CN106330118B - 可扩展rf调谐的低噪声放大器 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及可扩展RF调谐的低噪声放大器。一种在超低功率窄带接收器应用中使用的高功效的中和信号放大器。该中和信号放大器具有：阻抗变换元件，耦合到放大器的输入并且具有差分输出；增益单元，具有差分输入和差分输出，差分输入耦合到阻抗变换元件的差分输出，并且差分输出耦合到放大器的输出；中和元件，耦合到增益单元的差分输出并且交叉耦合到阻抗变换元件的差分输出，其中，中和元件到阻抗变换元件的差分输出的耦合使得中和信号放大器的输入阻抗实质上由阻抗变换元件的反射阻性寄生效应决定。

Description

可扩展RF调谐的低噪声放大器
本申请要求于2015年7月1日提交的临时专利申请No.62/187,672的权益，该申请的内容通过引用被整体结合于此。
技术领域
本申请涉及放大器领域，并且更具体地，涉及可扩展RF调谐的低噪声放大器。
背景技术
接收器前端低噪声放大器(LNA)的一般实现方式利用共栅(CG)级或电感负反馈共源(CS)级。一般电感负反馈CS级确实通过电抗组件的谐振利用了无源电压增益，但是这种电路架构在使用互补器件时不能最大化跨导或gm，并且在功耗方面不具有可扩展性，因为输入阻抗匹配状态不能被维持。替代地，CG架构不利用无源电压增益，并且其也不能够在不对输入阻抗匹配状态形成负面影响的情况下在功耗方面进行扩展。此外，CG级的匹配的阻抗的特性将通过简单的电感-电容(LC)谐振(在信号达到CG级的有源器件之前)可获得的选择性数量限制到比电感负反馈CS更低的量。在超低功率应用中，选择性是非常希望的，因为功率限制一般会使得电路对于大信号状况的耐受性非常低劣。
发明内容
根据本申请的一方面，提供一种中和信号放大器，该信号放大器具有输入和输出，包括：变换器，具有初级绕组和差分次级绕组，初级绕组耦合到放大器的输入；可扩展跨导增益单元，具有差分输入和差分输出，差分输入耦合到变换器的差分次级绕组，并且差分输出耦合到放大器的输出；中和电容器，耦合到增益单元的差分输出，并且交叉耦合到变换器的差分次级绕组；以及电容性元件，耦合到变换器的差分次级绕组的两端，其中，中和电容器和电容性元件到变换器的差分次级绕组的耦合使得变换器的反射阻性寄生效应实质上决定中和信号放大器的输入阻抗。
根据本申请的另一方面，提供一种中和信号放大器，该信号放大器具有输入和输出，包括：变换器，具有初级绕组和差分次级绕组，初级绕组耦合到放大器的输入；增益单元，具有差分输入和差分输出，差分输入耦合到变换器的差分次级绕组，并且差分输出耦合到放大器的输出；中和元件，耦合到增益单元的差分输出，并且交叉耦合到变换器的差分次级绕组；以及电容性元件，处于变换器的差分次级绕组处，其中，中和元件和电容性元件到变换器的差分次级绕组的耦合使得变换器的反射阻性寄生效应实质上决定中和信号放大器的输入阻抗。
根据本申请的又一方面，提供一种中和信号放大器，该信号放大器具有输入和输出，包括：阻抗变换元件，耦合到放大器的输入并且具有差分输出；增益单元，具有差分输入和差分输出，差分输入耦合到阻抗变换元件的差分输出，并且差分输出耦合到放大器的输出；中和元件，耦合到增益单元的差分输出，并且交叉耦合到阻抗变换元件的差分输出，其中，中和元件到阻抗变换元件的差分输出的耦合使得中和信号放大器的输入阻抗实质上由阻抗变换元件的反射阻性寄生效应决定。
附图说明
附图提供了视觉表示，这些附图将被用来更全面地描述各种代表性实施例，并且可被本领域技术人员用来更好地理解所公开的代表性实施例及其他们的固有优点。在这些图中，相同的标号表示相应的元件。
图1示出根据各种代表性实施例的中和信号放大器的框图。
图2示出根据各种代表性实施例的采用了跨导增益单元的中和信号放大器的框图。
图3示出根据各种代表性实施例的示出了抽头式电感中和的中和信号放大器的框图。
图4示出根据各种代表性实施例的示出了变换器中和的中和信号放大器的框图。
