CN109564250B - 用于功率放大电路中电源电压调制的波谷检测 - Google Patents

Abstract

描述了使用功率放大电路中电源电压调制的波谷检测的技术。实施例在功率放大电路的情境中进行操作，该功率放大电路由电源调制器生成的电源电压驱动，并在其输入端接收调幅(AM)信号。功率放大电路的输出可以反馈到波谷检测器，该波谷检测器可以检测与AM信号的包络的底部对应的波谷电平。检测的波谷电平可以反馈到电源调制器，并与恒定参考电平进行比较。响应于该比较，电源调制器可以以实际跟踪功率放大电路的输出信号的包络的方式改变功率放大电路的电源电压，从而有效寻求输出信号的包络的平坦波谷。

Description

用于功率放大电路中电源电压调制的波谷检测

相关申请的交叉引用

本专利文件要求申请人深圳市汇顶科技股份有限公司于2018年6月6日提交的在先美国临时专利申请号为16000952、发明名称为“用于功率放大电路中电源电压调制的波谷检测”的优先权和权益。

技术领域

本发明一般涉及功率放大电路。更具体地，本发明的实施例涉及用于功率放大电路中电源电压调制的波谷检测。

背景技术

功率放大电路通常出于多种目的在各种应用中使用，包括将增益施加到信号以生成放大的输出信号。在一些应用中，功率放大器具有单端输出，从而生成单个输出信号。在其他应用中，功率放大器具有双端输出，从而生成差分(例如，互补)输出信号。在许多情况下，功率放大器由电源电压电路生成的电源电压驱动。

在许多传统应用中，电源电压电路旨在保持功率放大电路的恒定电源电压。作为示例，调幅(amplitude-modulated，AM)信号可以包括低频信号调制的射频载波信号，该低频信号表示变化的幅度包络。当传统功率放大应用接收到这样的AM信号时，保持功率放大电路的恒定电源电压会导致某些方面效率低下，例如当幅度包络小于电源电压时的功率损耗。

发明内容

本发明的实施例提供了使用功率放大电路中电源电压调制的波谷检测的电路、设备和方法。实施例在功率放大电路的情境中进行操作，该功率放大电路由电源调制器生成的电源电压驱动，并在其输入端接收调幅(amplitude-modulated，AM)信号。本文所使用的“调幅”信号等可以指电源调制与线性放大器一起使用的情境(例如，幅度和相位信息包含在信号中包含的一组数据中)、电源调制与极性放大器一起使用的情境(例如，幅度信号和相位信号被单独接收)、或者任何其他合适的情境。功率放大电路的输出(或在一些差分情况下的输出)可以反馈到波谷检测器，该波谷检测器可以检测与AM信号的包络的底部对应的波谷电平。检测的波谷电平可以反馈到电源调制器，并与恒定参考电平进行比较。响应于该比较，电源调制器可以以实际跟踪功率放大电路的输出信号的包络的方式改变功率放大电路的电源电压，从而有效寻求输出信号的包络的平坦波谷。一些实施例还检测电源电压是否低于最小阈值电平(例如，低于最小阈值电平，对于功率放大电路的组件可能没有足够的净空)。这样的实施例可以只有当电源电压高于最小阈值电平时，选择性地跟踪功率放大电路的输出包络的电源电压，否则，可以允许电源调制器保持恒定的电源电压。

根据一组实施例，提供了一种功率放大器系统。该系统包括：电源调制电路，具有参考电压输入、波谷电平输入以及输出电源电压的电源输出；功率放大电路，与所述电源调制电路的所述电源输出耦合以接收所述电源电压，并且具有信号输入和信号输出，所述信号输出是根据所述电源电压将增益施加到所述信号输入生成的；以及波谷检测电路，具有与所述功率放大电路的所述信号输出耦合的检测输入，并且具有与所述电源调制电路的所述波谷电平输入耦合的检测输出，所述检测输出是根据所述检测输入生成的，以实质上跟踪所述功率放大电路的所述信号输出的幅度包络的波谷电平。所述电源电压可由所述电源调制电路根据所述参考电压输入以及所述波谷电平输入进行调节，以实质上跟踪所述功率放大电路的所述信号输出的所述幅度包络。

