DE102013106159A1

DE102013106159A1 - Differentielle gestapelte Ausgangsstufe für Leistungsverstärker

Info

Publication number: DE102013106159A1
Application number: DE102013106159.1A
Authority: DE
Inventors: José Moreira
Original assignee: Intel Mobile Communications GmbH
Current assignee: Intel Deutschland GmbH
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2013-06-13
Publication date: 2014-02-06
Anticipated expiration: 2033-06-14
Also published as: DE102013106159B4; CN103580626A; US20140035669A1; US8816769B2; CN103580626B

Abstract

Ein Leistungsverstärkersystem enthält einen Transistorstapel und einen oberen Abschnitt. Der obere Abschnitt enthält einen LC-Resonanz-Schwingkreis. Der LC-Resonanz-Schwingkreis ist eingerichtet zum Generieren gewählter Oberwellen zum Lindern von Spannungsbelastung und Erleichtern der Verstärkereffizienz. Der Transistorstapel enthält in Reihe geschaltete Eingangstransistoren und obere Transistoren. Die Eingangstransistoren sind eingerichtet zum Empfangen eines Eingangssignals, und die oberen Transistoren sind eingerichtet zum Liefern eines Verstärkerausgangssignals. Der LC-Resonanz-Schwingkreis ist eingerichtet zum Liefern der gewählten Oberwellen mindestens an Gates der oberen Transistoren.

Description

Ein Leistungsverstärker ist eine Einrichtung, die die Leistung eines Eingangssignals vergrößert. Leistungsverstärker werden in vielen Schaltungen, Kommunikationssystemen, Elektronikeinrichtungen und dergleichen verwendet.
Leistungsverstärker besitzen eine Vielfalt von mit ihrem Verhalten assoziierten Eigenschaften. Zu diesen Eigenschaften zählen Verstärkungsfaktor, Effizienz, Ausgangsleistung, Bandbreite, Linearität, Stabilität, Dynamikbereich und dergleichen. Diese Eigenschaften können im Laufe der Zeit variieren oder sich gegenüber ihren Ursprungswerten verschlechtern.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Leistungsverstärkersystem bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen oberen Abschnitt mit einem LC-Resonanz-Schwingkreis, wobei der LC-Resonanz-Schwingkreis eingerichtet ist zum Generieren ausgewählter Oberwellen, um Spannungsbelastung zu lindern und die Verstärkereffizienz zu erleichtern; und einen Transistorstapel mit in Reihe geschalteten Eingangstransistoren und oberen Transistoren, wobei die Eingangstransistoren eingerichtet sind zum Empfangen eines Eingangssignals und die oberen Transistoren eingerichtet sind zum Liefern eines Ausgangssignals, wobei der LC-Resonanz-Schwingkreis eingerichtet ist zum Liefern der gewählten Oberwellen mindestens an Gates der oberen Transistoren.
In einer Ausgestaltung kann die gewählten Oberwellen eine geradzahlige Oberwelle beinhalten.
In noch einer Ausgestaltung kann die gewählten Oberwellen aus nur einer oder mehreren geradzahligen Oberwellen bestehen.
In noch einer Ausgestaltung kann das Leistungsverstärkersystem ferner aufweisen einen Gleichtaktpfad und einen Gegentaktpfad für den oberen Abschnitt und den Transistorstapel.
In noch einer Ausgestaltung kann der Gleichtaktpfad eine Gleichtaktübertragungsfunktion aufweisen und der Gegentaktpfad kann eine Gegentaktübertragungsfunktion aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung kann der LC-Resonanz-Schwingkreis so eingerichtet sein, dass die Gleichtaktübertragungsfunktion von der Gegentaktübertragungsfunktion verschieden ist.
In noch einer Ausgestaltung kann die gewählten Oberwellen bewirken, dass die Gatespannung jedes unteren Transistors relativ hoch ist, wenn seine Drainspannung hoch ist.
