CN110176909B - 功率放大器 - Google Patents

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Abstract

公开了一种功率放大器。所述功率放大器包括多个并联耦合的晶体管。每个晶体管具有控制端和输出端，所述控制端被耦合以接收待放大的信号，并且所述输出端耦合到节点。所述功率放大器还包括匹配网络，所述匹配网络具有输入和输出，所述输入耦合到所述节点，并且所述输出可耦合到负载。所述功率放大器另外包括第一电路支路，所述第一电路支路形成所述功率放大器的扼流圈和谐波陷阱。所述第一电路支路包括第一电感、第二电感和第一电容器。所述第一电感具有第一端和第二端，所述第一端耦合到所述节点，并且所述第二端耦合到所述第二电感的第一端。所述第二电感的第二端耦合到AC接地。所述第一电容器与所述第二电感并联耦合。

Description

功率放大器
技术领域
本说明书涉及一种功率放大器。
背景技术
对用于RF和mm波应用的功率放大器的常见设计要求是功耗方面的效率。E类和F类放大器使用包括无源装置的输出网络来降低功耗并且因此通过利用谐波来提高效率。
在许多情况下，高次谐波终止所需的额外部件的损耗可能超过使用所述部件带来的益处。因此，在这些种类的放大器中通常仅利用2次谐波和3次谐波。在片上设计中，由于所需部件的复杂且有损耗的布置和/或考虑到尺寸约束，就连实现2次谐波终止和3次谐波终止也是个问题。鉴于此，在一些片上设计中，可能不使用3次和更高次谐波。虽然如此，但是在A类放大器中仅使用2次谐波仍然可以产生显著的效率提高。
US 5,146,178 A描述了一种阻抗匹配F类高频放大器，其包括连接到FET的栅极的接收高频信号的输入匹配电路。FET的漏极连接到输出匹配电路，所述输出匹配电路匹配基频和2次谐波频率，并且输出匹配电路的输出连接到偶次谐波终止电路。FET的输出阻抗处的杂散电抗分量由输出匹配电路抵消，并且因此，偶次谐波终止电路可以更准确地终止二次谐波频率。
EP 2,262,107 A1描述了一种逆F类放大器和方法。所述逆F类放大器包括：输入，其可操作用于接收待放大的微波频率信号；输出，其可操作用于向负载提供经放大信号；以及网络，其将所述输入与所述输出耦合并且可操作用于放大所述微波频率信号以生成所述经放大信号，所述网络包括放大装置和负载网络，所述负载网络包括至少一条可变长度传输线，所述可变长度传输线可操作用于使其长度得到调整以改变其有效电长度从而向所述放大装置提供所述微波频率信号的基频下的第一阻抗、所述微波频率信号的二次谐波频率下的第二阻抗以及所述微波频率信号的三次谐波频率下的第三阻抗，所述第二阻抗大于所述第一阻抗，并且所述第三阻抗小于所述第一阻抗。
发明内容
在随附的独立和从属权利要求中阐述了本公开的各方面。来自从属权利要求的特征的组合可以视情况并且不是仅仅是像权利要求中明确阐述的那样与独立权利要求的特征组合。
根据根据本公开的方面，提供了一种功率放大器，其包括：
多个并联耦合的晶体管，其中每个晶体管具有控制端和输出端，所述控制端被耦合以接收待放大的信号，并且所述输出端耦合到节点；
匹配网络，其具有输入和输出，所述输入耦合到所述节点，并且所述输出能够耦合到负载；
第一电路支路，其形成所述功率放大器的扼流圈和谐波陷阱，所述第一电路支路包括：
第一电感；
第二电感；以及
第一电容器，
其中所述第一电感具有第一端和第二端，所述第一端耦合到所述节点，并且所述第二端耦合到所述第二电感的第一端，
其中所述第二电感的第二端耦合到AC接地，并且
其中所述第一电容器与所述第二电感并联耦合。
根据本公开的实施例，可以在功率放大器的同一电路支路中提供扼流圈功能和谐波陷阱功能。这样可以减小功率放大器中所使用的部件的数量和/或尺寸。
所述第一电路支路可以包括被耦合以提供所述第一电感和所述第二电感的自耦变压器。当使用自耦变压器时，在第一电感与第二电感之间可能存在某种耦合，在这种情况下，可以减小用于提供第一电感和第二电感的部件(绕组)的总体尺寸。