根据另一组实施例，提供了另一种功率放大器系统。该系统包括：用于根据电源电压将增益施加到输入信号并且将共模DC电平施加到输出信号放大所述输出信号的装置；以及用于调节所述电源电压以根据动态检测所述输出信号的波谷电平动态跟踪所述输出信号的幅度包络的装置。一些实施例还包括：用于检测所述输出信号的所述波谷电平的装置；用于对所述用于调节的装置进行门控的装置，使得只有当所述电源电压高于预定的最小电源电压电平时，所述电源电压动态跟踪所述输出信号的所述幅度包络；和/或用于响应于检测所述波谷电平被拉到预定的最小波谷电平以下限制施加到所述输入信号的所述增益的装置。

根据另一组实施例，提供了一种用于功率放大电路中的电源电压调制的方法。该方法包括：在所述功率放大电路处接收电源电压；通过将增益施加到输入信号由所述功率放大电路生成输出信号，使得所述输出信号具有与所述电源电压对应的共模偏移；检测所述输出信号的幅度包络的波谷电平；以及根据所述波谷电平动态调节所述电源电压，使得所述电源电压动态跟踪所述输出信号的所述幅度包络。

附图说明

在此提及并构成其一部分的附图示出了本公开的实施例。附图与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1示出了根据各种实施例的示例性功率放大器系统；

图2示出了射频(RF)调幅(AM)信号的一部分的示例性波形；

图3示出了使用本文描述的新型包络跟踪的RF AM信号的一部分的示例性波形；

图4示出了根据各种实施例的具有门控的示例性功率放大器系统的电路框图；

图5示出了使用门控包络跟踪的RF AM信号的一部分的示例性波形；

图6示出了根据各种实施例的具有下拉检测的示例性功率放大器系统的电路框图；

图7示出了根据各种实施例的示例性功率放大器系统的框图；

图8示出了根据各种实施例的示例性波谷检测器；以及

图9示出了根据各种实施例的用于功率放大电路中的电源电压调制的示例性方法的流程图。

在附图中，相似的组件和/或特征可以具有相同的附图标记。此外，相同类型的各个组件可以通过在附图标记后跟有第二标记进行区分，所述第二标记用于在相似组件之间进行区分。如果在说明书中仅使用了第一附图标记，则而不考虑第二附图标记，描述内容可应用于具有相同的第一附图标记的相似组件中的任何一个。

具体实施方式

在以下描述中，为了彻底理解本发明，提供了许多具体细节。然而，本领域技术人员应当理解，本发明可以在没有这些细节中的一个或多个的情况下实现。在其他示例中，为了简洁的目的，本领域已知的特征和技术将不在描述。

图1示出了根据各种实施例的示例性功率放大器系统100。出于上下文的考虑，功率放大电路通常出于多种目的在各种应用中使用，包括将增益施加到信号以生成放大的输出信号。通常，功率放大器由电源电压电路生成的电源电压驱动。在许多传统实现方式中，电源电压电路使用恒定电源电压驱动功率放大电路。

在许多现代电子应用中，功率放大电路是信号通信系统的一部分。例如，蜂窝电话和具有无线通信能力的其他设备包括具有接收器和/或发送器用于传送射频(radiofrequency，RF)信号的无线系统。该信号可以包括调幅(AM)信号(例如，只具有幅度信息的信号、具有幅度和相位信息的一个或多个信号等)，通过调制以RF载波频率传送的信号的幅度(例如，信号强度)(例如，单独地调制、或者与调制信号的相位相结合、或者除了调制信号的相位之外还调制幅度)对信息进行编码。

作为示例，图2示出了RF AM信号的一部分的示例性波形200。如图所示，RF信号(VSIG)125进行了幅度调制，从而其幅度跟随包络。一些传统的包络跟踪功率放大器可以寻求提供基本恒定的电源电压(VDD)115，RF信号125基本上相对于VDD 115对称。例如，在任何特定时间，包络的波峰(EPEAK)215和包络的波谷(EVALLEY)225与VDD 115的距离基本相同，并且在最大波峰电压(VMAX)210和地电平(GND)205之间。

