CN102195569B - 功率放大器的共源共栅晶体管的正负反馈的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于功率放大器的共源共栅晶体管的正负反馈的系统和方法。所述系统和方法可包括：第一共源共栅级，包括第一共源装置和第一共栅装置；第二共源共栅级，包括第二共源装置和第二共栅装置；第一退化元件或块，为第一共源装置而设置；第二退化元件或块，为第二共源装置而设置；第一正反馈块或元件，将第一共源装置的第一栅极与第二共源装置的第二漏极连接；第二正反馈块或元件，将第二共源装置的第二栅极与第一共源装置的第一漏极连接。

Description

功率放大器的共源共栅晶体管的正负反馈的系统和方法
技术领域
本发明实施例总体涉及功率放大器，更具体地讲，涉及用于共源共栅晶体管的正负反馈的系统和方法。
背景技术
用于移动应用的线性功率放大器的设计同时需要高增益和线性度。然而，通常，增益和线性度特性处于取舍关系。一种特性的提高只有以另一种特性为代价才能实现。因此，参数的有限的设计范围经常阻止令人满意的高输出功率和高线性度的功率放大器设计。因此，设计参数范围的扩展对于功率放大器设计来说是有益的。
图1示出具有两个晶体管101、102的简单堆叠的传统共源共栅功率放大器。源极退化160可用于提高功率放大器的线性度。源极退化106是一种通过提供负反馈通路而被广泛使用的线性化技术，即，当高电流流过共源共栅晶体管时，在退化元件106上可产生高电压，并且共源晶体管101的栅源电压又减少了电流的降低。然而，这种技术经常也降低功率放大器的增益。由于功率放大器的增益是一个重要的规格，因此不期望具有过度的反馈。
发明内容
根据本发明的示例性实施例，存在一种功率放大器系统。所述系统可包括：第一共源共栅级，包括第一共源装置和第一共栅装置；第二共源共栅级，包括第二共源装置和第二共栅装置；第一退化元件或块，为第一共源装置而设置；第二退化元件或块，为第二共源装置而设置；第一正反馈块或元件，将第一共源装置的第一栅极与第二共源装置的第二漏极连接；第二正反馈块或元件，将第二共源装置的第二栅极与第一共源装置的第一漏极连接。
根据另一示例性实施例，存在一种用于功率放大器系统的反馈方法。所述方法可包括：将第一共源装置和第一共栅装置共源共栅连接，以提供第一共源共栅级；将第二共源装置和第二共栅装置共源共栅连接，以提供第二共源共栅级；经由连接到第一共源装置的第一退化元件或块将第一负反馈提供给第一共源共栅级；经由连接到第二共源装置的第二退化元件或块将第二负反馈提供给第二共源共栅级；通过经由第一正反馈块或元件将第一共源装置的第一栅极与第二共源装置的第二漏极连接，来提供第一正反馈；通过经由第二正反馈块或元件将第二共源装置的第二栅极与第一共源装置的第一漏极连接，来提供第二正反馈。
附图说明
使用一般术语来描述本发明，将要参考附图，附图不需要按比例绘制，其中：
图1示出具有负反馈的传统功率放大器；
图2示出根据本发明示例性实施例的具有差分拓扑和正负反馈的组合的示例性功率放大器；
图3示出根据本发明示例性实施例的可用于实现负反馈块的示例性组件；
图4示出根据本发明示例性实施例的可用于实现正反馈块或元件的示例性组件。
具体实施方式
在下文中，将参考附图更全面地描述本发明的示例性实施例，附图中显示了部分但非全部的本发明的实施例。实际上，这些发明可以以许多不同形式被实施，而不应被解释为局限于这里阐述的实施例；相反，提供这些实施例以使本公开将满足可应用的法律要求。相同的标号始终表示相同的元件。
