CN105680803A - 用于低噪声放大器模块的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
根据实施例，一种电路包括：被置于第一集成电路上的低噪声放大器晶体管、被置于第二集成电路上的单刀多掷(SPMT)开关，以及被耦合在低噪声放大器晶体管的控制节点与低噪声放大器晶体管的输出节点之间的旁路开关。该SPMT开关将多个模块输入端子耦合到低噪声放大器晶体管的控制节点，并且旁路开关包括被耦合在低噪声放大器晶体管的控制节点与中间节点之间的第一开关、被耦合在中间节点与低噪声放大器晶体管的输出节点之间的第二开关，以及被耦合在中间节点与第一参考节点之间的第三开关。第一集成电路和第二集成电路被置于一衬底上。
Description
技术领域
本公开内容一般设计电子设备，并且更具体地涉及用于低噪声放大器模块的系统和方法。
背景技术
与无线通信系统一起使用的电子设备(诸如蜂窝电话、GPS接收器以及具有Wi-Fi功能的笔记本电脑和平板计算机)一般包含具有到模拟世界的接口的信息处理系统。所述接口可以包括接收传送的功率将接收的功率转换成模拟或数字信号的导线和无线接收器，该模拟或数字信号可以使用模拟或数字信号处理技术来解调。典型的无线接收器架构包括低噪声放大器(LNA)，其放大可以由天线接收的很小的信号并且将放大的信号传递给之后的放大和/或信号处理级。通过在LNA处提供增益，可以使得后续的增益处理级对噪声敏感，由此实现较低的系统噪声系数。
由于便携式无线设备已经演化到支持多种标准，因此RF信号路径通常包含各种部件，诸如耦合在一个或多个天线与一个或多个RF前端电路之间的天线开关。该电路的一个示例为多标准蜂窝式电话，其能够使用不同的标准、诸如码分多址接入(CDMA)、全球移动通信系统(GSM)、长期演进(LTE)等来做出呼叫。此外，特定的无线设备还可以支持IEEE801.11Wi-Fi操作和全球定位系统(GPS)。通过使用RF开关，针对CDMA通信而优化的RF前端电路可以用于CDMA呼叫，而针对GSM通信而优化的RF前端电路可以用于GSM呼叫。此外，RF开关可以用来实现用于天线和功率放大器的可调整匹配网络，并且通过切入和切出和/或将无源的匹配和调谐元件旁路来提供针对高频滤波器的调整性调谐。由于在LNA之前的RF信号路径中的衰减可能劣化RF系统的噪声系数，因此为了支持多标准操作而在LNA之前引入天线开关和其他部件造成了关于保持充足系统噪声系数的各种挑战。
发明内容
根据实施例，一种电路包括：被置于第一集成电路上的低噪声放大器晶体管、被置于第二集成电路上的单刀多掷(SPMT)开关，以及被耦合在低噪声放大器晶体管的控制节点与低噪声放大器晶体管的输出节点之间的旁路开关。该SPMT开关将多个模块输入端子耦合到低噪声放大器晶体管的控制节点，并且旁路开关包括被耦合在低噪声放大器晶体管的控制节点与中间节点之间的第一开关、被耦合在中间节点与低噪声放大器晶体管的输出节点之间的第二开关，以及被耦合在中间节点与第一参考节点之间的第三开关。第一集成电路和第二集成电路被置于一衬底上。
附图说明
为了更完整地理解本发明及其优点，现结合附图参照的以下描述，在附图中：
图1a-1b图示了示例性LNA模块；
图2a-2d图示了实施例LNA模块；
图3a-3c图示了根据其他实施例的LNA模块；
图4图示了实施例信号路径的无源模型；
图5图示了RF开关；
图6图示了RF系统的实施例；并且
图7图示了实施例方法的流程图。
不同的附图中对应的数字和标记除非另外指明，一般表示对应的部分。绘制附图以清晰地图示优选实施例的有关方面并且附图未必按比例绘制。为了更清楚地图示特定实施例，可以在附图号之后跟随有指示相同结构、材料或处理步骤的字母。
具体实施方式
在下面详细论述本优选实施例的制作和使用。然而应当理解，本发明提供了能够被体现在多种具体情境中的许多适用创新概念。所论述的具体实施例仅仅说明做出和使用本发明的具体方式，并且不限制本发明的范围。
将在具体情境中关于优选实施例来描述本发明，该具体情境为用于低噪声放大器(LNA)模块的系统和方法，其具有被置于第一芯片上的单刀多掷(SPMT)开关，跟随有第二芯片中的LNA。该LNA可以使用被置于第一芯片或第二芯片上的旁路开关而被旁路。两个芯片可以都被置于模块的衬底上。
