CN104718698A - 与用于射频功率放大器的控制器相关的系统、电路和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了涉及控制射频(RF)功率放大器(PA)的系统、电路和方法。在一些实施例中，PA控制电路可以包括被配置为从向所述PA提供的基极电流产生副本基极电流的第一电路，其中所述副本基极电流表示以β参数缩放的所述PA的集电极电流。所述PA控制电路还可以包括被配置为从温度补偿电压和与所述PA相关联的基极电阻生成β跟踪参考电流的第二电路。所述PA控制电路还可以包含被配置为接收所述副本基极电流和所述β跟踪参考电流并向基极驱动器的钳位节点生成成比例的电流的电流引导电路。在一些实施例中，副本基极电流可以通过梳指-感测的电流和斜坡电流的电流-模式的比较而获得。

Description

与用于射频功率放大器的控制器相关的系统、电路和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年8月15日提交的并且名称为“CLAMPING CIRCUITSAND METHODS BASED ON Beta-TRACKINGTEMPERATURE-COMPENSATED BASE CURRENT”的美国临时申请No.61/683,674的优先权，其全部内容通过引用被明确地合并于此。
技术领域
本公开通常涉及用于控制射频(RF)放大器的电路和方法，并且更具体地，涉及用于这样的RF放大器的钳位电路和方法。
背景技术
在诸如蜂窝电话的无线装置中，诸如功率放大器(PA)的不同的组件从典型地具有有限的容量的电池吸取电流。这样的PA如果不适当地控制也可能会产生热。因此，所希望的是向PA提供有限的电流，使得从电池吸取的电流不超过某些规定的电流限制，同时保持PA的性能。
发明内容
根据多个实现方式，本公开涉及射频功率放大器控制电路。所述控制电路包括被配置为从被提供到功率放大器(PA)的基极电流产生副本基极电流的第一电路，其中所述副本基极电流表示以β参数缩放的所述PA的集电极电流。所述控制电路还包括被配置为从温度补偿电压和与所述PA相关联的基极电阻产生跟踪β(beta)的参考电流的第二电路。所述控制电路还包括被配置为接收所述副本基极电流和所述β跟踪参考电流并产生成比例的电流的电流引导电路。
在一些实施例中，所述温度补偿电压可以包含温度补偿的带隙电压。
在一些实施例中，所述电流引导电路可以被配置为在所选择的条件之下基于所述副本基极电流和所述β跟踪参考电流生成成比例的电流。所述控制电路还可以包括与所述电流引导电路通信的PA基极驱动器，以接收所述成比例的电流。所述电流引导电路可以被配置为通过比较对应于所述副本基极电流的副本基极电压和对应于所述β跟踪参考电流的β跟踪参考电压而生成所述成比例的电流。所述副本基极电压和所述β跟踪参考电压的每一个可以通过将相应的电流提供到匹配的电阻器中而产生。所述选择的条件可以包含所述副本基极电压超过所述β跟踪参考电压。
在一些实施例中，所述基极电流可以通过梳指传感器测量。所述梳指传感器可以是控制环的一部分，所述控制环被配置为基于所述基极电流和斜坡电流的比较产生误差电流。所述基极电流和所述斜坡电流的所述比较可以在电流-模式中执行。所述误差电流可以通过从所述斜坡电流中减去所述基极电流而获得。所述控制环还可以包含被配置为放大所述误差电流的跨阻放大器。
在一些实施例中，所述功率放大器可以包括砷化镓(GaAs)异质结双极型晶体管(HBT)功率放大器。
在一些实施例中，所述控制电路还可以包括被配置为预充电所述控制电路的选择的节点的预充电系统。所述预充电系统可以包括被配置为基于所述PA的基极电压和被选择为低于所述PA的阈值电压的参考电压的比较产生控制信号的传感器电路。所述预充电系统还可以包含与所述传感器电路通信的致动器电路，其中所述致动器电路被配置为接收来自所述传感器电路的控制信号。所述致动器电路还可以被配置为基于所述控制信号使能或禁用用于预充电所述控制电路的选择的节点的预充电电流。
在一些实现方式中，本公开涉及用于控制射频功率放大器的方法。所述方法包括从被提供到功率放大器(PA)的基极电流产生副本基极电流，其中所述副本基极电流表示以β参数缩放的所述PA的集电极电流。所述方法还包括从温度补偿电压和与所述PA相关联的基极电阻中产生β跟踪参考电流。所述方法还包括基于所述副本基极电流和所述β跟踪参考电流生成成比例的电流。
在一些实施例中，所述方法还可以包括在选择的条件下将所述成比例的电流提供到PA基极驱动器的钳位节点。
根据多个实现方式，本公开涉及射频(RF)模块。所述RF模块包括封装基板，被配置为容纳多个组件。所述RF模块还包括被布置在所述封装基板之上的功率放大器(PA)。所述RF模块还包括被布置在所述封装基板之上并且与所述功率放大器互连的控制电路。所述控制电路包括被配置为从向所述PA提供的基极电流生成副本基极电流的第一电路，其中所述副本基极电流表示以β参数缩放的所述PA的集电极电流。所述控制电路还包括被配置为从温度补偿电压和与所述PA相关联的基极电阻生成β跟踪参考电流的第二电路。所述控制电路还包括被配置为基于所述副本基极电流和所述β跟踪参考电流生成成比例的电流的电流引导电路。所述RF模块还包括多个连接器，被配置为提供所述功率放大器、所述控制电路和所述封装基板之间的电气连接。
在一些实施例中，所述功率放大器可以被布置在第一裸芯上并且所述控制电路被可以布置在第二裸芯上，其中所述第一裸芯和所述第二裸芯的每一个被安装在所述封装基板上。
根据一些教导，本公开涉及射频(RF)装置。所述RF装置包括被配置为生成RF信号的收发器。所述RF装置还包括与所述收发器通信的功率放大器(PA)，其中所述PA被配置为放大所述RF信号。所述RF装置还包含与所述PA通信的控制电路。所述控制电路包含被配置为从向所述PA提供的基极电流生成副本基极电流的第一电路，其中所述副本基极电流表示以β参数缩放的所述PA的集电极电流。所述控制电路还包括被配置为从温度补偿电压和与所述PA相关联的基极电阻生成β跟踪参考电流的第二电路。所述控制电路还包含被配置为基于所述副本基极电流和所述β跟踪参考电流生成成比例的电流的电流引导电路。所述RF装置还包括与所述PA通信的天线，其中所述天线被配置为促成所述放大的RF信号的传送。
在一些实施例中，所述RF装置可以包含诸如蜂窝电话的无线装置。
在多个实现方式中，本公开涉及射频功率放大器控制电路。所述控制电路包含被配置为测量功率放大器的基极电流并生成感测的电流的传感器。所述控制电路还包括被配置为接收参考电流并用所述感测的电流执行电流-模式操作以产生误差电流的感测节点。所述控制电路还包含被配置为基于所述误差电流生成控制信号以调节所述功率放大器的操作参数的控制环。
在一些实施例中，所述功率放大器可以包括砷化镓(GaAs)异质结双极型晶体管(HBT)功率放大器。所述GaAs HBT功率放大器可以被配置为例如操作在GSM/GPRS通信协议中。
在一些实施例中，所述传感器可以包括被配置为感测所述功率放大器的基极电流以产生所述感测的电流的梳指传感器。在一些实施例中，所述电流-模式操作可以包括从所述参考电流中减去所述感测的电流以产生所述误差电流。在一些实施例中，所述功率放大器控制电路在所述传感器和所述感测节点之间可以基本上没有感测电阻器。在一些实施例中，所述参考电压可以从外部模拟控制电压获得。在一些实施例中，所述感测节点可以被配置为被调整以基本上维持跟踪电池电压的电压。在一些实施例中，所述控制环可以包含被配置为放大所述误差电流的跨阻放大器。在一些实施例中，所述控制环可以包括闭合的控制环。在一些实施例中，所述功率放大器控制电路基本上没有外部旁路电容器，从而减少与功率放大器电路相关的成本和大小。