在这种情况下，使用恒定的电源电压驱动功率放大电路可能是低效的，特别是对于具有高峰值平均功率比(peak-to-average power ratio，PAPR)的功率放大电路。例如，功率效率通常是信号通信系统设计的重要方面，并且在AM信号情境中保持功率放大电路的恒定电源电压可以导致次优的功率效率(例如，当RF信号包络具有低幅度时，可能会向各组件提供过量的净空)。因此，传统的功率放大电路用于包络跟踪系统。在这样的系统中，可以改变功率放大电路的电源电压，以跟踪RF信号的调制幅度。

例如，一些传统方法检测输入到功率放大电路的RF信号的包络，估计期望由功率放大电路施加到RF信号的增益，并调整电源电压(例如，根据确定的功率放大器增益代码等)，以试图在变化的信号幅度上保持低净空。虽然这些方法可能是有效的，但是其效率通常会随着工艺、电压和温度(PVT)的变化等而变化，例如，功率放大电路、电源电路、天线等的制造公差和工艺变化的差异。因此，一些现有技术的方法包括附加的、复杂电路以缓解该问题。例如，一些较新的方法依赖于在制造期间确定各部件的特性，并在查找表(look-uptable，LUT)中选择用于设置电路参数的值以匹配所确定的特性。其他较新的方法使用复杂的电路(检测电路，包括数模转换器(digital-to-analog converter，DAC)和其他组件)，以表征电路工作期间的组件，并自动选择LUT中的值用于设置电路参数以匹配所确定的特性。

本文描述的实施例采用了一种新方法，该方法依赖于使用波谷检测以通知功率放大电路中的电源电压调制。例如，实施例通过将功率放大器的输出信号的幅度包络的波谷电平与恒定参考电平进行比较，调节功率放大电路的电源电压。这可以使调节的电源电压实际跟踪输出信号的包络，这样基本可以拉平包络的波谷。该方法提供了多个特征。一个特征是，拉平波谷往往会避免低效地向功率放大电路的组件提供过量的净空。另一个特征是，新方法基于功率放大电路的输出而不是功率放大电路的输入执行包络跟踪。这样，检测基本与功率放大电路中的PVT变化无关(例如，不受其影响和/或不对其进行补偿)。

返回图1，功率放大器系统100包括电源调制电路110、功率放大电路120和波谷检测电路140。电源调制电路110的实施例包括参考电压输入105、波谷电平输入111和输出电源电压(VDD)115的电源输出113。如下所述，电源输出113是根据参考电压输入105和波谷电平输入111生成的。例如，在一些实施例中，电源调制电路110包括运算放大器，该运算放大器具有与参考电压输入105耦合的负输入、与波谷电平输入111耦合的正输入以及与电源输出113耦合的输出。

功率放大电路120的实施例与电源调制电路110的电源输出113耦合以接收电源电压115。因此，功率放大电路120由电源电压115驱动。功率放大电路120具有信号输入125和信号输出130。信号输出130是根据电源电压115将增益施加到信号输入125生成的。在一些实施例中，功率放大电路120具有双端输出，使得信号输出130包括第一信号输出130a以及第二信号输出130b。例如，功率放大电路120可以是差分输出功率放大器，使得第一信号输出130a和第二信号输出130b是差分对(例如，第一以及第二信号输出130处的输出信号是互补的)。虽然本文示出了各种在具有差分输出的功率放大电路120的情境中的实施例，但也可以使用具有单端输出(即，具有单个信号输出130)的功率放大电路120实现实施例。例如，在这样的实施例中，波谷检测电路140可以与单个信号输出130耦合。在一些实现方式中，功率放大电路120是线性功率放大器。在其它实现方式中，功率放大电路120是极性功率放大器。

波谷检测电路140的实施例包括与功率放大电路120的信号输出130耦合的检测输入141。在功率放大电路120具有多个(例如，差分)信号输出130的情况下，波谷检测电路140可以包括对应的多个检测输入141。波谷检测电路140还可以包括与电源调制电路110的波谷电平输入111耦合的检测输出145。检测输出145是根据检测输入141生成的，以实质上跟踪功率放大电路120的信号输出130的幅度包络的波谷电平。在一些实现方式中，检测输出145为波谷电平。在其他实现方式中，检测输出145为对应于(即，指示)波谷电平的信号。

