CN105580271B - 基带处理电路装置 - Google Patents

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Abstract

用于针对无线电IC设计基带处理电路装置的技术。在一方面，公开了用于IC的基带部分中的差分到单端转换的技术以降低RF IC的管脚数量和封装尺寸。在另一方面，转换器包括可选择的窄带放大器和宽带放大器，其中可以使用具有比窄带放大器的对应的晶体管器件更小面积的晶体管器件实施宽带放大器。描述了用于旁路一个或多个元件以及用于使用R‑C滤波器网络实施转换器的低通滤波器的另外的技术。

Description

基带处理电路装置
相关申请的交叉引用
本申请要求来自共同拥有的2013年09月25日提交的美国非临时专利申请第14/037,116号的优先权，以整体通过引用将其内容明示地并入本文。
技术领域
本公开涉及用于集成电路的基带处理。
背景技术
目前水平的无线设备包含针对优异的无线电性能和小型封装尺寸而设计的先进集成电路。这种IC可以包括经由基带信令接口、例如多个电气接口管脚耦合到一个或多个基带(BB)IC的一个或多个射频(RF)/模拟IC。所需的接口管脚的数量取决于系统设计的各个方面，例如，取决于接口信号是差分的还是单端的。此外，实现优异的无线电性能要求高效并且灵活的信号处理电路装置的使用，特别是在基带级。
期望在降低其管脚数量和封装尺寸的同时，提供用于改善无线电IC中的基带电路装置的性能的有效技术。
附图说明
图1图示了可以在其中实施本公开的技术的现有技术的无线通信设备的设计的框图。
图2图示了根据本公开的RF电路装置的一部分的示例性实施例。
图3图示了根据本公开的转换器的示例性实施例。
图4图示了处理块的示例性实施例。
图5图示了具有详细描述的转换器的示例性实施例。
图6图示了跨阻抗放大器的备选的示例性实施例。
图6A图示了具有用于第一级的备选带宽选择机制的跨阻抗放大器的备选的示例性实施例。
图6B图示了具有用于第一级的混合带宽选择机制的跨阻抗放大器的备选的示例性实施例。
图7图示了利用根据本公开的技术的接收器的示例性实施例。
图8图示了利用根据本公开的技术的包括同相(I)和正交(Q)下变频路径的收发器IC的一部分的示例性实施例。
图9图示了跨阻抗放大器的晶体管级实施方式的示例性实施例。
图10图示了跨阻抗放大器的备选的示例性实施例。
图11图示了跨阻抗放大器的另外的示例性实施例。
图12图示了根据本公开的方法的示例性实施例。
图13图示了包含用于旁路放大器的技术的转换器的备选的示例性实施例。
图14图示了处理块的备选的示例性实施例。
图15和图16图示了根据本公开的装置的备选的示例性实施例。
具体实施方式
以下参照附图更全面地描述本公开的各个方面。然而，本公开可以用许多不同形式实施并且不应当被解释成限制于本公开通篇出现的任何具体结构或功能。相反，提供这些方面是为了使得本公开将是透彻和完整的，并且将向本领域技术人员完全传达本公开的范围。基于本文中的教导，本领域技术人员应当领会本公开的范围旨在覆盖本文中所披露的本公开的任何方面，不论是单独地实施还是与本公开的任何其他方面组合地实施。例如，可以使用本文所阐述的任何数目的方面来实施装置或实践方法。此外，本公开的范围旨在覆盖使用本文所阐述的本公开的各种方面的补充或者另外的其他结构、功能性、或者结构和功能性来实践的这种装置或方法。应当理解，本文中所披露的本公开的任何方面可由权利要求的一个或多个要素来实施。
下面结合着附图阐述的详细描述旨在作为对本发明的示例性方面的描述，而非旨在代表可在其中实践本发明的仅有的示例性方面。贯穿本描述使用的术语“示例性”意指“用作示例、实例或解释”，并且不应当一定被解释成优于或胜过其他示例性方面。本详细描述包括具体细节以用于提供对本发明的示例性方面的透彻理解的目的。没有这些具体细节也可以实践本发明的示例性方面对本领域技术人员将是显而易见的。在一些实例中，公知的结构和器件以框图形式示出以免模糊本文中给出的示例性方面的新颖性。在本说明书以及权利要求书中，术语“模块”和“块”可以可互换地使用以表示被配置成执行描述的操作的实体。
图1图示了可以在其中实施本公开的技术的现有技术的无线通信设备100的设计的框图。图1示出示例收发器设计。总体上讲，可以通过放大器、滤波器、上变频器、下变频器等的一个或多个级执行发射器和接收器中的信号的调节。可以与图1中示出的配置不同地布置这些电路块。此外，未在图1中示出的其他电路块也可以被用来调节发射器和接收器中的信号。除非另有指示，在图1或者在附图中的任何其他图中的任何信号可以是单端的或差分的。还可以省略图1中的一些电路块。
在图1中示出的设计中，无线设备100包括收发器120和数据处理器110。数据处理器110可以包括存储器(未示出)以存储数据和程序代码。支持双向通信的收发器120包括发射器130和接收器150。总体上讲，无线设备100可以包括用于任意数量的通信系统和频带的任意数量的发射器和/或接收器。可以在一个或多个模拟集成电路(IC)、射频(RF)IC、混合信号IC等上实施收发器120的全部或者一部分。
可以利用超外差式架构或者直接变频架构实施发射器或者接收器。在超外差式架构中，信号在RF和基带之间在多个级中被变频，例如，对于接收器，在一个级中从RF到中频(IF)，并且然后在另一级中从IF到基带。在直接变频架构中，在一个级中将信号在RF和基带之间变频。超外差式架构和直接变频架构可以使用不同的电路块和/或具有不同的要求。在图1中示出的设计中，利用直接变频架构实施发射器130和接收器150。