图5示出根据各种代表性实施例的具有阻抗变换元件的中和信号放大器的框图。
具体实施方式
在此描述的各种装置和设备提供了在超低功率窄带接收器应用中使用的高功效中和信号放大器的电路设计。
根据本公开的某些代表性实施例，提供一种中和信号放大器，该信号放大器具有输入和输出，包括：变换器，具有初级绕组和差分次级绕组，初级绕组耦合到放大器的输入；可扩展跨导增益单元，具有差分输入和差分输出，差分输入耦合到变换器的差分次级绕组，并且差分输出耦合到放大器的输出；中和电容器，耦合到增益单元的差分输出，并且交叉耦合到变换器的差分次级绕组；以及电容性元件，耦合到变换器的差分次级绕组的两端，其中，中和电容器和电容性元件到变换器的差分次级绕组的耦合使得变换器的反射阻性寄生效应实质上决定中和信号放大器的输入阻抗。
根据本公开的某些代表性实施例，提供一种中和信号放大器，该信号放大器具有输入和输出，包括：变换器，具有初级绕组和差分次级绕组，初级绕组耦合到放大器的输入；增益单元，具有差分输入和差分输出，差分输入耦合到变换器的差分次级绕组，并且差分输出耦合到放大器的输出；中和元件，耦合到增益单元的差分输出，并且交叉耦合到变换器的差分次级绕组；以及电容性元件，处于变换器的差分次级绕组处，其中，中和元件和电容性元件到变换器的差分次级绕组的耦合使得变换器的反射阻性寄生效应实质上决定中和信号放大器的输入阻抗。
根据本公开的某些代表性实施例，提供一种中和信号放大器，该信号放大器具有输入和输出，包括：阻抗变换元件，耦合到放大器的输入并且具有差分输出；增益单元，具有差分输入和差分输出，差分输入耦合到阻抗变换元件的差分输出，并且差分输出耦合到放大器的输出；中和元件，耦合到增益单元的差分输出，并且交叉耦合到阻抗变换元件的差分输出，其中，中和元件到阻抗变换元件的差分输出的耦合使得中和信号放大器的输入阻抗实质上由阻抗变换元件的反射阻性寄生效应决定。
虽然，本发明可有多种不同形式的实施例，但在图中示出并且将在此具体描述具体实施例，应理解本公开应被认为是本发明的原理的示例，并不意在将本发明限制于所示并描述的具体实施例。在下面的描述中，图中若干视图中相同的标号用于描述相同、类似或相应的部分。
在本文中，如第一和第二、上和下等相关术语可以仅用于将一个实体或动作与另一实体或动作区别开来，而并不必然要求或暗示这些实体或动作之间的任何实际的这种关系或顺序。术语“包括”、“包含”或其任何其他变型意在涵盖非排他性包括，诸如包括列出的元件的过程、方法、物体或装置并不仅仅包括这些元件，而是可包括没有明确列出的元件或者这些过程、方法、物体或装置固有的元件。没有更多限制的情况下，冠以“包括...”的元件并不排除在包括此元件的过程、方法、物体或装置中存在另外的等同元件。
贯穿本文中对“一个实施例”、“某些实施例”、“实施例”或类似术语的提及是指在结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明的至少一个实施例中。因此，在本说明书中各个地方出现这种短语并不必然都指相同的实施例。此外，这些特定特征、结构或特性可以无限制地以任何适当的方式被结合在一个或多个实施例中。
本文中使用的术语“或”被解释为是包含性的，或者指任一个或任何组合。因此，“A、B或C”是指如下中的任一者：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C。仅在当各元件、功能、步骤或动作的组合以某种方式固有地排斥的情况下，才发生对这种定义的例外。
为了描述的简单和清晰起见，标号在各图中可能被重复以指示相应或相似的元件。若干细节被提出以提供对在此描述的实施例的理解。可以在没有这些细节的情况下实施这些实施例。在其他实例中，公知的方法、过程和组件没有被详细描述，以避免模糊所描述的实施例。本描述不应被认为是对在此所述的实施例的范围的限制。