波谷检测电路140的一些实施例直接检测功率放大电路120的信号输出130的幅度包络的波谷电平。图8示出了根据各种实施例的说明性波谷检测器800。波谷检测器800可以是图1的波谷检测电路140的实现。如图所示，功率放大电路120的信号输出130(或在差分情况下的信号输出130a和信号输出130b)是波谷检测器800的输入。每个输入(对应于信号输出130)通过输入二极管耦合到电流源和电容器之间的节点。因此，该节点(电容器两端的电压，示为V1 820)实际上是波谷电平加上输入二极管电压降。V1 820节点通过减法二极管耦合到标记为V2 825的另一节点。另一电流源耦合在V2 825节点和地之间(通过减法二极管传递恒定电流)，使得V2 825处的电压实际上是V1 820处的电压减去减法二极管的电压降，并且近似为波谷电平(即，V1近似为波谷电平加上二极管电压降，V2近似为V1减去二极管电压降；因此V2近似为波谷电平)。在一些实现方式中，V2 825节点可以与低通滤波器耦合，以生成标记为V3 830的经过滤波的输出电压。波谷检测器800的输出(例如，可以对应于图1的DOUT 145)可以是V2 825、V3 830，或者对应于V2 825或V3 830的任何其他合适的电压。波谷检测电路140的其他实施例可以包括波峰检测电路，以检测功率放大电路的信号输出130的波峰电平和高频AC信号幅度。在这样的实施例中，波谷检测电路140根据波峰电平和高频AC信号幅度之间的差生成检测输出。

功率放大器系统100的实施例工作，使得电源电压115可由功率放大电路120根据参考电压输入105和波谷电平输入111进行调节，以实质上跟踪功率放大电路120的信号输出130的幅度包络。例如，随着信号输出130的包络的波峰的增加，功率放大电路120汲取了更多的电流。这会导致电源电压115降低，并且会导致包络的波谷被向下拉(例如，如图2所示)。波谷检测电路140可以检测到包络的波谷相对于电源电压115被向下拉，因此波谷检测电路140可以相应的降低电源调制电路110的波谷电平输入111处的电压电平。这可以使电源调制电路110增加电源电压115进行补偿，这样可以有效地提高信号输出130的包络的波谷电平(即，波谷电平与电源电压115的电平的距离相同；因此，提高了电源电压115的电平可以有效地提高波谷电平)。

这样，功率放大电路120的电源电压115实际上成为跟踪信号输出130包络的信号输出130的共模偏移。为了说明，图3示出了使用本文描述的新型包络跟踪的RF AM信号的一部分的示例性波形300。所示波形300可以是在图1的功率放大电路120的信号输出130的一个信号输出处的输出的示例。如图2所示，RF信号(VSIG)125进行了幅度调制，从而其幅度跟随包络，并且RF信号125基本相对于电源电压(VDD)115对称。然而，与图2不同，电源电压115实质上跟踪RF信号125的变化的包络。如图所示，以这种方式调节电源电压115势必会有效地使包络的波峰(EPAK)215加倍，并拉平包络的波谷(EVALLEY)225。

如上所述，这种方法的一个特征是，被拉平的波谷往往会避免低效地向组件(例如，功率放大电路120的组件)提供过量的净空。然而，至少需要向这些组件提供最小量的净空。例如，将电源电压115降的太低会导致晶体管和其他组件开始以非线性和/或其他不希望的模式工作。这样，实施例可以被配置使得平坦的EVALLEY 225的电平保持在地面电平(GND)205之上的某个量。例如，可以设计实施例以调节电源电压115，使得EVALLEY 225实质上保持在1伏、1.5伏等。

