CN110809856A - 用于功率放大器的限流电路 - Google Patents

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Abstract

本公开的某些方面提供了对放大器(401)(诸如在射频(RF)前端的功率放大器)进行限流保护的方法和装置。一个示例限流电路通常包括耦合到电流源(404)的节点，耦合到该节点的多个电流吸收设备(406)，耦合在该节点和多个电流吸收设备(406)中的至少一个电流吸收设备之间的一个或多个开关(408)，以及偏置电路，该偏置电路具有耦合到该节点的输入和用于耦合到该放大器(401)的输入的输出。

Description

用于功率放大器的限流电路
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年7月10日提交的美国申请号16/031,834的优先权，该申请要求于2017年7月11日提交的标题为“Current-Limiting Circuit for a Power Amplifier”的美国临时专利申请序列号62/531,181的优先权，两者通过整体引用合并于此。
技术领域
本公开的某些方面通常涉及电子电路，并且更特别地，涉及限流电路。
背景技术
广泛地部署无线通信网络以提供各种通信服务，诸如电话、视频、数据、消息收发、广播等。这样的网络通常是多址网络，通过共享可用的网络资源来支持多个用户的通信。例如，一个网络可以是3G(第三代移动电话标准和技术)系统，其可以经由各种3G无线接入技术(RAT)中的任何一个来提供网络服务，3G无线接入技术包括EVDO(演进数据优化)、1xRTT(1倍无线电传输技术，或简称1x)、W-CDMA(宽带码分多址)、UMTS-TDD(通用移动电信系统-时分复用)、HSPA(高速分组接入)、GPRS(通用分组)无线电服务)或EDGE(用于全球演进的增强的数据速率)。3G网络是一种广域蜂窝电话网络，它已经发展为除了语音呼叫之外还融合了高速互联网访问和视频电话。此外，与其他网络系统相比，3G网络可能会更加完善并提供更大的覆盖范围。这样的多址网络还可以包括码分多址(CDMA)系统、时分多址(TDMA)系统、频分多址(FDMA)系统、正交频分多址(OFDMA)系统、单载波FDMA(SC-FDMA)网络、第3代合作伙伴计划(3GPP)长期演进(LTE)网络和高级长期演进(LTE-A)网络。
无线通信网络可以包括能够支持用于多个移动站通信的多个基站。移动站(MS)可以经由下行链路和上行链路与基站(BS)通信。下行链路(或前向链路)是指从基站到移动站的通信链路，而上行链路(或反向链路)是指从移动站到通信链路的基站。基站可以在下行链路上向移动站发射数据和控制信息，和/或可以在上行链路上从移动站接收数据和控制信息。基站和/或移动站可以包括具有功率放大器的射频前端，该功率放大器耦合到一个或多个天线以进行发射。
发明内容
本公开的某些方面通常涉及限流电路，诸如用于放大器的限流保护的电路(例如，无线设备的射频前端中的功率放大器)。
本公开的某些方面提供一种用于放大器的限流电路。该电路通常包括耦合到电流源的节点、耦合到该节点的多个电流吸收设备、耦合在节点与多个电流吸收设备中的至少一个电流吸收设备之间的一个或多个开关以及偏置电路，该偏置电路具有耦合到节点的输入以及用于耦合到放大器的输入的输出。
本公开的某些方面一种提供对放大器进行限流的方法。该方法通常包括向节点提供电源电流，该节点耦合到多个电流吸收设备；经由偏置电路将偏置电流提供给放大器的输入，该偏置电路的输入耦合到该节点并且输出耦合到放大器的输入；以及选择性地闭合一个或多个耦合在节点与多个电流吸收设备中的至少一个电流吸收设备之间的开关，以调节从电源电流导出的参考电流，该参考电流将偏置电路的输入电流限制到不大于参考电流，用于该偏置电路的输入电流基于偏置电流。
本公开的某些方面提供一种装置。该装置通常包括：用于放大射频信号的部件，用于提供基本恒定电流的部件，通过该用于供应所述基本恒定的电流的部件，提供用于可调节地吸收电流的部件；以及用于偏置该用于放大的部件的部件，该用于偏置的部件被耦合在该用于可调节地吸收电流的部件与该用于放大的部件之间。
附图说明
为了可以详细地理解本公开的上述特征的方式，可以通过参考多个方面来对上面简要的概述以更具体的描述，其中一些方面在附图中示出。然而，应当注意，附图仅示出了本公开的某些通常方面，并且因此不应被认为是对其范围的限制，因为该描述可以允许其他同样有效的方面。