所述自耦变压器可以包括共同绕组。所述共同绕组的第一部分可以提供所述第一电感。所述共同绕组的第二部分可以提供所述第二电感。
所述第一电感的所述第一端可以包括所述自耦变压器的第一端。所述第二电感的所述第二端可以包括所述自耦变压器的第二端。所述第一电感的所述第二端和所述第二电感的所述第一端包括所述自耦变压器的抽头。
所述抽头可以沿着所述共同绕组定位在所述第一部分和所述第二部分中间的位置处。
所述第一电感和所述第二电感可以由单独的电感器形成。
所述功率放大器可以具有多于一个连接到所述节点的扼流圈和谐波陷阱支路。这样可以为功率放大器提供更大的扼流电感，并且可以在所述多个晶体管之间提供更好的负载均衡。在一个实施例中，所述功率放大器另外包括：
第二电路支路，其形成所述功率放大器的扼流圈和谐波陷阱，所述第二电路支路包括：
第三电感；
第四电感；以及
第二电容器，
其中所述第三电感具有第一端和第二端，所述第一端耦合到所述节点，并且所述第二端耦合到所述第四电感的第一端，
其中所述第四电感的第二端耦合到AC接地，并且
其中所述第二电容器与所述第二电感并联耦合。
所述第二电路支路还可以包括自耦变压器。所述第二支路的所述自耦变压器可以被耦合以提供所述第三电感和所述第四电感。所述第二电路支路的所述自耦变压器被配置的方式可以与所述第一电路支路的上述自耦变压器类似。
所述第三电感和所述第四电感可以由单独的电感器形成。
所述多个并联晶体管中的每一个可以是双极结型晶体管。在一些实施例中，所述双极结型晶体管可以是异质结双极型晶体管(HBT)。每个控制端因此可以是基极端，并且每个输出端因此可以是双极结型晶体管的集电极端。
还设想的是，可以使用场效应晶体管(FET)。例如，可以使用MOSFET晶体管代替双极结型晶体管。在这种实施例中，每个控制端将是栅极端，并且每个输出端将是源极或漏极端。另外设想的是，可以使用高电子迁移率晶体管(HEMT)、金属半导体场效应晶体管(MESFET)或结型栅场效应晶体管(JFET)。
所述放大器可以是F类放大器。所述功率放大器可以是射频(RF)功率放大器。所述功率放大器可以是微波功率放大器。所述功率放大器可以是毫米波功率放大器。
为了本公开的目的，“射频”(RF)是指通常处于但不限于10MHz≤f≤30GHz的范围内的频率。为了本公开的目的，“微波”是指通常处于但不限于300MHz≤f≤300GHz的范围内的频率。为了本公开的目的，“毫米波”是指通常处于但不限于30GHz≤f≤300GHz的范围内的频率。
根据本公开的另一方面，提供了一种集成电路，其包括上文所述种类的功率放大器。
所述电感可以由形成于所述集成电路的金属化堆叠中的电感器绕组形成。在所述金属化堆叠中，所述绕组中形成所述第一电感的至少一些可以直接布置在所述绕组中形成所述第二电感的至少一些上方或下方。这样可以减小金属化堆叠中需要的容纳用于形成功率放大器的扼流圈和谐波陷阱的绕组所需的区域。在具有上述第二电路支路的实例中，在所述金属化堆叠中，所述绕组中形成所述第三电感的至少一些可以直接布置在所述绕组中形成所述第四电感的至少一些上方或下方。再次，这样可以减小金属化堆叠中需要的容纳用于形成功率放大器的扼流圈和谐波陷阱的绕组所需的区域。在所述金属化堆叠中，形成所述第一电感和所述第二电感的所述绕组可以与形成所述第三电感和所述第四电感的所述绕组横向分离。这样可以减少形成所述第一电感和所述第二电感的所述绕组与形成所述第三电感和所述第四电感的所述绕组之间的不需要的耦合。
附图说明
以下将参考附图仅通过举例描述本公开的一些实施例，在附图中，类似的附图标记表示类似的元件，并且在附图中：
图1示出了F类放大器的例子的示意图；
图2示出了功率放大器的功率级的例子的示意图；
图3示出了F类放大器的另一个例子的示意图；
图4示出了F类放大器的另外的例子的示意图；
图5示出了根据本公开的实施例的放大器的示意图；