在一些实施例中，所述控制电路还可以包括被配置为预充电所述控制电路的选择的节点的预充电系统。所述预充电系统可以包括被配置为基于所述PA的基极电压和被选择为低于所述PA的阈值电压的参考电压的比较生成控制信号的传感器电路。所述预充电系统还可以包含与所述传感器电路通信的致动器电路，其中所述致动器电路被配置为接收来自所述传感器电路的所述控制信号。所述致动器电路还可以被配置为基于所述控制信号使能或禁用用于预充电所述控制电路的选择的节点的预充电电流。
根据一些实现方式，本公开涉及用于控制射频功率放大器的方法。所述方法包括测量功率放大器的基极电流以生成感测的电流。所述方法还包括在参考电流和所述感测的电流之间执行电流-模式操作以产生误差电流。所述方法还包括基于所述误差电流生成控制信号。所述方法还包括基于所述控制信号调节所述功率放大器的操作参数。
在一些实现方式中，本公开涉及射频(RF)模块。所述RF模块包括被配置为容纳多个组件的封装基板。所述RF模块还包括被布置在所述封装基板之上的功率放大器。所述RF模块还包括被布置在所述封装基板之上并且与所述功率放大器互连的控制电路。所述控制电路包含被配置为测量所述功率放大器的基极电流并生成感测的电流的传感器。所述控制电路还包括被配置为接收参考电流并用所述感测的电流执行电流-模式操作以生成误差电流的感测节点。所述控制电路还包括被配置为基于所述误差电流生成控制信号以调节所述功率放大器的操作参数的控制环。所述RF模块还包括被配置为提供所述功率放大器、所述控制电路和所述封装基板之间的电气连接的多个连接器。
在一些实施例中，所述功率放大器可以被布置在第一裸芯上并且所述控制电路可以被布置在第二裸芯上，其中所述第一裸芯和所述第二裸芯的每一个被安装在所述封装基板上。
根据多个实现方式，本公开涉及射频(RF)装置。所述RF装置包括被配置为生成RF信号的收发器。所述RF装置还包括与所述收发器通信的功率放大器，其中所述功率放大器被配置为放大所述RF信号。所述RF装置还包含与所述功率放大器通信的控制电路。所述控制电路包含：传感器，被配置为测量所述功率放大器的基极电流并生成感测的电流；感测节点，被配置为接收参考电流并用所述感测的电流执行电流-模式操作以产生误差电流；以及控制环，被配置为基于所述误差电流生成控制信号以调节所述功率放大器的操作参数。所述RF装置还包含与所述功率放大器通信的天线，其中所述天线被配置为促成所述放大的RF信号的传送。
在一些实施例中，所述RF装置可以包含无线装置。这样的无线装置可以被配置为例如作为GSM/GPRS通信装置操作。
在一些实现方式中，本公开涉及用于射频功率放大器控制电路的预充电系统。所述预充电系统包含被配置为基于功率放大器(PA)的基极电压和被选择的低于所述PA的阈值电压的参考电压的比较生成控制信号的传感器电路。所述预充电系统还包含与所述传感器电路通信的致动器电路，其中所述致动器电路被配置为接收来自所述传感器电路的控制信号。所述致动器电路还被配置为基于所述控制信号使能或者禁用用于预充电所述PA控制电路的选择的节点的预充电电流。
在一些实施例中，所述传感器电路可以包含运算放大器比较器，所述运算放大器比较器被配置为接收所述基极电压和所述参考电压作为输入并生成所述控制信号作为输出。
在一些实施例中，所述致动器电路可以包含开关，所述开关被配置为基于所述控制信号在ON状态或OFF状态中从而控制所述预充电电流的使能或禁用。所述开关在ON状态中可以通过将所述预充电电流分流到地而禁用所述预充电电流。所述开关在OFF状态中可以使所述预充电电流累积到主导极点电容。
在一些实施例中，所述功率放大器控制电路可以包含控制环。所述控制环可以包含被配置为生成不同的主导极点的动态主导极点电路，其中所述动态主导极点电路包含所述主导极点电容和可变的主导极点电阻。所述动态主导极点电路可以被配置为通过具有第一主导极点电阻和所述主导极点电容生成第一主导极点，或者通过具有第二主导极点电阻和所述主导极点电容生成第二主导极点。所述第一主导极点电阻可以高于所述第二主导极点电阻。可以选择所述第一主导极点电阻以产生促成稳定的环并减少所述控制环中的噪声的第一时间常数，并且可以选择所述第二主导极点电阻以生成用于促成所述控制环中的快速锁定的第二时间常数。
在一些实施例中，所述控制环可以包含被配置为测量所述PA的基极电流的基极电流传感器，以及被配置为接收所述测量的基极电流和参考电流并执行电流-模式操作以产生误差电流的感测节点。所述控制环还可以包含被配置为放大所述误差电流以生成被提供到所述动态主导极点电路的放大的信号的跨阻放大器。所述基极电流传感器可以包含被配置为感测所述基极电流的梳指传感器。
根据多个实现方式，本公开涉及用于控制射频功率放大器的方法。所述方法包含比较功率放大器(PA)的基极电压和被选择的低于所述PA的阈值电压的参考电压。所述方法还包含基于所述比较生成控制信号。所述方法还包含基于所述控制信号使能或者禁用用于预充电所述PA控制电路的选择的节点的预充电电流。
在多个实现方式中，本公开涉及射频(RF)模块。所述RF模块包含被配置为容纳多个组件的封装基板。所述RF模块还包含被布置在所述封装基板之上的功率放大器(PA)。所述RF模块还包含被布置在所述封装基板之上并且与所述PA互连的PA控制电路。所述PA控制电路包含预充电系统。所述预充电系统包含被配置为基于所述PA的基极电压和被选择的低于所述PA的阈值电压的参考电压的比较生成控制信号的传感器电路。所述预充电系统还包含与所述传感器电路通信的致动器电路，其中所述致动器电路被配置为接收来自所述传感器电路的控制信号。所述致动器电路还被配置为基于所述控制信号使能或者禁用用于对所述PA控制电路的选择的节点进行预充电的预充电电流。RF模块还包含被配置为提供所述功率放大器、所述控制电路和所述封装基板之间的电气连接的多个连接器。
在一些实现方式中，本公开涉及射频(RF)装置。所述RF装置包含被配置为生成RF信号的收发器。所述RF装置还包含与所述收发器通信的功率放大器(PA)，其中所述PA被配置为放大所述RF信号。所述RF装置还包含与所述PA通信的PA控制电路。所述PA控制电路包含预充电系统。所述预充电系统包含被配置为基于所述PA的基极电压和被选择的低于所述PA的阈值电压的参考电压的比较生成控制信号的传感器电路。所述预充电系统还包含与所述传感器电路通信的致动器电路，其中所述致动器电路被配置为接收来自所述传感器电路的控制信号。所述致动器电路还被配置为基于所述控制信号使能或者禁用用于对所述PA控制电路的选择的节点进行预充电的预充电电流。所述RF装置还包含与所述PA通信的天线，其中所述天线被配置为促成所述放大的RF信号的传送。
在一些实施例中，所述RF装置可以包含无线装置。这样的无线装置可以被配置为作为例如GSM/GPRS通信装置操作。
为概括本公开的目的，本发明的一些方面、优点和新颖特征都已在这里描述。应理解的是，不一定所有这些优点可以根据本发明的任何特定实施例达到。因此，可以以达到或优化这里所教导的一个优点或一组优点，而不一定达到这里可能教导或建议的其它优点的方式实现或实施本发明。
附图说明
图1示意性地示出了功率放大器(PA)由控制器控制。
图2示出了图1的PA控制配置的更详细的示例。
图3示出了图2的控制器的组件中的一些的附加细节。
图4示出了钳位电路至少部分被图2的控制器控制的附加细节。
图5示出了在一些实施例中，图2的控制器可以被配置为操作在电流-模式中。
图6示出了具有预充电系统的PA控制系统的示例。
图7示出了图6的预充电系统如何能够提供在与图6的PA控制系统相关联的锁环捕获方面的改善性能的示例。
图8示出了能够实现以控制PA的过程。
图9示出了能够实现以控制PA的另一过程。
图10示出了通过本公开的一个或多个特征能够获得的性能的改善的示例。
图11示出了在一些实施例中、本公开的一个或多个特征可以实现在模块中。
图12示出了在一些实施例中、图11的模块可以是封装模块。
图13示出了在一些实施例中、图9的模块可以实现为集成的前端模块。