在发射路径中，数据处理器110处理将要被发射的数据并且向发射器130提供I模拟输出信号和Q模拟输出信号。在示出的示例性实施例中，数据处理器110包括数模转换器(DAC)114a和数模转换器114b以将由数据处理器110生成的数字信号转换成I模拟输出信号和Q模拟输出信号，例如I输出电流和Q输出电流，用于进一步处理。
在发射器130内，低通滤波器132a和低通滤波器132b分别将I模拟输出信号和Q模拟输出信号滤波以去除由前面的数模转换造成的不需要的像(image)。放大器(Amp)134a和放大器(Amp)134b分别将来自低通滤波器132a和低通滤波器132b的信号放大并且提供I基带信号和Q基带信号。上变频器140利用来自TX LO信号生成器190的I发射(TX)本地振荡器(LO)信号和Q发射(TX)本地振荡器(LO)信号将I基带信号和Q基带信号上变频，并且提供经上变频的信号。滤波器142将经上变频的信号滤波以去除由上变频以及在接收频带中的噪声造成的不需要的像。功率放大器(PA)144将来自滤波器142的信号放大以获得需要的输出功率级并且提供发射RF信号。发射RF信号被路由经过双工器或开关146并且经由天线148被发射。
在接收路径中，天线148接收由基站发射的信号并且提供接收的RF信号，该RF信号被路由经过双工器或开关146并且被提供到低噪声放大器(LNA)152。双工器146被设计成在具有特定RX到TX双工器频率间隔的情况下操作，使得RX信号与TX信号隔离。接收的RF信号由LNA 152放大并且由滤波器154滤波以获得需要的RF输入信号。下变频混频器161a和下变频混频器161b将滤波器154的输出与来自RX LO信号生成器180的I接收(RX)LO信号和Q接收(RX)LO信号(即LO_I和LO_Q)混频以生成I基带信号和Q基带信号。I基带信号和Q基带信号由放大器162a和放大器162b放大并且进一步由低通滤波器164a和低通滤波器164b滤波以获得被提供到数据处理器110的I模拟输入信号和Q模拟输入信号。在示出的示例性实施例中，数据处理器110包括模数转换器(ADC)116a和模数转换器(ADC)116b以将模拟输入信号转换成将要由数据处理器110进一步处理的数字信号。
在图1中，TX LO信号生成器190生成用于上变频的I TX LO信号和Q TX LO信号，而RX LO信号生成器180生成用于下变频的I RX LO信号和Q RX LO信号。每个LO信号是具有特定基频的周期性信号。PLL 192从数据处理器110接收时序信息并且生成用来调整来自LO信号生成器190的TX LO信号的频率和/或相位的控制信号。相似地，PLL 182从数据处理器110接收时序信息并且生成用来调整来自LO信号生成器180的RX LO信号的频率和/或相位的控制信号。
在图1中示出的现有技术的电路装置100中，可以经由多个电气接口管脚(不一定在图1中显式地示出)将收发器120耦合到数据处理器110。例如，在某些实施方式中可以是差分的低通滤波器164a、164b的输出可以通过多个接口管脚，例如对滤波器164a、164b中的每个是两个管脚，被耦合到ADC 116a、ADC 116b的输入。在目前水平的无线设备中，期望降低集成电路的封装尺寸以及板尺寸以提供成本高效的解决方案。因此，期望提供具有单端输出信号而不是差分输出信号的基带低通滤波器设计，尤其是对于在单个裸片中支持多个接收器路径的IC。
图2图示了根据本公开的RF电路装置的一部分的示例性实施例200。注意，仅仅是为了说明的目的示出了图2并且并不旨在将本公开的范围限制到示出的任何特定示例性实施例。
在图2中，电路装置200包括混频器220和差分到单端转换器210。在本文中转换器210也可以被表示成“基带放大器”。混频器220将差分射频输入信号(RFIN)与差分本地振荡器输入信号(LO)混频以生成差分信号220a，差分信号220a被提供到转换器210的差分输入。混频器220例如可以是有源混频器或者无源混频器，它的操作原理对本领域技术人员而言是清楚的。将理解，混频器220可以与例如在图1中示出的I混频器161a或者Q混频器161b相对应。转换器210生成与差分信号220a成比例的单端输出电压Vout，单端输出电压Vout可以进一步被耦合到未在图2中示出的芯片外部件电路装置，例如数据处理器110。
图3图示了转换器210的示例性实施例210.1。注意，仅仅是为了说明的目的示出了图3并且并不旨在将本公开的范围限制到示出的任何特定示例性实施例。
在图3中，转换器210.1包含跨阻抗放大器(TIA)310，跨阻抗放大器(TIA)310可以将例如混频器220(未在图3中示出)的输出电流转换为差分输出电压310a。例如，可以在其中混频器220被理解成生成输出电流的电路装置200的那些示例性实施例中提供TIA 310a。电压310a被进一步地耦合到处理块301，块301包括低通滤波器(LPF)320和放大器(AMP)330。LPF 320可以衰减带外干扰机信号，因此确保该信号强度不过强以致降低接下来的电路装置级的线性性能。LPF 320可以进一步向TIA 310呈现更加平衡的阻抗，由此改善TIA310的二阶输入截点(IIP2)性能。放大器330将LPF 320的差分输出电压320a放大以生成单端电压Vout。基于上文的描述，将理解，处理块301可以被认为是电压到电压放大器。