In noch einer Ausgestaltung kann die gewählten Oberwellen bewirken, dass die Gatespannung jedes oberen Transistors relativ hoch ist, wenn seine Drainspannung niedrig ist.
In noch einer Ausgestaltung kann eine Grundschwingung als Teil der gewählten Oberwellen mit Dämpfung an die Gates der oberen Transistoren geliefert werden, was bewirkt, dass die Gatespannung höher ist, wenn die entsprechende Drainspannung hoch ist, als wenn die Drainspannung niedrig ist.
In noch einer Ausgestaltung kann die gewählten Oberwellen generiert werden zum Steuern eines Gegentakt-Gatespannungshubs der oberen Transistoren ohne Abändern der Resonanzfrequenz des LC-Resonanz-Schwingkreises.
In noch einer Ausgestaltung kann die gewählten Oberwellen generiert werden zum Steuern eines Gleichtakt-Gatespannungshubs der oberen Transistoren ohne Abändern der Resonanzfrequenz des LC-Resonanz-Schwingkreises.
In noch einer Ausgestaltung kann der LC-Resonanz-Schwingkreis eingerichtet sein zum Schwingen mit einer Grundschwingung für einen Gegentaktpfad und einer geradzahligen Oberwelle für einen Gleichtaktpfad, um die gewählten Oberwellen zu generieren.
In noch einer Ausgestaltung kann der Transistorstapel weiterhin einen oder mehrere Transistoren in Gateschaltung aufweisen, die zwischen die Eingangstransistoren und die oberen Transistoren geschaltet sind, um die Spannungsbelastung weiter zu lindern.
In noch einer Ausgestaltung können Gates der oberen Transistoren eingerichtet sein, der Gleichtaktspannung des Ausgangssignals an Drains der oberen Transistoren zu folgen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Differenzleistungsverstärkersystem bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen Transistorstapel, der eingerichtet ist zum Empfangen eines Differenzeingangssignals und Liefern eines Stapelausgangssignals, wenn der Transistorstapel einer Spannungsbelastung ausgesetzt ist; einen oberen Abschnitt, der eingerichtet ist zum Generieren gewählter Oberwellen und zum Liefern der gewählten Oberwellen an den Transistorstapel; einen Gleichtaktpfad des Transistorstapels mit einer Gleichtaktübertragungsfunktion; und einen Gegentaktpfad des Transistorstapels mit einer von der Gleichtaktübertragungsfunktion verschiedenen Gegentaktübertragungsfunktion.
In einer Ausgestaltung können die gewählten Oberwellen eine geradzahlige Oberwelle beinhalten und die Gleichtaktübertragungsfunktion konfigurieren.
In noch einer Ausgestaltung kann der obere Abschnitt einen LC-Resonanz-Schwingkreis mit einem ersten Paar von Kondensatoren in Differenzschaltung, die an einen Ausgang des Stapels gekoppelt sind, und einem zweiten Paar von Kondensatoren in Differenzschaltung, die an einen anderen Ausgang des Stapels gekoppelt sind, aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung kann das Differenzleistungsverstärkersystem ferner aufweisen einen dritten Kondensator, der an das erste und zweite Paar von Kondensatoren gekoppelt ist.
In noch einer Ausgestaltung können das erste Paar von Kondensatoren, das zweite Paar von Kondensatoren und der dritte Kondensator dimensioniert sein zum Konfigurieren der Gleichtaktübertragungsfunktion und der Gegentaktübertragungsfunktion.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zum Konfigurieren eines Leistungsverstärkersystems bereitgestellt, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Konfigurieren eines Transistorstapels zum Lindern von Spannungsbelastung, wobei der Transistorstapel obere Transistoren enthält; Wählen von Oberwellen zum weiteren Lindern der Spannungsbelastung, wobei die gewählten Oberwellen eine geradzahlige Oberwelle beinhalten; Konfigurieren eines LC-Resonanz-Schwingkreises zum Generieren der gewählten Oberwellen und Liefern unterschiedlicher Übertragungsfunktionen für einen Gleichtaktpfad und einen Gegentaktpfad; und Liefern der gewählten Oberwellen an Gates der oberen Transistoren.