图14示出了在一些实施例中、本公开的一个或多个特征可以实现在诸如蜂窝电话的无线装置中。
具体实施方式
这里所提供的标题(如果有)仅是为了方便，而不一定影响所要求保护的发明的范围或含义。
在诸如无线功率放大器(PA)的射频(RF)应用中，从诸如电池的电源所吸取的电流典型地被监控和钳位使得其不超过规定的值，以例如确保装置可靠性、防止过量的热产生并且延长电池寿命。所希望的是，实现电流限制技术以确保从电池吸取的电流不超过规定的电流限制(例如，最大电流限制)，而同时不限制或降低其它性能指标，所述指标诸如为正常操作(例如，3：1的电压驻波比(VSWR))中的总辐射功率(TRP)和开关瞬态要求。
在一些PA体系架构中，与PA相关联的集电极电流可以被直接感测以促成这样的钳位功能。在这样的PA体系架构中，可以通过利用小电阻(例如，小电阻器)感测集电极电流并实现由感测的电流值触发的钳位电路来促成钳位。利用集电极电流的直接感测的另一设计包括使用与PA的最后一级串联的双接合线、以及被配置为基于穿过接合线的感测的电流被触发的钳位电路。
可能存在与作为限制由PA吸取的最大电流的方法的直接感测相关联的缺点。例如，由于需要与PA阵列串联地插入电阻感测元件而可能发生的效率的降低。控制器的潜在的RF损坏也可能发生。在另一示例中，直接感测解决方案也可能增加成本，因为感测元件典型地需要是精确的电阻元件。当不采用精确感测元件时，钳位技术的准确性典型地不足以满足严格的钳位要求。
在不直接感测PA的集电极电流的PA体系架构中，实现电流限制配置以确保在极端条件中从电池吸取的电流不超过规定的量可能是成问题的。在一些这样的PA体系架构中，PA的基极偏置电压可以在没有对实际电流的任何了解的情况下而被钳位以不超过规定的值。在操作期间缺乏对实际电流值的了解可能使基于基极偏置电压的钳位的设计变得复杂，并且更重要地，不能在所有条件中有效地将电流限制到规定的值。基于基极偏置电压的钳位解决方案的一个重要缺点可能来自于如下事实，即未考虑(PA的)晶体管(例如，双极结型晶体管(BJT))器件随着工艺和/或温度的β变化。相应地，这样的钳位设计在所有条件中限制电流通常被证明为是无效的。
这里所公开的是与控制射频(RF)功率放大器(PA)相关的电路、系统、装置和方法。图1示出了PA 110与PA控制组件120通信(例如，箭头122、124)的PA控制配置100。在一些实现方式中，这样的通信可以包括反馈环，其中感测与PA 110相关联的一个或多个操作参数，并且基于这样的感测，产生PA控制信号以改善PA 110的性能。如这里所述，PA控制配置100可以包括能够解决前述问题的一些或者全部的钳位功能。
为了这里描述的目的，beta参数β可以包括集电极电流Icollector与基极电流Ibase之间的比率，使得
β＝Icollector/Ibase  (1)
等式1中的前述关系被实验数据示出为甚至在极端条件和以及诸如温度和电源电压的其它操作条件也通常保持，所述极端条件包括极端负载失匹(例如，VSWR 12：1)。
在一些实现方式中，电流钳位的体系架构可以被配置为利用前述β参数关系间接地感测PA所吸取的电流。在一些实现方式中，这样的间接感测技术与产生β跟踪的和温度补偿的参考电流的技术结合，可以提供在一些或全部操作条件中监控和/或将PA所吸取的最大电流限制到规定的值的方法。
如这里所述，可以使用包括下述的一些或者全部的组合以有效并且精确的方式钳位基极偏置电压：(i)如等式1中给出的PA的DC集电极电流和基极电流之间的关系；(ii)在PA的基极处的基极电流的副本；以及(iii)用于跟踪β随着工艺和/或温度的变化的参考电流。
图2示出了示例PA控制配置100，所述PA控制配置100可以被配置为包括具有如这里所述的一个或多个特征的钳位体系架构。尽管在基于异质结双极型晶体管(HBT)的PA的示例上下文中描述，应理解的是，本公开的一个或多个特征也可以实现在基于其它类型的晶体管的PA中。此外，尽管在基于梳指的功率放大器控制器(FB-PAC)的示例的上下文中描述，应理解的是，本公开的一个或多个特征可以实现在其它类型的PA控制器中。
示例配置100被示出为包括耦接到PA控制器120的PA 110。PA控制器120可以包括副本基极电流发生器152(在图2中的"lbase_replica发生器")，所述副本基极电流发生器152被配置为产生基极电流的缩放的或未缩放的版本，所述基极电流被(通过路径225)提供到PA 110并被PA 110消耗。该副本基极电流可以是按照其β缩放的PA集电极电流。
PA控制器120还可以包括β跟踪参考电流发生器150(在图2中的"beta_tracking Iref发生器")，所述β跟踪参考电流发生器150被配置为通过将温度补偿的带隙电压(通过路径228)提供到PA 110上的基极电阻(例如，基极电阻器)132上而产生β跟踪参考电流。基极电阻器132可以被配置为跟踪在PA设计中所使用的BJT工艺的β。在一些实施例中，基极电阻器132可以从与HBT堆叠的基极层相同的层中制造，并且可以具有与BJT器件的基极相似的特征。
在一些实施例中，基极电阻器132可以被配置为基本上随着温度相反地跟踪β。因此，提供到基极电阻器132的电压可以按照能够使得所产生的参考电流随着工艺和温度跟踪β的方式被温度补偿。
前述示例中产生的副本基极电流和β跟踪参考电流可以被用于分别产生副本基极电压和β跟踪参考电压。例如，副本基极电流和β跟踪参考电流可以被提供到匹配的电阻(例如，匹配的电阻器)以分别产生副本基极电压和β跟踪参考电压。
差动电流引导电路154(在图2中的"Ibase_clamp")可以被配置为(例如，通过路径226、227)接收副本基极电压和β跟踪的温度补偿的参考电压，并将副本基极电压与β跟踪的温度补偿的参考电压比较(例如，基本上连续地)，并且将成比例的电流引导到接地或PA基极驱动器的钳位节点。在一些实现方式中，如果副本基极电压超过β跟踪参考电压，钳位电流可以被引导到PA基极驱动器的钳位节点中以钳位PA基极偏置电压。将在这里更详细地描述关于差动电流引导电路154的附加的示例。
在图2中，示例PA 110被示出为包括放大元件130(例如，HBT)，所述放大元件130通过路径225、230和231接收来自PA控制器120的基极电流Ibase。HBT 130的基极也可以接收将被放大的RF信号(通过路径279)。放大的RF信号被示出为从HBT 130(例如，通过集电极)输出通过路径235。放大的RF信号可以然后被提供(通过路径237)到匹配电路238、开关电路(未示出)，并且然后被提供到天线239以用于发送。
在示例PA 110中，从电源节点236被提供到HBT 130的集电极的电源电流(Icollector)可以例如穿过扼流电感L。
图2示出了在一些实施例中，从PA控制器120到PA 110的提供基极电流Ibase的路径225、230可以是控制环的一部分。例如，提供到HBT 130的基极的基极电流Ibase也可以通过路径232被提供到诸如梳指传感器的传感器134。将在这里更详细地描述这样的传感器的示例。
传感器134(在路径233、203处)的电流形式的输出(Isense)被示出为与斜坡电流(在路径202处的Iramp)组合，并且其组合(例如，通过直接将Isense从Iramp中减去)仍然是电流形式，可以例如通过跨阻放大器(TIA)206放大。跨过TIA 206的电阻R1可以被选择以设置包含传感器134的前述控制环的增益。将在这里更详细地描述关于感测的电流Isense的前述电流域的操作、以及将参考电压(Vref)维持在感测节点(Iramp和Isense相交处)的示例。