在实施例中，该LNA可以在其中由天线提供低电平RF信号的RF系统中被激活并且要求低噪声放大来解析(resolve)低电平RF信号。该LNA可以在天线接收到具有足够高到无需LNA来解析的信号电平的RF信号时使用例如在RF系统中的旁路开关而被旁路。
该系统的一个示例为可以在各种信号强度环境中进行操作的蜂窝式电话。例如，在蜂窝电话距基站有相当大的距离时，诸如在乡村高速公路上时，接收到的信号可能是微弱的，并且可以采用具有LNA的第一信号路径来解析(resolve)微弱的接收的信号。另一方面，在蜂窝式电话邻近基站时或者处于具有多个微小区的环境中时，接收到的信号可能是很强的并且具有足够的信噪比(SNR)来在无需使用LNA的情况下被接收。在一些情况中，此信号甚至可以足够强到使LNA过载。在这样的情况中，可以使用旁路开关来将LNA旁路。在一些实施例中，可以将LNA关停或者将其置于低功率模式中以便节能。
在一些实施例中，使用“T”开关网络来实现旁路开关以便防止从LNA的输出到LNA的输入的电容耦合。通过使用该“T”网络，可以通过使从LNA的输出到LNA的输入的反馈路径衰减来改善LNA的稳定性。在一些实施例中，可以实现大于1的稳定性因数。
图1a图示了示例性LNA模块100，其包括具有串行接口106和RF选择开关108的开关集成电路102以及具有LNA晶体管124的LNA集成电路104，可以使用开关晶体管112来将该LNA晶体管124旁路。如所示的，LNA集成电路104用BiCMOS技术来实现并且包括被耦合在RF选择开关108的输出与LNA晶体管124的基极之间的输入耦合电容器128。匹配网络114与开关晶体管112和在LNA晶体管124的基极与LNA晶体管124的集电极之间的耦合电容器116串联耦合。使用偏置生成器110、扼流电感器120和退化电感器126来偏置LNA晶体管。LNA集成电路104的输出端子OUT经由输出耦合电容器118耦合到LNA晶体管124的集电极。电容器122提供电源端子VCC的滤波。
在操作期间，可以在开关晶体管112关断时激活LNA晶体管124，或者在开关晶体管112接通时将LNA晶体管124旁路。可以经由串行接口106来确定开关晶体管112的状态的控制，该串行接口106从数字总线SER接受命令。
示例性LNA模块100的一个潜在问题在于在开关晶体管112的栅极和源极之间的寄生电容Cgs和在开关晶体管112的栅极和漏极之间的寄生电容Cgd产生了在LNA晶体管124的集电极与LNA晶体管124的基极之间的寄生电容反馈。取决于LNA模块100的特定实现方式以及负载条件，这一寄生电容在LNA晶体管124活跃时可能导致不稳定。偏置生成器110可以被配置为断开或者减少流过LNA晶体管124的电流。
图1b图示了另一示例性LNA模块130，其包括LNA集成电路142，该LNA集成电路142具有用来向LNA晶体管124的基极提供偏置电压的二极管接法晶体管(diodeconnectedtransistor)136。如所示的，串行接口132控制向二极管接法晶体管136提供偏置电流的电流源134。在一些情况中，电流源134可以提供可调整的电流。LNA集成电路142还包括将RF选择开关108的输出连接到LNA晶体管124的基极的输入耦合电容器128。电阻器138和140增加了在LNA晶体管124的基极处所见的阻抗并且补偿潜在地由晶体管136和124的基极电流所导致的误差。
图2a图示了根据本发明的实施例的LNA模块200，其包括开关集成电路102和LNA集成电路204。如所示，LNA集成电路204包括旁路开关214，该旁路开关214包括RF开关206、208和210。如所示的，RF开关206和208串联耦合并且RF开关210按照“T”配置而被耦合在接地与开关206和208之间的中间节点之间。在旁路开关214闭合时，开关206和208被接通并且开关210被关断。在旁路开关214断开时，开关206和208被接通并且开关210被接通。在备选实施例中，旁路开关214可以使用本领域已知的其他旁路开关配置来实现。RF开关206和208基于由串行接口132产生的信号而被接通和关断。反向器212可以用来将RF开关210置于与RF开关206和208相反的状态。RF开关206、208和210各自可以使用MOS晶体管来实现，和/或可以使用本领域已知的RF开关电路和系统来实现。例如，RF开关206、208和210中的每个可以由串联连接的多个MOS晶体管组成，其中该多个MOS晶体管的栅极通过高欧姆电阻器结合在一起并且内部源极-漏极接合点与高欧姆电阻器连接到接地以防止浮空。此外，RF选择开关108可以使用本领域已知的RF开关电路和系统来实现，诸如使用CMOS、PHEMT或其他技术来制作的使用堆叠和/或串联的晶体管。在实施例中，开关集成电路102可以使用CMOS工艺来实现并且LNA集成电路204可以使用BiCMOS工艺来实现。
