CN102195573A - 单端端口中具有参考增强的不平衡变压器及其方法和系统 - Google Patents

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Abstract

提供了一种单端端口中具有参考增强的不平衡变压器及其方法和系统。提供了用于具有参考增强的变压器或不平衡变压器功能的系统和方法。所述系统和方法可包括：变压器，用于参考增强，并至少具有初级线圈和次级线圈，其中，初级线圈包括中央抽头，其中，次级线圈包括第一端口和第二端口；电连接件，将第二端口和初级线圈的中央抽头进行电连接以提供用于初级线圈和次级线圈的公共参考。变压器的初级线圈可被配置为接收功率放大器的差分输出，变压器可被配置为将差分输出从平衡信号转换为在次级线圈的第一端口可用的不平衡信号。

Description

单端端口中具有参考增强的不平衡变压器及其方法和系统
技术领域
本发明的实施例总体上涉及一种不平衡变压器，更具体地讲，涉及在单端端口中具有参考增强的不平衡变压器功能。
背景技术
在CMOS集成电路中，由于缺少从CMOS基底的顶层到CMOS基底的背部的通孔的不完美的接地参考，因此通常以不同形式设计功能块的设计。因此，单端块(例如RF功率放大器)需要从单端端口到差分端口的转换或者从差分端口到单端端口的转换，这种转换通常被表示为平衡到不平衡(不平衡变压器)。由于这种转换主要来自于从平衡端口到不平衡端口的磁耦合，因此，这种转换没有共享相同的参考。在功率放大器的输出匹配中，不平衡输出端口的没有明确定义的参考通常引起不平衡变压器转换的损耗。因此，最好在不平衡输出端口具有参考增强以使转换的损耗最小化，换句话说，提高功率放大器中的效率。
图1示出具有变压器输出匹配的传统功率放大器系统100的框图。在图1中，为了阻抗匹配和不平衡变压器的功能，在CMOS功率放大器(PA)101的输出时常使用变压器120。在阻抗匹配的功能有助于在输出端口提供高输出产生时，附加的平衡到不平衡转换通常产生更多损耗。所述损耗并不仅仅由于变压器120的品质因数，而且还由于缺乏用于不平衡端口的精确的公共参考。
图2示出在传统功率放大器系统200中噪声的影响。如图2所示，传统变压器220具有初级线圈204和次级线圈205。传统变压器220在初级线圈204中具有第一参考点206，并在次级线圈205中具有第二参考点207。寄生元件208、209、210可形成不完美且不稳定的寄生网络，所述寄生网络允许在第一参考点206和第二参考点207之间进行一些有限通信。然而，由于寄生元件208、209和210提供的不完美且不稳定的寄生网络，因此并不保证参考点206和207在电参考电平上相等。实际上，如果任何噪声212和214出现在参考点206和207上，则如PA输出信号206和变压器输出信号213的比较所示，初级线圈204和次级线圈205之间的耦合波动。耦合中的波动在像具有不完美的参考的接合线的功率放大器那样的大信号操作中更加严重。
发明内容
根据本发明示例性实施例，存在一种功率放大器系统。所述功率放大器系统可包括：功率放大器，具有差分输出；变压器，至少具有初级线圈和次级线圈，其中，初级线圈连接到功率放大器的差分输出，其中，初级线圈包括中央抽头，其中，次级线圈包括第一端口和第二端口，第一端口提供系统输出；电连接件，将初级线圈的中央抽头与次级线圈的第二端口进行连接。
根据本发明的另一实施例，存在一种方法。所述方法可包括：配置用于参考增强的变压器，所述变压器至少具有初级线圈和次级线圈，其中，初级线圈包括中央抽头，其中，次级线圈包括第一端口和第二端口，其中，所述配置包括：将第二端口和初级线圈的中央抽头进行电连接以提供用于参考增强的公共参考；通过变压器的初级线圈接收功率放大器的差分输出；通过变压器，将差分输出从平衡信号转换为在次级线圈的第一端口得到的不平衡信号。
根据本发明的另一示例性实施例，存在另一种系统。所述系统可包括：配置用于参考增强的变压器，所述变压器至少具有初级线圈和次级线圈，其中，初级线圈包括中央抽头，其中，次级线圈包括第一端口和第二端口；其中所述配置包括：将第二端口和初级线圈的中央抽头进行电连接以提供用于参考增强的公共参考；通过变压器的初级线圈接收功率放大器的差分输出；通过变压器将差分输出从平衡信号转换为在次级线圈的第一端口得到的不平衡信号。
附图说明
已经概括地描述了本发明，现在将参照附图进行描述，其中，没有必要按比例来绘制附图，其中：
图1示出具有变压器输出匹配的传统功率放大器系统的框图。
图2示出传统功率放大器系统的变压器输出匹配。
图3示出根据本发明示例性实施例的初级线圈的参考被馈给次级线圈的参考点的本发明示例性实施例。
图4示出根据本发明示例性实施例的图3的实施例的示例性改变，其中，利用多个段或线圈来实现初级线圈和次级线圈中的一个或者二者。
图5示出根据本发明示例性实施例的利用公共参考变压器的示例性方法。
具体实施方式
现在将在下面参照附图更全面地描述本发明示例性实施例，在附图中示出了本发明的一些实施例，而非全部实施例。实际上，可以以很多不同形式来实现这些发明，而不应该认为这些发明限于这里阐述的实施例；相反，提供这些实施例，从而本公开将满足适当的法律需要。相同的标号始终表示相同的部件。
