CN108141188A - 具有提升的峰化的放大器 - Google Patents

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Abstract

在一个实施方式中，一种放大器(305)包括负载电路(310)和驱动电路(314)，负载电路(310)包括多个电感器单元，驱动电路(314)被配置为接收输入信号并且基于输入信号来驱动负载电路(310)以生成放大信号。放大器(305)还包括控制器(350)，控制器(350)被配置为通过调节被启用的电感器单元的数目来调谐放大器(305)的峰化增益。

Description

具有提升的峰化的放大器
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年9月17日在美国专利和商标局提交的非临时申请No.14/857,802的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开的各方面总体上涉及放大器，并且更具体地涉及具有提升的峰化的放大器。
背景技术
在通信系统中，信号可以跨越信道(例如，电缆)从发射设备传输到接收设备。信道可以是带宽受限的，其中信道在高频处衰减信号。依赖于频率的衰减可能引起跨越信道传输的信号中的失真，尤其是高频信号(例如，高数据速率信号)中的失真。为了解决这一点，接收设备可以包括在高频处具有提升的峰化的放大器(也称为均衡器)以补偿高频处的信号衰减。该补偿允许接收设备在更高的频率处接收信号，并且因此以更高的数据速率接收数据。
发明内容
下文提出一个或多个实施例的简化概述以便提供对这样的实施例的基本理解。该概述不是所有被考虑到的实施例的广泛概览，并且既不意图标识所有实施例的关键或重要元素，也不意图界定任何或所有实施例的范围。它的唯一目的是以简化形式提出一个或多个实施例的一些概念，作为稍后提出的更详细描述的序言。
根据第一方面，提供了一种放大器。该放大器包括负载电路和驱动电路，负载电路包括多个电感器单元，驱动电路被配置为接收输入信号并且基于输入信号来驱动负载电路以生成放大信号。该放大器进一步包括控制器，控制器被配置为调节被启用的电感器单元的数目以调谐放大器的峰化增益。
第二方面涉及一种用于调谐放大器的峰化增益的方法。该方法包括：接收输入信号，并且基于所接收的输入信号来驱动放大器的负载电路以生成放大信号，负载电路包括多个电感器单元。该方法还包括：通过调节被启用的电感器单元的数目来调谐放大器的峰化增益。
第三方面涉及一种用于调谐放大器的峰化增益的装置。该装置包括：用于接收输入信号的部件、以及用于基于所接收的输入信号来驱动放大器的负载电路以生成放大信号的部件，负载电路包括多个电感器单元。该装置进一步包括：用于通过调节被启用的电感器单元的数目来调谐放大器的峰化增益的部件。
为了完成前述和相关的目的，一个或多个实施例包括在后文中充分描述并且在权利要求中特别指出的特征。以下描述和附图详细阐述了一个或多个实施例的某些说明性方面。然而，这些方面仅指示各种实施例的原理可以被采用的各种方式中的几种方式，并且所描述的实施例意图包括所有这样的方面和它们的等价物。
附图说明
图1示出了根据本公开的某些方面的示例性通信系统。
图2是曲线图，其示出了根据本公开的某些实施例的信道的示例性频率响应和具有提升的峰化的放大器的示例性频率响应。
图3示出了根据本公开的某些方面的具有提升的峰化的放大器。
图4示出了根据本公开的某些方面的有源电感器单元。
图5是标绘图，其示出了根据本公开的某些方面的作为峰化控制的函数的峰化增益的示例。
图6是标绘图，其示出了根据本公开的某些方面的作为峰化控制的函数的电感器单元尺寸的示例。
图7示出了根据本公开的某些方面的作为峰化控制的函数的峰化增益步长的示例。
图8示出了根据本公开的某些方面的用于渐进定尺寸的电感器单元的情况的不同峰化控制设置的峰化增益。
图9示出了根据本公开的某些方面的用于均匀定尺寸的电感器单元的情况的不同峰化控制设置的峰化增益。
图10示出了根据本公开的某些方面的具有提升的峰化的放大器，其包括用于调谐放大器的峰化增益的可调谐反馈电容器。
图11示出了根据本公开的某些方面的作为用于图10中的放大器的峰化控制的函数的峰化增益的示例。
图12示出了根据本公开的某些方面的作为用于图10中的放大器的峰化控制的函数的峰化增益步长的示例。
图13示出了根据本公开的某些方面的用于图10中的放大器的不同峰化控制设置的峰化增益。
图14是标绘图，其示出了根据本公开的某些方面的用于不同电阻设置的峰化增益位置的示例。
图15示出了根据本公开的某些方面的用于调谐放大器的峰化频率的可调谐电阻器的示例性实施方式。
图16示出了根据本公开的某些方面的具有提升的峰化的放大器，其包括用于调谐放大器的峰化频率的可调谐电容器。
图17是示出根据本公开的某些方面的用于调谐放大器的峰化增益的方法的流程图。
具体实施方式
以下关于附图阐述的详细描述旨在作为对各种配置的描述，并且不旨在表示可以实践本文中描述的概念的仅有配置。该详细描述包括具体细节用于提供对各种概念的透彻理解的目的。然而，对本领域的技术人员将明显的是，在没有这些具体细节的情况下也可以实践这些概念。在一些情况下，公知结构和组件以框图形式示出，以便避免使这样的概念模糊不清。