图6示出了根据本公开的另一个实施例的放大器的示意图；并且
图7示出了根据本公开的实施例的功率放大器的功率级的布局的示意图。
具体实施方式
以下参考附图对本公开的实施例进行描述。
图1示出了F类放大器10的例子的示意图。放大器10包括输出晶体管2，所述输出晶体管2可以是双极结型晶体管。晶体管2的基极被耦合以接收输入RF信号(RFin)以供放大。
输出晶体管2的发射极耦合到接地。输出晶体管2的集电极耦合到节点5。节点5通过电感器6耦合到电压源4。电感器6形成放大器10的RF扼流圈(RFC)。RF扼流圈以晶体管2的集电极到接地电容进行谐振。
放大器10还包括匹配网络8，所述匹配网络8将电阻负载20(Rload)变换为放大器10的期望负载线。电阻负载20通常可以包括由结合放大器10的RF装置中的天线呈现的负载。
放大器10还包括奇次谐波开路12，所述奇次谐波开路12通常包括串联耦合于匹配网络8与节点5之间的一个或多个无源装置。放大器10另外包括分流偶次谐波短路14，所述分流偶次谐波短路14通常包括耦合于节点5与AC接地之间的一个或多个无源装置。
高频和高功率放大器设计中的常见问题在于晶体管芯(transistor core)的设计。在较高频率下(尤其是对于谐波来说)，高功率应用所需的大晶体管布局的电气尺寸可以不再被视为集总分量。为了降低功率放大器10中的输出晶体管2的温升(由于高功率耗散而产生)，输出晶体管2可以被分成多个更小的单元。图2示意性地示出了这种情况的例子，在所述例子中，提供了四个单独的晶体管单元30A、30B、30C、30D。为了减少耐热性和源极退化，还可以调整放大器的布局以将热焊盘和接地焊盘定位在每个晶体管单元30A、30B、30C、30D附近。然而，此方法的缺点在于所述布局的物理尺寸可能相对较大。此外，在此设计中，向每个晶体管单元30A、30B、30C、30D提供负载阻抗是具有挑战性的。
为了最小化不同晶体管单元30A、30B、30C、30D遇到的可能的负载失衡，可以使用两个单独的RF扼流圈。这些RF扼流圈可以设置在放大器电路的单独支路中。图3示出了这种情况的例子。
图3中的放大器10包括与图2的单独晶体管单元30A、30B、30C、30D中设置的输出晶体管相对应的输出晶体管(所述晶体管在图3中以附图标记32共同表示)。每个单元中的输出晶体管32的基极被耦合以接收输入RF信号(RFin)以供放大。
每个输出晶体管32的发射极耦合到接地。每个输出晶体管32的集电极耦合到节点5。节点5通过电感器6A耦合到第一支路中的电压源4A。电感器6A形成放大器10的第一RF扼流圈(RFC)。节点5还通过电感器6B耦合到第二支路中的电压源4B。电感器6B形成放大器10的第二RF扼流圈(RFC)。注意，电感器6A、6B的电感值可以是2×Lchoke，其中Lchoke是图1中所示种类的放大器中使用的电感，在所述放大器中，仅存在单个形成RF扼流圈的电感器6。图3中的RF扼流圈以晶体管32的集电极到接地电容进行谐振。扼流电感器6A、6B还将在2次谐波短路的基频下遇到的电容调出。
放大器10还包括匹配网络8，所述匹配网络8将电阻负载20(Rload)变换为放大器10的期望负载线，如上文关于图1所述。再次，电阻负载20通常可以包括由结合放大器10的RF装置中的天线呈现的负载。
放大器10另外包括分流偶次谐波短路。在本例子中，这些短路包括电感器34和电容器36。电感器34可以具有第一端和第二端，所述第一端耦合到节点5并且所述第二端耦合到电容器36的第一端。电容器36的第二端可以耦合到AC接地。因此，电感器34和电容器36串联耦合于节点5与AC接地之间。可以根据待放大的RF信号的2次谐波选择电感器34的电感和电容器36的电容。
在图3所示种类的放大器的情况下，在1次谐波下，晶体管单元30A、30B、30C、30D遇到的负载将基本上相同。然而，图3中采取的方法的缺点在于提供两个RF扼流圈需要使用更多电感器，由此使用的空间将增加一倍。因此，布局约束可能变得相当严格。这样可以进而甚至导致功率放大器10性能下降，这是因为电感器之间的耦合变得更大，这可能影响晶体管32在1次和更高次谐波频率下遇到的负载阻抗。此外，在此布局中，每个单元遇到的2次谐波负载可能仍然保持失衡。