TIA 206的输出被示出为被提供到路径209并且与差动电流引导电路154(通过路径210、电阻R2、路径211、124、215)耦接。与差动电流引导电路154的输出组合在节点214处所产生的电压可以被提供到FET(例如，MOSFET)M0(通过路径216)，以用于产生副本基极电流。在路径216处的相同的电压还被示出为通过路径234被提供到副本基极电流发生器152。TIA 206的输出还被示出为通过路径210、电容C1和路径213在R2之后的节点处耦接到地。应注意的是，从控制器的角度来说，在所述节点(路径214、215和216相交的)处所感兴趣的信号是被转化为驱动PA的基极电压的电压。但是，从电流钳位点的角度来说，电流引导电路将电流推进到所述TIA输出(209)并推到该节点，这导致产生超越控制器电压的电压并且从而导致将PA的基极电压保持在“钳位的”电压处。
晶体管M0被示出为在其栅极处(通过路径216)接收比较器-输出电压。M0的源极被示出为(通过路径219)连接到电源节点267，并且M0的漏极被示出为(通过路径220)连接到负载电阻RL，所述负载电阻RL转而(通过路径222)接地。M0的漏极被示出为通过路径220、223和224被耦接到副本基极电流发生器152。
如这里所述，PA的集电极电流可以被直接地感测，并且与β跟踪的温度补偿的参考电流比较。基于这样的比较，PA基极偏置电压可以被钳位以使得在各种环境和装置操作条件中从电池吸取的总电流不超过规定的值。
图3示出了可以如何配置参考图2描述的差动电流引导电路154的示例。通常被表示为160的电路可以提供与图2的β跟踪参考电流发生器150相关联的功能的一些或者全部。例如，用于跟踪β参数并且被温度补偿的参考电流被示出为由电路160产生。更具体地，来自参考节点267(通过路径258)的参考电流被示出为穿过晶体管(例如，MOSFET)M4以在路径259中产生被提供到PA 110的基极电阻132的电流。因为基极电阻132可以跟踪HBT130的β，路径228中的参考电流可以是β跟踪参考电流。
如图3中所示，温度补偿特征和前述β跟踪的特征可以被组合以产生温度补偿的β跟踪参考电压。例如，来自带隙电路的与绝对温度成比例的(PTAT)电流可以被用于在电路160的输入处产生温度补偿的参考电压(Vref)。然后，该温度补偿的参考电压可穿过PA 110的β跟踪的基极电阻132而下降。因此，作为温度和基极电阻(Rb，其是温度和β两者的函数)的函数的Vref可以被用于产生参考电流，所述Vref由(Vref(temp)/Rb(beta，temp))给出。因此，这样的参考电流同时是温度补偿的并且β跟踪的。
电路160的输出被示出为被(通过路径260)提供到晶体管(例如，MOSFET)M3的栅极，以便控制(通过路径254)来自参考节点267的参考电流的流动。M3和M4可以基本上相似地配置，使得在路径255中从M3出来的电流是路径228中的温度补偿的β跟踪参考电流的副本。如这里所述，可以通过通常由162表示的电路将这样的参考电流与副本基极电流相比较。
在图3中，前述副本基极电流可以通过通常由164表示的电路被提供到路径242。示例电路164被示出为被实现为已缩放的电流镜配置，其中来自参考节点267的参考电流穿过第一晶体管(例如，MOSFET)M0和第二晶体管(例如，MOSFET)M0/60的每一个。M0和M0/60的栅极的每一个被提供电压Vint(在节点266处)，所述Vint可以是在路径216(图2)处的梳指传感器-补偿的参考电压。在示例性的缩放的电流镜中，第二MOSFETM0/60被配置为在路径242处产生副本基极电流，所述副本基极电流是从在路径166中的电流以因数60缩放的。应理解的是，也可以使用其它缩放因数值。
如图3中所示，来自M0的参考电流被示出为通过路径166和168、电阻R3、和路径231被提供到PA 110的HBT 130的基极。
在图3中，通常由162表示的电路可以提供与图2的差动电流引导电路154相关联的功能的一些或全部。示例引导电路154被示出为包括晶体管(例如，MOSFET)M1和M2，其中它们的源极(通过共同的路径246、247和用于M1的路径248，以及用于M2的路径250)接收来自参考节点267的参考电流I1。M1的漏极被示出为耦接到地(通过路径249)；并且M2的漏极被示出为(通过路径251、215)向钳位节点提供钳位电流I2。在一些实施例中，M1和M2可以基本上相似，以允许基于对应于路径255中的β跟踪的温度补偿的参考电流和路径242中的副本基极电流的电压的比较来引导参考电流11。
β跟踪的温度补偿的参考电压可以通过将β跟踪的温度补偿的参考电流通过路径256提供到钳位电阻(Rclamp)而产生。相似地，副本基极电压可以通过将副本基极电流通过路径243提供到钳位电阻(Rclamp)而产生。在一些实施例中，在其各自路径256和243处的钳位电阻可以基本上相似以允许前述的电压的比较。
前述β跟踪的温度补偿的参考电压被示出为被提供到M2的栅极(通过路径245)。相似地，前述副本基极电压被示出为被提供到M1的栅极(通过路径253)。基于这样的配置，差动电流引导电路162可以比较前述电压并将成比例的电流引导到地或者引导到PA基极驱动器的钳位节点。
图4示出了能够实现为基于梳指的功率放大器控制器(FB-PAC)120的一部分的前述基极驱动器的示例。从电流引导电路162(通过路径215)被提供到钳位节点的电流被示出为促成通过FB-PAC 120的基极偏置电压Vbase的产生并通过由180表示的路径被提供到PA。例如，由电流引导电路162(通过路径215)提供的电流可以与穿过电阻R2的运算放大器206的输出组合，以在钳位节点266处产生电压Vint。与运算放大器206和相关组件相关联的电路可以参考图2如这里所述地实现。
在图4中，通常用269表示的电路示出了可以如何从缩放晶体管M0/60的漏极产生副本基极电流的示例。如这里所述，M0/60的源极可以(通过路径241)耦接到电源节点267，并且M0/60的栅极可以被提供钳位节点266的Vint以便控制参考电流的流动。来自M0/60的漏极的电流可以穿过晶体管(例如，MOSFET)M5。M5的栅极可以被(通过路径274)提供有运算放大器273的输出，所述运算放大器273放大M0/60的输出(通过路径271)。运算放大器273还被示出为提供有基极偏置电压Vbase。被提供到运算放大器273的M0/60的输出可以通过60xRL的电阻被转换为电压(通过路径270)。在M5的漏极处在路径275所产生的电流被示出为被用作为如这里所述的副本基极电流。
在用于诸如GSM/GPRS的蜂窝应用的一些PA控制配置中，可能需要大型的调节器；并且这样的调节器可能是昂贵的并且可能影响功率附加效率(PAE)。一些PA控制系统可以被配置为消除对这样的大型调节器的需求，从而降低成本并且改善PAE。但是，对RF损坏和DC偏移的敏感性可能仍具有挑战。此外，开关瞬态(SWT)和功率相对于时间(PvT)的劣化到电压驻波比(VSWR)以及缺乏总辐射功率(TRP)性能也可能受损。
解决前述问题的一些方案可能包含高成本，这妨碍了一般GSM/GPRS市场的广泛使用。此外，在砷化镓(GaAs)工艺的示例上下文中，一些GaAs PA控制可能被与例如GaAs HBT(异质结双极型晶体管)工艺相关联的限制阻碍。例如，这样的限制可以包括缺少修剪能力，所述修剪能力在一些PA控制电路中典型地是需要的。
与PA相关联的一些所期望的特征可以包括由体系架构使能的更低的成本、更高的包括PAE和TRP性能、改善的鲁棒性以及易用性(例如，所期望的体系架构应该解决对RF损坏和DC偏移的敏感性，并在VSWR中达到鲁棒的SWT/PvT操作)，以及小模块尺寸。这样的期望特征可以被应用到GSM/GPRS和其它通信协议。在示例GSM/GPRS协议的上下文中，PA的功率控制体系架构可以扮演重要的角色。这样的体系架构对成本、性能、鲁棒性和模块尺寸可以具有重要的影响。在一些情况中，这可能成为商业GSM/GPRS PA产品中最重要的区别因素之一。这里描述的是可以提供成本、性能、鲁棒性、尺寸或其任何组合的优势的功率控制体系架构的一个或多个特征。在一些实现方式中，所有这样的有益特征可以通过具有这里所述的一个或多个特征的功率控制体系架构实现。