图1是根据本公开的某些方面的无线通信网络示例的图。
图2是根据本公开的某些方面的示例接入点(AP)和示例用户终端的框图。
图3是根据本公开的某些方面的示例收发器前端的框图。
图4是根据本公开的某些方面的用于功率放大器的示例限流保护电路的电路图。
图5是根据本公开的某些方面，比较保护电路启用和禁用，用于功率放大器的输出功率对输入功率的示例曲线图。
图6是根据本公开的某些方面，在启用了不同数目的双堆叠二极管的情况下，增益对输出功率的示例曲线图。
图7是根据本公开的某些方面的用于对放大器进行限流的示例操作的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图更全面地描述本公开的各个方面。然而，本公开可以以许多不同的形式实施，并且不应被限制解释为贯穿本公开所呈现的任何特定结构或功能。而是，提供这些方面以使得本公开将是透彻和完整的，并将向本领域技术人员充分传达本公开的范围。基于本文的教导，本领域的技术人员应该理解，本公开的范围旨在涵盖此处公开的本公开的任何方面，无论是独立的实施还是与本公开的任何其他方面组合地实施。例如，可以使用此处阐述的任何数目的方面来实现装置或实践方法。另外，本公开的范围旨在覆盖这种装置或方法，该装置或方法使用除了此处阐述的本公开的各个方面之外或除外的其他结构、功能或结构和功能来实践。应当理解，此处公开的本公开的任何方面可以由权利要求的一个或多个元素来体现。
词语“示例性的”在本文中用来表示“用作示例、实例或说明”。此处描述为“示例性”的任何方面都不必被解释为优于或有利于其他方面。
如本文中所使用的，在动词“连接”的各种时态中的术语“与...连接”可以表示元件A直接连接到元件B或者其他元件可以连接在元件A和B之间(即，元件A与元件B间接连接)。在电气组件的情况下，术语“与...连接”在本文中也可以用于表示使用导线，迹线或其他导电材料来电连接元件A和B(以及在它们之间电连接的任何组件)。
本文描述的技术可以与诸如码分多址(CDMA)、正交频分复用(OFDM)、时分多址(TDMA)、空分多址(SDMA)、单载波频分多址(SC-FDMA)、时分同步码分多址(TD-SCDMA)等各种无线技术结合使用。多个用户终端能够经由不同的(1)用于CDMA的正交码信道，(2)用于TDMA的时隙，或(3)用于OFDM的子带同时发射/接收数据。CDMA系统可以实现IS-2000、IS-95、IS-856、宽带CDMA(W-CDMA)或一些其他标准。OFDM系统可以实现电气和电子工程师研究所(IEEE)802.11、IEEE802.16、长期演进(LTE)(例如，在TDD和/或FDD模式下)或一些其他标准(例如，5G)。TDMA系统可以实现针对移动通信系统(GSM)的全球系统或一些其它标准。在一些实施方式中，本文描述的技术可以与无线局域网(WLAN)结合使用，例如利用诸如IEEE802.11标准之一的WiFi标准。这些各种标准在本领域中是已知的。
无线系统示例
图1示出了具有接入点110和用户终端120的无线通信系统100，在其中可以实践本公开的方面。为了简单起见，在图1中仅示出了一个接入点110。接入点(AP)通常是与用户终端进行通信的固定站，并且也可以被称为基站(BS)、演进型节点B(eNB)或一些其他术语。用户终端(UT)可以是固定的或移动的，并且也可以被称为移动站(MS)、接入终端、用户设备(UE)、站(STA)、客户端、无线设备或一些其他术语。用户终端可以是无线设备，例如蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、手持设备、无线调制解调器、笔记本电脑、平板电脑、个人计算机等。
接入点110可以在下行链路和上行链路上的任何给定时刻与一个或多个用户终端120通信。下行链路(即，前向链路)是从接入点到用户终端的通信链路，而上行链路(即，反向链路)是从用户终端到接入点的通信链路。用户终端还可以与另一用户终端进行对等通信。系统控制器130耦合到接入点并为其提供协调和控制。
系统100可以采用多个发射天线和多个接收天线用于下行链路和上行链路上的数据发射。例如，接入点110可以配备有数目为Nap的天线，以实现用于下行链路发射的发射分集和/或用于上行链路发射的接收分集。选择的用户终端120的集合Nu可接收下行链路发射并发射上行链路发射。每个选择的用户终端向接入点发射用户特定的数据和/或从接入点接收用户特定的数据。通常，每个选择的用户终端可以配备有一个或多个天线(即，Nut≥1)。该选择的用户终端Nu可以具有相同或不同数目的天线。
