地電耦合在一起的兩個(gè)M0SFET672、 674。極性與增益元件632還包括與增益部分串聯(lián)的極性轉(zhuǎn)換電路部分。極性轉(zhuǎn)換電路部 分包括彼此串聯(lián)地電耦合在一起的兩個(gè)M0SFET676、678。極性與增益元件632的輸出是I 增強(qiáng)，其經(jīng)過(guò)調(diào)整以針對(duì)RFf觸和VPA進(jìn)行縮放。
[0061] 圖10是基于VPA和RF_來(lái)縮放I_的另一校正電路。取代圖9中所示的包括延 遲開(kāi)關(guān)638、640、642和電阻器644、646、648的可選延遲626,圖10中所示的校正電路600 包括具有單個(gè)電阻器 68〇的延遲626A。替換地，該延遲元件可以是一系列電阻或者任何其 他合適的電阻元件。
[0062] 已經(jīng)在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中描述和說(shuō)明了本發(fā)明的原理，但應(yīng)當(dāng)顯而易見(jiàn)的 是，能在安排和細(xì)節(jié)方面修改本發(fā)明而不背離這樣的原理。 申請(qǐng)人:要求保護(hù)落在所附權(quán)利 要求的精神和范圍內(nèi)的所有修改和變化。
【權(quán)利要求】
1. 一種校正功率放大器中的啟動(dòng)瞬變的電路，包括： 增強(qiáng)發(fā)生器，被安排以提供增強(qiáng)電流； 參考元件，提供響應(yīng)于靜態(tài)參考電流和所述增強(qiáng)電流的輸出偏置電流； 偏置元件，具有接收偏置電流的輸入并被安排成提供偏置控制輸出；以及 功率放大器，所述功率放大器響應(yīng)于所述偏置控制輸出并被安排成提供經(jīng)放大的功 率輸出，其中所述功率放大器在所述功率放大器上電后的第一時(shí)段期間提供第一功率增益 量，以及在所述功率放大器上電后的第二時(shí)段期間提供第二功率增益量，所述第二時(shí)段在 所述第一時(shí)段之后，所述第一功率增益量響應(yīng)于所述增強(qiáng)電流與所述靜態(tài)參考電流之和， 所述第二功率增益量由所述輸出偏置電流朝所述靜態(tài)參考電流的值的衰減所決定。
2. 如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，還包括極性轉(zhuǎn)換電路，所述極性轉(zhuǎn)換電路具 有接收所述增強(qiáng)電流的輸入并被安排成提供作為鏡像的增強(qiáng)電流的輸出，其中所述偏置電 流響應(yīng)于所述鏡像的增強(qiáng)電流。
3. 如權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于，所述輸出偏置電流是所述靜態(tài)參考電流與 所述鏡像的增強(qiáng)電流之和。
4. 如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述第二功率增益量由所述第二時(shí)段期間 所述輸出偏置電流朝所述靜態(tài)參考電流的所述值的指數(shù)衰減所決定。
5. 如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述第一時(shí)段開(kāi)始于向所述功率放大器提 供啟用控制信號(hào)之時(shí)。
6. 如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述第二時(shí)段開(kāi)始于所述第二功率增益量 為所述第一時(shí)段開(kāi)始時(shí)的所述第一功率增益量的值的37%之時(shí)。
7. 如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述增強(qiáng)發(fā)生器包括延遲元件和跨導(dǎo)元件。
8. 如權(quán)利要求7所述的電路，其特征在于，所述延遲元件包括串聯(lián)地電耦合的電容器 和至少一個(gè)電阻器。
9. 如權(quán)利要求8所述的電路，其特征在于，所述延遲元件包括串聯(lián)地電耦合在一起并 且是可數(shù)控的第一電阻器、第二電阻器和第三電阻器。
10. 如權(quán)利要求7所述的電路，其特征在于，所述延遲元件被安排成產(chǎn)生響應(yīng)于輸入電 壓信號(hào)的延遲波形信號(hào)，并且所述跨導(dǎo)元件具有接收來(lái)自所述延遲元件的所述延遲波形信 號(hào)的輸入并且被安排成提供所述輸出增強(qiáng)電流。
11. 如權(quán)利要求10所述的電路，其特征在于，所述跨導(dǎo)元件的輸出根據(jù)基于所述功率 放大器的供電電壓的縮放因子被調(diào)節(jié)。
12. 如權(quán)利要求11所述的電路，其特征在于，所述縮放因子與所述功率放大器的供電 電壓成比例。
13. 如權(quán)利要求7所述的電路，其特征在于，所述跨導(dǎo)元件包括串聯(lián)地電耦合在一起的 開(kāi)關(guān)和至少一個(gè)電阻器。
14. 如權(quán)利要求11所述的電路，其特征在于，所述跨導(dǎo)元件包括串聯(lián)地電耦合在一起 并且是可數(shù)控的第一電阻器、第二電阻器和第三電阻器。
15. 如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述輸出偏置電流是所述靜態(tài)參考電流與 所述增強(qiáng)電流之和。
16. 如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，還包括功率縮放元件，所述功率縮放元件 根據(jù)基于所述功率放大器的輸入功率的功率縮放因子來(lái)調(diào)節(jié)所述增強(qiáng)電流。
17. 如權(quán)利要求11所述的電路，其特征在于，還包括功率縮放元件，所述功率縮放元件 根據(jù)基于所述功率放大器的輸出功率的功率縮放因子來(lái)調(diào)節(jié)所述增強(qiáng)電流。
18. 如權(quán)利要求16所述的電路，其特征在于，所述功率縮放因子與所述功率放大器的 輸出功率的大小成比例。
19. 如權(quán)利要求17所述的電路，其特征在于，所述功率縮放因子與所述功率放大器的 輸出功率的大小成比例。