图1示出了用于通过信道130从发射设备115向接收设备140传输数据的通信系统110的示例。通信系统110可以被使用在例如串化器/解串器(SerDes)系统中，以通过信道130传输高速串行数据(例如，5吉比特/秒或更高)。在这点上，发射设备115可以包括用于将并行数据流转换成高速串行数据流的串化器120、以及用于通过信道130传输串行数据流的发射器125。接收设备140可以包括用于从信道130接收串行数据流的接收器150、以及用于将串行数据转换回到并行数据用于进一步处理的解串器155。信道130可以包括一个或多个印刷电路板(PCB)迹线、电缆(例如，双绞线电缆、同轴电缆，等等)、和/或其他类型的信道。
通常，信道130是带宽受限的，这使得信道130在高频处衰减信号。这种情况的示例图示在图2中，其示出了信道130的示例性频率响应210。如图2中示出的，信道130的频率响应210在高频处滚降(roll off)。为了补偿信号衰减，接收器150可以包括具有提升的峰化的放大器(例如，连续时间线性均衡器(CTLE))。放大器通过在高频(例如，几GHz)处对接收信号进行峰化来补偿信号衰减。这种情况的示例图示在图2中，其示出了放大器的示例性频率响应220。如图2中示出的，放大器的增益在高频处峰化以补偿信道130的信号衰减。这导致在比信道130的频率响应更宽的频带上近似平坦的组合频率响应。因此，具有提升的峰化的放大器扩展了通信系统110的频带，并且因此扩展了数据在发射设备115与接收设备140之间可以被传输的速率。例如，放大器可以为SerDes通信系统提供在千兆赫兹范围内的提升的峰化(例如，在1GHz与10GHz之间)以促进在千兆赫兹范围内的数据速率。
调谐放大器的峰化增益可能是合意的。例如，接收器150可以支持具有不同信号衰减特性的不同信道。在这个示例中，可能合意的是，调谐放大器的峰化增益以补偿针对特定信道的信号衰减，以在期望频带上提供平坦的频率响应。如本文中使用的，峰化增益可以是指在频率范围(例如，整个频率范围)上的放大器的最大增益。
在这点上，图3示出了根据本公开的某些方面的具有提升的峰化的示例性放大器305。放大器305被配置为从(图1中示出的)带宽受限信道130接收输入差分信号(VIP和VIN)，放大输入差分信号，并且输出经放大的差分信号(VON和VOP)。放大器305可以将所得到的放大信号输出到解串器以将输出信号转换成并行数据流，将放大信号输出到限幅器以从信号中恢复数据(例如，数据位)，和/或输出到其他电路系统用于进一步处理。放大器305的增益可以在高频处被提升以补偿信道130中的信号衰减。如下面进一步讨论的，放大器305的峰化增益可以例如基于信道130的信号衰减特性而被调谐。
放大器305可以包括驱动电路314、可调谐负载电路310和源极退化电路312。驱动电路314被配置为将输入差分信号(VIP和VIN)转换为差分电流。差分电流驱动负载电路310生成放大器305的经放大的差分信号(VON和VOP)。在图3中的示例中，驱动电路314具有第一输入晶体管316(例如，第一N型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管)和第二输入晶体管318(例如，第二NMOS晶体管)。第一输入晶体管316的栅极由输入电压信号VIP驱动，并且第二输入晶体管318的栅极由输入电压信号VIN驱动。第一输入晶体管316将输入电压信号VIP转换成驱动电路314的第一支路340中的第一电流，并且第二输入晶体管316将输入电压信号VIN转换成驱动电路314的第二支路345中的第二电流。第一和第二电流形成差分电流，该差分电流驱动负载电路310在放大器305的差分输出处生成经放大的差分信号(VON和VIN)。在图3中的示例中，输出信号VON在第一输入晶体管316的漏极与负载电路310之间取得，并且输出信号VOP在第二输入晶体管318的漏极与负载电路310之间取得。
在图3中的示例中，源极退化电路312耦合到第一和第二输入晶体管316和318的源极。源极退化电路312包括源极电容器CS和源极电阻器RS。源极电容器CS串联耦合在第一和第二输入晶体管316和318的源极之间，并且源极电阻器RS串联耦合在第一和第二输入晶体管316和318的源极之间。
在低频处，源极电容器CS近似开路。低频可以涵盖信道130的信号衰减为低(例如，低于1dB)的频率。在这种情况下，源极电阻器RS降低(退化)放大器305的增益。在高频处，源极电容器CS将源极电阻器RS短路。作为结果，源极电阻器RS不再降低放大器305的增益。这实际上相对于低频处的放大器305的增益提升了高频处的放大器305的增益。因此，源极退化电路312促进了高频处的增益提升。
在某些方面，源极电阻器RS可以具有可调谐电阻，并且源极电容器CS可以具有可调谐电容。在这些方面，源极电阻器RS的电阻可以被调谐以调节峰化增益。此外，通过调节源极退化电路312的RC时间常数，源极电阻器RS的电阻和/或源极电容器CS的电容可以被调谐以调节峰化在频率中的位置。