在实施例中，通过闭合RF开关206和208并且断开RF开关210来选择LNA晶体管124处于活跃模式。通过断开开关206和208，通过旁路开关214的旁路信号路径被断开和/或置于高阻抗状态中，由此防止信号直接通过旁路开关214传导。RF开关210被闭合以便将可能劣化LNA晶体管124的稳定性的开关206和开关208寄生馈通电容接地。
在实施例中，可以通过经由控制总线SER向串行接口132提供数字控制信号来选择LNA模块200的操作模式，该串行接口132控制开关206、208和210的状态以及电流源134的状态，该电流源134控制由LNA晶体管124传导的偏置电流的量。控制总线SER可以使用并行数字接口和/或串行数字接口(诸如SPI、IIC、RFFE或其他串行接口标准)来实现。在这样的实施例中，串行接口132还包括适当的数字接口电路装置，以及基于从控制总线SER接收的数据来使得在LNA模块200上的各种开关和调整部件处于其适当状态的解码逻辑。在一些实施例中，可以经由信号引脚对开关状态选择进行定址。在本发明的备选实施例中，可以使用非标准数字接口。此外，在一些实施例中，可以使用其他匹配网络及其他电路，如在2014年8月19日递交的、序列号14/462,793、名称为“用于低噪声放大器的系统和方法”的共同待决美国专利申请中所描述的，该申请通过引用整体并入于此。
图2b图示了包括开关集成电路232和LNA集成电路234的实施例LNA模块230。如所示的，开关集成电路232除了串行接口132、RF选择开关108和电流源134之外还包括旁路开关214、输入耦合电容器139、电感器236、LNA集成电路234和滤波器电容器238。由于开关集成电路232包括可以使用不包括MOS晶体管的较不昂贵的双极技术来实现的所有部件。备选地，可以使用BiCMOS、pHEMT或其他工艺技术来实现LNA集成电路234。如所示的，LNA集成电路234包括LNA晶体管124、退化电感器126、二极管接法偏置晶体管136、电阻器138和140。在一些实施例中，电感器236和输出耦合电容器235用作高Q的输出匹配网络。
在一些情况中，输出耦合电容器235针对特定频率而具有相对低的值。例如，在于约2GHz操作的一个实施例中，使用1pF。因而有可能将旁路网络直接地连接到模块输出。在此实施例中，使用CMOS开关裸片来实现放大器输出匹配导致减少的芯片互连数目并且减少了产生的寄生耦合数。
图2c图示了根据另一实施例的LNA模块240。如所示的，LNA模块240包括开关集成电路242和LNA集成电路244。如所示的，开关集成电路242包括可以实现为相对低Q的部件的扼流电感器246。在一些实施例中，扼流电感器246仅用于DC偏置并且可以具有在约10nH与约15nH之间的电感。备选地，可以使用在此范围之外的值。在实施例中，使用串联谐振网络来达到LNA晶体管124的输出匹配，该串联谐振网络包括被置于LNA集成电路244上并且耦合到LNA晶体管124的输出的电感器237和电容器239。在一些实施例中，输出耦合电容器235也可以被认为是输出匹配网络的一部分。
在一个示例实施例中，输出耦合电容器235具有在约0.5pF与约2pF之间的电容，电感器237具有在约3nH与约6nH之间的电感，并且电容器239具有在约10pF与约20pF之间的电容。应当理解的是，在本发明的备选实施例中，还可以使用在这些范围之外的值。
图2d图示了根据本发明的另一实施例的LNA模块250。如所示的，250包括如上所述的开关集成电路232并且包括LNA集成电路254，该LNA集成电路254包括LNA晶体管124、退化电感器126、晶体管136、电阻器138和140以及例如可以使用电阻器来实现的电流源248。在实施例中，向LNA晶体管124供应的电流可以通过在电源引脚VDD处调节电压来控制。通过将电流源248放置在LNA集成电路254上，在开关集成电路232与254之间的接口可以减少到如所示的仅两个引脚。