图3示出根据本发明示例性实施例的利用公共参考不平衡变压器的示例性功率放大器系统300。根据本发明示例性实施例，功率放大器系统300的组件中的一个组件或者全部组件可被实现为集成电路，或者被实现为CMOS基底的一部分。通常，根据本发明示例性实施例，示例性的公共参考不平衡变压器可将初级线圈的参考馈给次级线圈的参考，从而提供两个线圈的公共参考。根据本发明示例性实施例，初级线圈和次级线圈之间的公共参考的存在可在将在初级线圈的功率放大器的平衡输出转换为在次级线圈的不平衡输出时减少损耗。同样，根据本发明示例性实施例，初级线圈和次级线圈之间的公共参考的使用可减少单端输出中基于在初级线圈和次级线圈之一或者二者中存在的噪声所引起的波动。
还参照图3，可使用具有至少一个初级线圈305的变压器320来实现示例性的公共参考不平衡变压器，其中，所述初级线圈305被感应地耦合到至少一个次级线圈306。根据本发明示例性实施例，初级线圈305的两个单独的端或端口中的每一个可被连接到功率放大器301的各个差分输出端口，所述功率放大器301可以是CMOS功率放大器。因此，初级线圈305可从功率放大器301接收平衡的输出信号。初级线圈305还可包括经过RF扼流器303连接到DC偏置源302的中央抽头端口。根据本发明示例性实施例，可通过中央抽头端口馈给DC偏置源以对功率放大器301的一个或多个组件进行偏置。根据本发明示例性实施例，次级线圈306可具有经过居间电容器307连接到系统输出端口的第一端或者端口(例如，单端端口)，所述居间电容器可以是隔直电容器或者其他隔直元件。因此，系统输出端口可提供不平衡信号，所述不平衡信号由被配置为不平衡变压器的变压器320提供的平衡到不平衡的转换而产生。
根据本发明示例性实施例，为了使变压器320的平衡到不平衡转换而引起的损耗最小化，初级线圈305的参考可经一个或多个电连接件被馈给次级线圈306的参考。根据本发明示例性实施例，可使用金属线来实现所述的电连接。如图3所示，根据本发明示例性实施例，通过经过电容器304将初级线圈305的第一参考308与次级线圈306的第二参考309电连接而增强不明确的公共参考，所述电容器304可以作为隔直电容器操作。在不脱离本发明示例性实施例的情况下，可用另一种隔直元件(比如一组电容器)来代替电容器304。根据本发明示例性实施例，经过初级线圈305的中央抽头端口可获得第一参考308，而从次级线圈306的第二端或端口可获得第二参考309。因此，初级线圈305上的PA输出信号310(例如平衡信号)可以与次级线圈306上的信号312(例如不平衡信号)共享公共参考。假如是这种共享的公共参考，外部噪声311将不会实质上影响初级线圈305和次级线圈306之间的耦合。因此，次级线圈306的单端端口的输出信号312可没有外部噪声311引起的波动或者具有最小的波动。
应该理解，上述的中央抽头端口有时而非总是位于初级线圈108的中央。实际上，作为选择，在不脱离本发明示例性实施例的情况下，中央抽头端口可不同于确切的中心。
图4示出图3的变形，在图4中，可对于初级线圈和次级线圈之一或者所述初级线圈和次级线圈二者使用多个段或线圈，来实现示例性的公共参考变压器。如图4所示，初级线圈305可至少包括第一段或第一线圈402以及第二段或第二线圈404。更具体地讲，第一段或第一线圈402的第一端可连接到PA301的第一差分输出。第一段或第一线圈的第二端可连接到第二段或第二线圈404的第一端，第二段或第二线圈404的第二端可连接到PA 301的第二差分输出。以相似的方式，次级线圈306可同样包括第一段或第一线圈406以及第二段或第二线圈408。第一段或第一线圈406的第一端可经过信号端端口提供输出信号，所述输出信号在被用作系统输出之前，可被隔直电容器307或者其他隔直元件处理。第一段或第一线圈406的第二端可连接到第二段或第二线圈408的第一端。第二段或第二线圈408的第二端可提供用于次级线圈306第二参考309。可从位于第一段或第一线圈402和第二段或第二线圈404之间的端口或抽头获得用于初级线圈的第一参考308。因此，根据本发明示例性实施例，可通过将初级线圈305的第一参考308和次级线圈306的第二参考309连接来增强公共参考。
图5示出根据本发明示例性实施例的利用公共参考变压器的方法。根据本发明示例性实施例，在块505中，可配置变压器以具有公共参考增强。如这里所述的，所述变压器至少可具有初级线圈和次级线圈。次级线圈还可包括连接到DC偏置源的中央抽头。感应地耦合到初级线圈的次级线圈可包括第一端口和第二端口，其中，第一端口提供输出信号(例如，单端、不平衡信号)。所述变压器的配置可包括将次级线圈的第二端口和初级线圈的中央抽头进行电连接。另外，比如隔直电容器的电容器或其他元件可位于次级线圈的第二端口和初级线圈的中央抽头之间。应该理解，如上所述，所述变压器可与参照图3或图4描述的变压器相似地配置。
在配置了变压器505之后，如块510所示，可从功率放大器向变压器的初级线圈提供差分输出。在块515中，初级线圈可被感应地耦合到变压器的次级线圈。这样，所述变压器可将接收的PA差分输出从平衡信号转换为不平衡信号，其中，可在次级线圈的第一端口提供所述不平衡信号。隔直电容器或元件可被应用到次级线圈的第一端口的输出以获得系统输出。
得益于前面的描述和相关附图的教导，这些发明所属领域的技术人员将想到这里阐述的本发明的很多修改或其他实施例。因此，应该理解，本发明并不限于公开的特定实施例，并且修改或其他实施例也将被包括在权利要求书的范围内。尽管这里采用了特定术语，但是这些术语只用于一般和描述的含义，而不是为了限制目的。