无线系统100可以是时分复用(TDD)系统或频分复用(FDD)系统。对于TDD系统，下行链路和上行链路共享相同的频带。对于FDD系统，下行链路和上行链路使用不同的频带。系统100还可以利用单个载波或多个载波用于发射。每个用户终端120可以配备有单个天线(例如，以降低成本)或多个天线(例如，可以提供附加成本)。
根据本公开的某些方面，接入点110和/或用户终端120可以包括耦合到功率放大器的限流电路。
图2示出了无线系统100中的接入点110和两个用户终端120m和120x的框图。接入点110配备有Nap个天线224a至224ap。用户终端120m配备有Nut,m个天线252ma至252mu，并且用户终端120x配备有Nut,x个天线252xa至252xu。接入点110是用于下行链路的发射实体和用于上行链路的接收实体。每个用户终端120是用于上行链路的发射实体和用于下行链路的接收实体。如此处使用的，“发射实体”是能够经由频道发射数据的独立操作的装置或设备，并且“接收实体”是能够经由频道接收数据的独立操作的装置或设备。在下面的描述中，下标“dn”表示下行链路，下标“up”表示上行链路，选择Nup个用户终端在上行链路上同时发射，选择Ndn个用户终端在下行链路上同时发射，Nup可以等于或不等于Ndn，并且Nup和Ndn可以是静态值，或者可以针对每个调度间隔进行改变。可以在接入点和用户终端处使用波束控制或其他空间处理技术。
在上行链路上，在选择用于上行链路发射的每个用户终端120处，TX数据处理器288从数据源286接收业务数据，并从控制器280接收控制数据。基于与为用户终端选择的速率相关的编码和调制方案，TX数据处理器288处理(例如，编码、交错、和调制)业务数据{dup}，并且为Nut,m个天线中的一个提供数据符号流{sup}。收发器前端(TX/RX)254(也称为射频前端(RFFE))接收并处理(例如，转换到模拟、放大、滤波和频率上变频)各自的符号流以生成上行链路信号。收发器前端254还可以经由例如RF开关将上行链路信号路由到用于发射分集的天线。控制器280可以控制收发器前端254中的路由。存储器282可以存储用于用户终端120的数据和程序代码并且可以与控制器280连接。
可以调度数目为Nup的用户终端120以用于在上行链路上同时发射。这些用户终端中的每一个在上行链路上将它们的处理的符号流集合发射到接入点。
在接入点110，Nap个天线224a至224ap接收从所有Nup个用户终端在上行链路上发射的上行链路信号。从多个天线224接收的信号可以被组合以增强接收分集。该接入点的收发器前端222也执行与由用户终端的收发器前端254执行的处理互补的处理，并提供恢复的上行链路数据符号流。该恢复的上行链路数据符号流是由用户终端发射的估计的数据符号流。RX数据处理器242根据用于该流的速率来处理(例如，解调，解交织和解码)恢复的上行链路数据符号流以获得解码数据。可以将用于每个用户终端的解码数据提供给数据宿244用于存储和/或提供给控制器230用于进一步处理。
根据本公开的某些方面，接入点110的收发器前端(TX/RX)222和/或用户终端120的收发器前端254可以包括耦合到功率放大器的限流电路。
在下行链路上，在接入点110处，TX数据处理器210从数据源208接收Ndn个用于用户终端的业务数据，该Ndn个用户终端被调度用于下行链路发射，从控制器230接收控制数据，并从调度器234接收可能的其他数据。可以在不同的发射信道上发送各种类型的数据。TX数据处理器210基于为每个用户终端选择的速率来处理(例如，编码、交错和调制)用于每个用户终端的业务数据。TX数据处理器210可以为Ndn用户终端中的一个或多个提供下行链路数据符号流，以由Nap个天线中的一个来发射。收发器前端222接收并处理(例如，转换到模拟、放大、滤波和频率上变频)该符号流以生成下行链路信号。收发器前端222也可以经由例如RF开关将下行链路信号路由到Nap个天线中的一个或多个以用于发射分集。控制器230可以控制收发器前端222中的路由。存储器232可以存储用于接入点110的数据和程序代码以及可以与控制器230连接。