图3a图示了包括开关集成电路302和LNA集成电路304的根据实施例的LNA模块300。如所示的，根据一个实施例，LNA集成电路304包括耦合到退化电感器126的单个LNA晶体管124，并且具有在开关集成电路302与LNA集成电路304之间的仅两个接口。如所示的，开关集成电路302包括偏置生成器308，该偏置生成器308当LNA晶体管124在活跃模式中并且旁路开关214断开时向LNA晶体管124提供偏置。
在一些实施例中，偏置生成器308还可以使用集电极电流感测电路来实现，这可以减少由RF信号的自驱动并且在LNA晶体管124为活跃时可以改善LNA模块300的线性。在图3d中示出了这样的集电极电流感测电路的一个示例，图3d图示了集电极电流感测电路370。如所示的，集电极电流感测电路包括相应地用电阻器352和354退化的PMOS晶体管356和358。此外，集电极电流感测电路370包括电流源362和电阻器360。在实施例中，晶体管124的集电极在晶体管358的源极处耦合到集电极(Collector)端子，而晶体管124的基极在电阻器360处耦合到基极(Base)端子。电阻器360将晶体管124的基极处的阻抗保持得足够高以使得输入信号不明显地衰减，由此确保了良好的噪声性能。
在操作期间，集电极端子感测流过晶体管124的集电极的电流。如果在集电极端子处的电压下降到较低电压，则晶体管358的源极-漏极电流降低，由此降低可用于晶体管124的基极电流。随着到晶体管124的基极电流降低，集电极电流的量下降，由此增加在耦合到晶体管358的源极的集电极端子处的电压。因此，负反馈回路控制通过晶体管124的集电极电流。在一个实施例中，电流源362的电流被设置为约500nA，并且电阻器360具有约1KΩ的电阻。备选地，针对电流源362的电流和电阻器360的值可以使用其他值。
应当理解到，进行说明的集电极电流感测电路370仅仅是可以用来实现偏置生成器308的许多可能的结构中的一个示例。在备选实施例中，还可以使用本领域已知的其他偏置生成电路。
在实施例中，在诸如天线信号之类的输入信号强时将LNA晶体管124旁路。在一些情况中，强输入信号可能造成关于LNA晶体管124的线性问题。例如，即使在LNA晶体管124被旁路时，LNA晶体管124的基极-发射极结仍与旁路开关214并联耦合。在高信号电平时，有可能非线性行为可以导致输入信号与此基极-发射极结相互作用的结果。在实施例中，经由负电压源314向LNA晶体管124的基极施加负DC电压，该负电压源314经由电阻器316和选择器开关306耦合到LNA晶体管124的基极。通过反向偏置LNA晶体管124的基极-发射极结，可以支持较高的信号电平而在旁路开关214被激活时有较少的失真。在实施例中，负电压源314可以使用电荷泵或者本领域已知的其他负电压源来实现。选择器开关306可以用来在LNA晶体管124为非活跃时的负电压源314与在LNA晶体管124为活跃时的偏置生成器308之间进行选择。为了确保在晶体管124被旁路时旁路开关214具有正偏置，在晶体管124的基极与旁路开关214的输入之间耦合有耦合电容器303。因此，旁路开关214的DC电平通过其到输出端子OUT的连接来建立。
在实施例中，使用两个接口引脚将开关集成电路302和LNA集成电路304连接在一起。在一些实施例中，使用高Q的部件来实现退化电感器126和电感器236。备选地，可以将低Q的电感器用于电感器126和236并且如在图2c中所示的，串联LC谐振电路可以耦合到LNA晶体管124的输出。
图3b图示了根据另一实施例的LNA模块320，其中集电极匹配电感器236在旁路开关214被激活时被重新使用为匹配网络部件。如所示的，LNA模块320包括开关集成电路322，该开关集成电路322具有经由耦合电容器324耦合到LNA晶体管124的集电极、而不是直接耦合到LNA模块320的输出的旁路开关214。在一些实施例中，选择输出耦合电容器326以具有相对低的阻抗，例如，针对特定工作频率的小于10欧姆的阻抗。例如，在一个实施例中，针对约1GHz的工作频率，输出耦合电容器326具有约20pF的值。备选地，可以使用其他电容值。因此，在LNA晶体管124被旁路时可以使用电感器236来匹配旁路开关214的输出，并且在LNA晶体管124为活跃时可以使用电感器236来匹配LNA晶体管124的输出。