图2示出根据本发明示例性实施例的具有差分拓扑和正负反馈的组合的示例性功率放大器。在图2中，所述系统可包括第一共源共栅级和第二共源共栅级。第一共源共栅级可包括共源装置(例如，共源晶体管)201和共栅装置(例如，共栅晶体管)203。同样地，第二共源共栅级可包括共源装置202和共栅装置204。将理解，根据本发明示例性实施例，第一共源共栅级和第二共源共栅级可以是共源共栅配置。共栅装置203、204的各个栅极可通过使用栅极偏置源220被偏置。同样地，共栅装置203、204的各个漏极可经由各个RF扼流圈206、207连接到偏置源205。可以在各个共源装置201、202的各个栅极接收差分系统输入。各个共源装置201、202的输出可通过各自漏极被提供给共栅装置203、204。更具体地讲，各个共栅装置203、204的各个源极可以作为输入，其接收各个共源装置201、202的输出。然后，可以将各个共栅装置203、204的各个输出提供给输出匹配和平衡不平衡转换器块208。具体地讲，块208可操作为平衡不平衡转换器，用于将来自各个共栅装置203、204的平衡的输出转换为用作系统输出的单端、不平衡的输出信号。此外，根据额不能发明示例性实施例，块208还可提供需要或期望的级间阻抗匹配。
在图2中，可以提供差分配置，从而第一共源共栅装置可被提供有第一源极退化块或元件211，而第二共源共栅装置可被提供有第二源极退化块或元件212，以提供高线性度特性。此外，还可利用正反馈块或元件209、210(可选择地，称为信号转发块或元件)。更具体地讲，第一正反馈块或信号转发块209可将共源装置201的漏极(输出)与共源装置202的栅极(输入)互连。类似地，第二正反馈块或元件210可将共源装置202的漏极(输出)与共源装置201的栅极(输入)互连。因此，每个共源共栅装置201、203、202、204可经过两种反馈机制：(1)第一，经由负反馈，从退化块或元件211、212至各个源极；(2)第二，经由正反馈，通过这里描述的互连方式，从正反馈块209、210到各个栅极。
可通过反馈元件的值来控制各个块或元件209、210、211、212提供的正负反馈的反馈量。图3示出根据本发明示例性实施例的可用于实现负反馈块或元件的示例性组件。如图3所示，诸如块或元件211、212之一的负反馈块或元件可使用感性元件301(例如，电感器)、阻性元件302(例如，电阻器)或者并联或串联(未示出)的感性元件303和阻性元件304的组合来实现。
图4示出根据本发明示例性实施例的可用于实现正反馈块或元件的示例性组件。如图4所示，诸如块或元件209、210之一的正反馈块或元件可使用有源组件405、容性组件406(例如，电容器)或者并联或串联(未示出)的有源组件407和容性组件408的组合来实现。在本发明示例性实施例中，有源组件405、107可使用晶体管(诸如具有源极、栅极和漏极的场效应晶体管(FET))来实现。晶体管的源极和漏极可用于正反馈块或元件的示出的连接，而晶体管的栅极可相应地偏置。将理解，根据本发明示例性实施例，有源组件405、407可操作为或者包括开关元件。
将理解，正负反馈的组合可允许能够实现良好线性度和高增益的宽的设计范围。正反馈的可能的不稳定性可以通过负反馈被抑制，而负反馈导致的低增益可通过正反馈被提高。根据本发明示例性实施例，可使用两个反馈之间良好优化的平衡，从而不会损失期望操作的可控制性。
受益于以上描述和相关附图给出的教导，本发明所属领域的技术人人员能够想象这里阐述的本发明的许多修改和其他实施例。因此，将理解，本发明不限于公开的特定实施例，旨在将许多修改和其他实施例包括在权利要求的范围之内。虽然这里采用特定术语，但是所述术语仅以一般和描述性意义被使用，而非限制的目的。

Claims (20)

1.一种功率放大器系统，包括：
第一共源共栅级，包括第一共源装置和第一共栅装置；
第二共源共栅级，包括第二共源装置和第二共栅装置；