负载电路310被配置为提供负载，该负载具有在高频处增大的阻抗。如下面进一步讨论的，高频处的增大的阻抗提升了高频处的放大器305的增益，以补偿高频处的信道130中的信号衰减。在图3中的示例中，负载电路310耦合到第一和第二输入晶体管316和318的漏极。
负载电路310包括并联耦合在驱动电路314的第一支路340与供电轨VDD之间的第一有源电感器单元集合320-1至320-8、以及并联耦合在驱动电路314的第二支路345与供电轨VDD之间的第二有源电感器单元集合325-1至325-8。在某些方面，控制器350可以使用控制位PK<0:7>和互补控制位PKN<0:7>，来选择性地启用第一电感器单元集合320-1至320-8中的每个以及第二电感器单元集合325-1至325-8中的每个。如下面进一步讨论的，控制器350可以通过调节第一和第二电感器单元集合中的每个集合中被启用的电感器单元的数目，来调谐放大器305的峰化增益。为了图示的便利，控制器350与电感器单元之间的个体连接未示出在图3中。
图4示出了电感器单元320之一的一种实施方式的放大视图。电感器单元320包括电感器晶体管410(p型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管)，串联栅极电阻器R耦合在电感器晶体管410的漏极与栅极之间。电感器单元320还包括二极管连接的晶体管420(例如，二极管连接的PMOS晶体管)，其中二极管连接的晶体管420的漏极和源极被连在一起。电感器单元320进一步包括耦合在电感器晶体管410与供电轨VDD之间的第一开关晶体管430、以及耦合在二极管连接的晶体管420与供电轨VDD之间的第二开关晶体管440。第一开关晶体管430的栅极由控制位PK之一驱动，并且第二开关晶体管440的栅极由相应的互补控制位PKN驱动。因此，第一和第二开关晶体管430和440中一次只有一个被开启。
在操作中，控制器350通过开启第一开关晶体管430并且关断第二开关晶体管440(即，对于每个开关晶体管是PMOS晶体管的示例，PK＝0并且PKN＝1)来启用电感器单元320。作为结果，电感器晶体管410的源极耦合到供电轨VDD，并且二极管连接的晶体管420的源极从供电轨VDD解耦。在这种情况下，电感器晶体管410和串联栅极电阻器R提供了看向电感器单元320的阻抗Zin，如下面进一步讨论的，其表现得像电感器(即，高频处的增大的阻抗)。在高频处的增大的阻抗在高频(例如，千兆赫兹范围)处提升放大器305的增益。将明白，电感器晶体管410和串联栅极电阻器R不一定形成物理电感器(例如，电感器线圈)，而是模仿(展现)物理电感器的阻抗特性。
在DC(近似零赫兹)处，电感器晶体管410和串联栅极电阻器R提供近似等于1/gm1的阻抗Zin，其中gm1是电感器晶体管410的跨导。在高频处，电感器晶体管410的栅极到源极电容器(未示出)短路，使得阻抗Zin近似等于串联栅极电阻器R的电阻。这导致高频处的增大的阻抗，假定串联栅极电阻器RF的电阻大于1/gm1。
控制器350通过关断第一开关晶体管430并且开启第二开关晶体管440来禁用电感器单元320。具体地，在第一和第二开关晶体管430和440是PMOS晶体管的当前示例中，控制器350将PK设置为1并且将PKN设置为0，以便关断第一开关晶体管430并且开启第二开关晶体管440。作为结果，电感器晶体管410的源极从供电轨VDD解耦，并且二极管连接的晶体管420的源极耦合到供电轨VDD。在这种情况下，二极管连接的晶体管420提供二极管连接的负载。在DC处，二极管连接的晶体管420提供近似等于1/gm2的阻抗Zin，其中gm2是二极管连接的晶体管420的跨导。如果电感器晶体管410和二极管连接的晶体管420具有近似相同的尺寸(例如，栅极宽度)，则电感器晶体管410的跨导gm1可以近似等于二极管连接的晶体管420的跨导gm2。因此，在这个示例中，电感器单元320的阻抗Zin在DC处可以是近似相同的，而不管电感器单元320是被启用还是被禁用。
返回参考图3，第一电感器单元集合320-1至320-8中的每个以及第二电感器单元集合325-1至325-8中的每个可以使用图4中示出的示例性有源电感器单元320来实施。在图3中的示例中，放大器305具有第一串联栅极电阻器R1，其耦合在第一电感器单元集合320-1至320-8中的每个电感器单元中的电感器晶体管的栅极和漏极之间。因此，对于第一电感器单元集合中的每个电感器单元，第一串联栅极电阻器R1对应于图4中示出的串联栅极电阻器。放大器305还包括第二串联栅极电阻器R2，其耦合在第二电感器单元集合325-1至325-8中的每个电感器单元中的电感器晶体管的栅极和漏极之间。因此，对于第二电感器单元集合中的每个电感器单元，第二串联栅极电阻器R2对应于图4中示出的串联栅极电阻器。