图4图示了在旁路开关被激活时图3b中所示的实施例信号路径的无源模型。相应地，电阻器402和电容器410表示RF选择开关108的导通电阻和分路电容，电容器412表示LNA晶体管124的输入电感，电阻器404和406表示RF开关208和206的电阻，电容器414表示RF开关210的寄生关断电容，电容器416表示LNA晶体管124的集电极电容，电感器420表示电感器236的输出电感，并且电容器408表示输出耦合电容器的电容。
图5图示了可以用来实现这里所描述的各种实施例的选择开关——RF选择开关108的传统RF开关400。如所示的，每个并行的RF开关网络502、504和506包括串联RF开关510、分路RF开关512和开关驱动器514。在操作期间，在驱动器514接通串联RF开关510并且关断分路RF开关512时形成选择的RF路径。同样地，通过关断串联RF开关510并且接通分路RF开关512来取消选择RF路径。例如，可以通过在RF开关网络502中激活RF开关510并且去激活RF开关512，而同时在RF开关网络504和506中去激活RF开关510并且激活RF开关512来选择输入RF1。同样地，可以通过在RF开关网络504中激活RF开关510并且去激活RF开关512，而同时在RF开关网络502和506中去激活RF开关510并且激活RF开关512来选择输入RF2。
使用互相串联连接的多个晶体管520来实现每个RF开关510和512。使用电阻器525来偏置每个晶体管520的源极和漏极，并且每个晶体管520的栅极具有串联栅极电阻器522。如所示的，堆叠晶体管520以便抵挡高电压。堆叠的晶体管的数目可以根据所使用的特定半导体技术和所期待的操作环境而有所不同。应当理解，RF开关500是可以用来实现RF选择开关108的许多示例选择开关中的一个。
图6图示了根据本发明的实施例的RF系统600。如所示的，RF系统600包括经由实施例LNA模块604耦合到RF接收器606的天线602，该实施例LNA模块604可以根据这里所描述的实施例中的任何实施例来实现。旁路和匹配控制器608被配置为基于来自RF接收器606或其他控制器的输入而向LNA模块604提供模式选择数据。例如，在RF接收器606检测到来自天线602的输入信号处于高电平时，它可以命令旁路控制器608来选择旁路模式。
图7图示了针对模块的操作的实施例方法700的流程图，该模块包括被置于第一集成电路上的低噪声放大器晶体管、被置于第二集成电路上的单刀多掷(SPMT)开关，该单刀多掷开关将多个模块输入端子耦合到低噪声放大器晶体管的控制节点，以及被耦合在低噪声放大器晶体管的控制节点与低噪声放大器晶体管的输出节点之间的旁路开关。旁路开关包括被耦合在低噪声放大器晶体管的控制节点与中间节点之间的第一开关、被耦合在中间节点与低噪声放大器晶体管的输出节点之间的第二开关，以及被耦合在中间节点与第一参考节点之间的第三开关。
在该方法的步骤702中，做出LNA模块将在其中LNA活跃的活跃模式中还是在旁路模式中进行操作的确定。如果确定LNA将在活跃模式中进行操作，则在步骤704中关断第一和第二开关并且在步骤706中接通第三开关。另一方面，如果确定LNA模块将在旁路模式中进行操作，则在步骤708中接通第一和第二开关并且在步骤710中接通第三开关。
根据实施例，一种电路包括被置于第一集成电路上的低噪声放大器晶体管、被置于第二集成电路上的单刀多掷(SPMT)开关，以及被耦合在低噪声放大器晶体管的控制节点与低噪声放大器晶体管的输出节点之间的旁路开关。该SPMT开关将多个模块输入端子耦合到低噪声放大器晶体管的控制节点，并且该旁路开关包括被耦合在低噪声放大器晶体管的控制节点与中间节点之间的第一开关、被耦合在中间节点与低噪声放大器晶体管的输出节点之间的第二开关，以及被耦合在中间节点与第一参考节点之间的第三开关。第一集成电路和第二集成电路被置于衬底上。
在各种实施例中，该电路还包括控制电路，该控制电路被配置为在活跃模式中关断第一开关和第二开关并且接通第三开关。该控制电路还被配置为在旁路模式中接通第一开关和第二开关并且关断第三开关。