在每个用户终端120处，Nut,m个天线252从接入点110接收下行链路信号。对于在用户终端120处的接收分集，收发器前端254可以选择从天线252中的一个所接收的信号用于处理。从多个天线252接收的信号可以被组合以增强接收分集。该用户终端的收发器前端254也执行与由接入点的收发器前端222执行的处理互补的处理，并提供恢复的下行链路数据符号流。RX数据处理器270处理(例如，解调，解交错和解码)恢复的下行链路数据符号流，以获得用于用户终端的解码数据。可以将用于用户终端的解码数据提供给数据宿272用于存储和/或提供给控制器280用于进一步处理。
本领域技术人员将认识到，此处描述的技术通常可以应用在利用任何类型多址方案的系统中，诸如TDMA、SDMA、正交频分多址(OFDMA)、CDMA、SC-FDMA、TD-SCDMA，及其组合。
图3是示例收发器前端300的框图(诸如图2中的收发器前端222、254)，其中可以实践本公开的方面。收发器前端300包括发射(TX)路径302(也称为发射链)，用于经由一个或多个天线发射信号，以及接收(RX)路径304(也称为接收链)，用于经由天线接收信号。当TX路径302和RX路径304共享天线303时，路径可以经由接口306与天线连接，该接口可以包括各种合适的RF设备(诸如双工器、开关、天线共用器等)中的任何一个。
从数模转换器(DAC)308接收同相(I)或正交(Q)基带模拟信号，TX路径302可以包括基带滤波器(BBF)310、混频器312、驱动器放大器(DA)314和功率放大器(PA)316。BBF310、混频器312和DA 314可以包含在射频集成电路(RFIC)中，而PA 316可以位于射频集成电路(RFIC)的外部。BBF 310对从DAC 308接收的基带信号进行滤波，并且混频器312将滤波后的基带信号与发射本地振荡器(LO)的信号进行混频，以将感兴趣的基带信号转换为不同的频率(例如，从基带上变频至RF)。该频率转换过程产生LO频率和感兴趣信号的频率的和频和差频。和频和差频被称为拍频。拍频通常在RF范围内，使得混频器312输出的信号通常是RF信号，其可以在通过天线303发射之前由DA 314和/或PA 316放大。
在某些方面，限流电路可以与PA 316连接。以下描述了这种限流电路的示例。
RX路径304包括低噪声放大器(LNA)322、混频器324和基带滤波器(BBF)326。LNA322、混频器324和BBF 326可以包含在射频集成电路(RFIC)中，它可以与包含TX路径组件的RFIC相同或不同。可以通过LNA 322放大经由天线303接收到的RF信号，并且混频器324将放大的RF信号与接收本地振荡器(LO)信号混合，以将感兴趣的RF信号转换为不同的基带频率(即下变频)。由混频器324输出的基带信号可以在被模数转换器(ADC)328转换为用于数字信号处理的数字信号I或Q之前，由BBF 326进行滤波。
当代的系统可以采用具有压控振荡器(VCO)的频率合成器来生成具有特定调谐范围的稳定的、可调谐的LO。因此，发射LO频率可以由TX频率合成器318产生，该TX频率合成器318可以在与混频器312中的基带信号混合之前被放大器320缓冲或放大。类似地，接收LO频率可以由RX频率合成器330产生，其可以在与混频器324中的RF信号混合之前由放大器332缓冲或放大。对于某些方面，频率合成器可以由TX和RX和/或由多个TX链和/或RX链共享。
用于功率放大器的限流器的示例
诸如用于听筒功率放大器(PA)的耐用性的设计规格是非常严格的，因为可以期望PA(例如，PA 316)可以在高负载失配(例如，电压驻波比(VSWR)为10：1)、极端温度和高电源电压(例如4.5V)下生存和运行，同时传送高输出功率(例如，高达36dBm或约4瓦)。这种极端的条件可以导致在PA功率晶体管的集电极处的高电压和/或电流摆幅且可能会损坏电路。为了提高PA的耐用性，本发明的某些方面提供利用限流保护电路来保护PA的技术和装置，该限流保护电路限制由PA功率晶体管(也称为“功率单元晶体管”)汲取的最大电流。该保护电路可以提高PA的耐用性和稳定性。
图4是根据本公开的某些方面的示例功率放大器401和支持电路系统的电路图400，支持电路系统包括用于功率放大器的示例限流保护电路402。功率放大器401可以包括晶体管M1(功率单元晶体管)。如图4所示，晶体管M1的集电极可以经由电感元件(例如，电感器L1)耦合到电源轨(Vcc)。晶体管M1的基极可以经由AC耦合电容器C1耦合到输入电压节点(Vin)，并且晶体管M1的发射极可以耦合到参考电势节点(例如，电接地)。对于某些方面，晶体管M1可以由异质结双极型晶体管(HBT)实现和/或由砷化镓(GaAs)组成。功率放大器401的输出(例如，晶体管M1的集电极)可以经由输出阻抗匹配网络(OMN)403耦合到输出电压节点(Vout)。