In einer Ausgestaltung kann der Transistorstapel mehrere Transistoren in Gateverbindungen enthalten.
In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren ferner aufweisen ein Generieren eines Verstärkerausgangssignals an Drains der oberen Transistoren.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen
1 ist ein Diagramm, das ein Leistungsverstärkersystem darstellt, das zum Lindern der Spannungsbelastung geradzahlige Oberwellen verwendet.
2 ist ein Diagramm, das ein Leistungsverstärkersystem darstellt, das zum Lindern der Spannungsbelastung geradzahlige Oberwellen verwendet.
3 ist ein Schaltplan, der eine Äquivalenzschaltung für einen Gegentaktweg für das Leistungsverstärkersystem darstellt.
4 ist ein Schaltplan, der eine Äquivalenzschaltung für einen Gleichtaktweg für das Leistungsverstärkersystem darstellt.
5 ist ein Diagramm, das ein Leistungsverstärkersystem mit einem gewählten Kapazitätswert für einen LC-Resonanz-Schwingkreis darstellt.
6 ist ein Diagramm, das ein Leistungsverstärkersystem mit einem anderen gewählten Kapazitätswert für einen LC-Resonanz-Schwingkreis darstellt.
7 ist ein Diagramm, das ein Leistungsverstärkersystem mit einem Zwei-Transistor-Stapel darstellt.
8 ist eine grafische Darstellung, die Spannungswellenformen für einen Leistungsverstärker mit einem Zwei-Transistor-Stapel darstellt.
9 ist ein Diagramm, das ein Leistungsverstärkersystem mit einem Drei-Transistor-Stapel darstellt.
10 ist eine grafische Darstellung, die Spannungswellenformen für einen Leistungsverstärker mit einem Drei-Transistor-Stapel darstellt.
11 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Konfigurieren und Betreiben eines Leistungsverstärkersystems darstellt.
Es werden Verfahren und Systeme offenbart, die Belastungen auf individuelle Transistoren von Leistungsverstärkern lindern oder steuern. Zu Belastungen zählen angelegte Spannungswerte und Spannungshübe, die individuelle Transistoren von Leistungsverstärkern erfahren. Die Systeme und Verfahren führen selektiv Oberwellen ein, die die Belastungen steuern und/oder teilen.
Zu einigen der Schlüsselparametern für Leistungsverstärker zählt ihre Fähigkeit zum Beibehalten gewählter oder gewünschter Charakteristika ohne Abänderung aufgrund einer Spannungsbelastung wie etwa angelegter Spannungen und Spannungshübe. Das Belasten oder Überbelasten von Transistoren kann bewirken, dass Transistorarbeitscharakteristika sich im Laufe der Zeit verschlechtern oder ausfallen. Somit kann eine Verstärkerspezifikation beinhalten, dass die Ausgangsleistung ohne Überbelastung der Transistoren zu erzielen ist, so dass ihre Charakteristika über die Lebensdauer eines Produkts hinweg relativ stabil bleiben. Außerdem erfordert die Spezifikation in der Regel auch eine spezifizierte Effizienz, die das Verhältnis aus Ausgangsleistung zu Stromverbrauch ist. Ansonsten führt die Nichterfüllung der spezifizierten Effizienz zu hohem Stromverbrauch. Einige negative Effekte des hohen Stromverbrauchs sind geringe Batterieautonomie und eine substantielle Eigenerhitzung des Leistungsverstärkers.
Das Design von integrierten Leistungsverstärkern in Standard-CMOS-Technologien stellt eine besondere Herausforderung dar. Beispielsweise bedeutet das Liefern von 1 W an eine 50 Ohm-Last, dass der Spannungshub an der Last 20 Vpp beträgt, wenn eine Sinuswelle angenommen wird. Die typischerweise verwendeten Transistoren können jedoch nur einige wenige Volt aushalten. Somit wird der Leistungsverstärker so ausgelegt, dass er eine niedrigere Spannung über den Transistoren verwendet, als über der Last verwendet wird.