在一些实现方式中，功率控制体系架构可以包括三个组件：功率检测，在控制器中处理检测的信号，以及致动由控制器产生的控制信号。用于功率检测的方法例如可以包括，直接检测和间接检测。直接检测典型地包括RF耦合器和RF检测器。间接检测可以利用给定PA的RF功率和DC特征之间的关系。许多现代GSM/GPRS PA利用间接检测以减少成本和尺寸。
参考上述的功率致动典型地包括集电极电压控制和基极电流控制。一些体系架构利用输出级的集电极电压作为PA功率的测量。这样的体系架构可以通过例如利用大的低压降(LDO)调节集电极电压而控制PA功率。在许多情况中，大的LDO不仅增加成本，并且由于LDO压降它还可能降低PAE。
在一些PA控制体系架构中，诸如集成的PA控制(IPAC)，对大的LDO的需求可以被消除，从而减少成本并改善PAE。此外，PA可以基本上总是在电流饱和中操作，导致在不同的功率电平处改善的电流消耗。在这样的IPAC体系架构中，检测到的DC电流通过精确的感测电阻器被立马转化为电压。感测电阻器的值典型地需要是小的以便最小化电阻器上的电压压降。虽然小电压信号使PAE的劣化最小化，但是由于对误差放大器的RF损坏和DC偏移的敏感性，它在控制器中接下来的信号处理中可能呈现挑战。为解决这些问题，一些IPAC配置可以包括重要的RF旁路和修剪电路。
在一些实施例中，上述功率检测可以包括通过感测梳指实现输出阵列电流的感测的方法。这样的感测梳指可以被配置为紧紧跟踪输出阵列。在这样的配置中的梳指电流然后通过感测电阻器被转换为小电压。电压信号然后被控制器处理。关于示例感测梳指的额外的细节可以在名称为“Closed LoopPower Amplifier Control,”的美国专利No.6,734,729中找到，其全部内容通过引用被明确地合并，并且被视为本申请的说明书的一部分。
在一些实现方式中，本公开涉及PA控制体系架构，所述PA控制体系架构包括与电流-模式控制操作相关联的一个或多个特征。如这里所述，这样的电流-模式PA控制可以结合前述梳指-感测配置来实现。尽管在这样的示例感测配置中描述，应理解的是，本公开的一个或多个特征也可以在其它感测配置中实现。还应理解的是，本公开的一个或多个特征可以在其它类型的PA(例如，除了HBT以外的PA，和/或除了那些基于GaAs工艺技术的PA之外的PA)中实现。
图5示出了在一些实现方式中，PA控制体系架构100可以基于前述基于梳指的IPAC功率检测方法。这样的体系架构可以类似于或者替代参考图2和4在这里所述的控制体系架构示例。
如这里所述，可以实现在PA电路110(例如，HBT PA)中的感测梳指532(例如，1x)以改善在DC电流中跟踪输出阵列530(例如，70x)的准确性。这样的感测配置可以包括共享共同的DC镇流电阻器的梳指532和输出阵列530。梳指532也可以被置于改善热跟踪的布局位置。到梳指532的负载电阻(Rload)的值可以被选择为提供依赖于电池电压(Vbat)的输出功率(Pout)的补偿，从而改善Vbat上的功率控制的准确性。
图5示出了在一些实现方式中，梳指电流(Ifinger)没有被转换为电压。相反，在PA控制电路120中的梳指电流的模拟信号处理可以保持在电流域中。PA控制电路120被示出为包括被配置为促成这样的电流模式操作的感测节点500。在路径510中的感测的梳指电流(Ifinger)(产生于感测梳指532的输出穿过路径534、电阻Rload和电感L2)可以直接从路径508中的参考电流(Iramp)中减去。在参考图2和4描述的示例中，路径510可以类似于路径203，并且路径508可以类似于路径202。
在一些实施例中，参考电流Iramp可以从外部模拟控制电压(例如，GSM/EDGE系统中的Vramp信号)推导出。参考电流Iramp可以通过路径508被注入到感测节点200。感测节点200可以被调节为基本上保持在跟踪Vbat(例如，Vsense＝Vbat-0.4V)的电压(Vsense)处。
如图5进一步所示，从感测节点500产生的误差电流(Ierror)可以被提供到(通过路径512)跨阻放大器(TIA)206并被其放大。在一些实施例中，路径512和TIA 206可以类似于图2和4中的路径204和运算放大器206。可以选择跨过TIA 206的电阻(Rgain，其可以类似于图2和4中的R1)以设置图5中的示例控制环的增益。TIA 206的输出电压可以通过路径514被提供到RF滤波器(例如，Rdom和Cdom)，并且然后通过路径516被提供到基极驱动器。基极驱动器可以包括可类似于图2和4中的M0的晶体管M0。驱动器的输出可以如这里所述连接到PA的基极，从而闭合控制环。
通过如前述示例描述的在电流域中处理感测的信号(例如，梳指-感测的信号)，PA控制体系架构不需要依赖需要修剪的高精度的感测电阻器和/或高精度的误差放大器。此外，电流-模式信号处理对于RF损坏可以更加鲁棒，从而放松对RF旁路的要求。例如，基于非电流-模式的IPAC或者基于梳指的IPAC可以包括3-6个外部旁路电容器以促成功率检测和功率控制功能。相比之下，示例性的基于电流的感测和控制配置不需要任何外部旁路电容器。在需要或者期望旁路电容器的情况中，这样的电容器可以集成在控制器裸芯中。
在一些实现方式中，如这里所述的电流-模式处理技术可以提供若干益处。这样的技术可以消除对高精度感测电阻器和/或高精度误差放大器的需求，这转而可以消除对修剪的需求并且相对于更加昂贵的工艺(例如，BiCMOS工艺)允许使用低成本的工艺(例如，CMOS工艺)。此外，电流-模式信号处理可以显著地改善对于RF损坏的鲁棒性，从而放松对RF旁路的要求。相应地，不需要诸如外部旁路电容器的组件可以导致PA控制模块的成本和大小的减少。
在一些无线应用(例如，GSM/GPRS)中，功率放大器的输出功率可以通过外部电压参考设置。一旦施加了这样的参考电压，典型地期望的是限制可基于诸如频率、输入功率、电源电压和温度的因素而产生的输出功率的变化。
为达到对输出功率的变化的这样的限制，可以使用控制系统。这样的控制系统例如可以基于模拟振幅控制环。这样的环可以包括多个因素。例如，环的稳定性典型地是重要的因素。为获得稳定的控制环，可以在环中建立远低于RF频率的主导极点。这样的主导极点也可以被用于防止控制电路所贡献的过多的带外噪声。
在其它设计考虑中，典型地期望的是将控制环配置为在爬坡(ramping)开始前相对较快的设置好，以便满足例如，功率相对于时间(PVT)掩模和/或开关瞬态频谱(SWT)规格的需求。简而言之，通常期望的是具有快速完成锁定的控制环，并且然后在突发脉冲期间爬坡到其最终值。
为了锁定该环，可以施加起始恒定的外部参考电压。典型地，这样的参考电压具有足够低的功率，使得其不会违反给定的PVT掩模。这样的电压有时被称为“基底”电压，并且相应的功率被称为“基底”功率。相似地，通过使用这样的基底电压实现的控制环锁定时间通常被称为基底捕获时间或锁定捕获时间。
在一些实现方式中，具有大的时间常数的相对较小的主导极点可以被用于建立稳定的环并且移除或减少与控制电路相关联的噪声。另一方面，快速锁环捕获典型地利用具有小时间常数的相对较大的主导极点实现。为解决这种矛盾的设计考虑因素，可以采用振幅锁定捕获以解决环稳定性和快速环捕获的设计目标。
在使用这样的技术的系统中，可以采用动态主导极点和预充电方法以加速环捕获。在通过使用预充电和动态极点加速环捕获的这些系统中，预充电控制可以扮演重要的角色。
在一些技术中，预充电系统可以用开环控制。在这样的系统中，环可以被预充电到不违反诸如PVT掩模和前向隔离的设计参数的足够低的值。相应地，这样的预充电没有被充分利用；并且可能不能获得理想的或期望的环捕获时间。将在此更详细地描述预充电持续时间、PVT掩模违反以及环捕获时间之间权衡的示例。