保护电路402可以耦合到或包括电流源404，该电流源被配置为向用于功率放大器401的偏置电路410提供至少一个参考电流(Iref)。该电流源404可以供应电流Iref'，从电流Iref'提供参考电流(Iref)。对于某些方面，电流Iref’由互补型金属氧化物半导体(CMOS)控制器来提供。在这种情况下，电流源404可以被认为是CMOS控制器的一部分。在其他方面，电流源404是单独的电路，其可以耦合到CMOS控制器的节点。CMOS控制器(或其他逻辑控制器)可用于控制射频前端(例如，图3的收发器前端300)的各个方面，诸如各种开关的状态以选择不同的操作模式(例如，接口306中的开关，频率合成器318、330，放大器316、322和/或BBF310、326)。在一些情况下，CMOS控制器可以位于功率放大器401的附近。在一些实施例中，保护电路402、偏置电路410和功率放大器401一起实现在一个模块中。在一些这样的实施方式中，控制器(例如，CMOS控制器)与该模块分离地实现。在其他实施例中，偏置电路410和保护电路402中的一个或多个与功率放大器401分离地实现，例如，作为单独的部件或在单独的模块中。在一个这样的实施例中，保护电路402和控制器一起实现。
在某些方面和/或模式中，用于保护电路402的电流Iref'可以被配置为基本恒定(例如，具有合适的温度和/或时间漂移，诸如在操作温度范围内小于5％)。在一些配置中，例如，与其中Iref'可编程地改变以实现功率放大器401的线性度的实现方式相比，这种恒定操作简化了CMOS控制器的设计和/或操作。
进一步地，如在图4的示例中示出的，保护电路402包括：(1)诸如二极管器件的电流吸收设备406的阵列，以及(2)耦合在电流源404和电流吸收设备406的阵列之间的可选的开关阵列408(以启用不同数目的堆叠二极管器件)。在可选的开关阵列408中可能存在n个开关，标记为“S1”至“Sn”，其中n是任何正整数(包括1)。电流源404的标称参考电流Iref'可以被配置为提供固定的参考电流，尽管Iref'可以取决于温度。在这样的方面，电流源404可以被配置为针对多个不同的温度和/或模式设置中的每一个设置提供基本恒定的电流Iref'。二极管器件可以由任何具有p-n结的各种合适的元件来实现，诸如二极管或二极管连接的晶体管(例如，双堆叠二极管连接的晶体管M3-M8，如图4所示)。可以使用与功率放大器401的功率单元晶体管M1相同或不同的半导体技术(例如，GaAs HBT)来实现二极管器件。对于某些方面，可以将多于或少于两个的二极管器件串联连接在电流吸收设备406(下面进行描述)的阵列的多个堆叠中的每个堆叠中。尽管每个电流吸收设备在图4中示为一对串联连接的二极管连接的晶体管(例如，每个堆叠中具有相同的电流吸收设备)，但是本领域普通技术人员将理解，一个或多个电流吸收设备可以替代地包括不同的元件。对于某些方面，开关阵列408可以位于CMOS控制器管芯上。电流吸收设备的其他示例包括电阻器、用作电流宿的电流源电路、晶体管等。
下面描述限流保护电路402的操作。当功率放大器401由在Vin接收的输入射频(RF)功率驱动时，集电极电流(Icc)增大，并且功率单元(晶体管M1)的基极电流因其自整流而增大。晶体管M1的基极电流可以表示为Icc/βM1，其中Icc是集电极电流并且βM1是晶体管M1的β因子。晶体管M1的基极电流由偏置电路410提供，该偏置电路410在图4中实现为具有发射极跟随器拓扑的缓冲器，其包括晶体管M2(例如，HBT)，该晶体管M2的基极电流可以被近似为Icc/βM1/βM2，晶体管M2的集电极可以耦合到电源轨(例如，Vbatt)，晶体管M2的发射极可以经由阻抗(例如，包括电阻性元件，诸如电阻器R1)耦合到晶体管M1的基极，并且晶体管M2的基极可以耦合到节点412，节点412表示保护电路402的输出和偏置电路410的输入。对于某些方面，低通滤波器或分流电容元件(例如，电容器C2)可以布置在节点412和晶体管M2的基极之间，以从保护电路402的输出中滤除高频信号(例如，瞬变)。