Es existieren verschiedene Techniken zum Mindern der Spannungsbelastung oder der Überspannungsbelastung auf Transistoren in Leistungsverstärkern. Eine Technik besteht darin, zwischen einer Ausgangsstufe und einer Last ein Impedanzanpassungsnetzwerk zu verwenden. Durch Verwenden eines adäquaten Impedanzwandlungsverhältnisses kann eine Höchstspannung an einer Ausgangsstufe niedriger gehalten werden als an der Last, so dass die Transistoren nicht durch Überspannung belastet werden. Jedoch weist ein Anpassungsnetzwerk mit einem hohen Impedanzwandlungsverhältnis in der Regel hohe Verluste auf, was zu einer relativ geringen Effizienz führt. Weiterhin kann die Wahl des Wandlungsverhältnisses auch durch andere Faktoren bestimmt werden, wie etwa das Sicherstellen der höchsten Leistungsübertragung zu der Last bei einer gegebenen Versorgungsspannung.
Eine weitere verwendete Technik besteht darin, anstelle eines einzelnen Transistors einen Stapel von Transistoren zu verwenden. Falls ein Stapel von Transistoren verwendet wird, ist die Höchstspannung somit über jeden Transistor im Allgemeinen viel niedriger als die Höchstspannung am Ausgang der Stufe. In der Regel ist ein an einem Boden des Stapels positionierter Transistor in einer Sourceschaltung geschaltet. Somit können die anderen Transistoren in dem Stapel in einer Gate-Schaltung geschaltet sein. Um eine geeignete Verteilung der Spannungsbelastung über den gestapelten Transistoren zu erhalten, sind die Gate-Schaltungs-Verbindungen oftmals verschlechtert, was bedeutet, dass die Gatespannungen nicht auf einem festen Potential liegen, sondern signalabhängig gemacht werden. Normalerweise steigen die Gatespannungen, wenn eine Ausgangsspannung steigt, und nehmen ab, wenn die Ausgangsspannung abnimmt. Somit sind die Gatespannungen relativ niedrig, wenn der Stapel leitend ist (hoher Strom, niedrige Ausgangsspannung), was zu einem relativ hohen Einschaltwiderstand des Ausgangsstapels führt. Somit sind relativ hohe Leistungsverluste und geringe Effizienz das Ergebnis.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung erkennen, dass Differenzleistungsverstärker mindestens einen Gleichtaktpfad und mindestens einen Gegentaktpfad enthalten und dass diese Pfade nicht notwendigerweise identisch sind. Eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung nutzen geradzahlige Oberwellen, die nur im Gleichtaktpfad vorliegen, um die Spannungsbelastung zu lindern, während der Einschaltwiderstand des Stapels niedrig gehalten wird.
1 ist ein Diagramm, das ein Leistungsverstärkersystem 100 mit einem Transistorstapel darstellt und gewählte Oberwellen verwendet, um die Spannungsbelastung zu lindern. Das System 100 enthält einen Transistorstapel 102, einen unteren Abschnitt 102 und einen oberen Abschnitt 104. Das System 100 verwendet geradzahlige Oberwellen, um die Spannungsbelastungen individueller Transistoren zu lindern, Leistungsverluste zu lindern und eine geeignete Effizienz zu erhalten.
Der untere Abschnitt 102 enthält mindestens einen Abschnitt des Transistorstapels und empfängt ein Eingangssignal. Der obere Abschnitt 104 enthält einen LC-Resonanz-Schwingkreis und obere Transistoren 106 und ist eingerichtet zum Bereitstellen eines Leistungsverstärkerausgangssignals.
Der Transistorstapel enthält einen oder mehrere in Reihe geschaltete Transistoren. Der Stapel enthält Eingangs- oder untere Transistoren 108, einen oder mehrere Transistoren 110 in Gateschaltung und kann auch die oberen Transistoren 106 enthalten, die als Ausgangstransistoren bezeichnet werden. Der Stapel ist eingerichtet zum Empfangen eines durch V_in+ und V_in– bezeichneten Differenzeingangssignals durch die Eingangstransistoren 108.