图6示出了包括可以被配置为提供如这里所述的一个或多个特征的预充电系统620的示例控制系统600。预充电系统620可以用反馈配置，所述反馈在开始期间将PA控制环的期望的节点(例如，Vbase)充电到仅在PA导通阈值之下的点(VREF2)，使得前向隔离问题和PVT违反被避免或减少。结果，可以显著地加速环捕获。
如图6所示，示例预充电系统620可以包括传感器电路622和致动器电路624。传感器电路622可以被配置为(例如，连续地)(通过路径616)监控PA 110的基极电压(Vbase)，然后将其与低于PA阈值电压的选择的参考电压(VREF2)比较。在一些实施例中，这样的比较可以例如通过运算放大器比较器614实现。基于所监控的Vbase和VREF2的比较，传感器电路622可以在节点626处产生控制信号。
在一些实施例中，致动器电路624可以通过节点626与传感器电路622通信，以接收传感器电路622所产生的控制信号。基于控制信号，致动器电路624可以使能或禁用预充电电流(Iprchrg)，所述预充电电流(Iprchrg)可以被用于充电PA控制环的所选择的一个或多个节点。在一些实施例中，这样的预充电电流(Iprchrg)的使能或禁用例如可以通过被配置为基于来自传感器电路622的控制信号闭合或断开的开关612来实现。例如，当开关612闭合时，预充电电流可以被禁用。当开关612断开时，预充电电流可以被使能。
如图6所示，示例预充电系统620还可以通过调节由Rdom和Cdom所产生的RC值而包括动态极点能力。例如，与动态主导极点相关联的电阻(Rdom)可以包括电阻R4和R5；并且当期望改变RC值时，R4和R5之一可以被绕过(例如，通过开关608)。在低功率处，可以闭合开关608以短路R4，可以预充电Cdom以建立良好的偏置点以加速快速锁环。当开关608断开时，可以增加Rdom以增加RC值；并且时间常数的这样的增加可以促成稳定的环，并且移除或减少与控制电路相关联的噪声。
在图6的示例中，开关608可以通过用于比较参考电压(VREF1)和斜坡电压(VRAMP)的比较器604的输出来操作。也在图6的示例中，PA控制环的其它部分(例如，电流模式感测节点500、TIA 206、M0(M_DRIVE)以及PA 110的梳指传感器)可以以如这里参考图2-5描述的类似的方式来配置。尽管在这样的示例控制环配置的上下文中描述，应理解的是，与预充电系统620相关联的一个或多个特征可以实现在其它类型的控制系统中。
前述预充电系统620可以被操作以例如用适量的电压(例如，恰低于PA导通阈值的量)充电Vbase，从而更好地利用预充电功能。通过前述基于反馈的预充电配置，非常快速地为PA控制环得到了锁环捕获而不妨碍其它性能指标。
图7示出了仿真所获得的各种图(作为时间的函数)，其展现了预充电系统620如何能够显著地加速环捕获而不劣化PVT性能。在图7中，示例PVT掩模规格由上边界640和下边界642指示。由曲线644所描述的预充电示例涉及过量的预充电(例如，在加速环捕获的尝试中)，所述过量的预充电暂时地超过上边界640从而违反PCT掩模规格。为避免这样的PVT违反，可以施加较少的预充电，如曲线646所示。但是，预充电的这样的减少延长了环捕获时间，这可能不能满足设计规格。
图7还示出了可以通过使用图6的预充电系统620获得的预充电曲线648。可以看到通过这样的预充电曲线满足了PVT掩模和锁环捕获时间规格两者。如这里所示和所述的，这样的有益特征可以通过以合适的时间量预充电合适量的Vbase而产生。
图8示出了能够实现以控制功率放大器(PA)的过程700。在方框702中，可以产生副本基极电流，其中副本基极电流表示以β参数缩放的PA的集电极电流。这样的电流可以从PA的所消耗的基极电流产生。在方框704中，β跟踪参考电流可以从温度补偿电压(例如，带隙电压)和PA上的基极电阻器中产生。在方框706中，成比例的电流可以基于所述副本基极电流和所述β跟踪参考电流来生成。在方框708中，成比例的电流可以在选择的条件下(例如，如果副本基极电流超过β跟踪参考电流)被提供到PA基极驱动器的钳位节点。
图9示出了能够实现以控制功率放大器(PA)的过程710。在方框712中，可以测量PA的基极电流以产生感测的电流。在方框714中，可以在参考电流和感测的电流之间进行电流-模式操作以产生误差电流。例如，感测的电流可以从参考电流中减去与产生误差电流。在方框716中，控制信号可以基于误差电流产生。在方框718中，PA的操作参数可以基于控制信号调节。例如，可以基于控制信号调节基极电流。
图10示出了可以通过如这里所述的钳位技术实现的性能的示例。示例示出了通过差动电流引导电路154(在图2中的"lbase_clamp")在不同的温度和Vdd处从电池(Ibatt)吸取的最大电流的图、以及在被认为是在极端条件下(例如，20：1的VSWR，最大Vramp(例如，2.1V))的图。各种曲线被绘制为相位的函数。
在图10中，示出了2.4A的最大允许规格的示例。各种Ibatt曲线远低于该规定的值，其中最高的值为近似2.25A。因此，可以看到如这里所述的技术在广泛的范围的条件下可以提供有效的钳位功能。
在一些实现方式中，具有这里所述的一个或多个特征的装置和/或电路可以被包括在模块中。图11示意性地描述了示例模块300，并且图12示出了这样的模块的可以实现为封装模块的示例。
在图11中，示例模块300被示出为包括PA裸芯302，所述PA裸芯302包括多个PA(例如，HBT PA)110。在一些实施例中，这样的PA可以包括用于促成如这里所述的基极偏置电压的钳位的基极电阻器。PA 110被示出为与PA控制器120(箭头122、124)互连。这样的互连可以包括如这里所述的控制环的一个或多个特征。在一些实施例中，PA控制器120可以实现在独立于PA裸芯302的裸芯中。在一些实施例中，PA控制器120可以实现在与PA裸芯302相同的裸芯中。
模块300可以包括促成PA控制器120的各种操作的连接路径332、334、336。连接路径332、334、336例如可以包括用于提供如这里描述的各种电流和/或电压的连接。模块300还可以包括其它连接路径330、338，以例如促成接地和其它功率和/或信号。
在示例模块300中，PA裸芯302被示出为包括两个示例PA 110a、110b。但是，将理解的是，可以实现其它数目的PA信道。在两个PA信道的上下文中，第一PA 110a被示出为通过输入连接304被提供输入信号。这样的输入可以穿过匹配电路306，并且PA 110a的输出也可以穿过匹配电路308。匹配的输出信号可以通过输出连接310从模块输出。相似地，第二PA 110b被示出为通过输入连接314被提供输入信号。这样的输入可以穿过匹配电路316，并且PA 110b的输出也可以穿过匹配电路318。匹配的输出信号可以通过输出连接320从模块输出。
在图12的示例封装模块300中，具有如这里描述的功率放大器电路110的裸芯302被示出为安装在基板350上。这样的裸芯可以利用多种半导体工艺技术制造，包括这里所述的示例。裸芯302可以包括被配置为允许形成电气连接354的多个电接触衬垫352，所述电气连接354诸如为在封装基板350上形成的裸芯302和接触衬垫356之间的键合线。
具有如这里描述的PA控制器电路120的独立的裸芯360被示出为安装在基板350上。这样的裸芯可以利用多种半导体工艺技术制造，包括这里所述的示例。裸芯360可以包括被配置为允许形成电气连接364的多个电接触衬垫362，所述电气连接364诸如为在封装基板350上形成的裸芯360和接触衬垫366之间的键合线。
封装基板350可以被配置为容纳多个组件，所述组件诸如裸芯302、360和一个或多个SMD(例如，380)。在一些实施例中，封装基板350可以包括叠层基板。