保护电路402(例如，经由CMOS控制器)可以基于固定的参考电流Iref'进行操作，并且Iref可以从Iref'提供。可通过二极管器件的堆叠(例如，二极管连接的晶体管M3和M4)将Iref分成用于晶体管M2的基极电流和正向电流Idiode，0。Iref的最大值由Iref'的值所限制。因为将受限制的Iref提供给节点412，晶体管M2的最大基极电流受Iref限制，因此，晶体管M1的基极电流受Iref限制。因此，功率放大器401传送的最大功率也受到限制。在一些实施例中，某些这样的方面可以被称为β帮助器，并且电流可以被适当地调节以用于如本文所述的β帮助器/功率单元的操作。如上所述的限流保护可能具有效果，例如，当出现以下情况：Icc/βM1/βM2>Iref。
Iref'可以被设置为以满足某些条件。例如，可以将Iref'设置为提供足够的基极电流，以满足标称工作条件下的最大功率规格。Iref’也可以被设置以确保功率单元晶体管M1不超过极端条件(例如高温)下的最大电流和/或电压。
图5是用于功率放大器(例如，功率放大器401)的输出功率对输入功率的示例曲线图500，出于测试目的，在实现和不实现如上所述的保护技术时，比较同一电路。曲线502表示不实现保护，而曲线504表示实现保护。曲线504示出了最大功率被限制的情况(例如，限流)并且当功率放大器被过驱动时，功率开始降低。曲线504所示的这种过驱动的行为可能是在随着功率的增加，晶体管升温时，功率单元晶体管的β随温度而变化。
返回图4，因为参考电流(Iref)可以被设计以在标称条件传送足够的功率，对于某些方面，可以提供附加自由度以试图调整静态电流(Iq)，来提高功率放大器401的线性度、增益和/或效率。对于某些方面，可以由在电流源404和二极管器件堆叠(例如，除了具有二极管连接的晶体管M3和M4之外的那些二极管器件堆叠)中的至少一些堆叠之间的开关阵列408来提供调节Iq(＝Icc/βM1)的能力。通过经由开关(S1至Sn)来连接更多的二极管器件堆叠(例如，双堆叠的二极管)，通过各种的启用的堆叠由正向电流(Idiode,1至Idiode,n)从Iref'中吸收更多的电流。因此，更少的Iref被提供给电流支路411，更少的基极电流被提供给晶体管M2，并且因此，更少的电流被提供给功率单元(晶体管M1)的基极，这确定DC偏置条件。对于给定的Iref’，该开关阵列408可以确定DC偏置，因为Iref’的值可以基于设计规格来设置。换言之，对于给定的Iref'，可以闭合阵列中特定数目的开关；如果Iref'被改变，则可能会闭合不同数目的开关。因此，调节Iref'和控制启用的二极管器件堆叠的数目的能力可以为了保护和线性的考虑提供多个自由度。例如，可以将Iref'设置为例如用于在某种模式下或在某种条件下进行保护，然而，启用的二极管器件堆叠的数目可以用于设置Iq并控制功率放大器401的线性度。
图6是根据本公开的某些方面，在启用了不同数目的二极管器件堆叠(例如，双堆叠二极管)的情况下，增益对输出功率的示例曲线图600。对于至少10个不同的二极管器件堆叠，如曲线图600中的趋势线602所示，随着启用的二极管器件堆叠的数目增加(例如，随着开关阵列408中闭合的开关的数目增加)，增益减小。
有益地，限流电路可以在各种功率(例如，不同的Vcc)和电压驻波比(VSWR)的条件下提高耐用性和稳定性。
图7是根据本公开的某些方面的用于对放大器(例如，功率放大器401)进行限流的示例操作700的流程图。操作700可以由限流电路执行，诸如图4的限流保护电路402，例如与诸如图4的偏置电路410之类的偏置电路结合。
可以通过向节点(例如，节点412)供应电流(例如，Iref')在框702开始操作700。节点可以被耦合到多个电流吸收设备(例如，电流吸收设备406的阵列)。在框704处，可以经由偏置电路(例如，偏置电路410)将偏置电流(Iq)提供给放大器的输入，该偏置电路具有耦合到节点的输入和耦合到放大器的输入的输出。在框706处，该电路可以选择性地闭合耦合在节点和多个电流吸收设备中的至少一个电流吸收设备之间的一个或多个开关(例如，开关S1至Sn)，以调节从电源电流导出的参考电流(例如，Iref)。参考电流可以将偏置电路的输入电流限制到不大于参考电流。用于偏置电路的输入电流可以基于偏置电流。例如，由于M2的β，基于偏置电流，从保护电路402中吸收一定量的电流作为输入电流。剩余电流可能会被M3和M4吸收。但是，该输入电流不能大于参考电流，并且因此在某些情况下可能被参考电流所限制。
根据某些方面，放大器包括晶体管。在这种情况下，偏置电流可以是用于晶体管的基极电流并且与用于晶体管的集电极电流成比例。对于某些方面，该晶体管包括HBT。