放大器305还包括耦合到第一输入晶体管314的源极的第一电流源332、以及耦合到第二输入晶体管318的源极的第二电流源334。第一和第二电流源332和334可以被配置为利用DC电流对放大器305进行DC偏置。如上面讨论的，看向负载电路310中的每个电感器单元的阻抗在DC处可以是相同的，而无论电感器单元是被启用还是被禁用。作为结果，放大器305的DC偏置电压可以近似地不被所启用的电感器单元的数目所影响。这提供了放大器305的稳定DC偏置，即使是在放大器305的峰化增益通过调节所启用的电感器单元的数目而被调谐时。
如上面讨论的，控制器350可以通过调节第一电感器单元集合320-1至320-8和第二电感器单元集合325-1至325-8中的每个集合中被启用的电感器单元的数目，来调谐放大器305的峰化增益。在这点上，图5示出了放大器305的峰化增益作为第一和第二电感器单元集合320-1至320-8和325-1至325-8中的每个集合中被启用的电感器单元的数目的函数的示例性标绘图。图5示出了针对两种不同情况的峰化增益。在第一种情况下，电感器单元320-1至320-8和325-1至325-8的尺寸近似均匀(圆形)。在第二种情况下，第一和第二电感器单元集合320-1至320-8和325-1至325-8中的每个集合中的电感器单元被渐进地定尺寸(三角形)。更具体地，对于第一电感器单元集合320-1至320-8，电感器单元320-2小于电感器单元302-1，电感器单元320-3小于电感器单元320-2，电感器单元320-4小于电感器单元320-3，等等。这同样适用于第二电感器单元集合325-1至325-8。因此，随着控制器350启用第一和第二多个电感器单元中的每项多个中的电感器单元中的更多电感器单元，控制器350启用第一和第二多个电感器单元中的每项多个中的电感器单元中的渐进地更小的电感器单元。
在一个示例中，每个电感器单元的尺寸可以对应于相应的电感器晶体管的栅极宽度。因此，对于第一种情况，电感器单元中的电感器晶体管的栅极宽度可以近似相同。对于第二种情况，第一和第二电感器单元集合320-1至320-8和325-1至325-8中的每个集合中的电感器晶体管的栅极宽度被渐进地定尺寸。更具体地，对于第一电感器单元集合320-1至320-8，电感器单元320-2的电感器晶体管具有比电感器单元302-1的电感器晶体管小的栅极宽度，电感器单元320-3的电感器晶体管具有比电感器单元320-2的电感器晶体管小的栅极宽度，等等。这同样适用于第二电感器单元集合325-1至325-8。因此，随着控制器350启用第一和第二多个电感器单元中的每项多个中的电感器单元中的更多电感器单元，控制器350启用第一和第二多个电感器单元中的每项多个中的电感器晶体管中的渐进更小的电感器晶体管。
在这点上，图6示出了针对两种情况的电感器单元的尺寸的标绘图。如图6中示出的，对于第二种情况，随着第一和第二多个电感器单元中的每项多个中的更多电感器单元被启用，第一和第二多个电感器单元中的每项多个中的单元尺寸减小。将明白，控制器350可以一次启用两个电感器单元(一个在第一多个电感器单元320-1至320-8中，并且一个在第二多个电感器单元325-1至325-8中)，其中两个电感器单元可以具有近似相同的尺寸以平衡放大器305两侧的负载。在这点上，图6中示出的峰化控制对应于第一和第二多个电感器单元320-1至320-8和325-1和325-8中的每项多个中被启用的电感器单元的数目。
如图5中示出的，对于电感器单元被均匀地定尺寸的第一种情况，随着控制器350启用第一和第二多个电感器单元中的每项多个中的更多电感器单元，峰化增益非线性地增大。因此，对于第一种情况，峰值控制是非线性的。这种非线性可能使得控制器350难以实现期望的峰值增益。
相比之下，对于第一和第二多个电感器单元中的每项多个中的电感器单元被渐进地定尺寸的第二种情况，随着控制器350启用第一第二多个电感器单元中的每项多个中的更多电感器单元，峰化增益线性地增大。这是因为，在第一和第二电感器单元集合中的每个集合中使得电感器单元的尺寸渐进地更小校正了第一种情况下的峰化增益的非线性增大。因此，对第一和第二电感器单元集合中的每个集合中的电感器单元渐进地定尺寸可以向控制器350提供近似线性的峰值控制。
因此，本公开的各方面使得控制器350能够通过对第一和第二电感器单元集合中的每个集合中的电感器单元渐进地定尺寸，来线性地调谐放大器305的峰化增益。随着第一和第二电感器单元集合中的每个集合中的更多电感器单元被启用，线性调谐导致峰化增益的均匀阶跃增大。这种情况的示例示出在图7中，其示出了针对两种情况的增益的步长增大。在这个示例中，对于渐进定尺寸情况的阶跃增大在近似1dB处近似均匀。换言之，每次控制器350启用第一和第二多个电感器单元中的每项多个中的电感器单元时，峰化增益增大近似1dB。相比之下，对于电感器单元被均匀定尺寸的情况，阶跃增大高度不均匀。更具体地，随着第一和第二电感器单元集合中的每个集合中的更多电感器单元被启用，步长增大。
图8示出了针对第一和第二电感器单元集合中的每个集合中的电感器单元被渐进地定尺寸的第二种情况的、针对不同峰化控制设置的不同峰化增益。如图8中示出的，峰化增益在近似8.0GHz的频率处近似均匀地间隔开。相比之下，图9示出了针对电感器单元被均匀地定尺寸的情况的、针对不同峰化控制设置的不同峰化增益。如图9中示出的，峰化增益在近似8.0GHz处不均匀地间隔开。