旁路开关可以被置于第一集成电路上。在一些实施例中，第一集成电路包括被耦合到低噪声放大器晶体管的控制节点的二极管接法晶体管并且第二集成电路包括被耦合到二极管接法晶体管的电流源。第一集成电路可以包括被耦合在SPMT开关与低噪声放大器晶体管的控制节点之间的第一耦合电容器。在一些实施例中，该电路还包括被置于第二集成电路上的数字接口电路，其中该数字接口电路具有被配置为被耦合到数字总线的输入端子和被耦合到旁路开关的控制端子的第一输出端子。该数字接口可以被配置为从数字总线接收串行数字命令。
在一些实施例中，旁路开关被置于第二集成电路上。第一集成电路可以包括被耦合到低噪声放大器晶体管的控制节点的二极管接法晶体管，并且第二集成电路可以包括被耦合到二极管接法晶体管的电流源。在一些实施例中，第二集成电路包括被耦合在SPMT开关与低噪声放大器晶体管的控制节点之间的第一耦合电容器，以及被耦合在低噪声放大器晶体管的输出节点与模块的输出节点之间的第二耦合电容器。
第一集成电路还可以包括被耦合在低噪声放大器晶体管的输出节点与第一参考节点之间的串联LC电路。在一些实施例中，该串联LC电路包括与第一电容器串联耦合的第一电感器。第一集成电路还可以包括被耦合到低噪声放大器晶体管的控制节点的二极管接法晶体管，以及被耦合在低噪声放大器晶体管的输出节点与二极管接法晶体管之间的电流源。
在实施例中，第二集成电路还包括被耦合在SPMT开关与低噪声放大器晶体管的控制节点之间的第一耦合电容器，以及被耦合在低噪声放大器晶体管的输出节点与模块的输出节点之间的第二耦合电容器，其中旁路开关的第二开关被连接到模块的输出端子。第二集成电路还可以包括被耦合到低噪声放大器晶体管的控制节点和低噪声放大器晶体管的输出节点的偏置电路。在一些实施例中，第二集成电路还包括被耦合在低噪声放大器晶体管的控制节点与旁路开关的第一开关之间的第一耦合电容器。
在一实施例中，旁路开关的第二开关被连接到模块的输出节点，并且第二集成电路还包括被耦合在低噪声放大器晶体管的输出节点与模块的输出节点之间的第二耦合电容器。第二集成电路还可以包括被耦合在旁路开关的第二开关与低噪声放大器晶体管的输出节点之间的第二耦合电容器，以及被耦合在低噪声放大器晶体管的输出节点与模块的输出节点之间的第三旁路电容器。在一些实施例中，该电路还包括被耦合在低噪声放大器晶体管的参考节点与第一参考节点之间的第二电感器。低噪声放大器晶体管可以使用双极型晶体管来实现。
根据另一实施例，一种方法针对操作模块，该模块包括被置于第一集成电路上的低噪声放大器晶体管、被置于第二集成电路上的单刀多掷(SPMT)开关，以及被耦合在低噪声放大器晶体管的控制节点与低噪声放大器晶体管的输出节点之间的旁路开关。该SPMT开关将多个模块输入端子耦合到低噪声放大器晶体管的控制节点，并且旁路开关包括被耦合在低噪声放大器晶体管的控制节点与中间节点之间的第一开关、被耦合在中间节点与低噪声放大器晶体管的输出节点之间的第二开关，以及被耦合在中间节点与第一参考节点之间的第三开关，其中第一集成电路和第二集成电路被置于一衬底上。该方法包括：在活跃模式中，关断第一开关和第二开关，并且接通第三开关。该方法还包括，在旁路模式中，接通第一开关和第二开关，并且关断第三开关。
在一些实施例中，旁路开关被置于第一集成电路上，而在其他实施例中，旁路开关被置于第二集成电路上。该模块还可以包括第二耦合电容器，该第二耦合电容器具有被耦合到旁路开关和模块的输出端子的第一端子，以及被耦合到双极型晶体管的集电极端子的第二端子。
根据又一实施例，一种模块，包括：双极型晶体管芯片，该双极型晶体管芯片包括双极型晶体管和被耦合在双极型晶体管的发射极与参考端子之间的第一电感器，以及CMOS芯片，该CMOS芯片包括具有多个模块输入端子的单刀多掷(SPMT)开关和被耦合在SPMT开关的输出节点与双极型晶体管的集电极端子之间的旁路开关。该旁路开关包括被耦合在SPMT开关的输出节点与中间节点之间的第一开关、被耦合在中间节点与双极型晶体管的集电极端子之间的第二开关，以及被耦合在中间节点与第一参考节点之间的第三开关。该CMOS芯片还包括被耦合在双极型晶体管的基极端子与集电极端子之间的偏置生成器，并且包括第一耦合电容器，该第一耦合电容器具有被耦合到SPMT开关的输出端子和旁路开关的第一端子，以及被耦合到双极型晶体管的基极端子的第二端子。