根据某些方面，偏置电路包括被实现为发射极跟随器的缓冲器。在这种情况下，发射极跟随器包括晶体管，该晶体管具有耦合到节点的基极、耦合到放大器的输入的发射极以及用于耦合到电源轨的集电极。对于某些方面，偏置电路的输入电流是晶体管的基极电流。对于某些方面，偏置电流是晶体管的发射极电流，并且根据晶体管的β而与基极电流成比例。对于某些方面，该晶体管包括HBT。
根据某些方面，多个电流吸收设备中的至少一个包括一个或多个二极管器件。该一个或多个二极管器件包括二极管连接的晶体管。对于某些方面，二极管连接的晶体管是具有集电极和耦合到集电极的基极的HBT。
根据某些方面，多个电流吸收设备中的至少一个电流吸收设备包括串联连接的两个二极管器件。
根据某些方面，多个电流吸收设备中的至少一个电流吸收设备直接连接到节点(例如，包括M3和M4的二极管器件堆叠)。
根据某些方面，在框706处的选择性闭合包括：基于供应到节点的电源电流(例如，来自电流源404的输出电流Iref')选择性地闭合一个或多个开关中的一个数目的开关。
根据某些方面，在框706处的选择性闭合需要选择性地闭合一个或多个开关中的一个数目的开关，以调节放大器的线性度。
根据某些方面，在框702的源包括对电流源编程(例如，电流源404)以设置电源电流。对于某些方面，电流源被配置为提供基本恒定的电流。
根据某些方面，该放大器包括被配置为输出射频信号的功率放大器。
可以通过能够执行相应功能的任何合适的部件来执行上述各种操作或方法。该部件可以包括各种硬件和/或软件组件和/或模块，包括但不限于电路，专用集成电路(ASIC)或处理器。通常地，在附图中示出了操作的情况下，那些操作可以具有对应的相对部件加功能组件，该部件加功能组件具有相似的编号。
例如，用于放大射频信号的部件可以包括功率放大器，诸如图3中描绘的功率放大器316或图4中示出的功率放大器401。用于提供基本恒定电流的部件可以包括电流源，诸如图4中描绘的电流源404。用于可调节地吸收电流的部件可以包括用于选择性地吸收电流的多个部件，诸如耦合到开关阵列408的电流吸收设备406的阵列，如图4所示。用于偏置的部件可以包括偏置电路，例如图4中所示的偏置电路410或β帮助器电路。
如本文中所使用的，术语“确定”涵盖宽泛的各种动作。例如，“确定”可以包括计算、运算、处理、推导、调查、查找(例如，在表、数据库或另一数据结构中查找)、查明等。而且，“确定”可以包括接收(例如，接收信息)、访问(例如，访问存储器中的数据)等。而且，“确定”可以包括解析、挑选、选择、建立等。
如本文所使用的，提到系列项目中的“至少一个”的短语是指那些项目的任何组合，包括单个成员。作为示例，“a、b或c中的至少一个”是指涵盖了：a、b、c、a-b、a-c、b-c和a-b-c，以及多个相同元件的任何组合(例如，a-a、a-a-a、a-a-b、a-a-c、a-b-b、a-c-c、b-b、b-b-b、b-b-c、c-c和c-c-c或a，b和c的任何其他顺序)。
本文公开的方法包括用于实现所述方法的一个或多个步骤或动作。在不脱离权利要求的范围的情况下，方法步骤和/或动作可以彼此互换。换言之，除非指定了步骤或动作的特定顺序，否则可以修改特定步骤和/或动作的顺序和/或使用，而不脱离权利要求的范围。
应当理解，权利要求不限于以上示出的精确配置和组件。在不脱离权利要求的范围的情况下，可以对上述方法和装置的布置、操作和细节进行各种修改、改变和变型。

Claims (30)

1.一种用于放大器的限流电路，包括：
耦合到电流源的节点；
耦合到所述节点的多个电流吸收设备；
一个或多个开关，所述一个或多个开关耦合在所述节点与所述多个电流吸收设备中的至少一个电流吸收设备之间；和
偏置电路，所述偏置电路具有耦合到所述节点的输入和用于耦合到所述放大器的输入的输出。
2.根据权利要求1所述的电路，其中所述偏置电路包括被实现为发射极跟随器的缓冲器。
3.根据权利要求2所述的电路，其中所述发射极跟随器包括晶体管，所述晶体管具有耦合到所述节点的基极，用于耦合到所述放大器的所述输入的发射极，以及用于耦合到用于所述电路的电源轨的集电极。
4.根据权利要求3所述的电路，其中所述晶体管包括异质结双极型晶体管(HBT)。
5.根据权利要求1所述的电路，其中所述多个电流吸收设备中的至少一个电流吸收设备包括一个或多个二极管器件。
6.根据权利要求5所述的电路，其中所述一个或多个二极管器件包括二极管连接的晶体管。