还可以将由图3中的电感器34和电容器36形成的2次谐波陷阱分成两个支路，如图4所示。在图4中，2次谐波陷阱包括第一支路和第二支路。
第一支路包括电感器34A和电容器36A。电感器34A可以具有第一端和第二端，所述第一端耦合到节点5，并且所述第二端耦合到电容器36A的第一端。电容器36A的第二端可以耦合到AC接地。因此，第一支路的电感器34A和电容器36A串联耦合于节点5与AC接地之间。
第二支路包括电感器34B和电容器36B。电感器34B可以具有第一端和第二端，所述第一端耦合到节点5(借此，电感器34A、34B的第一端耦合在一起)，并且所述第二端耦合到电容器36B的第一端。电容器36B的第二端可以耦合到AC接地。因此，第二支路的电感器34B和电容器36B串联耦合于节点5与AC接地之间。
可以根据待放大的RF信号的2次谐波选择电感器34A、34B的电感以及电容器36A、36B的电容。在本例子中，电感器34A、34B的电感值可以是2×L2nd，并且电容器36A、36B的电容值可以是C2nd/2，其中L2nd和C2nd是将根据在单个支路中设置了2次谐波陷阱的放大器(例如，图3的放大器10)中的2次谐波使用的电感值和电容值。
图4所示的放大器10的其它部件可以与上文关于图3描述的部件基本上相同。
图3和图4中采取的方法的另外的潜在缺点在于，当在单独的支路中设置有2次谐波陷阱时(如图4所示)，需要额外的电感器，那些额外的电感器的电感值大于在包括单个支路的2次谐波陷阱中使用的电感器。布局限制，特别是在片上设计中，可能因此抑制对图4所示种类的放大器10的实施。
图5示出了根据本公开的实施例的功率放大器10的示意图。功率放大器10包括多个晶体管32。晶体管32并联耦合。例如，每个晶体管32可以设置在相应单元(如30A、30B、30C、30D......)中，如上文结合图2所述。每个晶体管32具有控制端，所述控制端被耦合以接收待放大的信号。每个晶体管32还具有耦合到节点5的输出端。
在本实施例中，每个晶体管32是双极结型晶体管。双极结型晶体管可以是如附图所示的NPN双极结型晶体管，但是还设想的是，可以使用PNP双极结型晶体管。在本实施例中，每个晶体管32的控制端是每个双极结型晶体管的基极端。在本实施例中，每个晶体管32的输出端是每个双极结型晶体管的集电极端。如图5所示，每个双极结型晶体管的发射极端可以耦合到接地。还设想的是，在一些例子中，晶体管可以包括以共基极配置耦合的NPN双极结型晶体管。另外设想的是，功率放大器10可以包括共源共栅作为晶体管32的输出级。
还设想的是，晶体管32可以是场效应晶体管(FET)。例如，晶体管32可以是MOSFET晶体管。在这种实施例中，每个控制端将是MOSFET晶体管之一的栅极端，并且每个输出端将是MOSFET晶体管之一的源极端或漏极端。另一个端(未连接到节点5的源极端或漏极端)可以连接到接地，其连接方式与图5所示的双极结型晶体管的发射极连接到接地的方式相同。另外设想的是，可以使用高电子迁移率晶体管(HEMT)、金属半导体场效应晶体管(MESFET)或结型栅场效应晶体管(JFET)。
在本实施例中，待放大的信号是RF信号(RFin)。还设想的是，待放大的信号可以是微波信号或毫米波信号。
功率放大器10还包括匹配网络8。匹配网络8可以包括一个或多个如电感器或电容器等无源部件。匹配网络8具有耦合到电阻负载20的输出。匹配网络8可以将电阻负载20(Rload)变换为功率放大器10的期望负载线。电阻负载20可以例如包括由结合功率放大器10的装置(例如，RF装置、微波装置或毫米波装置)中的天线呈现的负载。匹配网络8还具有耦合到节点5的输入。因此，匹配网络8的输入耦合到所述多个晶体管32中的每一个的输出。