在示例封装模块300中，匹配电路370可以实现在基板350上或其中。这样的匹配电路370可以包括参考图11描述的匹配组件306、308、316、318的一些或者全部。
在一些实施例中，模块300还可以包括一个或多个封装结构，以例如提供保护和促进模块300的更方便的处理。这样的封装结构可以包括外模，该外模形成在封装基板350之上并且尺寸为基本上包封其中的各种电路和组件。
应理解的是，尽管模块300在基于键合线的电气连接的上下文中描述，本公开的一个或多个特征也可以实现在包括倒装芯片配置的其它封装配置中。
图13示出了在一些实施例中，本公开的一个或多个特征可以实现在被配置为促成发送和接收功能的前端模块(FEM)300中。示例FEM 300被描述为提供用于高和低频带TX_HB和TX_LB的发送路径。与高频带相关联的RF信号可以在输入引脚TX_HB_IN处被接收并且被提供到阻DC的电容，并且然后被提供到第一PA 110a的多个级。相似地，与低频带相关联的RF信号可以在输入引脚TX_LB_IN处被接收并且被提供到阻DC的电容，并且然后被提供到第二PA 110b的多个级。第一PA 110a和第二PA 110b被示出为与具有如这里所述的一个或多个特征的控制电路120通信。控制电路120被示出为与多个引脚通信，所述多个引脚用于接收如这里所述的功率(例如，Vbatt、Vramp)，以及与控制电路的各种操作相关联的信号。
在图13中，控制电路120被进一步示出为将控制信号提供到开关电路414，所述开关电路414被配置为提供各种开关功能。例如，开关电路414可以提供TX RX和频带选择开关功能。
在图13中，来自第一PA 110a的放大的RF信号被示出为例如通过输出匹配电路308、阻DC电容和滤波器608路由到开关电路414。相似地，来自第二PA 110b的放大的RF信号被示出为例如通过输出匹配电路318、阻DC电容和滤波器618路由到开关电路414。
在一些实施例中，诸如图13的示例的前端模块可以被配置为提供集成的功率放大器控制，该集成的功率放大器控制以低型面高度的紧凑的形状因数实现、用于四频带蜂窝手提电话，所述四频带蜂窝手提电话例如能够在GSM850/GSM900和DCS1800/PCS1900频带中操作。这样的模块可以被配置为提供基本上完整的发送VCO到天线功能和天线到接收SAW滤波器功能。图13的示例FEM也可以被配置为支持等级12的通用分组无线业务(GPRS)的多时隙操作和EDGE下行链路。
在一些实现方式中，具有这里所述的一个或多个特征的装置和/或电路可以被包括在诸如无线装置的RF装置中。这样的装置和/或电路可以直接实现在无线装置中、以如这里所述的模块化形式实现或以其中的一些组合实现。在一些实施例中，这样的无线装置例如可以包括蜂窝电话、智能电话、具有或不具有电话功能的手持无线装置、无线平板等。
图14示意性地描述了具有这里所述的一个或多个有益特征的示例无线装置400。在用于PA的控制电路的上下文中，如这里所述的一个或多个PA110被示出为由PA控制电路120所控制。这样的PA和控制器例如可以促成无线装置400的多频带操作。在PA及其匹配电路被封装成模块的实施例中，这样的模块可以由虚线框300表示。
多个PA 110可以从收发器410接收它们各自的RF信号，所述收发器410可以以已知的方式被配置和操作以产生将被放大并发送的RF信号，并处理接收的信号。收发器410被示出为与基带子系统408交互，所述基带子系统408被配置为提供适用于用户的数据和/或声音信号与适用于收发器410的RF信号之间的转换。收发器410还被示出为连接到电力管理组件406，所述电力管理组件406被配置为管理用于无线装置的操作的电力。这样的电力管理还可以控制基带子系统408和模块300的操作。
基带子系统408被示出为连接到用户接口402以促成提供给用户以及从用户接收的各种声音和/或数据的输入和输出。基带子系统408还可以连接到存储器404，所述存储器404被配置为存储数据和/或指令，以促成无线装置的操作，和/或为用户提供信息的存储。
在示例无线装置400中，PA 110的输出被示出为匹配(通过匹配电路420)并通过其各自的双工器412a-412d和频带选择开关414路由到天线416。频带选择开关414例如可以包括单刀多掷(例如，SP4T)开关，以允许操作频带的选择(例如，频带2)。在一些实施例中，每个双工器412可以使用共同的天线(例如，416)允许发送和接收操作的同时进行。在图14中，接收的信号被示出为路由到"Rx"路径(未示出)，所述"Rx"路径例如可以包括低噪放大器(LNA)。
多个其它无线装置配置可以利用这里描述的一个或多个特征。例如，无线装置不需要是多频带装置。在另一示例中，无线装置可以包括诸如分集天线的附加天线，以及诸如Wi-Fi、蓝牙以及GPS的附加连接特征。
除非上下文清楚地另外要求，贯穿整个说明书和权利要求，词语“包括”等应以包含性的含义来解释，而非排他性或穷举性的含义；也就是说，以“包含但不限于”的含义来解释。如这里通常使用的词语“耦接”指代可以直接连接或通过一个或多个中间元件连接的两个或多个元件。此外，当在本申请中使用时，词语“这里”、“上面”、“下面”和类似意思的词语应指代本申请整体，而非本申请的任何特定部分。当上下文允许时，上面的具体实施方式中的、使用单数或复数的词语也可以分别包含复数或单数。在提到两个或多个项的列表时的词语“或”，该词语覆盖对该词语的全部下列解释：列表中的任何项，列表中的全部项以及列表中的项的任何组合。
对本发明的实施例的上面的详细描述意图不是穷举性的或将本发明限制为上面公开的精确形式。如相关领域技术人员将理解的，虽然为了说明的目的在上面描述了本发明的具体实施例和示例，在本发明的范围内各种等效修改是可能的。例如，虽然以给定顺序呈现过程或块，替换实施例可以执行具有不同顺序的步骤的例程，或采用具有不同顺序的块的系统，并且可以删除、移动、添加、细分、组合和/或修改一些过程或块。可以以多种不同方式实现这些过程或块中的每一个。此外，虽然过程或块有时被示出为串行执行，可替换地，这些过程或块可以并行执行，或可以在不同时间执行。
这里提供的本发明的教导可以应用于其他系统，而不一定是上面描述的系统。可以组合上面描述的各种实施例的元件和动作以提供进一步的实施例。
虽然已描述了本发明的某些实施例，但是这些实施例仅作为示例呈现，并且意图不是限制本公开的范围。实际上，这里描述的新方法和系统可以以各种其他形式实施；此外，可以做出这里描述的方法和系统的形式上的各种省略、替代和改变，而不背离本公开的精神。所附权利要求及其等同物意图覆盖将落入本公开的范围和精神内的这种形式或修改。

Claims (41)

1.一种射频功率放大器控制电路，包括：
第一电路，被配置为从被提供到功率放大器(PA)的基极电流生成副本基极电流，所述副本基极电流表示以β参数缩放的所述PA的集电极电流；
第二电路，被配置为从温度补偿电压和与所述PA相关联的基极电阻产生β跟踪参考电流；以及
电流引导电路，被配置为接收所述副本基极电流和所述β跟踪参考电流、并生成成比例的电流。
2.如权利要求1所述的控制电路，其中，所述温度补偿电压包含温度补偿的带隙电压。
3.如权利要求1所述的控制电路，其中，所述电流引导电路被配置为在所选择的条件之下基于所述副本基极电流和所述β跟踪参考电流生成成比例的电流。
4.如权利要求3所述的控制电路，还包括与所述电流引导电路通信以接收所述成比例的电流的PA基极驱动器。
5.如权利要求3所述的控制电路，其中，所述电流引导电路被配置为通过比较对应于所述副本基极电流的副本基极电压和对应于所述β跟踪参考电流的β跟踪参考电压而产生所述成比例的电流。
6.如权利要求5所述的控制电路，其中，所述副本基极电压和所述β跟踪参考电压的每一个通过将相应的电流提供到匹配的电阻器中而产生。