一些实施例提供了用于保持组件的净空的附加特征。图4示出了根据各种实施例的具有门控的示例性功率放大器系统400的电路框图。如图所示，除了添加门控电路420之外，功率放大器系统400实质上与图1的功率放大器系统100相同。门控电路420的实施例与波谷检测电路140耦合，并具有门控检测输出445。当电源电压115高于预定的最小电源电压电平时，可以生成门控检测输出445，以对应于波谷检测电路140的检测输出145。例如，当电源电压115保持在预定的最小电源电压电平之上时，门控电路420可以有效地通过检测输出145。当电源电压115下降到预定的最小电源电压电平时，门控电路420的实施例可以生成门控检测输出445，以使电源调制电路110将电源电压115保持在与预定的最小电源电压电平相对应的基本恒定的电平。例如，由于门控电路420，只有当电源电压115保持在预定的最小电源电压电平之上时，可以调节电源电压115，以实质上跟踪信号输出130的包络(即，拉平包络的波谷电平)；否则，反之。

为了说明，图5示出了使用门控包络跟踪的RF AM信号的一部分的示例性波形500。所示波形500可以是在图4的功率放大电路120的信号输出130的一个信号输出处的输出的示例。如图所示，存在电源电压115保持在预定的最小电源电压电平(VDDMIN)515之上的一些时间段(由时间段510表示)，以及电源电压115下降到VDDMIN 515的其它时间段(由时间段520表示)。可以假设，如果没有参考图4描述的门控，则可以允许电源电压115在时间段520期间下降到VDDMIN 515以下。然而，由于门控，电源电压115以在时间段520期间基本保持恒定的方式被调节，这实际上在时间段520期间不再拉平波谷。实际上，在时间段510期间，所得RF信号125看起来类似于图3的波形300，在时间段520期间，所得RF信号125看起来类似于图2的波形200。

如上所述，本文描述的新的跟踪方法可以实际通过拉平功率放大电路120输出的幅度包络的波谷提高功率效率。在图4和图5的实施例中，新的跟踪方法仅在某些时候使用。然而，未使用该跟踪的时间对应于输出信号幅度相对较低的时间，使得由于在该时间跟踪效率低下而存在相对少量的功率损耗。

在一些情况下，当功率放大电路120对输入信号施加过大的增益时，包络的波谷电平也可以被下拉。如上所述，电源调制电路110由电源电压107驱动，并且电源调制电路110输出的电源电压115受到电源电压107的限制。因为功率放大电路120由电源电压115驱动，并且电源电压115受到电源电压107的限制，所以同样地，输出信号的波峰幅度被限制(例如，被限制为电源电压107的两倍，或者低于电源电压107的两倍的一些小增量)。如上所述，功率放大器电路120的输出信号基本上相对于电源电压115对称(例如，电源电压115在任何时间基本上是包络幅度的平均值)。这样，如果功率放大电路120向输入信号施加一定量的增益，使输出信号波峰超过波峰幅度，这势必会下拉电源电压115电平；当波峰不能增加到超过最大波峰电平时，降低电源电压115电平实际上增加了波峰和电源电压115之间的距离。这样也可以下拉波谷电平。如上所述，不期望波谷电平被拉到最低电平以下。因此，一些实施例包括下拉检测功能。

图6示出了根据各种实施例的具有下拉检测的示例性功率放大器系统600的电路框图。如图所示，除了添加了下拉检测器610和限制器620之外，功率放大器系统600实质上与图1的功率放大器系统100相同。下拉检测器610的实施例检测波谷电平是否被拉到预定的最小波谷电平以下。限制器620的实施例与下拉检测器610和功率放大电路120耦合，以响应于下拉检测器610检测波谷电平被拉到预定的最小波谷电平以下，限制施加到信号输入125的增益。例如，响应于检测到波谷电平被拉到预定的最小波谷电平以下，限制器620可以指示功率放大电路120降低所施加的增益。在一些实现方式中，功率放大电路120根据增益代码施加增益，限制器620可以通过指示功率放大电路120回退增益代码指示功率放大电路120降低所施加的增益。