在超低功率窄带接收器应用(其中功耗是替代绝对最小噪声性能的首要规格)中，所公开的实施例具有实用性。在此公开的各种代表性实施例将针对给定功耗的RF放大器前端增益单元或增益级的选择性与效率(效率被定义为针对给定功耗的增益)最大化。另外，可扩展性提供了进一步功率降低的益处，因为系统对于噪声性能的要求(一般归因于在存在足够信号强度的情形下接收器的自动增益控制(AGC)动作)被降低。增益单元具有与其相关联的相对高的输入阻抗、增益、效率、以及差分输入和差分输出。如在此所使用的，增益单元可具有多个增益级，并且增益单元可以是跨导增益单元或电压增益单元。因此，所公开的实施例定义了一种实现方式，该实现方式利用功率可扩展性可以产生最大功率效率和最大选择性。如将要结合跨导增益单元所描述的，由于跨导可扩展性，即使跨导增益单元的功耗是变化的，也可以获得跨导增益单元的最大选择性和最大跨导效率(即每单位电流跨导效率)。如本领域中所理解的，跨导由符号gm表示，而电压增益单元中的增益由符号gv表示。
此概念基于高阻抗节点的创建，由于此高阻抗节点处实现的LC谐振，该高阻抗节点有效地最大化了阻抗匹配的无源电压增益和选择性。高阻抗差分节点是通过使用高Q变换器来驱动中和差分增益单元或增益级来创建的。变换器差分次级绕组处的差分操作结合交叉耦合的双反馈路径中和了增益单元的有源器件中的寄生反馈路径，因此在变换器差分次级绕组和增益单元的有源器件的接口处创建了高阻抗节点。因此，当与变换器差分次级绕组处或变换器差分次级绕组的电容性元件谐振时，由于有源互补增益级而在变换器的差分次级绕组处加载的阻抗被有效去除。电容性元件可以是变换器差分次级绕组本身的固有寄生电容，或者电容性元件可以是跨接在变化器差分次级绕组的两端的可变电容器或其他，如图中所示。
因此，在变换器差分次级绕组处所看到的阻抗实质上由次级绕组的等效寄生分流电阻和变换器的升压(step-up)匝数比来定义，然后该阻抗由变换器在给定工艺技术中的Q因子来限制。变换器的等效寄生分流电阻(如图示，反射回输入)定义了放大器网络的输入处的匹配，因为在次级处使用中和和LC谐振解除了增益单元对放大器的输入阻抗的影响，并且此等效寄生分流电阻可被称作变换器的反射阻性寄生效应。变换器差分次级绕组由电容性元件谐振这样的组合的等效寄生分流电阻具有一定值，该值使得当被减小变换器匝数比的平方时，其将放大器输入阻抗的阻性部分设定为理想值。这通过中和来实现，中和确保增益单元的有效输入阻抗处于如此高的值以至于其不会大幅地加载变换器次级绕组的等效寄生分流电阻。放大器的输入阻抗因此实质上独立于增益单元或增益级本身的输入阻抗。因为此特征，增益单元的增益和功耗可在广范围变化，而放大器输入匹配保持不变。对变换器的精细选择使得针对放大器的理想输入阻抗的电压增益得以控制；对具有最高可能匝数比的变换器的选择，与获得理想的放大器的输入阻抗一致，实现了最大电压增益。在寄生电阻被建模为与电感器串联的电阻器而非分流电阻器配置的情况中，寄生电阻可以被描述为等效寄生串联电阻。
因此，在此所提出的实施例描述了一种放大器，诸如接收器前端LNA或者其他接收器前置放大器，这种放大器具有实质上独立于增益单元(或增益级)本身输入阻抗的输入阻抗。因为此特征，增益单元的增益和功耗可在广范围变化，而放大器的输入匹配保持不变。此特征例如对于自动增益控制(AGC)以及在足够信号强度情形中功耗的降低是有用的。
关于可以在所公开的实施例中使用的工艺技术，倘若在此描述的增益单元需要相对较高输入阻抗，场效应晶体管(FET)是有用的。除了互补金属氧化物半导体(CMOS)技术之外，金属半导体场效应晶体管(MESFET)、高电子迁移率晶体管(HEMT)、基于绝缘体上硅晶片(SOI)的FET或其他适当半导体处理技术也可以使用。例如，MESFET和HEMT可以实现在砷化镓(GaAs)或其他合适的化合物中。此外，因为化合物半导体和SOI器件形成绝缘基板，从其形成的输入变换器将通常比在体材硅上制造的等效变换器具有低损耗(较高Q)。
因此，本文所公开的实施例的有益效果至少包括以下方面：
-高阻抗节点能够驱动具有对输入的电压放大版本的互补增益单元或增益级(例如，互补CS增益单元)，以针对给定功耗来最大化增益单元的有效跨导，以及降低来源于增益单元的有源器件的有效噪声贡献。