注意，尽管转换器201.1包括作为第一块的TIA 310，但是图2的转换器210一般不需要包含跨阻抗放大器作为第一块或任何块。例如，在图2中的混频器220的备选的示例性实施例可以生成输出电压而不是输出电流，并且不需要在转换器210的输入处提供跨阻抗放大器。备选地，如果LPF 320的示例性实施例接受输入电流(而不是输入电压)，那么不需要在转换器210的输入处提供跨阻抗放大器，假定差分信号220a是差分输出电流。在又一备选的示例性实施例(未示出)中，根据电路设计领域已知的原理，与在图3中的块310、320、330中的任意块相对应的功能可以被集成到一个或多个复合功能块中。这种备选的示例性实施例被认为在本公开的范围内。
在某些示例性实施例中，可以使用例如用于设计Butterworth滤波器、Chebyshev滤波器等的用于设计低通滤波器的领域中已知的技术实施LPF 320。也可以使用用于设计晶体管放大器，例如共源极(CS)放大器、共源共栅放大器、多级放大器等的领域中已知的技术实施放大器330。这种备选的示例性实施例被认为在本公开的范围内。
图4图示了处理块301的示例性实施例301.1。注意，仅仅是为了说明的目的示出了图4并且并不旨在将本公开的范围限制到示出的低通滤波器或放大器的任何特定示例性实施例。
在图4中，处理块301.1包括LPF 320.1和放大器330.1。LPF 320.1包含R-C网络，包括以示出的方式耦合的电阻器R11、R21、R12、R22和电容器C11。LPF 320.1将差分输出电压310a滤波以生成差分输出电压320a。将理解，在某些示例性实施例中，LPF 320.1向在干扰机频率处与电压310a相对应的节点呈现平衡阻抗。将进一步理解：例如，通过适当地选择R11、R21、R12、R22的值，处理块301.1的总体增益可以被调整。
放大器330.1包含具有耦合到LPF 320.1的差分输出电压320a的正(+)输入端子和负(-)输入端子的差分放大器430。放大器330.1生成单端电压Vout，单端电压Vout与放大器430的正输入电压和负输入电压之间的差成比例。第一阻抗Zf1进一步将正输入端子耦合到偏置电压VB1，而第二阻抗Zf2将负输入端子耦合到Vout。注意，VB1可以与例如地电压或者其他DC电压相对应。
本领域技术人员将理解，本领域已知的备选的R-C网络(未在图4中示出)可以替换LPF 320.1。例如，附加的R-C电路装置可以与在LPF 320.1中示出的R-C元件串联地连结。此外，还可以与在LPF 320.1中示出的R-C电路装置并联地提供附加的电阻器和电容器，如可以由本领域技术人员容易地导出的。例如，在备选的示例性实施例(未在图4中示出)中，另外的电容器可以将C11的相对的节点耦合到地。
在示例性实施例中，电阻器值可以被对称地选择，例如，R11可以具有与R12相同的值和/或R21也可以与R22具有相同的值。备选地或共同地，R11、R21、R12、R22、C11中的任一个和/或未在图4中示出的与LPF 320相对应的任何其他R-C电路装置可以被制作成可编程的以提供处理块301的频率响应的动态调节。特别地，编程该电阻器和电容器可以允许根据各种应用调整LPF的极点位置和衰减级。这种备选的示例性实施例被认为在本公开的范围内。
将理解，按照上文公开的原理，用于实施Zf1和Zf2的各种技术对本领域技术人员来说是清楚的。例如，Zf1和Zf2可以包括诸如电阻器、电容器、电感器、无源元件的组合等的无源元件和/或诸如晶体管、运算放大器、有源元件的组合等的有源元件。这种备选的示例性实施例被认为在本公开的范围内。
图5图示了转换器210.1的示例性实施例210.1.1。注意，仅仅是为了说明的目的示出了图5并且并不旨在将本公开的范围限制到示出的任何特定示例性实施例。
在图5中，转换器210.1.1包括TIA 310的示例性实施例310.1。TIA 310.1包括差分放大器530，差分放大器530包含经由并联R-C电路(例如，R1/C1和R2/C2)的从它的差分输出到它的差分输入的反馈。TIA 310.1的差分输出电压310a被输入到LPF 320.1。
转换器210.1.1进一步包括放大器330.1的示例性实施例330.1.1。放大器330.1.1包括在图4中实施Zf1的并联的R-C电路(例如，R3/C3)和在图4中实施Zf2的并联的R-C电路(例如，R4/C4)。
图6图示了TIA 310的备选的示例性实施例310.2。注意，仅仅是为了说明的目的示出了图6并且并不旨在将本公开的范围限制到示出的任何特定示例性实施例。
在图6中，以两个串联的级601、602实施TIA 310.2。第一级601包括窄带(NB)放大器610，窄带(NB)放大器610具有分别经由开关SW11和SW12耦合到差分信号220a的差分节点的正(+)输入端子和负(-)输入端子。NB放大器610还具有分别经由开关SW42和开关SW41耦合到第二级602的差分输入电压601a的正(+)输出端子和负(-)输出端子。
第一级601进一步包括宽带(WB)放大器620，宽带(WB)放大器620具有分别经由开关SW21和SW22耦合到差分信号220a的差分节点的正(+)输入端子和负(-)输入端子。WB放大器620还具有分别经由开关SW32和SW31耦合到第二级602的差分输入电压601a的正(+)输出端子和负(-)输出端子。注意，NB放大器610和WB放大器620被并联耦合，使得可以利用示出的开关来将NB放大器610或者WB放大器620选择性地耦合到第二级602。