返回参考图3，如下面进一步讨论的，放大器305可以进一步包括反馈电容器CF1和CF2，以扩展放大器305的峰化增益可以被调谐的范围。在图3中的示例中，反馈电容器CF1中的第一反馈电容器耦合在输出VON与第二电感器单元集合325-1至325-8的电感器晶体管的栅极之间，并且反馈电容器CF2中的第二反馈电容器耦合在输出VOP与第一电感器单元集合320-1至320-8的电感器晶体管的栅极之间。在低频处，反馈电容器CF1和CF2开路。在高频处，反馈电容器CF1和CF2短路，在该情况下，反馈电容器CF1和CF2将放大器的输出VON和VOP与第一和第二多个电感器单元交叉耦合。这在高频处提供正反馈，其在高频处提升了放大器305的增益。
在某些方面，反馈电容器CF1和CF2具有可调谐(可编程)电容。在这些方面，控制器350可以调节反馈电容器CF1和CF2的电容以进一步调谐放大器305的峰化增益。例如，控制器350可以增大反馈电容器CF1和CF2的电容以增大放大器305的峰化增益。因此，与仅使用电感器单元320-1至320-8和325-1至325-8相比，控制器350可以调节反馈电容器CF1和CF2的电容以扩展峰化增益可以被调谐的范围。在某些方面，控制器350可以通过调节反馈电容器CF1和CF2的电容以及选择性地启用电感器单元这两者，来调谐放大器的峰化增益。因此，反馈电容器CF1和CF2以及电感器单元可以组合地用来调谐放大器305的峰化增益。
在某些方面，第一和第二反馈电容器CF1和CF2中的每个可以利用开关电容器网络来实施。在这点上，图10示出了一种示例，其中第一反馈电容器CF1利用第一开关电容器网络1010来实施，并且第二反馈电容器CF2利用第二开关电容器网络1020来实施。
第一开关电容器网络1010包括串联耦合的第一电容器Cf1和第一开关1022、串联耦合的第二电容器Cf2和第二开关1024、以及串联耦合的第三电容器Cf3和第三开关1026。每个电容器和相应的开关形成可开关电容器。在这点上，当相应的开关被开启时，电容器可以认为被接通。在操作中，控制器350通过使用相应的开关控制位FB<0>、FB<1>和FB<2>选择性地开启开关1022、1024和1026，来调节第一开关电容器网络1010的电容。第一开关电容器网络1010的电容近似等于被接通的电容器的电容之和。在一个方面，电容器Cf1、Cf2和Cf3中的每个可以具有近似相同的电容(标示为“Cf”)。因此，在这个方面，第一开关电容器网络1010的电容在一个电容器被接通时为Cf，在两个电容器被接通时为2Cf，并且在所有三个电容器被接通时为3Cf。在这个方面，电容器可以被实施为具有相同的尺寸以实现近似均匀的增益步进。然而，在其他方面，可以使用不同的尺寸，其中为了在其他技术/设计点/频率下得到均匀的步进，每个电容器需要具体的定尺寸。
第二开关电容器网络1020包括串联耦合的第四电容器Cf4和第四开关1042、串联耦合的第五电容器Cf5和第五开关1044、以及串联耦合的第六电容器Cf6和第六开关1046。每个电容器和相应的开关形成可开关电容器。在这点上，当相应的开关被开启时，电容器可以认为被接通。在操作中，控制器350通过使用相应的开关控制位FB<0>、FB<1>和FB<2>选择性地开启开关1042、1044和1046，来调节第二开关电容器网络1020的电容。第二开关电容器网络1020的电容近似等于被接通的电容器的电容之和。在一个方面，电容器Cf4、Cf5和Cf6中的每个可以具有近似相同的电容(标示为“Cf”)。
图11示出了放大器305的峰化增益的示例性标绘图，其中第一和第二反馈电容器CF1和CF2用来与图5相比扩展峰化增益可以被调谐的范围。在这个示例中，第一和第二反馈电容器CF1和CF2利用图10中示出的第一和第二开关电容器网络1010和1020来实施，其中网络中的电容器中的每个具有近似相同的电容。在所有电感器单元被启用之后，控制器350可以通过调谐第一和第二开关电容器网络1010和1020的电容来进一步增大峰化增益。在这个示例中，控制器350可以通过选择性地接通开关电容器网络1010和1020中的电容器而在三个附加步骤中增大峰化增益。在第一步骤中，控制器350接通每个开关电容器网络中的电容器中的一个，在第二步骤中，控制器350接通每个开关电容器网络中的电容器中的两个，并且在第三步骤中，控制器350接通每个开关电容器网络中的全部三个电容器。如图11中示出的，开关电容器网络1010和1020向控制器350提供近似线性的峰值控制。
如图12中示出的，由开关电容器网络1010和1020提供的阶跃增大是近似均匀的。换言之，每次控制器350接通开关电容器网络1010和1020中的每个中的电容器时，峰化增益以近似均匀的步长(在图12中的示例中近似为1dB)增大。图13示出了针对不同峰化控制设置的不同峰化增益。如图13中示出的，由开关电容器网络1010和1020提供的附加峰化增益在近似8.0GHz的频率处近似均匀地间隔开。因此，开关电容器网络1010和1020扩展了放大器的峰化增益可以以均匀阶跃增大的范围。