-高阻抗节点允许在变换器的差分次级绕组处的高Q腔，这允许利用LC并联谐振条件来最大化滤波选择性。
-高阻抗节点允许对增益跨导进行缩放来获得功耗益处，因为阻抗匹配已经在高阻抗节点的创建中执行，并且经由中和而与增益单元的有源器件无关。
现在参考图1，示出了根据各种实施例的中和信号放大器100，其具有输入110和输出160。变换器120具有初级绕组122和差分次级绕组124，初级绕组122耦合到放大器输入110。该初级绕组可以是单端的或差分的。增益单元140以差分布置的形式被布置为具有差分输入和差分输出，差分输入142被耦合到变换器差分次级绕组124，并且差分输出144被耦合到放大器输出160。此外，中和元件150耦合到增益单元差分输出144并且交叉耦合到变换器差分次级绕组124。如在图2-图4中所示，中和元件150可以使用电容器、电感器或变换器来实现；有许多中和方案可被采用在所公开的实施例中。电容性元件130耦合到变换器差分次级绕组124的两端，可运作以在被耦合到变换器差分次级绕组的高阻抗差分节点135处产生高差分阻抗，如图所示。如前面所述，电容性元件130可以是如图所示与变换器次级绕组124分开的电容器；替代地，变换器差分次级绕组124的寄生电容可以提供电容性元件130的功能。电容性元件130可以是单个电容器、可变电容器、可开关(switchable)电容器组或者具有电容特性的其他元件。
如在图2的中和信号放大器的框图中所示，根据增益单元是跨导增益或“gm”单元的示例实现方式，具有分流LC谐振的高阻抗差分节点135通过变换器120’的升压巴伦变换器动作提供的LC阻抗扩展的组合而被创建。中和通过双交叉耦合的反馈路径145来实现，反馈路径145耦合到差分跨导增益单元140’，增益单元140’以符号gm表示，如图所示。由于差分次级绕组124’的电感器和电容性元件130在节点135处实施的LC谐振，高阻抗节点135最大化无源电压增益和选择性。低阻抗接收器链可以被耦合到差分输出144，如图所示。
如所描述的，高阻抗差分节点135由驱动中和差分跨导增益单元140’(可扩展互补跨导增益单元)的升压巴伦变换器120’(高Q变换器)来创建。变换器差分次级绕组124’处的差分操作结合交叉耦合的双反馈路径145中和了跨导增益单元140’的有源器件中的寄生反馈路径，因此在变换器差分次级绕组124’和跨导增益单元140’的有源器件的接口处创建了高阻抗节点135。当与差分次级绕组124’处的电容器元件130’(在本实施例中被示出为可变电容性元件)谐振时，由于有源互补跨导增益单元而在巴伦变换器差分次级绕组124’处加载的阻抗被有效去除。因此，差分次级绕组124’处的阻抗由变换器120’的升压匝数比和次级绕组的等效电阻驱动，其阻抗然后本质上由变换器124’在给定工艺技术中的Q因子限制。在本实施例中，变换器的等效寄生分流电阻(如图示，反射回输入)是变换器的反射阻性寄生效应并且定义了放大器100的输入110处的匹配，这是因为在差分次级绕组124’处的LC谐振和中和的利用解除了跨导增益单元对放大器100的输入阻抗的影响。
接收器的操作频率处的阻抗匹配通过如图1和2所示噪声阻抗匹配元件112、升压变换器120’(Q和匝数比)以及差分次级绕组124’处的可编程腔谐振的适当设计来实现。虽然图2的噪声阻抗匹配元件112以所示的布置示出了电感器和电容器，但是可以预期到噪声阻抗匹配的许多不同的配置。此阻抗匹配(或者阻抗升高)可以完全通过巴伦变换器120’的特定设计参数来实现。明确的并且额外的阻抗匹配网络112可以是具体实现方式并且可以执行阻抗变换的一部分，但是不要求执行在此描述的阻抗变换的任何部分。
如前所述，存在可以被采用的各种中和方案。作为图2中由耦合到增益单元差分输出144并交叉耦合到变换器差分次级绕组124’的中和电容器150’提供的电容性中和方案的替代，图3和图4分别示出了抽头式电感器中和方案和变换器中和方案。现在参考图3，变换器中和元件150”的中心抽头式初级绕组152具有额外的反馈抽头154，反馈抽头154在交叉耦合的反馈路径145”中交叉耦合回输入变换器120的差分次级绕组124，从而提供抽头式电感中和。在图4中，输出变换器用作中和信号放大器中的中和元件150”。三股缠绕的输出变换器150”’具有绕组156，绕组156也在交叉耦合的反馈路径145”’中交叉耦合回输出变换器120的差分次级绕组，从而提供如图所示的变换器中和。