将理解，针对窄带(NB)操作或者宽带(WB)操作选择性地配置TIA 310.2的特征有利地拓展了设计的灵活性。特别地，NB放大器610或WB放大器620的选择允许TIA 310.2适应宽范围的应用，其中，例如可以根据特定性能要求折衷噪声因数(NF)和带宽。
注意，两级TIA 310.2的备选的示例性实施例可以适应其他开关机制(未示出)，例如，3路或其他多路开关等以在窄带放大器和宽带放大器之间选择。其他备选的示例性实施例(未示出)可以在第一级601中包含并联耦合的两个以上的放大器，例如，覆盖多于两个的频率范围，诸如除窄带放大器和宽带放大器之外的中带放大器等。其他备选的示例性实施例(未示出)可以容易地适应串联连结的多于两个的级601、602。这种备选的示例性实施例被认为在本公开的范围内。
第二级602包括放大来自第一级601的差分输入电压601a的放大器(A1)630以生成被耦合到TIA 310.2的差分输出电压310a的差分输出电压602a。注意，反馈R-C电路装置(例如，R5/C5和R6/C6)将第二级602的差分输出电压602a耦合回第一级601的输入以提供对TIA310.2的跨阻抗增益。
在示例性实施例中，反馈电路装置中的任意元件，例如R5、R6、C5和C6可以被制作成是可编程的(如在图6中所指示的)以提供TIA 310.2的频率响应的动态调节。例如，C5和C6可以是具有可变电容的变抗器(varactor)或可编程电容器组(bank)。备选的示例性实施例(未示出)可以包含具有固定电阻值和电容值的反馈电路装置。这种备选的示例性实施例被认为在本公开的范围内。
注意，尽管放大器610、620和630可以是电压到电压放大器，然而利用诸如针对TIA310.2示出的两级架构的备选的示例性实施例(未示出)可以容易地按照本文描述的原理导出。例如，NB放大器610和WB放大器620可以备选地分别被配置为独立的跨阻抗放大器，例如，具有它们自己的反馈电路装置。此外，在备选的示例性实施例中，放大器630可以被配置为独立的跨阻抗放大器，在该情况中，NB放大器610和WB放大器620可以备选地被配置为电流到电流放大器。这种备选的示例性实施例被认为在本公开的范围内。
图6A图示了具有针对第一级601A的备选带宽选择机制的跨阻抗放大器的备选的示例性实施例310.2A。特别地，第一级601A包括并联耦合的NB放大器610和WB放大器620，其中可以通过适当地设置控制NB放大器610的ON/OFF控制信号610a和控制WB放大器620的ON/OFF控制信号610b选择带宽。例如，为了为第一级601A选择窄带操作，信号610a可以开启NB放大器610，而信号620a可以关闭WB放大器620。相似地，为了为第一级601A选择宽带操作，信号610a可以关闭NB放大器610，而信号620a可以开启WB放大器620。
将理解，在备选的示例性实施例(未示出)中，可以进一步将开关技术与图6中示出的控制信号设置技术组合。例如，可以提供开关SW11/SW12的组以使能或禁用NB放大器610，而可以提供控制信号620a以使能或禁用WB放大器620。这种备选的示例性实施例被认为在本公开的范围内。
在上文描述的图6和图6A的示例性实施例中，可以使用具有比NB放大器610的对应晶体管器件更小面积的晶体管器件实施WB放大器620。特别地，将理解，具有更小面积的晶体管一般将具有更小的关联的寄生电容，并且相应地，可以具有更宽的带宽。此外，具有更大面积的晶体管一般将具有降低的1/f噪声和更小的关联的输入阻抗，这可以有利地改善线性度。
例如，在其中使用MOS晶体管实施这种晶体管器件的示例性实施例中，那么对于NB放大器610的晶体管的乘积W·L(例如，W，MOS晶体管的沟道宽度以及L，MOS晶体管的沟道长度)可以大于对于WB放大器620的晶体管的这种乘积。另一方面，对于NB放大器610中的晶体管的比值W/L可以与对于WB放大器620中的晶体管的比值W/L相等，或者备选地，这种比例不需要相等。
图6B图示了具有针对第一级601B的混合带宽选择机制的跨阻抗放大器的备选的示例性实施例310.2B。特别地，可以使用开关SW11、SW12、SW41、SW42开启或关闭NB放大器610，而可以使用ON/OFF控制信号620a开启或关闭WB放大器620。将理解，对于第一级601B，例如当关闭NB放大器610时，可以有利地从电路装置中去耦与NB放大器610关联的更大的寄生电容，而可以忍受当关闭WB放大器620时与WB放大器620关联的更小的寄生电容，这是为了与提供控制信号620a关联的更简化的设计。
图7图示了利用根据本公开的技术的接收器的示例性实施例700。注意，仅仅是为了说明的目的示出了图7并且并不旨在将本公开的范围限制到示出的任何特定示例性实施例。
在图7中，接收器700包含放大接收的RF信号输入的LNA 152。LNA 152的输出被耦合到巴伦710，巴伦710可以包括例如将信号从初级绕组L1相互耦合到次级绕组L2的变压器。巴伦710将LNA 152的单端输出转换成差分RF信号以用于通过混频器220与差分LO信号混频。混频器220的差分输出信号220a经由包括开关SW71和开关SW72的R-C网络(例如，RTX1/CTX1和RTX2/CTX2)被耦合到转换器210.1.2。在示例性实施例中，当宽带(WB)操作被选中时，开关SW71和开关SW72可以被断开。将理解，按照参考着图4-图6的上文的描述，应用到转换器210.1.2的技术的操作原理将是清楚的，并且因此将在下文中省略它们的描述。