功率放大器10可以是F类放大器。F类放大器可以使用包括无源装置的输出网络来降低功耗并且因此通过利用谐波来提高效率。在本实施例中，功率放大器10利用RF、微波或毫米波信号的2次谐波。
根据本公开的一些实施例，功率放大器10可以包括一个或多个电路支路，所述电路支路形成功率放大器10的扼流圈和谐波陷阱。在本实施例中，功率放大器10包括第一电路支路50和第二电路支路60，但是设想的是，在一些实施例中，功率放大器10包括单个这种电路支路(例如，电路支路50或电路支路60)。
第一电路支路50包括第一电感52、第二电感54以及第一电容器56。每个电感52、54可以由电感器提供。形成电感52、54的电感器可以是可以被串联耦合的单独的电感器。
第一电感52具有耦合到节点5的第一端。因此，第一电感52的第一端可以耦合到所述多个晶体管32中的每一个的输出。第一电感52的第二端耦合到第二电感54的第一端。第二电感54的第二端例如通过电压源Vcc耦合到AC接地。第一电容器56与第二电感54并联耦合。具体地说，第一电容器56的第一端可以耦合到第二电感54的第一端，并且第一电容器56的第二端可以耦合到第二电感54的第二端。
第二电路支路60被配置的方式可以与第一电路支路50类似。因此，本实施例中的第二电路支路60包括第三电感62、第四电感64以及第二电容器66。与第一电路支路50一样，每个电感62、64可以由电感器提供。形成电感62、64的电感器可以是可以被串联耦合的单独的电感器。
第三电感62具有耦合到节点5的第一端。因此，第三电感62的第一端可以耦合到所述多个晶体管32中的每一个的输出。第三电感62的第二端耦合到第四电感64的第一端。第四电感64的第二端例如通过电压源Vcc耦合到AC接地。第二电容器66与第四电感64并联耦合。具体地说，第二电容器66的第一端可以耦合到第四电感64的第一端，并且第二电容器66的第二端可以耦合到第四电感64的第二端。
与图1、图3和图4中所示种类的功率放大器(在所述功率放大器中，扼流圈功能和谐波陷阱功能分别提供于所述功率放大器自身的专用电路支路中)相比，在根据本公开的实施例的功率放大器10中，扼流圈功能和谐波陷阱功能设置在同一电路支路中。因此，电路支路50可以为功率放大器10提供扼流圈功能和谐波陷阱功能，并且电路支路60也可以为功率放大器10提供扼流圈功能和谐波陷阱功能。
尽管可以使用单个电路支路来提供功率放大器10的扼流圈功能和谐波陷阱功能，但是可以提供多于一个这种电路支路(例如，在图5的实施例中，存在两个这种电路支路50、60)，以便为功率放大器10提供更大的扼流电感并且在所述多个晶体管32之间实现更好的负载均衡。
将提供功率放大器的扼流圈功能和谐波陷阱功能的部件(电感、电容)重新布置到同一电路支路中可以减少所需部件的总体数量和/或尺寸。这样进而可以节省例如体现功率放大器10的集成电路上的空间。
图6示出了根据本公开的另一个实施例的放大器的示意图。图6中的功率放大器在某些方面与上文结合图5描述的功率放大器类似，并且下文将仅对差异进行描述。
与图5的实施例一样，图6中的功率放大器10包括两个电路支路70、80，所述电路支路形成功率放大器10的扼流圈和谐波陷阱。如前所述，设想的是，功率放大器10可以仅包括单个这种电路支路(或者，实际上，多于两个这种电路支路)。
图6中的功率放大器10的第一电路支路70包括第一电感72、第二电感74以及第一电容器76。与图5相比，图6的实施例中的电感由自耦变压器78提供。自耦变压器78可以包括共同绕组，所述共同绕组的一部分形成第一电感72，并且所述共同绕组的一部分形成第二电感74。
与图5的实施例一样，所述第一电感72具有耦合到节点5的第一端(举例来说，自耦变压器78的共同绕组的第一端部可以耦合到节点5)。因此，第一电感72的第一端可以耦合到所述多个晶体管32中的每一个的输出。
