用于包絡(luò)跟蹤的放大器拓?fù)涞闹谱鞣椒?br>【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及一種放大器、包括放大器的電子裝置以及一種放大方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無線電技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)引起了將不同的電路集成到芯片上的單一系統(tǒng)中的較高級(jí)別的電路集成的需求。例如，射頻(Rad1 Frequency，RF)前端可以包括功率放大器、低噪聲放大器和開關(guān)。在互補(bǔ)金屬氧化娃(Complementary Metal Oxide Silicon, CMOS)技術(shù)中，功率放大器的集成可以實(shí)現(xiàn)低成本，但是，對(duì)于RF使用，要求這種功率放大器在高頻率下維持高功率輸出。理想地，功率放大器應(yīng)當(dāng)將高功率與高效率結(jié)合，但在放大器以低功率運(yùn)行時(shí)不降低效率。一種已知的解決方案基于帶有功率調(diào)節(jié)(例如包絡(luò)跟蹤)的高效率功率晶體管的使用。
[0003]參照?qǐng)D1，不帶有包絡(luò)跟蹤的基本放大器10具有晶體管12，該晶體管12的柵極通過第一電容器13連接到信號(hào)源11。晶體管12的漏極通過電感器15連接到處于恒定的供給電壓Vdd的電壓供給節(jié)點(diǎn)14。負(fù)載17通過第二電容器16連接到晶體管12的漏極。圖3的曲線圖(a)示出了在晶體管12的漏極處的放大信號(hào)。由于電感器15，漏極具有在O和大約2Vdd之間擺動(dòng)的電壓。在圖3中，在放大信號(hào)和恒定電壓2V &之間的區(qū)域表示未使用的電力，該未使用的電力沒有被傳輸?shù)截?fù)載17，而是被消耗為熱量，從而導(dǎo)致低效率。在圖3中未示出晶體管12的柵極的偏置。
[0004]參照?qǐng)D2，包括包絡(luò)跟蹤的放大器20具有與圖1的基本放大器相同的器件，這些器件以相同的方式連接，除了電壓供給節(jié)點(diǎn)14處于非恒定的供給電壓V_，而非處于恒定的供給電壓Vdd，以及放大器20包括連接在信號(hào)源11和電壓供給節(jié)點(diǎn)14之間的包絡(luò)跟蹤級(jí)(ENV) 18。包絡(luò)跟蹤級(jí)18產(chǎn)生非恒定的供給電壓Venv，非恒定的供給電壓VeJS蹤信號(hào)源11傳輸?shù)男盘?hào)的包絡(luò)，非恒定的供給電壓V_具有最大值V ddo因此，非恒定的供給電壓V-可以被稱為包絡(luò)信號(hào)V_。圖3的曲線圖(b)示出了在放大器20的晶體管12的漏極處的放大信號(hào)，該放大信號(hào)與圖3的曲線圖(a)相比未發(fā)生變化，并且由于電感器15，該放大信號(hào)具有大約2￥_的幅度且可以達(dá)到大約2Vdd的最大值。圖3的曲線圖(b)還示出了非恒定的供給電壓V-的兩倍。由放大信號(hào)和非恒定的供給電壓V_的兩倍之間的區(qū)域表示只被消耗的電力?？梢钥闯?，與圖3的曲線圖(a)相比，包絡(luò)跟蹤提高了功率效率且減少了熱量消耗。
[0005]存在對(duì)于改進(jìn)的放大器和放大方法的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)第一方面，提供了一種放大器，該放大器包括:
[0007]用于接收輸入信號(hào)的輸入端口、用于接收表示所述輸入信號(hào)的包絡(luò)的包絡(luò)信號(hào)的包絡(luò)端口、以及用于傳輸放大信號(hào)的輸出端口 ；
[0008]第一晶體管和第二晶體管，其中，所述第一晶體管的漏極連接到所述第二晶體管的源極，并且所述第二晶體管的漏極連接到所述輸出端口；
[0009]電感元件，所述電感元件連接在所述包絡(luò)端口和所述第二晶體管的所述漏極之間；
[0010]第一偏置電路，所述第一偏置電路連接到所述包絡(luò)端口并且布置成產(chǎn)生取決于所述包絡(luò)信號(hào)的第一偏置電壓；