Der obere Abschnitt 104 wird mit einer Vorspannung V_bias und einer Versorgungsspannung versorgt und liefert das durch V_out+ und V_out– bezeichnete Leistungsverstärkerausgangssignal, das ein Differenzausgangssignal ist. Das Leistungsverstärkerausgangssignal ist mit einer geeigneten Effizienz bereitgestellt ohne die Transistoren des Transistorstapels zu überbelasten.
Der LC-Resonanz-Schwingkreis des oberen Abschnitts 104 enthält Induktoren L und Kondensatoren C1 und C2. Der LC-Resonanz-Schwingkreis ist so eingerichtet oder dimensioniert, dass er mit einer Frequenz einer Grundschwingung für Differenzsignale und mit einer Frequenz einer geradzahligen Oberwelle (typischerweise oder normalerweise zweiter Ordnung) für Gleichtaktsignale schwingt, da die Kondensatoren C1 und C2 differenziell geschaltet sind. Die als gewählte Oberwellen bezeichneten Oberwellen werden Gates mindestens eines Abschnitts des Transistorstapels zugeführt, um die Spannungsbelastung auf individuellen Transistoren des Systems 100 zu lindern. Bei einem Beispiel werden die gewählten Oberwellen Gates mindestens einiger der Transistoren 106 und 110 in Gateschaltung des Transistorstapels zugeführt.
Die gewählten Oberwellen weisen auf oder beinhalten eine oder mehrere geradzahlige Oberwellen wie etwa die Oberwelle zweiter Ordnung. Die Gatespannungen der Transistoren in Gateschaltung hängen von Gleichtaktsignalen ab, die die geradzahligen Oberwellen sind. Somit können die Gatespannungen der Transistoren in Gateschaltung durch Zuführen der geradzahligen Oberwellen zu jenen Gates justiert oder abgeändert werden. Die Gatespannungen der Transistoren in Gateschaltung sind idealerweise von den Differenzsignalen unabhängig. Infolgedessen sind die Gatespannungen der Transistoren in Gateschaltung des Stapels während positiver und negativer Spitzen der Ausgangsspannung relativ hoch und während ansteigender und abfallender Übergänge relativ niedrig. Infolgedessen sind die Gatespannungen relativ hoch, wenn ein starker Strom durch den Transistorstapel fließt, was zu einem relativ niedrigen Einschaltwiderstand der Ausgangsstufe führt. Dies führt zu relativ geringen Leistungsverlusten und relativ hoher Effizienz. Die relativ niedrigen Gatespannungen während der Übergänge besitzen keine substantielle Auswirkung auf die Effizienz.
Im Gegensatz dazu führt die oben beschriebene herkömmliche Technik des unselektiven Zuführens aller Frequenzkomponenten der Ausgangsspannung zu den Transistorgates zu niedrigen Gatespannungen für den Stapel, wenn der Stapel leitet (starker Strom, niedrige Ausgangsspannung). Dies führt zu einem relativ hohen Einschaltwiderstand, was zu relativ höheren Leistungsverlusten und niedrigerer Effizienz führt. Außerdem verwendet eine andere oben beschriebene herkömmliche Technik nur ein Impedanzanpassungsnetzwerk. Das Impedanzanpassungsnetzwerk weist jedoch in der Regel hohe Verluste auf, was zu einer relativ niedrigeren Leistungseffizienz führt.
2 ist ein Diagramm, das ein Leistungsverstärkersystem 200 darstellt, das zum Lindern der Spannungsbelastung gewählte Oberwellen verwendet. Das System 200 enthält einen unteren Abschnitt 202 und einen oberen Abschnitt 204. Das System 200 verwendet geradzahlige Oberwellen zum Lindern der Spannungsbelastungen individueller Transistoren, zum Lindern von Leistungsverlusten und zum Erhalten einer geeigneten Effizienz.
