開關線性化器的制造方法
【專利說明】開關線性化器
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2013年7月17日提交的共同擁有的美國非臨時專利申請第13/944,709號的優(yōu)先權，其全部內容通過引用明確地合并于此。
技術領域
[0003]本發(fā)明總體上涉及改進處于關斷狀態(tài)的晶體管開關的線性度。
[0004]金屬氧化物半導體場效應晶體管(M0SFET)技術在很多電子產(chǎn)品中都能夠找到，包括微處理器、微控制器、靜態(tài)RAM以及其他數(shù)字邏輯電路。由于高的噪聲免疫力以及低的靜態(tài)功耗，M0SFET通常在設計中用于在多個信號中的一個信號之間切換。使用M0SFET的流行的開關包括互補金屬氧化物半導體(CMOS)開關。
[0005]CMOS開關通常用在天線調諧電路中，天線調諧電路需要高的線性度(即低的失真)以實現(xiàn)若干操作頻率的共同存在同時維持低的接收器噪聲/雜散(spur)本底并且滿足受控的輻射掩蔽。由于“關斷”狀態(tài)的CMOS開關的非線性電容而出現(xiàn)了一個限制。傳統(tǒng)的增強CMOS開關線性度的方法包括:CMOS絕緣體上硅(SOI)的使用、以及針對最低失真優(yōu)化柵極電壓和體極電壓和/或串聯(lián)堆疊更多的場效應晶體管(FET)以減小個體FET電壓擺幅。然而，這些方法提供了受限的結果并且向網(wǎng)絡增加了另外的損失。
[0006]需要改進處于關斷狀態(tài)的開關的線性度。更具體地，需要與改進包括一個或多個開關的天線調諧電路的線性度相關的實施例。
【附圖說明】
[0007]圖1圖示根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的包括阻抗匹配電路的無線設備。
[0008]圖2A描繪數(shù)字可變電容器電路。
[0009]圖2B圖示堆疊場效應晶體管開關。
[0010]圖3A描繪包括柵極、源極、漏極和體極的場效應晶體管。
[0011]圖3B是描繪關斷狀態(tài)的開關的漏源電容與關斷狀態(tài)的開關上的漏源電壓的關系的圖。
[0012]圖4是描繪變抗器(varactor)的電容與調諧電壓的關系的圖。
[0013]圖5圖示根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的包括耦合到線性化器的開關的設備。
[0014]圖6圖示根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的包括多個開關和多個線性化器的設備。
[0015]圖7圖示根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的包括耦合到線性化器的數(shù)字可變電容器電路的設備。
[0016]圖8是描繪根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的方法的流程圖。
[0017]圖9是描繪根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的另一方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖給出的詳細描述意在作為本發(fā)明的示例性實施例的描述，而非意在僅表示能夠在其中實踐本發(fā)明的實施例。遍及本描述所使用的術語“示例性”表示“用作示例、實例或說明”，而不應當必須理解為比其他示例性實施例優(yōu)選或有利。詳細描述出于提供對本發(fā)明的示例性實施例的透徹理解的目的而包括具體的細節(jié)。本領域技術人員應當理解，本發(fā)明的示例性實施例可以在沒有這些具體細節(jié)的情況下來實踐。在一些實例中，眾所周知的結構和設備用框圖形式示出以避免模糊本文中所呈現(xiàn)的示例性實施例的新穎性。
[0019]本領域普通技術人員應當理解，無線設備的天線調諧器(例如阻抗匹配電路)可以包括射頻(RF)矩陣開關，其可能需要高的線性度(即低的失真)以實現(xiàn)若干操作頻率的共同存在同時維持低的接收器噪聲/雜散本底以及滿足受控的輻射屏蔽。
[0020]本文中所描述的示例性實施例涉及與改善開關的“關斷”狀態(tài)響應相關的設備和方法。根據(jù)一個示例性實施例，設備可以包括至少一個開關以及耦合到開關的線性化器。另夕卜，線性化器可以被配置成抵消由至少一個開關生成的三階失真的至少一部分。根據(jù)另一示例性實施例，設備可以包括包含被配置成在接通狀態(tài)和關斷狀態(tài)中的一個狀態(tài)下操作的多個堆疊的晶體管的開關。設備還可以包括耦合到開關并且被配置成基本上抵消由關斷狀態(tài)的開關生成的三階失真的變抗器(varactor)。