[0011]加法級(jí)，所述加法級(jí)連接到用于接收所述輸入信號(hào)的所述輸入端口，連接到用于接收所述第一偏置電壓的所述第一偏置電路，連接到所述第一晶體管的柵極，并且布置成將所述輸入信號(hào)和所述第一偏置電壓的總和傳輸?shù)剿龅谝痪w管的所述柵極；
[0012]第二偏置電路，所述第二偏置電路連接在所述包絡(luò)端口和所述第二晶體管的柵極之間，并且布置成產(chǎn)生取決于所述包絡(luò)信號(hào)的第二偏置電壓以及將所述第二偏置電壓傳輸?shù)剿龅诙w管的柵極。
[0013]根據(jù)第二方面，提供一種放大方法，該放大方法包括:
[0014]提供第一晶體管和第二晶體管，其中，所述第一晶體管的漏極連接到所述第二晶體管的源極，并且所述第二晶體管的漏極連接到輸出端口 ；
[0015]提供電感元件，所述電感元件連接在包絡(luò)端口和所述第二晶體管的漏極之間；
[0016]接收輸入信號(hào)；
[0017]在所述包絡(luò)端口處接收表示所述輸入信號(hào)的包絡(luò)的包絡(luò)信號(hào)；
[0018]產(chǎn)生取決于所述包絡(luò)信號(hào)的第一偏置電壓；
[0019]將所述第一偏置電壓和所述輸入信號(hào)的總和傳輸?shù)剿龅谝痪w管的柵極；
[0020]產(chǎn)生取決于所述包絡(luò)信號(hào)的第二偏置電壓，并將所述第二偏置電壓傳輸?shù)剿龅诙w管的柵極；和
[0021]在所述輸出端口處傳輸放大信號(hào)。
[0022]通過采用級(jí)聯(lián)晶體管用于包絡(luò)跟蹤，放大器可以實(shí)現(xiàn)在輸出端處具有增大的電壓范圍，且具有高功率效率。級(jí)聯(lián)晶體管的使用也可以實(shí)現(xiàn)在放大器的輸出端和輸入端之間具有增大的絕緣性，從而提高了穩(wěn)定性并減小了負(fù)載阻抗的變化對(duì)輸入阻抗的影響，從而實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的線性度。通過控制施加到每個(gè)晶體管的柵極、取決于包絡(luò)信號(hào)的偏置電壓，使得偏置電壓可以跟蹤包絡(luò)信號(hào)，當(dāng)輸入功率級(jí)改變時(shí)，放大器的增益具有減小的變化。
[0023]在包絡(luò)信號(hào)的值的一個(gè)范圍內(nèi)，第一偏置電壓可以取決于包絡(luò)信號(hào)，并且在包絡(luò)信號(hào)的值的該范圍之外，第一偏置電壓可以獨(dú)立于包絡(luò)信號(hào)。因此，當(dāng)包絡(luò)信號(hào)在包絡(luò)信號(hào)的值的該范圍之外時(shí)，用于控制取決于包絡(luò)信號(hào)的第一偏置電壓的電路可以被禁用，從而降低功率消耗。
[0024]第一偏置電壓取決于包絡(luò)信號(hào)的包絡(luò)信號(hào)的值的范圍可以對(duì)應(yīng)于具有小于閾值的值的包絡(luò)信號(hào)，并且，響應(yīng)于具有大于閾值的值的包絡(luò)信號(hào)，第一偏置電壓可以是恒定的。因此，當(dāng)包絡(luò)信號(hào)大于閾值時(shí)，用于控制取決于包絡(luò)信號(hào)的第一偏置電壓的電路可以被禁用，從而降低功率消耗。然而，由于在包絡(luò)信號(hào)的高值下，當(dāng)輸入功率改變時(shí)增益的變化可以相對(duì)較低，因此可以提供低的增益變化。
[0025]取決于包絡(luò)信號(hào)的第一偏置電壓和第二偏置電壓可以分別是包絡(luò)信號(hào)的仿射函數(shù)。這實(shí)現(xiàn)了對(duì)第一偏置電壓和第二偏置電壓的低復(fù)雜度的控制。
[0026]取決于包絡(luò)信號(hào)的第一偏置電壓Vblasl可以通過V blasl= S !.V_+Vblasl—。與包絡(luò)信號(hào)相關(guān)，并且第二偏置電壓Vblas2可以通過V blas2= S 2.V_+Vblas2—。與包絡(luò)信號(hào)相關(guān)，其中，V _是包絡(luò)?目號(hào)，S1是第一常數(shù)，V biasl—。是第一靜態(tài)電壓，S 2是第二常數(shù)以及V bias2—。是第二靜態(tài)電壓。第一偏置電壓和包絡(luò)信號(hào)之間以及第二偏置電壓和包絡(luò)信號(hào)之間的這種關(guān)系是線性的，并且可以低復(fù)雜度地來實(shí)現(xiàn)。