虽然图1-4中示出了采用分立的阻抗匹配、变换器和电容元件的各种实施例，但是这些功能可以可选择性地用耦合到中和信号放大器的输入、增益单元的(一个或多个)输入、并且交叉耦合到中和元件的阻抗变换元件来替代。现在参考图5，示出了具有阻抗变换元件170的这样的中和信号放大器的框图。图1的噪声阻抗匹配元件112、具有差分次级绕组的变换器120以及电容性元件130可以例如由图5的阻抗变换元件170替代。因此，例如，图2的例如明确的电容器130’变得与噪声阻抗匹配元件112和巴伦变换器120’一起嵌入阻抗变换元件170的阻抗变换网络。在放大器输入是差分的实施例中，输入110处的单个IN引脚可以用IN+和IN-来替代，并且公共节点可以被去除。
阻抗变换元件170内元件的各自配置可以如图5所示，或者以其他方式配置，只要阻抗变换元件170能进行操作以将放大器输入110的输入阻抗在其输出处(高阻抗差分节点135处)变换到高阻抗即可。在特定实现方式中，通过适当选择电感性和电容性元件来对阻抗变换元件170的结构在频率上进行调谐，以使得在理想频率实现谐振。另外，电容性和电感性元件可以被选择以使得电压增益被最大化并且在两个差分输出135间“平衡”，同时通过阻抗匹配元件170的匹配元件的寄生电阻在放大器的输入处的反映(即阻抗匹配元件170的反射电容寄生效应)，输入阻抗匹配状态被维持。然而，在差分节点135处实现的LC谐振一定程度上被这种方法折中，使得滤波不那么高效。因此，所公开的实施例的某些方面和特征在下面编号的条目中被提出：
1.一种中和信号放大器，该信号放大器具有输入和输出，包括：
变换器，具有初级绕组和差分次级绕组，初级绕组耦合到放大器的输入；
可扩展跨导增益单元，具有差分输入和差分输出，差分输入耦合到变换器的差分次级绕组，并且差分输出耦合到放大器的输出；
中和电容器，耦合到增益单元的差分输出，并且交叉耦合到变换器的差分次级绕组；以及
电容性元件，耦合到变换器的差分次级绕组的两端，其中，中和电容器和电容性元件到差分次级绕组的耦合使得变换器的反射阻性寄生效应实质上决定中和信号放大器的输入阻抗。
2.根据条目1所述的中和信号放大器，其中，变换器的初级绕组是单端的。
3.根据条目1所述的中和信号放大器，其中，变换器是巴伦变换器，并且变换器的差分次级绕组是巴伦变换器差分次级绕组。
4.根据条目1所述的中和信号放大器，其中，变换器的初级绕组是差分的。
5.根据条目1所述的中和信号放大器，其中，变换器的差分次级绕组由电容性元件谐振的组合的等效寄生分流电阻具有一定值，该值使得当被减小变换器的变换器匝数比的平方时，等效寄生分流电阻将中和信号放大器的输入阻抗的阻性部分设定为理想值。
6.根据条目1所述的中和信号放大器，其中，当跨导增益单元的功耗变化时，跨导增益单元的最大跨导效率和最大频率选择性被维持。
7.根据条目1所述的中和信号放大器，其中，电容性元件是可变电容器。
8.根据条目1所述的中和信号放大器，其中，中和电容器被耦合到跨导增益单元的差分输出并且交叉耦合到变换器的差分次级绕组，并且电容性元件被耦合到变换器的差分次级绕组的两端的高阻抗差分节点处。
9.一种中和信号放大器，该信号放大器具有输入和输出，包括：
变换器，具有初级绕组和差分次级绕组，初级绕组耦合到放大器的输入；
增益单元，具有差分输入和差分输出，差分输入耦合到变换器的差分次级绕组，并且差分输出耦合到放大器的输出；
中和元件，耦合到增益单元的差分输出，并且交叉耦合到变换器的差分次级绕组；以及
电容性元件，处于变换器的差分次级绕组处，其中，中和元件和电容性元件到差分次级绕组的耦合使得变换器的反射阻性寄生效应实质上决定中和信号放大器的输入阻抗。