7.如权利要求5所述的控制电路，其中，所选择的条件包含所述副本基极电压超过所述β跟踪参考电压。
8.如权利要求1所述的控制电路，其中，所述基极电流通过梳指传感器测量。
9.如权利要求8所述的控制电路，其中，所述梳指传感器是控制环的一部分，所述控制环被配置为基于所述基极电流和斜坡电流的比较生成误差电流。
10.如权利要求9所述的控制电路，其中，所述基极电流和所述斜坡电流的所述比较是以电流-模式执行的。
11.如权利要求10所述的控制电路，其中，所述误差电流通过从所述斜坡电流中减去所述基极电流而获得。
12.如权利要求10所述的控制电路，其中，所述控制环还包含被配置为放大所述误差电流的跨阻放大器。
13.如权利要求1所述的控制电路，其中，所述功率放大器包含砷化镓(GaAs)异质结双极型晶体管(HBT)功率放大器。
14.如权利要求1所述的控制电路，还包括被配置为对所述控制电路的选择的节点进行预充电的预充电系统。
15.如权利要求14所述的控制电路，其中，所述预充电系统包含被配置为基于所述PA的基极电压和被选择为低于所述PA的阈值电压的参考电压的比较生成控制信号的传感器电路，所述预充电系统还包含与所述传感器电路通信的致动器电路，所述致动器电路被配置为接收来自所述传感器电路的所述控制信号，所述致动器电路还被配置为基于所述控制信号使能或禁用用于对所述控制电路的选择的节点进行预充电的预充电电流。
16.一种用于控制射频功率放大器的方法，所述方法包括：
从被提供到功率放大器(PA)的基极电流产生副本基极电流，所述副本基极电流表示以β参数缩放的所述PA的集电极电流；
从温度补偿电压和与所述PA相关联的基极电阻产生β跟踪参考电流；和
基于所述副本基极电流和所述β跟踪参考电流生成成比例的电流。
17.如权利要求16所述的方法，还包括在选择的条件下将所述成比例的电流提供到PA基极驱动器的钳位节点。
18.一种射频(RF)模块，包括：
封装基板，被配置为容纳多个组件；
功率放大器(PA)，被布置在所述封装基板之上；
控制电路，被布置在所述封装基板之上并且与所述功率放大器互连，所述控制电路包含被配置为从向所述PA提供的基极电流产生副本基极电流的第一电路，所述副本基极电流表示以β参数缩放的所述PA的集电极电流，所述控制电路还包含被配置为从温度补偿电压和与所述PA相关联的基极电阻生成β跟踪参考电流的第二电路，所述控制电路还包含被配置为基于所述副本基极电流和所述β跟踪参考电流产生成比例的电流的电流引导电路；和
多个连接器，被配置为提供所述功率放大器、所述控制电路和所述封装基板之间的电气连接。
19.如权利要求18所述的RF模块，其中，所述功率放大器被布置在第一裸芯上，并且所述控制电路被布置在第二裸芯上，所述第一裸芯和所述第二裸芯的每一个被安装在所述封装基板上。
20.一种射频(RF)装置，包括：
收发器，被配置为生成RF信号；
功率放大器(PA)，与所述收发器通信，所述PA被配置为放大所述RF信号；
控制电路，与所述PA通信，所述控制电路包含被配置为从向所述PA提供的基极电流生成副本基极电流的第一电路，所述副本基极电流表示以β参数缩放的所述PA的集电极电流，所述控制电路还包含被配置为从温度补偿电压和与所述PA相关联的基极电阻生成β跟踪参考电流的第二电路，所述控制电路还包含被配置为基于所述副本基极电流和所述β跟踪参考电流生成成比例的电流的电流引导电路；以及
与所述PA通信的天线，所述天线被配置为促成所述放大的RF信号的传送。
21.如权利要求20所述的RF装置，其中，所述RF装置包含无线装置。
22.如权利要求21所述的RF装置，其中，所述无线装置是蜂窝电话。
23.一种射频功率放大器控制电路，包括：
传感器，被配置为测量功率放大器的基极电流并生成感测的电流；
感测节点，被配置为接收参考电流、并用所述感测的电流执行电流-模式操作以产生误差电流；以及
控制环，被配置为基于所述误差电流生成控制信号以调节所述功率放大器的操作参数。
24.如权利要求23所述的控制电路，其中，所述功率放大器包含砷化镓(GaAs)异质结双极型晶体管(HBT)功率放大器。
25.如权利要求24所述的控制电路，其中，所述GaAs HBT功率放大器被配置为以GSM/GPRS通信协议操作。
26.如权利要求23所述的控制电路，其中，所述传感器包含被配置为感测所述功率放大器的基极电流以生成所述感测的电流的梳指传感器。
27.如权利要求23所述的控制电路，其中，所述电流-模式操作包含从所述参考电流中减去所述感测的电流以生成所述误差电流。
28.如权利要求23所述的控制电路，其中，所述功率放大器控制电路在所述传感器和所述感测节点之间基本上没有感测电阻器。
29.如权利要求23所述的控制电路，其中，所述参考电压从外部模拟控制电压获得。
30.如权利要求23所述的控制电路，其中，所述感测节点被配置为被调整以基本上维持跟踪电池电压的电压。
31.如权利要求23所述的控制电路，其中，所述控制环包含被配置为放大所述误差电流的跨阻放大器。
32.如权利要求23所述的控制电路，其中，所述控制环包含闭合的控制环。
33.如权利要求23所述的控制电路，其中，所述功率放大器控制电路基本上没有外部旁路电容器，从而减少与功率放大器电路相关的成本和大小。
34.如权利要求23所述的控制电路，还包括被配置为对所述控制电路的选择的节点进行预充电的预充电系统。
35.如权利要求34所述的控制电路，其中，所述预充电系统包含被配置为基于所述PA的基极电压和被选择为低于所述PA的阈值电压的参考电压的比较生成控制信号的传感器电路，所述预充电系统还包含与所述传感器电路通信的致动器电路，所述致动器电路被配置为接收来自所述传感器电路的所述控制信号，所述致动器电路还被配置为基于所述控制信号使能或禁用用于对所述控制电路的选择的节点进行预充电的预充电电流。
36.一种用于控制射频功率放大器的方法，所述方法包括：
测量功率放大器的基极电流以生成感测的电流；
在参考电流和所述感测的电流之间执行电流-模式操作，以产生误差电流；
基于所述误差电流生成控制信号；以及
基于所述控制信号调节所述功率放大器的操作参数。
37.一种射频(RF)模块，包括：
封装基板，被配置为容纳多个组件；
功率放大器，被布置在所述封装基板之上；
控制电路，被布置在所述封装基板之上并且与所述功率放大器互连，所述控制电路包含传感器，该传感器被配置为测量所述功率放大器的基极电流并生成感测的电流，所述控制电路包含感测节点，该感测节点被配置为接收参考电流并用所述感测的电流执行电流-模式操作以产生误差电流，并且所述控制电路包含控制环，该控制环被配置为基于所述误差电流生成控制信号以调节所述功率放大器的操作参数；以及
多个连接器，被配置为提供所述功率放大器、所述控制电路和所述封装基板之间的电气连接。
38.如权利要求37所述的RF模块，其中，所述功率放大器被布置在第一裸芯上并且所述控制电路被布置在第二裸芯上，所述第一裸芯和所述第二裸芯的每一个被安装在所述封装基板上。
39.一种射频(RF)装置，包括：
收发器，被配置为生成RF信号；
功率放大器，与所述收发器通信，所述功率放大器被配置为放大所述RF信号；
控制电路，与所述功率放大器通信，所述控制电路包含传感器，该传感器被配置为测量所述功率放大器的基极电流并生成感测的电流，所述控制电路包含感测节点，该感测节点被配置为接收参考电流并用所述感测的电流执行电流-模式操作以产生误差电流，并且所述控制电路包含控制环，该控制环被配置为基于所述误差电流生成控制信号以调节所述功率放大器的操作参数；以及
与所述功率放大器通信的天线，所述天线被配置为促成所放大的RF信号的传送。
40.如权利要求39所述的RF装置，其中，所述RF装置包含无线装置。
41.如权利要求40所述的RF装置，其中，所述无线装置被配置为作为GSM/GPRS通信装置操作。
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