可以以各种方式实现下拉检测。在一些实现方式中，下拉检测器610具有与波谷检测电路的检测输出145(例如，门控电路420的门控检测输出445)耦合的下拉输入和与预定的最小波谷电平对应的最小波谷电平输入(VMIN)615。这种实现方式可以通过将下拉输入与最小波谷电平输入615进行比较，检测波谷电平是否被拉到预定的最小波谷电平以下。在其他实现方式中，下拉检测器610包括用于接收功率放大电路120的信号输出的波峰电平的第一下拉输入(VPEAK)605，以及用于接收对应于电源电压107的两倍预定最大波峰电平(例如，两倍的电源电压107减去预定小增量)的第二下拉输入(VTH)607。这样的实现方式可以通过将VPEAK 605和VTH进行比较，间接检测波谷电平是否被拉到预定的最小波谷电平以下(例如，当VPEAK605≥VTH时，波谷电平明显被拉到预定的最小波谷电平以下)。可以用其他技术确定何时波谷电平明显低于预定的最小波谷电平。例如，通过检测RF信号的波峰(即，包络的波峰和包络的波谷之间的差)何时达到或超过最大包络信号波峰电平(例如，电源电压的两倍减去预定的小增量减去调节的波谷电平)，可以确定波谷电平被拉到预定的最小波谷电平以下。作为另一个示例，通过检测电源电压115的波峰何时达到或超过最大电源波峰电平(例如，调节的波谷电平以及两倍的电源电压减去预定的小增量之和的一半)，可以确定波谷电平被拉到预定的最小波谷电平以下。

图7示出了根据各种实施例的示例性功率放大器系统700的框图。功率放大器系统700包括调节装置710和放大装置720。如本文所述，放大装置720可以包括用于根据电源电压(VDD)726将增益施加到输入信号722并将共模偏移施加到输出信号724放大输出信号724的任何合适的装置。例如，放大装置720可以包括具有单端输出或差分输出对的线性或极性功率放大器。调节装置710可以包括用于调节电源电压726，以根据动态检测输出信号724的波谷电平动态跟踪输出信号724的幅度包络的任何合适的装置。

在一些实施例中，调节装置710包括用于检测输出信号724的波谷电平的检测装置730。检测装置730可以包括任何合适的装置，例如直接或间接检测输出信号724的波谷电平的电路。调节装置710的一些实施例还可以包括门控装置740。门控装置740可以包括用于对调节装置710的调节功能进行门控的任何合适的装置，使得只有当电源电压726高于预定的最小电源电压电平时，电源电压726动态跟踪输出信号724的幅度包络。放大装置720的一些实施例包括限制装置750。限制装置750可以包括用于响应于检测波谷电平被拉到预定的最小波谷电平以下限制施加到输入信号722的增益的任何合适的装置。限制装置750的一些实现方式与检测装置730耦合，以从其接收波谷电平，并相应地确定波谷电平何时被拉到预定的最小波谷电平以下。检测装置的其它实施方式以其它方式确定波谷电平何时被拉到预定的最小波谷电平以下。

图9示出了根据各种实施例的用于功率放大电路中的电源电压调制的示例性方法900的流程图。该方法的实施例从阶段904开始，在功率放大电路处接收电源电压。在阶段908，实施例可以由功率放大电路通过将增益施加到输入信号生成输出信号，使得输出信号具有与电源电压的对应的共模DC电平。在一些实施例中，在阶段905，确定波谷电平是否被拉到预定的最小波谷电平以下。例如，当功率放大电路试图向输入信号施加一定量的增益，使输出信号的波峰超过最大电源电压(例如，略小于电源调节器的电源电压的两倍，例如电池电压)，这可能导致波谷电平被下拉以腾出空间。只有在阶段905处确定波谷电平没有被拉到预定的最小波谷电平以下时，该实施例才可以继续至阶段908，不限制增益的情况下生成输出信号。如果在阶段905处确定波谷电平被拉到预定的最小波谷电平以下，则实施例可以在阶段906响应于波谷电平被拉到预定的最小波谷电平以下，限制施加到输入信号的增益。

在阶段912，实施例可以检测输出信号的幅度包络的波谷电平。在一些实施例中，检测包括直接检测功率放大电路的信号输出的幅度包络的波谷电平。在其他实施例中，检测包括检测输出信号的波峰电平，并通过检测电源电压和波峰电平之间的差间接检测波谷电平。