图8图示了利用根据本公开的技术的包括同相(I)和正交(Q)下变频路径的收发器IC的一部分的示例性实施例800。注意，仅仅是为了说明的目的示出了图8并且并不旨在将本公开的范围限制到示出的任何特定示例性实施例。
分别向差分到单端转换器210.1I、210.1Q提供差分基带信号801I、801Q以分别生成单端电压输出VoutI、VoutQ。注意，为了便于说明，从图8中省略了用于例如将RF信号下变频以生成同相(I)和正交(Q)基带信号801I、801Q的电路装置。在示例性实施例中，可以使用例如参考着图2到图7在上文中描述的用于实施这种转换器的任意技术实施转换器210.1I、210.1Q中的任一个或者两个。注意，针对电压VoutI和VoutQ中的每个，可以分别提供具有一个输出管脚BB_I或BB_Q的收发器IC 800以与其他芯片外电路装置交互，例如与诸如在图1中示出的包括数据处理器110的基带IC。以这种方式，可以降低收发器IC 800的管脚数量，因此简化了收发器IC 800和基带IC(在图8中未示出)之间的接口并且进一步降低了两个IC的封装尺寸。
在某些示例性实施例中，本公开的技术可以被应用于设计成支持载波聚合的电路装置。例如，为了容纳4个下行链路载波的同时接受处理，需要在RF IC和基带IC之间的接口中提供4个分离的基带滤波器输出(每个输出进一步包括同相I端子和正交Q端子)。如果每个信号都是差分的，这会导致总共4(载波)乘4(差分I和Q)，或16个输出管脚。通过将本公开的单端信号设计技术应用到用于每个载波的下变频信号路径，只需要4(载波)乘2(单端I和Q)，或8个输出管脚。通过将输出管脚减少一半有利地降低了封装尺寸和成本。
图9图示了TIA 310.2的晶体管级实施方式的示例性实施例310.2.1。注意，仅仅是为了说明的目的示出了图9并且并不旨在将本公开的范围限制到示出的任何特定示例性实施例。另外注意，为了便于说明，在下文中从图9、图10和图11省略了例如与图7中的R5、C5、R6、C6相对应的反馈电路装置。
在图9中，利用并联耦合的第一共源共栅输入部分910和第二共源共栅输入部分920实施并联耦合的带宽可选的放大器。偏置电流源IBIAS被耦合到部分910、部分920两者以向其提供偏置电流。进一步提供具有多个开关(例如，对于部分910是SW1、SW2、SW5、SW6和对于部分920是SW3、SW4、SW7、SW8)的部分910、部分920中的每个部分以功能性地实施参考着图6在上文中描述的开关，以针对TIA 310.2.1从窄带功能或宽带功能中进行选择。按照上文描述的技术，部分910、部分920中的晶体管的W参数和L参数均可以依据该部分是针对窄带操作设计还是针对宽带操作设计而被适当地选择。部分910、部分920共用单个负载930.1，并且差分输出电压DiffOut被耦合到缓冲放大器630以生成差分信号310a。
图10示出了TIA 310.2的备选的示例性实施例。注意，仅仅是为了说明的目的示出了图10并且并不旨在将本公开的范围限制到示出的任何特定示例性实施例。在图10中，TIA310.2.2包括分别耦合到部分910、部分920的两个偏置电流源IBIAS1、IBIAS2。将理解，以这种方式将电流源分离可以有利地改善WB放大器和/或NB放大器的共模抑制。
在示出的示例性实施例310.2.2中，ON/OFF控制信号610a被耦合到IBIAS1，并且ON/OFF控制信号620a被耦合到IBIAS2。将理解，根据控制信号设置将相应的偏置电流源开启或关闭有利地提供了实施参考着图6A在上文中描述的带宽控制信号610a、带宽控制信号620a的更简单的方式。将理解，在某些备选的示例性实施例中，向偏置电流源IBIAS1、IBIAS2提供这种控制信号是可选的，例如，在其中提供了诸如图6的SW11、SW12、SW21、SW22的开关来选择带宽的示例性实施例中。这种备选的示例性实施例被认为在本公开的范围内。
图11图示了TIA 310.2的另外的示例性实施例310.2.3。注意，仅仅是为了说明的目的示出了图11并且并不旨在将本公开的范围限制到示出的任何特定示例性实施例。在图11中，TIA 310.2.3包括负载930.2，其具有分别耦合到部分910、部分920的分离的有源负载1110、有源负载1120。将理解，分离的负载1110、1120的提供可以有利地给予WB操作模式和NB操作模式之间的更加平衡的增益特性。此外，提供分离的有源负载1110、1120可以针对每个部分有利地降低负载寄生并且改善带宽。
注意，图9、图10和图11并不旨在将本公开的范围限制到示出的特定晶体管级拓扑。使用本领域已知的原理，本领域技术人员可以容易地修改TIA 310.2中的电路装置。例如，可以选择NMOS而不是PMOS，输入级不一定是共源共栅级而是可以简单地基于共源设计，可以使用本领域已知的“折叠式共源共栅”拓扑配置放大器等等。这种备选的示例性实施例被认为在本公开的范围内。
图12图示了根据本公开的方法的示例性实施例。注意，图12并不旨在将本公开的范围限制到示出的任何特定的方法。
在图12中，在框1210处，基带差分信号被转换成单端输出电压。
在框1220处，单端输出电压被耦合到输出管脚。
图13图示了包含用于旁路放大器的技术的转换器的备选的示例性实施例210.1.3。在示出的示例性实施例中，当不需要例如降低转换器210.1.3的不必要的功率消耗时，可以基于控制信号选择性地旁路转换器210.1.3的放大器330.1.3。将理解，通过提供如本文描述的可选择的旁路模式，当不需要由放大器330.1.3提供的附加的增益时，可以针对低功率消耗将转换器210.1.3有利地优化。