10.根据条目9所述的中和信号放大器，其中，变换器的初级绕组是单端的。
11.根据条目9所述的中和信号放大器，其中，变换器是巴伦变换器，并且变换器的差分次级绕组是巴伦变换器差分次级绕组。
12.根据条目8所述的中和信号放大器，其中，变换器的初级绕组是差分的。
13.根据条目9所述的中和信号放大器，其中，变换器的差分次级绕组由电容性元件谐振的组合的等效寄生分流电阻具有一定值，该值使得当被减小变换器的变换器匝数比的平方时，等效寄生分流电阻将中和信号放大器的输入阻抗的阻性部分设定为理想值。
14.根据条目9所述的中和信号放大器，其中，当增益单元的功耗变化时，增益单元的最大效率和最大频率选择性被维持。
15.根据条目9所述的中和信号放大器，其中，增益单元是跨导增益单元或电压增益单元。
16.根据条目9所述的中和信号放大器，其中，中和元件包括中和电容器，中和电容器耦合到增益单元的差分输出并且交叉耦合到变换器的差分次级绕组。
17.根据条目9所述的中和信号放大器，其中，中和元件包括输出变换器，输出变换器耦合到增益单元的差分输出，并且其中输出变换器的中心抽头式初级绕组的反馈抽头被交叉耦合到变换器的差分次级绕组。
18.根据条目9所述的中和信号放大器，其中，中和元件包括输出变换器，输出变换器耦合到增益单元的差分输出，并且输出变换器是三股缠绕式输出变换器，其被交叉耦合到变换器的差分次级绕组。
19.根据条目9所述的中和信号放大器，其中，中和元件被耦合到增益单元的差分输出并且交叉耦合到变换器的差分次级绕组，并且电容性元件被耦合到变换器的差分次级绕组的两端的高阻抗差分节点处。
20.根据条目9所述的中和信号放大器，其中，电容性元件是变换器的差分次级绕组的寄生电容和耦合到变换器的差分次级绕组两端的电容器中的一者或多者。
21.一种中和信号放大器，该信号放大器具有输入和输出，包括：
阻抗变换元件，耦合到放大器的输入并且具有差分输出；
增益单元，具有差分输入和差分输出，差分输入耦合到阻抗变换元件的差分输出，并且差分输出耦合到所述放大器的输出；
中和元件，耦合到增益单元的差分输出，并且交叉耦合到阻抗变换元件的差分输出，其中，中和元件到阻抗变换元件的差分输出的耦合使得中和信号放大器的输入阻抗实质上由阻抗变换元件的反射阻性寄生效应决定。
已经详细地描述的各种代表性实施例已经通过示例的方式(并非限制的方式)呈现。本领域技术人员应当理解可以对所描述的实施例的形式和细节方面做出各种改变，从而得出等同实施例，这些等同实施例仍落入所附权利要求的范围。

Claims (24)

1.一种中和信号放大器，该信号放大器具有输入和输出，包括：
变换器，具有初级绕组和差分次级绕组，所述初级绕组耦合到所述放大器的输入；
功率可扩展跨导增益单元，该增益单元具有差分输入和差分输出，所述差分输入耦合到所述变换器的差分次级绕组，并且所述差分输出耦合到所述放大器的输出；
中和电容器，该中和电容器耦合到所述增益单元的差分输出并且交叉耦合到所述变换器的差分次级绕组；以及
电容性元件，耦合到所述变换器的差分次级绕组的两端，其中，所述中和电容器和所述电容性元件到所述差分次级绕组的耦合在所述变换器的差分次级绕组处创建了高阻抗差分节点并且使得所述变换器的反射阻性寄生效应实质上决定所述中和信号放大器的输入阻抗。
2.根据权利要求1所述的中和信号放大器，其中，所述变换器的初级绕组是单端的。
3.根据权利要求1所述的中和信号放大器，其中，所述变换器是巴伦变换器，并且所述变换器的差分次级绕组是巴伦变换器差分次级绕组。
4.根据权利要求1所述的中和信号放大器，其中，所述变换器的初级绕组是差分的。
5.根据权利要求1所述的中和信号放大器，其中，所述电容性元件是可变电容器。
6.根据权利要求1所述的中和信号放大器，其中，所述中和电容器被耦合到所述跨导增益单元的差分输出并且被交叉耦合到所述变换器的差分次级绕组，并且所述电容性元件被耦合到所述变换器的差分次级绕组的两端的所述高阻抗差分节点处。
7.一种中和信号放大器，该信号放大器具有输入和输出，包括：