与图5的实施例一样，第一电感72的第二端耦合到第二电感74的第一端。第一电感72的第二端和第二电感74的第一端可以被视为定位在自耦变压器78的共同绕组上的某个点处，在所述点处，共同绕组的形成第一电感72的部分与共同绕组的形成第二电感74的部分会合。如下所述，这个点可以设置有抽头73。
第二电感74的第二端(举例来说，自耦变压器78的共同绕组的第二端部)通过例如电压源Vcc耦合到AC接地。
第一电容器76与第二电感74并联耦合。具体地说，第一电容器76的第一端可以耦合到第二电感74的第一端，并且第一电容器76的第二端可以耦合到第二电感74的第二端。为了实施这一情形，共同绕组的形成第一电感72的部分与共同绕组的形成第二电感74的部分会合的点可以设有抽头，并且抽头73可以连接到第一电容器76的第一端。
第二电路支路80被配置的方式可以与第一电路支路70类似。因此，第二电路支路80包括第三电感82、第四电感84以及第二电容器86。再次，本实施例中的电感82、84由自耦变压器88提供。自耦变压器88可以包括共同绕组，所述共同绕组的一部分形成第三电感82，并且所述共同绕组的一部分形成第四电感84。
与第一电路支路70一样，第二电路支路80的第三电感82具有耦合到节点5的第一端(举例来说，自耦变压器88的共同绕组的第一端部可以耦合到节点5)。因此，第三电感82的第一端可以耦合到所述多个晶体管32中的每一个的输出。
与第一电路支路70一样，第二电路支路80的第三电感82的第二端耦合到第四电感84的第一端。第三电感82的第二端和第四电感84的第一端可以被视为定位在自耦变压器88的共同绕组上的某个点处，在所述点处，共同绕组的形成第三电感82的部分与共同绕组的形成第四电感84的部分会合。再次，这个点可以设置有抽头83。
第四电感84的第二端(举例来说，自耦变压器88的共同绕组的第二端部)通过例如电压源Vcc耦合到AC接地。
第二电容器86与第四电感84并联耦合。具体地说，第二电容器86的第一端可以耦合到第四电感84的第一端，并且第二电容器86的第二端可以耦合到第四电感84的第二端。为了实施这一情形，共同绕组的形成第三电感82的部分与共同绕组的形成第四电感84的部分会合的点可以设有抽头，并且抽头83可以连接到第二电容器86的第一端。
如已经关于图5的实施例描述的，图6中的电路支路70、80可以各自为功率放大器10提供扼流圈功能和谐波陷阱功能。再次，将提供功率放大器的扼流圈功能和谐波陷阱功能的部件(电感、电容)重新布置到同一电路支路中可以减少所需部件的总体数量和/或尺寸。这样进而可以节省例如体现功率放大器10的集成电路上的空间。
使用自耦变压器78、88来提供第一电路支路70和第二电路支路80的电感72、74、82、84可以进一步减小提供功率放大器10的扼流圈功能和谐波陷阱功能所需的部件的总体数量和/或尺寸(例如，与图5的实施例相比，在所述实施例中，每个电感52、54、62、64可以由单独的电感器提供)。使用自耦变压器还可以降低由支路提供的扼流圈功能的DC电阻(例如，与使用单独的电感器相比)，这可以提高功率放大器10的总体效率和输出功率。
根据本公开的实施例，功率放大器可以在集成电路中实施。集成电路可以具有定位在其主要表面上的金属化堆叠。如本领域中已知的，金属化堆叠通常包括多个金属层，所述金属层包括穿插有电介质的图案化金属特征。每个金属层与堆叠中的相邻金属层可以通过中间电介质层分离。这些电介质层可以包括用于将金属层的图案化金属特征互连的金属填充过孔。在这种实施例中，每个电路支路(例如，电路支路50、60、70、80)的电感可以由形成于集成电路的金属化堆叠中的电感器绕组形成。
图7示出了根据本公开的实施例的功率放大器10的功率级的布局的示意图。在此实施例中，功率放大器10被实施在集成电路中，并且电路支路的无源装置(例如，电感和电容器)设置在如上所述的金属化堆叠中。