在图13中，转换器210.1.3包括耦合到LPF 320.1的TIA 310.3，LPF 320.1又耦合到放大器330.1.3。TIA 310.3包括耦合到旁路控制信号BP的放大器(A1)630。在某些示例性实施例中，旁路控制信号BP可以选择性地开启或关闭放大器630。TIA 310.3进一步包括将反馈电路装置R5/C5耦合到放大器630的负(-)输出端子的开关SW1311以及将反馈电路装置R6/C6耦合到放大器630的正(+)输出端子的开关SW1312。
在示例性实施例中，开关SW1311可以是向TIA 310.3的差分信号路径提供平衡特性的常导通的(在图13中以“ON”说明性地表示)开关。开关SW1312被与旁路控制信号BP互逆的BP’控制。特别地，当BP’为“真”或“高”(并且BP为“假”或“低”)时，开关SW1312可以被闭合，并且当BP’为“假”或“低”(并且BP为“真”或“高”)时，开关SW1312可以被断开。
如在图13中进一步示出的，转换器210.1.3进一步包括将TIA 310.3的输出端子直接选择性地耦合到转换器210.1.3的输出电压Vout的开关SW1317。开关SW1317由BP控制。特别地，当BP为真时，开关SW1317可以被闭合，并且当BP为低时，开关SW1317可以被断开。转换器210.1.3进一步包括将放大器330.1.3的并联RC电路R3/C3耦合到偏置电压VB1的开关SW1315。开关SW1315由BP’控制。特别地，当BP’为高时，开关SW1315可以被闭合，并且当BP’为低时，开关SW1315可以被断开。
将理解，通过闭合SW1317(并且如上文描述的那样进一步配置其他旁路开关)，全差分TIA 310.3的单个输出被直接耦合到转换器210.1.3的单端输出电压Vout。在利用该技术的某些示例性实施例中，可以利用本领域中已知的用于改善TIA 310.3的共模抑制的技术(例如，改善的共模反馈技术)将Vout中的共模噪声维持在可接受的水平。备选地，在其中接收器的共模抑制要求不严格的某些示例性实施例中，那么不需要利用用于改善TIA310.3的共模抑制的显式技术。这种备选的示例性实施例被认为在本公开的范围内。
按照上文描述的技术，转换器210.1.3可以被配置成通过设置旁路控制信号BP和相应的BP’选择性地旁路放大器330.1.3。例如，当BP被设置成“高”时，指示旁路模式被开启，然后放大器630的负(-)输出端子被直接耦合到转换器210.1.3的输出电压Vout。为了支持该模式，SW1312被断开以将反馈电路装置R6/C6从放大器630中去耦合，R6/C6反而被耦合到固定偏置电压VB2。此外，SW1315将并联的RC电路R3/C3从偏置电压VB1中去耦合。备选地，当BP被设置成“低”时，指示旁路模式被关闭，然后转换器210.1.3被配置成例如与图7中示出的转换器210.1.2相似地运作。在示例性实施例中，VB1和VB2可以与相同的电压相对应。
在图13中进一步示出了开关SW1318、开关SW1319，开关SW1318、开关SW1319可以被选择性地配置成将LPF 320.1的单端输出耦合到转换器210.1.3的单端输出电压Vout。特别地，在旁路模式中，SW1319可以被闭合(并且SW1317可以被断开)以将LPF 320.1的输出耦合到单端输出电压Vout。此外，SW1318可以被闭合以选择性地将LPF 320.1的另一端子接地。
将理解，不是在所有的示例性实施例中都需要同时提供所有的旁路开关(例如，在图13中由旁路控制信号“BP”控制的开关)。例如，备选的示例性实施例可以只包含这种旁路开关的子集，例如，一起省略SW1317。此外，备选的示例性实施例不需要将放大器A1 630配置成由控制信号BP选择性地使能或禁用。这种备选的示例性实施例被认为在本公开的范围内。
另外注意，仅仅是为了说明的目的在图13中示出耦合到开关的特别的旁路控制信号(例如，BP或者BP’)的指示，并且并不旨在将本公开的范围限制到示出的控制开关的任何特别的方式。在备选的示例性实施例中，旁路开关可以在其中放大器330被旁路的一个或多个模式中被备选地配置。例如，在旁路模式的第一备选示例性实施例中，SW1316被闭合、SW1312被断开、SW1318被闭合、SW1315被断开，以及SW1317或SW1319被闭合。在旁路模式的第二备选示例性实施例中，SW1316被断开、SW1312被闭合、SW1318被断开、SW1315被断开，以及SW1317或SW1319被闭合。旁路模式的这种备选的示例性实施例被认为在本公开的范围内。
在示例性实施例中，转换器210.1.3可以被设计成在转换器210.1.3的输入处被耦合到“电压模式”无源混频器，例如上文描述的混频器220的电压模式无源版本。特别地，在其中对例如由二阶输入截点(或“IIP2”)确定的接收器线性度的要求可能不严格的某些应用中，那么在维持可接受的性能的同时，由转换器210.1.3给予的旁路模式可以有利地为接收器提供单端输出信号。例如，在用于全球定位系统(或“GPS”)的接收器中，IIP2可能由在LNA输出处被衰减的带外干扰机主导，并且因此电压模式混频器可以与差分到单端转换器210.1.3组合以产生具有单端输出管脚的鲁棒的接收器，因为在这种情况下，由转换器210.1.3的混频器输出负载不平衡所致的对接收器性能的影响可以是可忽略的。