变换器，具有初级绕组和差分次级绕组，所述初级绕组耦合到所述放大器的输入；
可扩展跨导增益单元，该增益单元具有差分输入和差分输出，所述差分输入耦合到所述变换器的差分次级绕组，并且所述差分输出耦合到所述放大器的输出；
中和电容器，该中和电容器耦合到所述增益单元的差分输出并且交叉耦合到所述变换器的差分次级绕组；以及
电容性元件，耦合到所述变换器的差分次级绕组的两端，其中，所述中和电容器和所述电容性元件到所述差分次级绕组的耦合使得所述变换器的反射阻性寄生效应实质上决定所述中和信号放大器的输入阻抗，
其中，所述变换器的差分次级绕组由所述电容性元件谐振的组合的等效寄生分流电阻具有一定值，该值使得当被减小所述变换器的变换器匝数比的平方时，所述等效寄生分流电阻把所述中和信号放大器的输入阻抗的阻性部分设定为理想值。
8.一种中和信号放大器，该信号放大器具有输入和输出，包括：
变换器，具有初级绕组和差分次级绕组，所述初级绕组耦合到所述放大器的输入；
可扩展跨导增益单元，该增益单元具有差分输入和差分输出，所述差分输入耦合到所述变换器的差分次级绕组，并且所述差分输出耦合到所述放大器的输出；
中和电容器，该中和电容器耦合到所述增益单元的差分输出并且交叉耦合到所述变换器的差分次级绕组；以及
电容性元件，耦合到所述变换器的差分次级绕组的两端，其中，所述中和电容器和所述电容性元件到所述差分次级绕组的耦合在所述变换器的差分次级绕组处创建了高阻差分抗节点并且使得所述变换器的反射阻性寄生效应实质上决定所述中和信号放大器的输入阻抗，
其中，当所述跨导增益单元的功耗变化时，所述跨导增益单元的最大跨导效率和最大频率选择性被维持。
9.一种中和信号放大器，该信号放大器具有输入和输出，包括：
变换器，具有初级绕组和差分次级绕组，所述初级绕组耦合到所述放大器的输入；
可扩展增益单元，具有差分输入和差分输出，所述差分输入耦合到所述变换器的差分次级绕组，并且所述差分输出耦合到所述放大器的输出，其中当所述增益单元的功耗变化时，所述增益单元的最大效率和最大频率选择性被维持；
中和元件，该中和元件耦合到所述增益单元的差分输出并且交叉耦合到所述变换器的差分次级绕组；以及
所述变换器的差分次级绕组处的电容性元件，其中，所述中和元件和所述电容性元件到所述差分次级绕组的耦合在所述变换器的差分次级绕组处创建了高阻抗差分节点并且使得所述变换器的反射阻性寄生效应实质上决定所述中和信号放大器的输入阻抗。
10.根据权利要求9所述的中和信号放大器，其中，所述变换器的初级绕组是单端的。
11.根据权利要求9所述的中和信号放大器，其中，所述变换器是巴伦变换器，并且所述变换器的差分次级绕组是巴伦变换器差分次级绕组。
12.根据权利要求9所述的中和信号放大器，其中，所述变换器的初级绕组是差分的。
13.根据权利要求9所述的中和信号放大器，其中，所述增益单元是跨导增益单元或电压增益单元。
14.根据权利要求9所述的中和信号放大器，其中，所述中和元件包括中和电容器，所述中和电容器耦合到所述增益单元的差分输出并且交叉耦合到所述变换器的差分次级绕组。
15.根据权利要求9所述的中和信号放大器，其中，所述中和元件包括输出变换器，所述输出变换器耦合到所述增益单元的差分输出，并且其中所述输出变换器是被交叉耦合到所述变换器的差分次级绕组的三股缠绕式输出变换器。
16.根据权利要求9所述的中和信号放大器，其中，所述中和元件被耦合到所述增益单元的差分输出并且交叉耦合到所述变换器的差分次级绕组，并且所述电容性元件被耦合到所述变换器的差分次级绕组的两端的所述高阻抗差分节点处。
17.根据权利要求9所述的中和信号放大器，其中，所述电容性元件是所述变换器的差分次级绕组的寄生电容以及被耦合到所述变换器的差分次级绕组两端的电容器中的一者或多者。
18.一种中和信号放大器，该信号放大器具有输入和输出，包括：
变换器，具有初级绕组和差分次级绕组，所述初级绕组耦合到所述放大器的输入；
增益单元，具有差分输入和差分输出，所述差分输入耦合到所述变换器的差分次级绕组，并且所述差分输出耦合到所述放大器的输出；