如上文关于图2所描述的，本实施例中的晶体管(例如，上文关于图5和图6所述的晶体管32)设置于多个(例如，四个)单独的晶体管单元130A、130B、130C、130D中。每个单元130A、130B、130C、130D中的晶体管32的基极被耦合以接收输入信号以供放大，所述输入信号可以是RF信号(例如，如图7所示的RFin)、微波信号或毫米波信号。为了减少耐热性和源极退化，还可以调整功率放大器10的布局以将热焊盘和接地焊盘定位在每个晶体管单元30A、30B、30C、30D附近。
本实施例中的功率放大器10包括如上文关于图5和图6描述的匹配电路8。本实施例中的匹配电路8包括电感器180。电感器180的端202之一可以(例如，通过如上所述的节点5)耦合到晶体管单元130A、130B、130C、130D。晶体管180的另一个端204可以耦合到如天线等负载。
此例子中的功率放大器10包括两个上文关于图6描述的种类的电路支路。因此，第一支路包括自耦变压器78和电容器76，其中电容器端耦合到AC接地并且耦合到自耦变压器78的抽头73。自耦变压器78的第一端(例如，通过如上所述的节点5)耦合到晶体管单元130A、130B、130C、130D。自耦变压器78的第二端可以连接到Vcc焊盘202A。类似地，第二支路包括自耦变压器88和电容器86，其中电容器端耦合到接地并且耦合到自耦变压器78的抽头83。自耦变压器88的第一端(例如，通过如上所述的节点5)耦合到晶体管单元130A、130B、130C、130D。自耦变压器88的第二端可以连接到Vcc焊盘202B。
本实施例中的自耦变压器78、88和电感器180的绕组由金属化堆叠中的图案化金属特征形成。这些绕组可以定位在所述堆叠的多个层中。举例来说，晶体管180的匝和自耦变压器78、88的共同绕组的匝可以定位在所述堆叠中的一系列层中，其中每个层中的匝使用金属填充过孔耦合到下一个层中的匝。电容器76和86的板也可以使用金属化堆叠中的图案化金属特征来实施。
当电路支路的无源装置(例如，电感和电容器)设置在如上所述的金属化堆叠中时，在金属化堆叠中，形成电路支路的第一电感(例如，52、62、72、82)的绕组中的至少一些可以直接布置在形成所述电路支路的第二电感(例如，54、64、74、84)的绕组中的至少一些上方或下方。这样可以减小金属化堆叠中需要的容纳用于形成功率放大器的扼流圈和谐波陷阱的绕组所需的区域。
如图7所示，在包括两个电路支路的本实施例中，自耦变压器78的匝和自耦变压器88的匝在金属化堆叠中彼此横向分离(也就是说，当在与金属化堆叠的层之一的表面法线平行的方向上观看所述堆叠时，自耦变压器78的匝与自耦变压器88的匝之间没有重叠)。以此方式将自耦变压器78的匝与自耦变压器88的匝分离可以减少形成自耦变压器78中的第一电感和第二电感(例如，72、74)的共同绕组与形成自耦变压器88中的第三电感和第四电感(例如，82、84)的共同绕组之间的不需要的耦合。
重新布置本文描述的电路支路中的部件可能需要适当选择所使用的电感值和电容值。下文描述了这种情况的例子。
在图5的实施例中，电路支路50、60的各个电阻和电容的值可以为如下：
·第一电感52：L11
·第二电感54：L12
·第三电感62：L11
·第四电感64：L12
·第一电容器56：C1
·第二电容器66：C1
注意，图5本身也标记了这些值。注意，此例子中的每个电路支路50、60的对应部件总体上具有相同的值(因为所述电路支路总体上是对称的)。
可以使用以下方程计算这些电感值和电容值：
其中Lchoke、L2nd和C2nd是上文关于图1、图3和图4所讨论的电感值。
在图6的实施例中，电路支路50、60的各个电阻和电容的值可以为如下：
·第一电感72：L21
·第二电感74：L22
·第三电感82：L21
·第四电感84：L22
·第一电容器76：C2
·第二电容器86：C2
注意，图6本身也标记了这些值。再次，注意，此例子中的每个电路支路70、80的对应部件总体上具有相同的值(因为所述电路支路总体上是对称的)。
可以使用以下方程计算这些电感值和电容值：
C2＝n2×C1/>