在示例性实施例中，本公开的技术可以被应用于支持任意类型的技术的接收器，例如针对广域网(WAN)、局域网(LAN)、GPS等的无线规格。
图14图示了处理块301的备选的示例性实施例301.2。处理块301.2包括LPF 320.2和放大器330.1，LPF 320.2进一步包括将C11的单端端子耦合到地的电容器C141、C142。在示例性实施例中，C141和C142的值可以与彼此相等。在备选的示例性实施例(未示出)中，可以从LPF 320.2中省略C11。
图15图示了根据本公开的装置的备选的示例性实施例1500。在图15中，装置1500包括被配置成将差分信号1501转换成单端输出电压Vout的基带放大器210.1以及耦合到单端输出电压的输出管脚。
图16图示了根据本公开的装置的备选的示例性实施例1600。在图16中，装置1600包括被配置成对差分信号310a滤波以生成第一差分电压320a的低通滤波器320以及被配置成从第一差分电压320a生成单端输出电压Vout的放大器(Amp)330。
应当理解，在本说明书中以及在权利要求书中，当元件被称为“连接至”或“耦合至”其他元件时，该元件可以直接连接或耦合至该另一元件或者可以存在居间元件。相反，当元件被称为“直接连接至”或“直接耦合至”另一元件时，不存在居间元件。此外，当元件被称为“电耦合”到另一元件时，其表示在这种元件之间存在低电阻的路径，而当元件被称为仅是“耦合”到另一元件时，这种元件之间可能有也可能没有低电阻的路径。
本领域技术人员能够理解，信息和信号可使用各种不同技术和技艺中的任意一种来代表。例如，贯穿上文描述可能被提及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和芯片可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子或其任何组合来代表。
本领域技术人员能够进一步理解，结合本文中公开的示例性方面描述的各种解释性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实施成电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地解释硬件与软件的该可互换性，各种解释性部件、块、模块、电路和步骤在上文以其功能性的形式一般化地描述。这种功能性是被实施成硬件还是软件取决于特定示例性实施例和施加于整体系统的设计约束。技术人员可针对每种特定示例性实施例以不同方式来实施所描述的功能性，但这种实施决定不应当被解释成导致脱离本发明的示例性方面的范围。
结合本文中公开的示例性方面描述的各种解释性逻辑块、模块、以及电路可利用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件部件或者其设计成执行本文所描述的功能的任意组合来实施或执行。通用处理器可以是微处理器，但在备选方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可以被实施成计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协同的一个或更多个微处理器或任何其他此类配置。
结合本文中公开的示例性方面描述的方法或算法的步骤可以直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中实施。软件模块可以驻留在随机存取存储器(RAM)、闪存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦式可编程ROM(EEPROM)、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM或本领域中已知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质被耦合到处理器使得该处理器能够从该存储介质读信息并且能够向该存储介质写信息。在备选方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在备选的方案中，处理器和存储介质可作为分立部件驻留在用户终端中。
在一个或多个示例性的方面中，所描述的功能可以在硬件、软件、固件或其任何组合中实施。如果在软件中实现，则各功能可以作为一条或多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，包括促成计算机程序从一个地方向另一地方转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。以示例的方式而非限定，这种计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的期望程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。而且，任何连接也被恰当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或诸如红外、无线电以及微波之类的无线技术从web网站、服务器或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中使用的盘和碟包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘常常磁性地再现数据而碟利用激光光学地再现数据。上面的组合也应当被包括在计算机可读介质的范围内。