7.根据权利要求6所述的电路，其中所述二极管连接的晶体管包括具有集电极和耦合到所述集电极的基极的异质结双极型晶体管(HBT)。
8.根据权利要求1所述的电路，其中所述多个电流吸收设备中的至少一个电流吸收设备包括串联连接的两个二极管器件。
9.根据权利要求1所述的电路，其中所述多个电流吸收设备中的至少一个电流吸收设备直接连接到所述节点。
10.根据权利要求1所述的电路，其中被配置为闭合的所述一个或多个开关的数目取决于来自所述电流源的输出电流。
11.根据权利要求1所述的电路，还包括电阻元件，所述电阻元件具有耦合到所述偏置电路的所述输出的第一端和用于耦合到所述放大器的所述输入的第二端。
12.根据权利要求1所述的电路，其中所述电流源基于温度来配置。
13.根据权利要求1所述的电路，其中所述电流源被配置为提供基本恒定的电流。
14.根据权利要求1所述的电路，其中所述放大器包括被配置为输出射频信号的功率放大器。
15.一种对放大器进行限流的方法，包括：
向节点供给电源电流，所述节点被耦合到多个电流吸收设备；
经由偏置电路将偏置电流提供给所述放大器的输入，所述偏置电路具有耦合到所述节点的输入和耦合到所述放大器的所述输入的输出；和
选择性地闭合耦合在所述节点与所述多个电流吸收设备中的至少一个电流吸收设备之间的一个或多个开关，以调节从所述电源电流导出的参考电流，所述参考电流将用于所述偏置电路的输入电流限制到不大于所述参考电流，用于所述偏置电路的所述输入电流基于所述偏置电流。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述放大器包括晶体管，并且其中所述偏置电流是用于所述晶体管的基极电流，并且所述偏置电流与用于所述晶体管的集电极电流成比例。
17.根据权利要求15所述的方法，其中：
所述偏置电路包括被实现为发射极跟随器的缓冲器；
所述发射极跟随器包括晶体管，所述晶体管具有耦合到所述节点的基极，耦合到所述放大器的所述输入的发射极，以及用于耦合到电源轨的集电极；
用于所述偏置电路的所述输入电流是用于所述晶体管的基极电流；和
所述偏置电流是用于所述晶体管的发射极电流，并且所述偏置电流根据所述晶体管的β与所述基极电流成比例。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述晶体管包括异质结双极型晶体管(HBT)。
19.根据权利要求15所述的方法，其中所述多个电流吸收设备中的至少一个电流吸收设备包括一个或多个二极管器件。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述一个或多个二极管器件包括二极管连接的晶体管。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述二极管连接的晶体管包括具有集电极和耦合到所述集电极的基极的异质结双极型晶体管(HBT)。
22.根据权利要求15所述的方法，其中所述多个电流吸收设备中的至少一个电流吸收设备直接连接到所述节点。
23.根据权利要求15所述的方法，其中所述选择性地闭合包括基于供给到所述节点的所述电源电流，选择性地闭合所述一个或多个开关中的一个数目的开关。
24.根据权利要求15所述的方法，其中所述选择性地闭合包括选择性地闭合所述一个或多个开关中的一个数目的开关，以调节所述放大器的线性度。
25.根据权利要求15所述的方法，其中所述供给包括配置所述电源电流以建立用于所述放大器的保护条件。
26.一种装置，包括：
用于放大射频信号的部件；
用于供应基本恒定的电流的部件；
用于可调节地吸收由用于供应所述基本恒定的电流的部件供应的电流的部件；和
用于偏置用于放大的部件的部件，用于偏置的部件被耦合在用于可调节地吸收电流的部件与用于放大的部件之间。
27.根据权利要求26所述的装置，其中用于可调节地吸收电流的部件包括多个用于选择性地吸收所述电流的部件。
28.根据权利要求27所述的装置，其中所述多个用于选择性地吸收所述电流的部件中的至少一个部件包括开关，所述开关将用于供应所述基本恒定的电流的部件耦合到电流吸收设备。
29.根据权利要求26所述的装置，其中用于偏置的部件包括β帮助器电路。
30.根据权利要求26所述的装置，其中用于放大的部件包括砷化镓(GaAs)功率放大器。
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