如上面讨论的，控制器350可以基于信道130的衰减特性来调谐放大器305的峰化增益。例如，控制器350可以针对在期望频带(正被接收的信号的频带)中具有较高衰减的信道来增大峰化增益，并且针对在期望频带中具有较低衰减的信道来减小峰化增益。换言之，控制器350可以根据期望频带中的信道的衰减特性来调谐峰化增益，以使得信道和放大器的组合频率响应在期望频带中近似平坦。
在一个示例中，放大器305可以支持具有不同衰减特性的不同类型的信道(例如，不同类型的电缆)。在这个示例中，控制器350可以在存储器中包括表格，该表格指定用于每种类型的信道的峰值控制设置。用于每种类型的信道的控制设置可以凭经验确定并且被编程到表格中。在操作中，控制器350可以接收指示耦合到接收设备140的信道的类型的指示符。控制器350然后可以从表格中检索对应的峰值控制设置，并且根据检索到的峰值控制设置来调谐放大器305的峰化增益。
在另一示例中，控制器350可以通过执行校准过程来确定峰值控制设置。在这个示例中，发射设备115可以将已知数据模式(例如，已知的数据比特序列)传输给接收设备140达到某个次数。每次已知的数据模式被传输时，控制器350可以将放大器调谐到不同的峰值控制设置，并且确定已知的数据模式是否成功被接收。控制器350可以通过将所接收的数据模式(例如，数据比特序列)与已知的数据模式(其可以存储在接收设备140处的存储器中)相比较，来确定数据模式是否被成功接收。如果所接收的数据模式匹配或接近匹配已知的数据模式，则控制器350可以确定数据模式被成功接收。在这种情况下，控制器350可以确定数据模式被成功接收的峰值控制设置，并且将峰值控制设置编程在存储器中。存储器可以是控制器350中的内部存储器，或者可以是耦合到控制器350的外部存储器。在发射设备115与接收设备140之间的通信期间，控制器350可以根据所编程的峰值控制设置来调谐放大器的峰化增益。
在某些方面，控制器350可以调谐峰化增益的频率，或者换言之，调节峰化增益在频率中的位置。例如，控制器350可以基于正被接收的信号的频带来调谐峰化增益的频率。在这点上，控制器350可以针对具有较宽频带的信号(例如，较高数据速率信号)增大峰化增益的频率，并且针对具有较小频带的信号(例如，较低数据速率信号)减小峰化增益的频率。这可以被进行以在信号的频带内实现近似平坦的组合频率响应，同时衰减频带外的噪声。
控制器350可以通过调节串联栅极电阻器R1和R2中的每个的电阻来调谐峰化增益的频率。在这个示例中，控制器350可以通过减小串联栅极电阻器R1和R2中的每个的电阻来增大峰化增益的频率，并且通过增大串联栅极电阻器R1和R2中的每个的电阻来减小峰化增益的频率。这种情况的示例图示在图14中，其示出了针对三种不同电阻的峰化增益。如图14中示出的，峰化增益针对较小电阻移动到较高频率。
在一种实施方式中，串联栅极电阻器R1和R2中的每个可以利用晶体管来实施。在这点上，图15示出了一种示例，其中第一串联栅极电阻器R1利用第一串联栅极晶体管1510(例如，第一PMOS晶体管)来实施，并且第二串联栅极电阻器R2利用第二串联栅极晶体管1520(例如，第二PMOS晶体管)来实施。在这种实施方式中，每个电阻器的电阻由相应晶体管1510和1520的沟道电阻提供。控制器350通过调节施加到晶体管1510和1520的栅极的偏置电压VBIAS，来调节每个晶体管1510和1520的沟道电阻。因此，在这种实施方式中，控制器350通过调节偏置电压VBIAS来调节每个串联栅极电阻器的电阻。
在另一实施方式中，串联栅极电阻器R1和R2中的每个可以利用开关电阻器网络来实施。在这个实施例中，每个开关电阻器网络可以包括并联耦合的多个可开关电阻器，其中每个可开关电阻器包括串联耦合的电阻器和相应开关，并且每个可开关电阻器具有不同的电阻。控制器350通过开启相应的开关来接通可开关电阻器。在操作中，控制器350通过接通开关电阻器网络中具有期望电阻的可开关电阻器，而将每个开关电阻器网络的电阻设置为期望电阻。
控制器350还可以使用可调谐电容器来调谐峰化增益的频率。在这点上，图16示出了根据某些方面的放大器305，其进一步包括第一可调谐栅极到源极电容器C1和第二可调谐栅极到源极电容器C2。第一栅极到源极电容器C1耦合在第一多个电感器单元320-1至320-8中的电感器晶体管中的每个电感器晶体管的栅极和源极之间。类似地，第二栅极到源极电容器C2耦合在第二多个电感器单元325-1至320-8中的电感器晶体管中的每个电感器晶体管的栅极和源极之间。在这些方面，控制器350可以通过调节栅极到源极电容器C1和C2中的每个的电容来调谐峰化增益的频率。栅极到源极电容器C1和C2中的每个可以利用开关电容器网络(例如，类似于图10中示出的开关电容器网络)来实施。