提供以上对所公开的示例性方面的描述是为了使任何本领域技术人员能够制作或使用本发明。对这些示例性方面的各种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，并且本文中定义的普适原理可被应用于其他示例性方面而不会脱离本发明的精神或范围。因此，本公开并非旨在被限制于本文中示出的示例性方面，而是应被授予与本文中公开的原理和新颖性特征一致的最宽的范围。

Claims (20)

1.一种装置，包括：
基带放大器，被配置成将差分电流信号转换成单端输出电压，所述基带放大器包括跨阻抗放大器，所述跨阻抗放大器被配置成从所述差分电流信号生成第一差分电压，所述跨阻抗放大器具有从窄带和宽带可选择的带宽；以及
输出管脚，被耦合到所述单端输出电压。
2.根据权利要求1所述的装置，所述基带放大器进一步包括：
低通滤波器，被配置成对所述第一差分电压滤波以生成第二差分电压；以及
放大器，被配置成从所述第二差分电压生成所述单端输出电压。
3.根据权利要求2所述的装置，
所述跨阻抗放大器进一步包括差分放大器，所述差分放大器被配置成从所述差分电流信号生成第一差分电压；
所述低通滤波器进一步包括将所述低通滤波器的单端端子耦合到地的电容器。
4.根据权利要求3所述的装置，所述差分放大器包括窄带放大器和宽带放大器，所述窄带放大器中的每一个和所述宽带放大器中的每一个包括晶体管输入级，并且其中窄带放大器晶体管输入级的面积大于宽带放大器晶体管输入级的面积。
5.根据权利要求4所述的装置，进一步包括：
被耦合到所述窄带放大器晶体管输入级和所述宽带放大器晶体管输入级的单个电流源；以及
被耦合到所述窄带放大器晶体管输入级和所述宽带放大器晶体管输入级的单个负载。
6.根据权利要求4所述的装置，进一步包括：
第一电流源，被耦合到所述窄带放大器晶体管输入级，所述第一电流源可配置成响应于第一控制信号设置而被开启或被关闭；
第二电流源，被耦合到所述宽带放大器晶体管输入级，所述第二电流源可配置成响应于第二控制信号设置而被开启或被关闭；
第一负载，被耦合到所述窄带放大器晶体管输入级；以及
第二负载，被耦合到所述宽带放大器晶体管输入级。
7.根据权利要求2所述的装置，进一步包括多个开关，以将被配置成从所述第二差分电压生成所述单端输出电压的所述放大器选择性地旁路。
8.根据权利要求7所述的装置，所述多个开关包括将所述第一差分电压的单端电压直接选择性地耦合到所述基带放大器的所述单端输出电压的开关。
9.根据权利要求7所述的装置，所述多个开关包括：
第一开关，将所述低通滤波器的第一单端电压直接选择性地耦合到所述基带放大器的所述单端输出电压；
第二开关，将所述低通滤波器的第二单端电压选择性地耦合到地。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述基带放大器是同相基带放大器，并且其中所述单端输出电压是同相输出电压，所述装置进一步包括：
正交基带放大器，被配置成将第二差分电流信号转换成单端正交输出电压；以及
正交输出管脚，被耦合到所述单端正交输出电压。
11.根据权利要求1所述的装置，其中所述跨阻抗放大器包括反馈网络，所述反馈网络具有选择性地可配置的电阻或选择性地可配置的电容。
12.根据权利要求1所述的装置，其中所述基带放大器具有选择性地可配置的频率响应。
13.根据权利要求1所述的装置，进一步包括具有被耦合到所述基带放大器的所述差分电流信号的输出的电流模式无源混频器。
14.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：
用于载波聚合系统的每个载波的同相基带放大器；以及
用于所述载波聚合系统的每个载波的正交基带放大器，
其中所述基带放大器与所述载波聚合系统的第一载波相关联。
15.一种装置，包括：
低通滤波器，被配置成对差分信号滤波以生成第一差分电压；
放大器，被配置成从所述第一差分电压生成单端输出电压；以及
多个开关，用于将被配置成从所述第一差分电压生成所述单端输出电压的所述放大器选择性地旁路。
16.根据权利要求15所述的装置，所述低通滤波器包括：
电阻器，在所述差分信号的节点和所述第一差分电压的节点之间串联耦合；以及
至少一个电容器，将所述电阻器中的第一电阻器耦合到所述电阻器中的第二电阻器。
17.根据权利要求16所述的装置，其中所述至少一个电容器包括具有第一可配置的阻抗的第一可编程元件，并且其中所述电阻器中的至少一个电阻器包括具有第二可配置的阻抗的第二可编程元件。
18.根据权利要求17所述的装置，所述低通滤波器包括电阻-电容网络，所述放大器包括正输入端子和负输入端子，其中所述放大器的负输入端子通过第二阻抗被耦合到第一偏置电压，并且其中所述放大器的正输入端子通过第一阻抗被耦合到所述单端输出电压。
19.根据权利要求15所述的装置，所述多个开关包括将所述第一差分电压的单端电压直接选择性地耦合到所述放大器的所述单端输出电压的开关。
20.根据权利要求15所述的装置，所述多个开关包括：
第一开关，将所述低通滤波器的第一单端电压直接选择性地耦合到所述放大器的所述单端输出电压；以及
第二开关，将所述低通滤波器的第二单端电压选择性地耦合到地。
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