Das System 200 enthält einen Transistorstapel mit einem oder mehreren Transistoren, die in Reihe geschaltet sind, wie gezeigt. Der Stapel enthält Eingangstransistoren 208, einen oder mehrere Gatetransistoren 210 und kann die Ausgangs- oder oberen Transistoren 206 enthalten. Der Stapel ist eingerichtet zum Empfangen eines durch V_in+ und V_in– bezeichneten Differenzeingangssignals über die Eingangstransistoren 208.
Der obere Abschnitt 204 enthält obere Transistoren 206 und eine LC-Schaltung oder einen LC-Resonanz-Schwingkreis. Der obere Abschnitt 204 ist eingerichtet zum Liefern eines mit V_out+ und V_out– bezeichneten Differenzausgangssignals, als ein Leistungsverstärkerausgangssignal bezeichnet. Der obere Abschnitt 204 ist auch eingerichtet zum Empfangen einer Vorspannung V_bias und einer Versorgungsspannung. Das Leistungsverstärkerausgangssignal wird mit einer geeigneten Effizienz ausgestattet und lindert die Belastung zu den Transistoren des Systems 200.
Der LC-Resonanz-Schwingkreis ist mit einer geeigneten Konfiguration für den LC-Resonanz-Schwingkreis gezeigt, die gewählte Oberwellen liefert, die eine geradzahlige Oberwelle enthalten. Es versteht sich, dass alternative Konfigurationen in Betracht gezogen werden und gemäß der Erfindung sind.
Der LC-Resonanz-Schwingkreis enthält Kondensatoren, wie gezeigt und durch C1, C2 und C3 bezeichnet. Die Werte für C1, C2 und C3 können so gewählt werden, dass gewählte Oberwellen erhalten werden, um die Spannungsbelastung auf den Transistoren des Systems 200 zu lindern. Falls C1 so gewählt wird, dass es größer als C2 ist, werden ungeradzahlige Oberwellen, einschließlich einer Grundschwingung, den Gates der oberen Transistoren 206 zugeführt. Dies kann die Effizienz verringern, wird aber möglicherweise benötigt, um die Spannungsbelastung auf diesen Transistoren zu verringern, wenn der Stapel 102 ausgeschaltet ist. Teil der Spannungsbelastung wird dann zu den anderen Transistoren in dem Stapel übertragen. Falls C1 gleich C2 gewählt wird, können nur geradzahlige Oberwellen durch die Kondensatoren zugeführt werden, ungeradzahlige Oberwellen können nur durch parasitäre Transistorkapazitäten zugeführt werden.
C1 so zu wählen, dass sie kleiner als C2 ist, gestattet das Aufheben der Gate-Drain-Kapazität (Cgd). Falls C1 zu Cgd addiert gleich C2 ist, können immer noch ungeradzahlige Oberwellen durch Gate-Source-Kapazitäten an die Gates der oberen Transistoren 206 geliefert werden. Dieser Effekt kann aufgehoben werden, indem die Summe aus C1 und Cgd so gewählt wird, dass sie kleiner als C2 ist, jedoch kann es aufgrund einer positiven Rückkopplung des Differenzsignals zu Instabilität kommen.
Der Kondensator C3 gestattet ferner eine Steuerung des Differenzgatespannungsschalters einschließlich ungerader Oberwellen, ohne dass die Resonanz des LC-Resonanz-Schwingkreises des oberen Abschnitts 204 signifikant beeinflusst wird.
Das Leistungsverstärkersystem 200 enthält einen Gleichtaktpfad und einen Gegentaktpfad, die unterschiedlich sind. Der Gleichtaktpfad und der Gegentaktpfad sind mit unterschiedlichen Übertragungsfunktionen ausgelegt, um die Spannungsbelastung ohne Beeinträchtigung der Effizienz über den Stapel zu verteilen. Wie oben dargestellt, führt das Einstellen von C1 gleich C2 im Wesentlichen geradzahlige Oberwellen an die Gates der oberen Transistoren über den Gleichtaktpfad. Somit kann eine Spannungsbelastung gelindert werden, während der Einschaltwiderstand des Stapels relativ niedrig gehalten wird. Zusätzliche Details des Gleichpfads und des Gegentaktpfads werden unten bereitgestellt.