Claims (20)

1.一种功率放大器系统，包括：
功率放大器，具有差分输出；
变压器，至少具有初级线圈和次级线圈，其中，初级线圈连接到功率放大器的差分输出，其中，初级线圈包括中央抽头，其中，次级线圈包括第一端口和第二端口，第一端口提供系统输出；
电连接件，将初级线圈的中央抽头与次级线圈的第二端口进行连接。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述电连接件包括位于初级线圈的中央抽头和次级线圈的第二端口之间的电容器。
3.如权利要求2所述的系统，其中，电容器作为隔直电容器工作。
4.如权利要求1所述的系统，其中，功率放大器的差分输出形成平衡信号，其中，所述系统输出是不平衡信号，其中，所述变压器是用于将平衡信号转换为不平衡信号的不平衡变压器。
5.如权利要求1所述的系统，其中，功率放大器是CMOS功率放大器。
6.如权利要求1所述的系统，其中，在次级线圈的第一端口和系统输出之间提供隔直电容器。
7.如权利要求1所述的系统，其中，所述电连接件为初级线圈和次级线圈二者提供公共参考。
8.如权利要求7所述的系统，其中，公共参考使变压器将差分输出从平衡信号转换为在第一端口得到的不平衡信号，同时减轻由于噪声引起的不平衡信号中的波动。
9.如权利要求1所述的系统，其中，初级线圈至少包括第一段或第一线圈以及第二段或第二线圈，第一段或第一线圈与第二段或第二线圈串行配置，其中，初级线圈的中央抽头位于第一段或第一线圈与第二段或第二线圈的之间。
10.如权利要求1所述的系统，其中，中央抽头还被连接到直流偏置源。
11.一种方法，包括：
配置用于参考增强的变压器，所述变压器至少具有初级线圈和次级线圈，其中，初级线圈包括中央抽头，其中，次级线圈包括第一端口和第二端口，其中，所述配置包括：将第二端口和初级线圈的中央抽头进行电连接以提供用于参考增强的公共参考；
通过变压器的初级线圈接收功率放大器的差分输出；
通过变压器，将差分输出从平衡信号转换为在次级线圈的第一端口得到的不平衡信号。
12.如权利要求11所述的方法，其中，经过电容器将初级线圈的中央抽头与次级线圈的第二端口电连接。
13.如权利要求12所述的方法，其中，电容器作为隔直电容器工作。
14.如权利要求11所述的方法，其中，功率放大器是CMOS功率放大器。
15.如权利要求11所述的方法，还包括：将隔直电容器连接到次级线圈的第一端口，其中，经过隔直电容器获得系统输出。
16.如权利要求11所述的方法，其中，公共参考使变压器将差分输出从平衡信号转换为在第一端口得到的不平衡信号，同时减轻由于噪声引起的不平衡信号的波动。
17.如权利要求11所述的方法，其中，初级线圈至少包括第一段或第一线圈以及第二段或第二线圈，第一段或第一线圈与第二段或第二线圈串行配置，其中，初级线圈的中央抽头位于第一段或第一线圈与第二段或第二线圈的之间。
18.如权利要求11所述的方法，其中，中央抽头还被连接到直流偏置源。
19.一种系统，包括：
变压器，用于参考增强，并至少具有初级线圈和次级线圈，其中，初级线圈包括中央抽头，其中，次级线圈包括第一端口和第二端口；
电连接件，将第二端口和初级线圈的中央抽头进行电连接以提供用于初级线圈和次级线圈的公共参考；
其中，变压器的初级线圈被配置为接收功率放大器的差分输出；
其中，变压器被配置为将差分输出从平衡信号转换为在次级线圈的第一端口得到的不平衡信号。
20.如权利要求19所述的系统，其中，电连接件包括位于初级线圈的中央抽头和次级线圈的第二端口之间的电容器或者电容器组。
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