在阶段916，实施例可以根据波谷电平动态调节电源电压，使得电源电压动态跟踪输出信号的幅度包络。在一些实施例中，调节包括将波谷电平与固定参考电压电平进行比较，使得根据该比较生成电源电压。在阶段913，一些实施例确定电源电压是否高于预定的最小电源电压电平。只有在阶段913处确定电源电压高于预定的最小电源电压电平时，该实施例才可以继续至阶段916的调节阶段(例如，使得电源电压动态跟踪输出信号的幅度包络)。否则，实施例可以在阶段914保持基本恒定的电源电压(例如，在最小电源电压处或附近)。

应理解，在本文当元件或组件被称为“连接”或“耦合”到另一元件或组件时，其可以直接连接或耦合到其他元件或组件，或者可以存在居间元件或组件。相反，当元件或组件被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一元件或组件时，它们之间不存在居间元件或组件。应理解，虽然术语“第一”、“第二”、“第三”等可以在本文中用于描述各种元件、组件，但这些元件、组件、区域不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件或组件与另一元件或组件进行区分。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，以下讨论的第一元件、组件可以被称为第二元件、组件。如本文所用，术语“逻辑低”、“低状态”、“低电平”、“逻辑低电平”、“低”或“0”可互换使用。术语“逻辑高”、“高状态”、“高电平”、“逻辑高电平”、“高”或“1”可互换使用。

如本文所用，术语“一(a)”、“一个(an)”和“所述(the)”可包括单数和复数指代。还应理解，术语“包括(comprising)”、“包括(including)”“具有(having)”及其变形，在本说明书中使用时，表明存在所述的特征、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或附加一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。相反，当在本说明书中使用时，术语“包括(consisting of)”表明所述的特征、步骤、操作、元件和/或组件，并且排除了附加的特征、步骤、操作、元件和/或组件。如本文使用的，词语“和/或”可以指并且可以包括一个或多个列出的关联的项目的任何可能组合。

虽然本文参考示例性实施例描述了本发明，但是该描述不应当被认为是对本发明的限制。相反，示例性实施例的目的是使本领域技术人员更好地理解本发明的精神。为了不模糊本发明的范围，省略了公知的工艺和制造技术的许多细节。参考说明书，示例性实施例的各种修改以及其它实施例对本领域技术人员来说是显而易见的。因此，所附权利要求旨在包括任何这样的修改。

此外，本发明的优选实施例的一些特征可以有利地使用，而无需使用相应地其他特征。因此，上述描述应该被认为仅仅是对本发明原理的说明，而非对本发明的限制。本领域技术人员应理解落入本发明范围内的上述实施例的变型。因此，本发明不限于以上讨论的具体实施例以及示例，而是由所附权利要求及其等同物来限定。

Claims (18)

1.一种功率放大器系统，包括：

电源调制电路，具有参考电压输入、波谷电平输入以及输出电源电压的电源输出；

功率放大电路，与所述电源调制电路的所述电源输出耦合以接收所述电源电压，并且具有信号输入和信号输出，所述信号输出是根据所述电源电压将增益施加到所述信号输入生成的；

波谷检测电路，具有与所述功率放大电路的所述信号输出耦合的检测输入，并且具有与所述电源调制电路的所述波谷电平输入耦合的检测输出，所述检测输出是根据所述检测输入生成的，以实质上跟踪所述功率放大电路的所述信号输出的幅度包络的波谷电平；以及

门控电路，与所述波谷检测电路耦合，并且生成门控检测输出，使得：当所述电源电压高于预定的最小电源电压电平时，所述门控检测输出对应于所述检测输出；

其中，所述电源电压可由所述电源调制电路根据所述参考电压输入以及所述波谷电平输入进行调节，以实质上跟踪所述功率放大电路的所述信号输出的所述幅度包络。

2.根据权利要求1所述的功率放大器系统，其中，所述波谷检测电路直接检测所述功率放大电路的所述信号输出的所述幅度包络的所述波谷电平。

3.根据权利要求1所述的功率放大器系统，其中，所述波谷检测电路包括：

电源输入，对应于所述电源电压的电源电平；以及

波峰检测电路，用于检测所述功率放大电路的所述信号输出的波峰电平和高频AC幅度电平，

其中，所述波谷检测电路根据所述波峰电平和所述高频AC幅度电平之间的差生成所述检测输出。

4.根据权利要求1所述的功率放大器系统，当所述电源电压小于或等于所述预定的最小电源电压电平时，所述门控检测输出使所述电源调制电路将所述电源电压保持在对应于所述预定的最小电源电压电平的电平。