可调谐栅极到源极电容器C1和C2能够调谐峰化增益的频率，因为峰化增益的频率是RC乘积的函数，其中电阻R对应于每个串联栅极电阻器的电阻，并且电容C对应于第一和第二多个电感器单元中的每项多个中的电感器晶体管的栅极到源极电容。第一栅极到源极电容器C1耦合在第一电感器单元集合320-1至320-8中的电感器晶体管中的每个电感器晶体管的栅极和源极之间，并且第二栅极到源极电容器C2耦合在第二电感器单元集合325-1至325-8中的电感器晶体管中的每个电感器晶体管的栅极和源极之间。因此，第一栅极到源极电容器C1向第一电感器单元集合320-1至320-8中的电感器晶体管的栅极到源极电容添加可调节电容，并且第二栅极到源极电容器C2向第二电感器单元集合320-1至320-8中的电感器晶体管的栅极到源极电容添加可调节电容。这允许控制器350通过调谐栅极到源极电容器C1和C2的电容来调谐RC乘积的电容C，并且因此调谐峰化增益的频率。
在某些方面，控制器350可以基于正被接收的信号的数据速率来调谐峰化增益的频率。在这些方面，控制器350可以支持多个不同的数据速率，其中每个数据速率可以对应于不同的频带(例如，较高数据速率可以对应于较宽频带)。在这点上，控制器350可以在存储器中具有指定用于每个数据速率的峰化频率设置的表格。每个峰化频率设置可以对应于用于每个串联栅极电阻器的某个电阻和/或用于每个栅极到源极电容器的某个电容。在这个示例中，控制器350可以接收指示将被接收的信号的数据速率的指示符。作为响应，控制器350可以从存储器中检索对应的峰化频率设置，并且根据检索到的设置来调谐放大器305的峰化增益的频率。
图17是流程图，其图示了根据某些方面的用于调谐放大器的峰化增益的方法1700。
在步骤1710中，输入信号被接收。例如，输入信号可以来自在高频(例如，千兆赫兹范围)处展现信号衰减的信道(例如，信道130)。
在步骤1720中，放大器的负载电路基于所接收的输入信号被驱动以生成放大信号，负载电路具有电感器单元集合。例如，负载电路可以由驱动电路(例如，驱动电路314)基于所接收的输入信号来驱动。电感器单元(例如，图3中的电感器单元320-1至320-8和/或325-1至325-8)中的每个可以包括电感器晶体管(例如，电感器晶体管410)，电阻器耦合在电感器晶体管的栅极与漏极之间，以模仿物理电感器的阻抗特性。
在步骤1730中，放大器的峰化增益通过调节被启用的电感器单元的数目而被调谐。例如，峰化增益可以通过启用更大数目的电感器单元而被增大，并且峰化增益可以通过启用更小数目的电感器单元而被减小。在一个示例中，电感器单元可以被渐进地定尺寸。在这个示例中，峰化增益可以通过启用电感器单元中的渐进更小的电感器单元而被增大。如上面讨论的，这可以被进行以提供峰化增益的近似均匀的阶跃增大。
根据上面讨论的实施方式中的任何实施方式的控制器可以利用被设计为执行本文描述的功能的通用处理器、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、分立硬件组件、或它们的任何组合来实施。通用处理器可以是微处理器，但是在替换方式中，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。处理器可以通过以下来执行本文描述的功能：执行包括用于执行这些功能的代码的软件。软件可以存储在计算机可读存储介质上，诸如RAM、ROM、EEPROM、光盘、和/或磁盘。
本公开的先前描述被提供以使得本领域的任何技术人员能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域的技术人员将容易是明显的，并且不脱离本公开的精神或范围，本文定义的一般原理可以应用于其他变型。因此，本公开不意图限于本文描述的示例，而是将符合与本文公开的原理和新颖特征相一致的最宽范围。

Claims (23)

1.一种放大器，包括：
负载电路，包括多个电感器单元；
驱动电路，被配置为接收输入信号，并且基于所述输入信号来驱动所述负载电路以生成放大信号；以及
控制器，被配置为调节被启用的所述电感器单元的数目以调谐所述放大器的峰化增益。
2.根据权利要求1所述的放大器，其中所述电感器单元被渐进地定尺寸，并且所述控制器被配置为通过启用所述电感器单元中的渐进更小的电感器单元来增大所述峰化增益。
3.根据权利要求1所述的放大器，其中所述控制器被配置为基于存储器中的峰化增益设置来调谐所述峰化增益，所述峰化增益设置对应于将被启用的所述电感器单元的数目。
4.根据权利要求1所述的放大器，其中所述负载电路进一步包括电阻器，并且所述电感器单元中的每个电感器单元包括：
电感器晶体管，具有漏极、栅极和源极，其中所述电感器晶体管的所述漏极耦合到所述驱动电路，并且所述电阻器耦合在所述电感器晶体管的所述栅极与所述漏极之间；以及
第一开关，被配置为选择性地将所述电感器晶体管的所述源极耦合到供电轨，其中所述控制器被配置为开启所述第一开关以启用所述电感器单元，并且关断所述第一开关以禁用所述电感器单元。
5.根据权利要求4所述的放大器，其中所述电感器单元中的每个电感器单元包括：
二极管连接的晶体管，具有漏极、栅极和源极，其中所述二极管连接的晶体管的所述栅极和所述漏极连在一起，并且所述二极管连接的晶体管的所述漏极耦合到所述驱动电路；以及
第二开关，被配置为选择性地将所述二极管连接的晶体管的所述源极耦合到所述供电轨，其中所述控制器被配置为关断所述第二开关以启用所述电感器单元，并且开启所述第二开关以禁用所述电感器单元。