20. -種用于校正功率放大器中的啟動(dòng)瞬變的方法，包括： 產(chǎn)生具有衰減特性的增強(qiáng)電流； 產(chǎn)生靜態(tài)參考電流； 累加所述增強(qiáng)電流和所述靜態(tài)參考電流； 應(yīng)用經(jīng)累加的增強(qiáng)電流與靜態(tài)參考電流以偏置功率放大器。
21. 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述功率放大器在所述功率放大器上電 后的第一時(shí)段期間提供第一功率增益量，以及在所述功率放大器上電后的第二時(shí)段期間提 供第二功率增益量，所述第二時(shí)段在所述第一時(shí)段之后，所述第一功率增益量響應(yīng)于所述 增強(qiáng)電流與所述靜態(tài)參考電流之和，所述第二功率增益量由經(jīng)累加的增強(qiáng)電流朝所述靜態(tài) 參考電流的值的衰減所決定。
22. 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述增強(qiáng)電流由延遲元件和跨導(dǎo)元件產(chǎn) 生，所述延遲元件具有接收啟用控制信號(hào)的輸入并且被安排成提供包括延遲輸出信號(hào)的輸 出，所述跨導(dǎo)元件具有接收來(lái)自所述延遲元件的延遲輸出電壓的輸入并且被安排成提供包 括所述增強(qiáng)電流的輸出，所述增強(qiáng)電流基于所述延遲輸出電壓和所述跨導(dǎo)元件的增益。
23. 如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述延遲元件包括串聯(lián)地耦合在一起的 開(kāi)關(guān)和至少一個(gè)電阻器。
24. 如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述跨導(dǎo)元件包括串聯(lián)地耦合在一起的 開(kāi)關(guān)和至少一個(gè)電阻器。
25. 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述增強(qiáng)電流的衰減特性使所述增強(qiáng)電 流朝所述靜態(tài)參考電流的值指數(shù)衰減。
26. 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述增強(qiáng)電流的衰減開(kāi)始于向所述功率 放大器提供啟用控制信號(hào)之時(shí)。
27. 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，還包括根據(jù)基于所述功率放大器的供電 電壓和所述功率放大器的輸入功率的縮放因子來(lái)調(diào)節(jié)所述增強(qiáng)電流。
28. 如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，所述縮放因子是與所述供電電壓成比例 的電壓縮放因子和與所述功率放大器的輸出功率的大小成比例的功率縮放因子。
29. -種用于校正功率放大器中的啟動(dòng)瞬變的方法，包括： 產(chǎn)生具有衰減特性的增強(qiáng)電流； 產(chǎn)生靜態(tài)參考電流； 根據(jù)基于所述功率放大器的供電電壓和所述功率放大器的輸入功率的縮放因子來(lái)調(diào) 節(jié)所述增強(qiáng)電流； 累加所述增強(qiáng)電流和所述靜態(tài)參考電流； 應(yīng)用經(jīng)累加的增強(qiáng)電流與靜態(tài)參考電流以偏置功率放大器。
30. 如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，所述功率放大器在所述功率放大器上電 后的第一時(shí)段期間提供第一功率增益量，以及在所述功率放大器上電后的第二時(shí)段期間提 供第二功率增益量，所述第二時(shí)段在所述第一時(shí)段之后，所述第一功率增益量響應(yīng)于所述 增強(qiáng)電流與所述靜態(tài)參考電流之和，所述第二功率增益量由經(jīng)累加的增強(qiáng)電流朝所述靜態(tài) 參考電流的值的衰減所決定。
31. 如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，所述增強(qiáng)電流由延遲元件和跨導(dǎo)元件產(chǎn) 生，所述延遲元件具有接收啟用控制信號(hào)的輸入并且被安排成提供包括延遲輸出信號(hào)的輸 出，所述跨導(dǎo)元件具有接收來(lái)自所述延遲元件的延遲輸出電壓的輸入并且被安排成提供包 括所述增強(qiáng)電流的輸出，所述增強(qiáng)電流基于所述延遲輸出電壓和所述跨導(dǎo)元件的增益。
32. 如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，所述延遲元件包括串聯(lián)地耦合在一起的 開(kāi)關(guān)和至少一個(gè)電阻器。
33. 如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，所述跨導(dǎo)元件包括串聯(lián)地耦合在一起的 開(kāi)關(guān)和至少一個(gè)電阻器。
34. 如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，所述增強(qiáng)電流的衰減特性使所述增強(qiáng)電 流朝所述靜態(tài)參考電流的值指數(shù)衰減。
35. 如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，所述增強(qiáng)電流的衰減開(kāi)始于向所述功率 放大器提供啟用控制信號(hào)之時(shí)。
36. 如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，所述縮放因子是與所述供電電壓成比例 的電壓縮放因子和與所述功率放大器的輸出功率的大小成比例的功率縮放因子。
【文檔編號(hào)】H03F1/30GK104321964SQ201380025313
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2013年5月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月17日
【發(fā)明者】K·赫什伯格, B·艾普萊特, M·圣蒂尼 申請(qǐng)人:美高森美公司