3 ist ein Schaltplan, der eine Äquivalenzschaltung 300 für einen Gegentaktpfad für das Leistungsverstärkersystem 200 darstellt. Die Schaltung 300 ist eine Äquivalenzschaltung des Systems 200 für einen Gegentaktpfad. Zusätzliche Beschreibungen für ähnlich bezeichnete Komponenten können oben in der Beschreibung des Leistungsverstärkersystems 200 referenziert werden.
Die Schaltung 300 enthält den unteren Abschnitt 202 und den oberen Abschnitt 204. Der untere Abschnitt enthält einen Transistorstapel, der die Hälfte des Differenzeingangssignals V_in an einem Eingangstransistor 208 empfängt. Der Transistorstapel enthält auch einen oder mehrere Transistoren 210 in Gateschaltung. Der Stapel kann auch einen oberen Transistor 206 enthalten.
Der obere Abschnitt 204 enthält den oberen Transistor 206 und einen LC-Resonanz-Schwingkreis. Der obere Abschnitt ist eingerichtet zum Liefern eines Teils eines Leistungsverstärkerausgangssignals V_out+ durch den oberen Transistor 206. Außerdem ist der obere Abschnitt 204 eingerichtet zum Empfangen einer Vorspannung V_bias und einer Versorgungsspannung.
Falls Transistorkapazitäten vernachlässigt werden, folgt die Gatespannung des oberen Transistors 206 der Ausgangsspannung (Drain) in einem Verhältnis (C1 – C2)/(C1 + C2 + 2C3). Die Übertragungsfunktion für den Gegentaktpfad liefert ungeradzahlige Oberwellen (einschließlich der Grundschwingung) an das Gate des oberen Transistors 206.
4 ist ein Schaltplan, der eine Äquivalenzschaltung 400 für einen Gleichtaktpfad für das Leistungsverstärkersystem 200 darstellt. Die Äquivalenzschaltung 400 zeigt einen Gleichtaktsignalpfad. Zusätzliche Beschreibungen für ähnliche bezeichnete Komponenten können oben in der Beschreibung des Leistungsverstärkersystems 200 referenziert werden.
Die Schaltung 400 enthält einen unteren Abschnitt 202 und einen oberen Abschnitt 204. Der untere Abschnitt enthält einen Transistorstapel, der einen Eingangstransistor 208 und einen oder mehrere serielle Transistoren 210 in Gateschaltung enthält. Der Stapel kann auch einen oberen Transistor 206 enthalten. Der Eingangstransistor 208 empfängt einen Teil des Eingangssignals V_in.
Der obere Abschnitt 204 enthält den oberen Transistor 206 und ist eingerichtet zum Liefern der Gleichtaktkomponente des Ausgangssignals V_out. Es ist ersichtlich, dass der obere Transistor 206 für HF-Signale diodengeschaltet ist und seine Gatespannung mit dem Ausgang (Drain) potentialfrei ist.
Die 3 und 4 sind vorgesehen, um das Verständnis der Anordnung der Kondensatoren C1, C2 und C3 und des Gegentaktpfads und des Gleichtaktpfads und die resultierenden Übertragungsfunktionen für das Verstärkersystem 200 zu erleichtern.
5 ist ein Diagramm, das ein Leistungsverstärkersystem 500 darstellt. Das System 500 enthält einen unteren Abschnitt 502 und einen oberen Abschnitt 504. Das System 500 ist ein Sonderfall des oben beschriebenen Systems 200, wobei C3 = 0. Infolgedessen kann auf 2 und System 200 Bezug genommen werden, um das Verständnis zu erleichtern, und für eine zusätzliche Beschreibung.