中和元件，该中和元件耦合到所述增益单元的差分输出并且交叉耦合到所述变换器的差分次级绕组；以及
所述变换器的差分次级绕组处的电容性元件，其中，所述中和元件和所述电容性元件到所述差分次级绕组的耦合使得所述变换器的反射阻性寄生效应实质上决定所述中和信号放大器的输入阻抗，
其中，所述变换器的差分次级绕组由所述电容性元件谐振的组合的等效寄生分流电阻具有一定值，该值使得当被减小所述变换器的变换器匝数比的平方时，所述等效寄生分流电阻把所述中和信号放大器的输入阻抗的阻性部分设定为理想值。
19.一种中和信号放大器，该信号放大器具有输入和输出，包括：
变换器，具有初级绕组和差分次级绕组，所述初级绕组耦合到所述放大器的输入；
增益单元，具有差分输入和差分输出，所述差分输入耦合到所述变换器的差分次级绕组，并且所述差分输出耦合到所述放大器的输出；
中和元件，该中和元件耦合到所述增益单元的差分输出并且交叉耦合到所述变换器的差分次级绕组；以及
所述变换器的差分次级绕组处的电容性元件，其中，所述中和元件和所述电容性元件到所述差分次级绕组的耦合使得所述变换器的反射阻性寄生效应实质上决定所述中和信号放大器的输入阻抗，
其中，所述中和元件包括输出变换器，所述输出变换器耦合到所述增益单元的差分输出，并且其中所述输出变换器的中心抽头式初级绕组的反馈抽头被交叉耦合到所述变换器的差分次级绕组。
20.一种中和信号放大器，该信号放大器具有输入和输出，包括：
阻抗变换元件，耦合到所述放大器的输入并且具有差分输出；
功率可扩展增益单元，具有差分输入和差分输出，所述差分输入耦合到所述阻抗变换元件的差分输出，并且所述差分输出耦合到所述放大器的输出；以及
中和元件，该中和元件耦合到所述增益单元的差分输出并且交叉耦合到所述阻抗变换元件的差分输出，其中，所述中和元件到所述阻抗变换元件的差分输出的耦合在所述阻抗变换元件的差分输出处创建了高阻抗差分节点并且使得所述中和信号放大器的输入阻抗实质上由所述阻抗变换元件的反射阻性寄生效应决定，并且
其中所述阻抗变换元件由被交叉耦合到所述阻抗变换元件的差分输出的所述中和元件的一部分谐振的组合的等效寄生分流电阻把所述中和信号放大器的输入阻抗的阻性部分设定为理想值。
21.一种中和信号放大器，该信号放大器具有输入和输出，包括：
变换器，具有初级绕组和差分次级绕组，所述初级绕组耦合到所述放大器的输入；
可扩展互补跨导增益单元，具有差分输入和差分输出，所述差分输入耦合到所述变换器的差分次级绕组，并且所述差分输出耦合到所述放大器的输出；
中和电容器，耦合到所述增益单元的差分输出并且交叉耦合到所述变换器的差分次级绕组；以及
电容性元件，耦合到所述变换器的差分次级绕组的两端，其中，所述中和电容器和所述电容性元件到所述差分次级绕组的耦合在所述变换器的差分次级绕组处创建了高阻差分抗节点并且使得所述变换器的反射阻性寄生效应实质上决定所述中和信号放大器的输入阻抗。
22.根据权利要求21所述的中和信号放大器，其中，所述可扩展互补跨导增益单元是功率可扩展的。
23.一种中和信号放大器，该信号放大器具有输入和输出，包括：
阻抗变换元件，耦合到所述放大器的输入并且具有差分输出；
可扩展互补增益单元，具有差分输入和差分输出，所述差分输入耦合到所述阻抗变换元件的差分输出，并且所述差分输出耦合到所述放大器的输出；以及
中和元件，该中和元件耦合到所述增益单元的差分输出并且交叉耦合到所述阻抗变换元件的差分输出，其中，所述中和元件到所述阻抗变换元件的差分输出的耦合在所述阻抗变换元件的差分输出处创建了高阻抗差分节点并且使得所述中和信号放大器的输入阻抗实质上由所述阻抗变换元件的反射阻性寄生效应决定，并且
其中所述阻抗变换元件由被交叉耦合到所述阻抗变换元件的差分输出的所述中和元件的一部分谐振的组合的等效寄生分流电阻把所述中和信号放大器的输入阻抗的阻性部分设定为理想值。
24.根据权利要求23所述的中和信号放大器，其中，所述可扩展互补增益单元是功率可扩展的。
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