6.根据权利要求4所述的放大器，其中所述电阻器具有可调谐电阻，并且所述控制器进一步被配置为调谐所述电阻器的所述电阻以调谐所述峰化增益的频率。
7.根据权利要求4所述的放大器，其中所述负载电路进一步包括具有可调谐电容的电容器，所述电容器耦合在所述电感器单元中的每个电感器单元中的所述电感器晶体管的所述源极与所述栅极之间，并且所述控制器进一步被配置为调谐所述电容器的所述电容以调谐所述峰化增益的频率。
8.根据权利要求4所述的放大器，其中所述电感器单元中的每个电感器单元中的所述电感器晶体管包括p型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管。
9.根据权利要求1所述的放大器，其中所述负载电路进一步包括具有可调谐电容的反馈电容器，所述反馈电容器被配置为在所述负载电路中提供正反馈，并且所述控制器被配置为调谐所述反馈电容器的所述电容以调谐所述峰化增益。
10.一种用于调谐放大器的峰化增益的方法，包括：
接收输入信号；
基于接收的所述输入信号来驱动所述放大器的负载电路以生成放大信号，所述负载电路包括多个电感器单元；以及
通过调节被启用的所述电感器单元的数目来调谐所述放大器的所述峰化增益。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述电感器单元被渐进地定尺寸，并且调谐所述峰化增益包括：通过启用所述电感器单元中的渐进更小的电感器单元来增大所述峰化增益。
12.根据权利要求10所述的方法，其中调谐所述峰化增益基于存储器中的峰化增益设置，所述峰化增益设置对应于将被启用的所述电感器单元的数目。
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述负载电路进一步包括电阻器，所述电感器单元中的每个电感器单元包括具有漏极、栅极和源极的电感器晶体管，所述电阻器耦合在所述电感器单元中的每个电感器单元中的所述电感器晶体管的所述栅极与所述漏极之间，并且调谐所述峰化增益包括：通过将相应的所述电感器晶体管的所述源极耦合到供电轨来启用所述电感器单元中的每个电感器单元。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述电阻器具有可调谐电阻，并且所述方法进一步包括：通过调谐所述电阻器的所述电阻来调谐所述峰化增益的频率。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述负载电路进一步包括具有可调谐电容的电容器，所述电容器耦合在所述电感器单元中的每个电感器单元中的所述电感器晶体管的所述源极与所述栅极之间，并且所述方法进一步包括：通过调谐所述电容器的所述电容来调谐所述峰化增益的频率。
16.根据权利要求10所述的方法，其中所述负载电路进一步包括具有可调谐电容的反馈电容器，所述反馈电容器被配置为在所述负载电路中提供正反馈，并且调谐所述峰化增益进一步包括：调谐所述反馈电容器的所述电容。
17.一种用于调谐放大器的峰化增益的装置，包括：
用于接收输入信号的部件；
用于基于接收的所述输入信号来驱动所述放大器的负载电路以生成放大信号的部件，所述负载电路包括多个电感器单元；以及
用于通过调节被启用的所述电感器单元的数目来调谐所述放大器的所述峰化增益的部件。
18.根据权利要求17所述的装置，其中所述电感器单元被渐进地定尺寸，并且用于调谐所述峰化增益的所述部件包括：用于通过启用所述电感器单元中的渐进更小的电感器单元来增大所述峰化增益的部件。
19.根据权利要求17所述的装置，其中用于调谐所述峰化增益的所述部件包括：用于基于存储器中的峰化增益设置来调谐所述峰化增益的部件，所述峰化增益设置对应于将被启用的所述电感器单元的数目。
20.根据权利要求17所述的装置，其中所述负载电路进一步包括电阻器，所述电感器单元中的每个电感器单元包括具有漏极、栅极和源极的电感器晶体管，所述电阻器耦合在所述电感器单元中的每个电感器单元中的所述电感器晶体管的所述栅极与所述漏极之间，并且用于调谐所述峰化增益的所述部件包括：用于通过将相应的所述电感器晶体管的所述源极耦合到供电轨来启用所述电感器单元中的每个电感器单元的部件。
21.根据权利要求20所述的装置，其中所述电阻器具有可调谐电阻，并且所述装置进一步包括：用于通过调谐所述电阻器的所述电阻来调谐所述峰化增益的频率的部件。
22.根据权利要求20所述的装置，其中所述负载电路进一步包括具有可调谐电容的电容器，所述电容器耦合在所述电感器单元中的每个电感器单元中的所述电感器晶体管的所述源极与所述栅极之间，并且所述装置进一步包括：用于通过调谐所述电容器的所述电容来调谐所述峰化增益的频率的部件。
23.根据权利要求17所述的装置，其中所述负载电路进一步包括具有可调谐电容的反馈电容器，所述反馈电容器被配置为在所述负载电路中提供正反馈，并且用于调谐所述峰化增益的所述部件进一步包括：用于调谐所述反馈电容器的所述电容的部件。
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