[0021]根據(jù)另一示例性實施例，本發(fā)明包括用于改進開關的“關斷”狀態(tài)響應的方法。這樣的方法的各種實施例可以包括將至少一個開關配置成處于關斷狀態(tài)中。方法還可以包括通過變抗器的三階失真基本上抵消關斷狀態(tài)的開關的三階失真。根據(jù)又一示例性實施例，方法可以包括通過關斷狀態(tài)的開關生成三階失真并且通過耦合至開關的變抗器基本上抵消由開關生成的三階失真。
[0022]通過考慮隨后的描述、附圖以及所附權利要求，本領域技術人員將很清楚本發(fā)明的其他方面以及各個方面的特征和優(yōu)點。
[0023]圖1示出無線設備100的示例性設計的框圖。在本示例性設計中，無線設備100包括數(shù)據(jù)處理器/控制器110、收發(fā)器120、自適應調諧電路170和天線152。收發(fā)器120包括支持雙向無線通信的發(fā)射器130和接收器160。無線設備100可以支持長期演進(LTE)、碼分多址(CDMA)IX或cdma2000、寬帶CDMA(WCDMA)、全球移動通信系統(tǒng)(GSM)、IEEE 802.11 等。
[0024]在發(fā)射路徑中，數(shù)據(jù)處理器110處理(例如編碼和調制)要發(fā)射的數(shù)據(jù)并且向發(fā)射器130提供模擬輸出信號。在發(fā)射器130內，發(fā)射電路132對模擬輸出信號進行放大、濾波并且將模擬輸出信號從基帶上變頻到RF，并且提供經(jīng)調制的信號。發(fā)射電路132可以包括放大器、濾波器、混頻器、振蕩器、本地振蕩器(L0)生成器、鎖相環(huán)(PLL)等。功率放大器(PA)134接收和放大經(jīng)調制的信號，并且提供具有適當?shù)妮敵龉β仕降慕?jīng)放大RF信號。發(fā)射濾波器136對經(jīng)放大RF信號濾波以使發(fā)射頻帶中的信號分量通過并且使接收頻帶中的信號分量衰減。發(fā)射濾波器136提供輸出RF信號，輸出RF信號通過開關140和阻抗匹配電路150來路由并且經(jīng)由天線152來發(fā)射。阻抗匹配電路150針對天線152執(zhí)行阻抗匹配，并且也被稱為天線調諧電路、可調諧匹配電路等。
[0025]在接收路徑中，天線152從基站和/或其他發(fā)射器站接收信號并且提供所接收的RF信號，所接收的RF信號通過阻抗匹配電路150和開關140來路由并且被提供給接收器160。在接收器160內，接收濾波器162對所接收的RF信號濾波以使接收頻帶中的信號分量通過并且使發(fā)射頻帶中的信號分量衰減。LNA 164放大來自接收濾波器162的經(jīng)濾波RF信號并且提供輸入RF信號。接收電路166對輸入RF信號進行放大、濾波并且將輸入RF信號從RF下變頻到基帶，并且向數(shù)據(jù)處理器110提供模擬輸入信號。接收電路166可以包括放大器、濾波器、混頻器、振蕩器、LO生成器、PLL等。
[0026]自適應調諧電路170調諧或調節(jié)阻抗匹配電路150使得能夠對于數(shù)據(jù)發(fā)射和接收實現(xiàn)良好的性能。阻抗匹配電路150可以包括數(shù)字可變電容器(DVC)(圖1中未示出)，DVC具有能夠通過數(shù)字控制信號以分立單位變化的電容。另外，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，阻抗匹配電路150可以包括一個或多個下面參考圖5所描述的設備400、一個或多個下面參考圖6所描述的設備450、一個或多個下面參考圖7所描述的設備500、或其組合。
[0027]收發(fā)器120和自適應調諧電路170的全部或部分可以在一個或多個模擬集成電路(IC)、RF IC(RFIC)、混合信號1C等上來實現(xiàn)。功率放大器134以及可能的其他電路可以在單獨的IC或模塊上來實現(xiàn)。阻抗匹配電路150以及可能的其他電路也可以在單獨的IC或模塊上來實現(xiàn)。
[0028]數(shù)據(jù)處理器/控制器110可以執(zhí)行無線設備100的各種功能。例如，數(shù)據(jù)處理器/控制器110可以執(zhí)行經(jīng)由發(fā)射器130發(fā)射以及經(jīng)由接收器160接收的數(shù)據(jù)的處理?？刂破?10可以控制TX電路132、RX電路166、開關140和/或自適應調諧電路170的操作。存儲器112可以存儲用于數(shù)據(jù)處理器/控制器110的程序代碼和數(shù)據(jù)。存儲器112可以在數(shù)據(jù)處理器/控制器11