5.根据权利要求1所述的功率放大器系统，还包括：

下拉检测电路，用于检测所述波谷电平是否被拉到预定的最小波谷电平以下；以及

限制电路，与所述下拉检测电路和所述功率放大电路耦合，以响应于所述下拉检测电路检测所述波谷电平被拉到所述预定的最小波谷电平以下，而限制施加到所述信号输入的所述增益。

6.根据权利要求5所述的功率放大器系统，其中，所述下拉检测电路包括与所述波谷检测电路的所述检测输出耦合的下拉输入，以通过将所述下拉输入与所述预定的最小波谷电平进行比较，检测所述波谷电平是否被拉到所述预定的最小波谷电平以下。

7.根据权利要求5所述的功率放大器系统，其中：

所述电源调制电路由电源电压驱动；以及

所述下拉检测电路包括：用于接收所述功率放大电路的所述信号输出的波峰电平的第一下拉输入，以及用于接收对应于所述电源电压的两倍的预定最大波峰电平的第二下拉输入，

其中，所述下拉检测电路通过将所述第一下拉输入与所述第二下拉输入进行比较，检测所述波谷电平是否被拉到所述预定的最小波谷电平以下。

8.根据权利要求1所述的功率放大器系统，其中，所述功率放大电路是差分输出功率放大电路，使得所述信号输出是差分信号输出对中的一个信号输出。

9.根据权利要求8所述的功率放大器系统，其中，所述波谷检测电路的所述检测输入，包括：

第一检测输入，与所述差分信号输出对中的第一信号输出耦合；以及

第二检测输入，与所述差分信号输出对中的第二信号输出耦合，

其中，所述检测输出是根据所述第一检测输入和所述第二检测输入生成的。

10.根据权利要求1所述的功率放大器系统，其中，所述功率放大电路是极性功率放大电路。

11.一种功率放大器系统，包括：

用于根据电源电压将增益施加到输入信号并且将共模DC电平施加到输出信号放大所述输出信号的装置；以及

用于调节所述电源电压以根据动态检测所述输出信号的波谷电平动态跟踪所述输出信号的幅度包络的装置；以及

用于对所述用于调节的装置进行门控的装置，使得只有当所述电源电压高于预定的最小电源电压电平时，所述电源电压动态跟踪所述输出信号的所述幅度包络。

12.根据权利要求11所述的功率放大器系统，其中，所述用于调节的装置还包括：

用于检测所述输出信号的所述波谷电平的装置。

13.根据权利要求11所述的功率放大器系统，其中，所述用于放大的装置还包括：

用于响应于检测所述波谷电平被拉到预定的最小波谷电平以下限制施加到所述输入信号的所述增益的装置。

14.一种用于功率放大电路中的电源电压调制的方法，所述方法包括：

在所述功率放大电路处接收电源电压；

通过将增益施加到输入信号由所述功率放大电路生成输出信号，使得所述输出信号具有与所述电源电压对应的共模偏移；

检测所述输出信号的幅度包络的波谷电平；

根据所述波谷电平动态调节所述电源电压；以及

对所述调节进行门控，使得只有当所述电源电压高于预定的最小电源电压电平时，所述电源电压动态跟踪所述输出信号的所述幅度包络。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述调节包括将所述波谷电平与固定参考电压电平进行比较，使得根据所述比较生成所述电源电压。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述检测包括直接检测所述功率放大电路的所述信号输出的所述幅度包络的所述波谷电平。

17.根据权利要求14所述的方法，其中，所述检测包括：

检测所述输出信号的波峰电平和高频AC幅度电平；以及

通过检测所述波峰电平和所述高频AC幅度电平之间的差间接检测所述波谷电平。

18.根据权利要求14所述的方法，还包括：

检测所述波谷电平被拉到预定的最小波谷电平以下；以及

响应于检测所述波谷电平被拉到所述预定的最小波谷电平以下，限制施加到所述输入信号的所述增益。

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