该模块还可以包括第二耦合电容器，该第二耦合电容器具有被耦合到旁路开关和模块的输出端子的第一端子，以及被耦合到双极型晶体管的集电极端子的第二端子。在实施例中，该模块还包括：第二耦合电容器，该第二耦合电容器具有被耦合到旁路开关的第一端子和被耦合到双极型晶体管的集电极端子的第二端子，以及第三耦合电容器，该第三耦合电容器具有被耦合到双极型晶体管的集电极端子的第一端子和被耦合到模块的输出端子的第二端子。
在一些实施例中，该CMOS芯片包括被耦合在偏置生成器与双极型晶体管的集电极端子之间的第二电感器。该CMOS芯片还可以包括负电压生成器，该负电压生成器具有被配置为在旁路开关被激活时耦合到双极型晶体管的基极端子的输出端子。
一些实施例LNA模块的优点包括用以在输入RF信号具有高幅度时将LNA旁路的能力。在该情形中，将LNA旁路可以节约电流。包括较少和/或消除寄生反馈路径的“T”旁路开关的一些实施例的另一优点在于用以提供能够将LNA旁路同时在活跃模式中保持稳定操作的电路的能力。在其中开关不与LNA的输入串联耦合的实施例中，实现了更好的噪声性能，这是由于导致这样的串联开关的电阻的衰减并不劣化系统的噪声性能。一些实施例的另一优点包括更好的线性。
一些实施例的其他优点是较低的成本，这是由于使用相对不昂贵的双极型工艺来实现LNA的能力。
虽然已经参照说明性实施例描述了本发明，但是该描述不意在为按限制方式来理解。本发明的所说明的实施例以及其他实施例的各种修改和组合在参看了该描述的本领域技术人员而言是显而易见的。
Claims (27)
1.一种电路，包括：
被置于第一集成电路上的低噪声放大器晶体管；
被置于第二集成电路上的单刀多掷(SPMT)开关，所述单刀多掷开关将多个模块输入端子耦合到所述低噪声放大器晶体管的控制节点；以及
被耦合在所述低噪声放大器晶体管的控制节点与所述低噪声放大器晶体管的输出节点之间的旁路开关，所述旁路开关包括被耦合在所述低噪声放大器晶体管的所述控制节点与中间节点之间的第一开关、被耦合在所述中间节点与所述低噪声放大器晶体管的所述输出节点之间的第二开关，以及被耦合在所述中间节点与第一参考节点之间的第三开关，其中所述第一集成电路和所述第二集成电路被置于一衬底上。
2.根据权利要求1所述的电路，还包括控制电路，所述控制电路被配置为：
在活跃模式中，关断所述第一开关和所述第二开关，并且接通所述第三开关；并且
在旁路模式中，接通所述第一开关和所述第二开关，并且关断所述第三开关。
3.根据权利要求1所述的电路，其中所述旁路开关被置于所述第一集成电路上。
4.根据权利要求3所述的电路，其中：
所述第一集成电路包括被耦合到所述低噪声放大器晶体管的所述控制节点的二极管接法晶体管；并且
所述第二集成电路包括被耦合到所述二极管接法晶体管的电流源。
5.根据权利要求4所述的电路，其中所述第一集成电路包括：
被耦合在所述单刀多掷开关与所述低噪声放大器晶体管的所述控制节点之间的第一耦合电容器。
6.根据权利要求1所述的电路，还包括被置于所述第二集成电路上的数字接口电路，所述数字接口电路具有被配置为被耦合到数字总线的输入端子和被耦合到所述旁路开关的控制端子的第一输出端子。
7.根据权利要求6所述的电路，其中所述数字接口被配置为从所述数字总线接收串行数字命令。
8.根据权利要求1所述的电路，其中所述旁路开关被置于所述第二集成电路上。
9.根据权利要求8所述的电路，其中：
所述第一集成电路包括被耦合到所述低噪声放大器晶体管的所述控制节点的二极管接法晶体管；并且
所述第二集成电路包括被耦合到所述二极管接法晶体管的电流源。
10.根据权利要求9所述的电路，其中：
所述第二集成电路包括被耦合在所述单刀多掷开关与所述低噪声放大器晶体管的所述控制节点之间的第一耦合电容器，以及被耦合在所述低噪声放大器晶体管的所述输出节点与所述模块的所述输出节点之间的第二耦合电容器。
11.根据权利要求10所述的电路，其中所述第一集成电路还包括被耦合在所述低噪声放大器晶体管的输出节点与所述第一参考节点之间的串联LC电路，所述串联LC电路包括与第一电容器串联耦合的第一电感器。
12.根据权利要求8所述的电路，其中所述第一集成电路还包括被耦合到所述低噪声放大器晶体管的所述控制节点的二极管接法晶体管，以及
被耦合在所述低噪声放大器晶体管的输出节点与所述二极管接法晶体管之间的电流源。
13.根据权利要求8所述的电路，其中所述第二集成电路还包括：
被耦合在所述单刀多掷开关与所述低噪声放大器晶体管的所述控制节点之间的第一耦合电容器；以及