其中L11、L12和C1是上文关于图5的例子计算的电感值和电容值，其中km是和第一电感72与第二电感74(这些电感的匝定位在彼此顶部，如关于图7所述)之间以及第三电感82与第四电感84(这些电感的匝定位在彼此顶部，如关于图7所述)之间的互感相关联的耦合系数，并且其中n是自耦变压器的初级绕组与次级绕组之间的匝比。
应当理解的是，上文提供的值仅仅是例子，并且所选择的值还可能根据功率放大器中设置的电路支路的数量而变化。
因此，已经描述了一种功率放大器。所述功率放大器包括多个并联耦合的晶体管。每个晶体管具有控制端和输出端，所述控制端被耦合以接收待放大的信号，并且所述输出端耦合到节点。所述功率放大器还包括匹配网络，所述匹配网络具有输入和输出，所述输入耦合到所述节点，并且所述输出可耦合到负载。所述功率放大器另外包括第一电路支路，所述第一电路支路形成所述功率放大器的扼流圈和谐波陷阱。所述第一电路支路包括第一电感、第二电感和第一电容器。所述第一电感具有第一端和第二端，所述第一端耦合到所述节点，并且所述第二端耦合到所述第二电感的第一端。所述第二电感的第二端耦合到AC接地。所述第一电容器与所述第二电感并联耦合。
尽管已经描述了本公开的具体实施例，但是应当理解的是，可以在权利要求的范围内进行修改/添加和/或替换。

Claims (9)

1.一种功率放大器，其特征在于，其包括：
多个并联耦合的晶体管，其中每个晶体管具有控制端和输出端，所述控制端被耦合以接收待放大的信号，并且所述输出端耦合到节点；
匹配网络，其具有输入和输出，所述输入耦合到所述节点，并且所述输出能够耦合到负载；
第一电路支路，其形成所述功率放大器的扼流圈和谐波陷阱，所述第一电路支路包括：
第一电感；
第二电感；以及
第一电容器，
其中所述第一电感具有第一端和第二端，所述第一端耦合到所述节点，并且所述第二端耦合到所述第二电感的第一端，
其中所述第二电感的第二端耦合到AC接地，并且
其中所述第一电容器与所述第二电感并联耦合；
第二电路支路，其形成所述功率放大器的扼流圈和谐波陷阱，所述第二电路支路包括：
第三电感；
第四电感；以及
第二电容器，
其中所述第三电感具有第一端和第二端，所述第一端耦合到所述节点，并且所述第二端耦合到所述第四电感的第一端，
其中所述第四电感的第二端耦合到AC接地，并且
其中所述第二电容器与所述第二电感并联耦合。
2.根据权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，所述第一电路支路包括被耦合以提供所述第一电感和所述第二电感的自耦变压器。
3.根据权利要求2所述的功率放大器，其特征在于，所述自耦变压器包括共同绕组，其中所述共同绕组的第一部分提供所述第一电感，并且其中所述共同绕组的第二部分提供所述第二电感。
4.根据权利要求3所述的功率放大器，其特征在于，所述第一电感的所述第一端包括所述自耦变压器的第一端，其中所述第二电感的所述第二端包括所述自耦变压器的第二端，并且其中所述第一电感的所述第二端和所述第二电感的所述第一端包括所述自耦变压器的抽头。
5.根据权利要求4所述的功率放大器，其特征在于，所述抽头沿着所述共同绕组定位在所述第一部分和所述第二部分中间的位置处。
6.根据权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，所述第一电感和所述第二电感由单独的电感器形成。
7.根据权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，所述第二电路支路包括被耦合以提供所述第三电感和所述第四电感的自耦变压器。
8.根据权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，所述第三电感和所述第四电感由单独的电感器形成。
9.一种集成电路，其特征在于，其包括根据在前的任一项权利要求所述的功率放大器。
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