[0027]第一偏置電路可以包括第一分壓器，該第一分壓器布置成通過分割包絡(luò)信號(hào)產(chǎn)生第一分割包絡(luò)信號(hào)S1.，并且第二偏置電路包括第二分壓器，該第二分壓器布置成通過分割包絡(luò)信號(hào)產(chǎn)生第二分割包絡(luò)信號(hào)S2.Venv0同樣地，在放大方法中，產(chǎn)生取決于包絡(luò)信號(hào)的第一偏置電壓可以包括通過分割包絡(luò)信號(hào)產(chǎn)生第一分割包絡(luò)信號(hào)S1.v_，并且產(chǎn)生取決于包絡(luò)信號(hào)的第二偏置電壓可以包括通過分割包絡(luò)信號(hào)產(chǎn)生第二分割包絡(luò)信號(hào)Ss.VenvO這種分壓器和分割方式可以低復(fù)雜度來實(shí)現(xiàn)。
[0028]第一分壓器可以包括具有可變電阻、用于建立第一常數(shù)的第一電阻元件，并且第二分壓器可以包括具有可變電阻、用于建立第二常數(shù)的第二電阻元件。該特征實(shí)現(xiàn)了校正放大器的簡單的方法。
[0029]第一偏置電路和第二偏置電路可以布置成通過向第一靜態(tài)電壓和第二靜態(tài)電壓以及第一常數(shù)和第二常數(shù)賦值產(chǎn)生第一偏置電壓和第二偏置電壓，使得在沒有輸入信號(hào)時(shí)，響應(yīng)于包絡(luò)信號(hào)在放大器或第一晶體管和第二晶體管的最大運(yùn)行范圍內(nèi)的變化，由放大器或由第一晶體管和第二晶體管引入的電流改變小于10%。同樣地，放大方法可以包括通過向第一靜態(tài)電壓和第二靜態(tài)電壓以及第一常數(shù)和第二常數(shù)賦值產(chǎn)生第一偏置電壓和第二偏置電壓，使得在沒有輸入信號(hào)時(shí)，響應(yīng)于包絡(luò)信號(hào)在第一晶體管和第二晶體管的最大運(yùn)行范圍內(nèi)的變化，由第一晶體管和第二晶體管引入的電流改變不到10%。這實(shí)現(xiàn)在低功率級(jí)下保持基本恒定的增益，盡管輸入信號(hào)的功率發(fā)生變化。
[0030]放大器可以包括布置成響應(yīng)于輸入信號(hào)而產(chǎn)生包絡(luò)信號(hào)的包絡(luò)跟蹤級(jí)。然而，這不是必需的，并且可替選地，可以在放大器的外部產(chǎn)生包絡(luò)信號(hào)。同樣地，放大方法可以包括響應(yīng)于輸入信號(hào)而產(chǎn)生包絡(luò)信號(hào)。然而，這不是必需的，并且可替選地，可以在放大方法之外產(chǎn)生包絡(luò)信號(hào)。
[0031]包絡(luò)跟蹤級(jí)可以布置成產(chǎn)生包絡(luò)信號(hào)，該包絡(luò)信號(hào)量化為具有比輸入信號(hào)的包絡(luò)更小的值。同樣地，放大方法可以包括產(chǎn)生包絡(luò)信號(hào)，該包絡(luò)信號(hào)量化為具有比輸入信號(hào)的包絡(luò)更小的值。該特征可以減少處理和功率消耗。
[0032]還提供了一種包含根據(jù)第一方面的放大器的電子裝置。
【附圖說明】
[0033]現(xiàn)在將參考附圖僅通過示例的方式描述優(yōu)選的實(shí)施方式，其中:
[0034]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的放大器的示意圖；
[0035]圖2是帶有包絡(luò)跟蹤的現(xiàn)有技術(shù)的放大器的示意圖；
[0036]圖3示出現(xiàn)有技術(shù)的放大器的功率效率；
[0037]圖4是現(xiàn)有技術(shù)的放大器的增益和輸出功率的曲線圖；
[0038]圖5是現(xiàn)有技術(shù)的放大器的功率附加效率的曲線圖；
[0039]圖6是根據(jù)本公開的放大器的第一實(shí)施方式；
[0040]圖7示出對(duì)于包絡(luò)信號(hào)的不同值的負(fù)載線；
[0041]圖8是根據(jù)本公開的對(duì)于帶有跟蹤偏置電壓的放大器的作為輸入功率的函數(shù)的增益和輸出功率