第一退化元件或块，为第一共源装置而设置；
第二退化元件或块，为第二共源装置而设置；
第一正反馈块或元件，将第一共源装置的第一栅极与第二共源装置的第二漏极连接；
第二正反馈块或元件，将第二共源装置的第二栅极与第一共源装置的第一漏极连接。
2.如权利要求1所述的系统，其中，第一退化元件或块和第二退化元件或块中的每个包括一个或多个感性元件或者一个或多个阻性元件。
3.如权利要求2所述的系统，其中，第一退化元件或块和第二退化元件或块中的每个包括并联的至少一个感性元件和至少一个阻性元件。
4.如权利要求1所述的系统，其中，第一正反馈块或元件和第二正反馈块或元件中的每个包括一个或多个容性元件或者一个或多个有源装置。
5.如权利要求4所述的系统，其中，第一正反馈块或元件和第二正反馈块或元件中的每个包括并联的至少一个容性元件和至少一个有源装置。
6.如权利要求4所述的系统，其中，至少一个有源装置包括一个或多个晶体管或者一个或多个开关元件。
7.如权利要求1所述的系统，其中，通过第一共源装置的第一栅极或第二共源装置的第二栅极接收一对系统差分输入中的每个，其中，第一共栅装置的第一漏极和第二共栅装置的第二漏极提供各个差分输出。
8.如权利要求7所述的系统，其中，第一共栅装置的第一漏极和第二共栅装置的第二漏极经由各个RF扼流圈连接到偏置源。
9.如权利要求7所述的系统，还包括：平衡不平衡转换器，将所述差分输出转换为作为系统输出的单端信号。
10.如权利要求1所述的系统，其中，第一退化元件连接在第一共源装置的第一源极和地之间，其中，第二退化元件连接在第二共源装置的第二源极和地之间。
11.一种用于功率放大器系统的反馈方法，包括：
将第一共源装置和第一共栅装置共源共栅连接，以提供第一共源共栅级；
将第二共源装置和第二共栅装置共源共栅连接，以提供第二共源共栅级；
经由连接到第一共源装置的第一退化元件或块将第一负反馈提供给第一共源共栅级；
经由连接到第二共源装置的第二退化元件或块将第二负反馈提供给第二共源共栅级；
通过经由第一正反馈块或元件将第一共源装置的第一栅极与第二共源装置的第二漏极连接，来提供第一正反馈；
通过经由第二正反馈块或元件将第二共源装置的第二栅极与第一共源装置的第一漏极连接，来提供第二正反馈。
12.如权利要求11所述的方法，其中，第一退化元件或块和第二退化元件或块中的每个包括一个或多个感性元件或者一个或多个阻性元件。
13.如权利要求12所述的方法，其中，第一退化元件或块和第二退化元件或块中的每个包括并联的至少一个感性元件和至少一个阻性元件。
14.如权利要求11所述的方法，其中，第一正反馈块或元件和第二正反馈块或元件中的每个包括一个或多个容性元件或者一个或多个有源装置。
15.如权利要求14所述的方法，其中，第一正反馈块或元件和第二正反馈块或元件中的每个包括并联的至少一个容性元件和至少一个有源装置。
16.如权利要求14所述的方法，其中，至少一个有源装置包括一个或多个晶体管或者一个或多个开关元件。
17.如权利要求11所述的方法，还包括：
通过第一共源装置的第一栅极或第二共源装置的第二栅极接收一对系统差分输入中的每个；
在第一共栅装置的第一漏极和第二共栅装置的第二漏极提供各个差分输出。
18.如权利要求17所述的方法，还包括：将第一共栅装置的第一漏极和第二共栅装置的第二漏极经由各个RF扼流圈连接到偏置源。
19.如权利要求17所述的方法，还包括：经由平衡不平衡转换器将所述差分输出转换为作为系统输出的单端信号。
20.如权利要求11所述的方法，其中，第一退化元件连接在第一共源装置的第一源极和地之间，其中，第二退化元件连接在第二共源装置的第二源极和地之间。
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