被耦合在所述低噪声放大器晶体管的所述输出节点与所述模块的输出节点之间的第二耦合电容器，其中所述旁路开关的所述第二开关被连接到所述模块的所述输出端子。
14.根据权利要求8所述的电路，其中所述第二集成电路还包括被耦合到所述低噪声放大器晶体管的所述控制节点和所述低噪声放大器晶体管的所述输出节点的偏置电路。
15.根据权利要求14所述的电路，其中所述第二集成电路还包括被耦合在所述低噪声放大器晶体管的所述控制节点与所述旁路开关的所述第一开关之间的第一耦合电容器。
16.根据权利要求14所述的电路，其中所述旁路开关的所述第二开关被连接到所述模块的输出节点，并且所述第二集成电路还包括被耦合在所述低噪声放大器晶体管的所述输出节点与所述模块的所述输出节点之间的第二耦合电容器。
17.根据权利要求14所述的电路，其中所述第二集成电路还包括被耦合在所述旁路开关的所述第二开关与所述低噪声放大器晶体管的所述输出节点之间的第二耦合电容器，以及被耦合在所述低噪声放大器晶体管的所述输出节点与所述模块的输出节点之间的第三旁路电容器。
18.根据权利要求1所述的电路，还包括被耦合在所述低噪声放大器晶体管的参考节点与所述第一参考节点之间的第二电感器。
19.根据权利要求1所述的电路，其中所述低噪声放大器晶体管包括双极型晶体管。
20.一种操作模块的方法，所述模块包括被置于第一集成电路上的低噪声放大器晶体管、被置于第二集成电路上的单刀多掷(SPMT)开关，所述单刀多掷开关将多个模块输入端子耦合到所述低噪声放大器晶体管的控制节点，以及被耦合在所述低噪声放大器晶体管的控制节点与所述低噪声放大器晶体管的输出节点之间的旁路开关，所述旁路开关包括被耦合在所述低噪声放大器晶体管的所述控制节点与中间节点之间的第一开关、被耦合在所述中间节点与所述低噪声放大器晶体管的所述输出节点之间的第二开关，以及被耦合在所述中间节点与第一参考节点之间的第三开关，其中所述第一集成电路和所述第二集成电路被置于一衬底上，所述方法包括：
在活跃模式中，关断所述第一开关和所述第二开关，并且接通所述第三开关；以及
在旁路模式中，接通所述第一开关和所述第二开关，并且关断所述第三开关。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述旁路开关被置于所述第一集成电路上。
22.根据权利要求20所述的方法，其中所述旁路开关被置于所述第二集成电路上。
23.一种模块，包括：
双极型晶体管芯片，所述双极型晶体管芯片包括双极型晶体管和被耦合在所述双极型晶体管的发射极与参考端子之间的第一电感器；以及
CMOS芯片，所述CMOS芯片包括：
包括多个模块输入端子的单刀多掷(SPMT)开关，
被耦合在所述单刀多掷开关的输出节点与所述双极型晶体管的集电极端子之间的旁路开关，所述旁路开关包括被耦合在所述单刀多掷开关的所述输出节点与中间节点之间的第一开关、被耦合在所述中间节点与所述双极型晶体管的所述集电极端子之间的第二开关，以及被耦合在所述中间节点与第一参考节点之间的第三开关，
被耦合在所述双极型晶体管的基极端子与集电极端子之间的偏置生成器，以及
第一耦合电容器，所述第一耦合电容器具有被耦合到所述单刀多掷开关的所述输出端子和所述旁路开关的第一端子，以及被耦合到所述双极型晶体管的所述基极端子的第二端子。
24.根据权利要求23所述的模块，还包括第二耦合电容器，所述第二耦合电容器具有被耦合到所述旁路开关和所述模块的输出端子的第一端子，以及被耦合到所述双极型晶体管的所述集电极端子的第二端子。
25.根据权利要求23所述的模块，还包括：
第二耦合电容器，所述第二耦合电容器具有被耦合到所述旁路开关的第一端子和被耦合到所述双极型晶体管的所述集电极端子的第二端子；以及
第三耦合电容器，所述第三耦合电容器具有被耦合到所述双极型晶体管的所述集电极端子的第一端子和被耦合到所述模块的输出端子的第二端子。
26.根据权利要求23所述的模块，其中所述CMOS芯片包括被耦合在所述偏置生成器与所述双极型晶体管的集电极端子之间的第二电感器。
27.根据权利要求23所述的模块，其中所述CMOS芯片还包括负电压生成器，所述负电压生成器具有被配置为在所述旁路开关被激活时耦合到所述双极型晶体管的所述基极端子的输出端子。
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