Der untere Abschnitt 502 enthält die Eingangstransistoren 208 und einen oder mehrere Transistoren 210 in Gateschaltung. Die Eingangstransistoren 208 sind eingerichtet zum Empfangen eines als V_in+ und V_in– bezeichneten Eingangssignals. Ein Transistorstapel enthält die Eingangstransistoren 208 und den einen oder die mehreren Transistoren 210 in Gateschaltung und ist eingerichtet zum Liefern eines Stapelausgangssignals an einem Drain eines letzten Transistors des einen oder der mehreren Transistoren 210 in Gateschaltung.
Der obere Abschnitt 504 enthält obere Transistoren 206 und einen LC-Resonanz-Schwingkreis. Die oberen Transistoren 206 sind eingerichtet zum Liefern eines durch V_out+ und V_out– bezeichneten Leistungsverstärkerausgangssignals. Der LC-Resonanz-Schwingkreis enthält Paare von Kondensatoren C1 und C2.
6 ist ein Diagramm, das ein Leistungsverstärkersystem 600 darstellt. Das System 600 enthält einen unteren Abschnitt 602 und einen oberen Abschnitt 604. Das System 600 ist ein Sonderfall des oben beschriebenen Systems 200, wobei C3 = unendlich. Infolgedessen kann auf 2 und das System 200 Bezug genommen werden, um das Verständnis zu erleichtern, und für eine zusätzliche Beschreibung.
Der untere Abschnitt 602 enthält die Eingangstransistoren 208 und einen oder mehrere Transistoren 210 in Gateschaltung. Die Eingangstransistoren 208 sind eingerichtet zum Empfangen eines als V_in+ und V_in– bezeichneten Eingangssignals. Ein Transistorstapel enthält die Eingangstransistoren 208 und den einen oder die mehreren Transistoren 210 in Gateschaltung und ist eingerichtet zum Liefern eines Stapelausgangssignals an einem Drain eines letzten Transistors des einen oder der mehreren Transistoren 210 in Gateschaltung.
Der obere Abschnitt 604 enthält obere Transistoren 206 und einen LC-Resonanz-Schwingkreis. Die oberen Transistoren 206 sind eingerichtet zum Liefern eines durch V_out+ und V_out– bezeichneten Leistungsverstärkerausgangssignals. Der LC-Resonanz-Schwingkreis enthält hier nur ein Paar von Kondensatoren C1.
Wenn C3 auf unendlich eingestellt ist, sind C1 und C2 von 2 parallel geschaltet; sie können zu einem einzelnen Kondensator C1 kombiniert werden, dessen Wert die Summe der ursprünglichen Werte C1 und C2 beträgt.
Es wird angemerkt, dass Kondensatoren zwischen den Ausgangsknoten des Verstärkersystems (z. B. 200) und HF-Masse hinzugefügt werden können, um die Resonanzfrequenzen sowohl des Gegentaktpfads als auch des Gleichtaktpfads abzustimmen. Außerdem können Kondensatoren zwischen den Gates der oberen Transistoren des Stapels und HF-Masse hinzugefügt werden, um sowohl den Gegentakt- als auch den Gleichtakt-Gate-Spannungshub zu verringern.
7 ist ein Diagramm, das ein Leistungsverstärkersystem 700 darstellt. Das System 700 enthält einen unteren Abschnitt 702 und einen oberen Abschnitt 704. Das System 700 ist ein Sonderfall des oben beschriebenen Systems 200 und 600, wobei C3 = unendlich. Infolgedessen kann auf 2 und das System 200 und 6 und das System 600 Bezug genommen werden, um das Verständnis zu erleichtern.
Der untere Abschnitt 702 enthält Eingangstransistoren 708. Die Eingangstransistoren 708 sind eingerichtet zum Empfangen eines mit V_in+ und V_in– bezeichneten Differenzeingangssignals. Der obere Abschnitt 704 enthält obere Transistoren 706 und eine LC-Schaltung oder einen LC-Resonanz-Schwingkreis. Der obere Abschnitt 704 ist eingerichtet zum Liefern eines mit V_out+ und V_out– bezeichneten Differenzausgangssignals. Eine Last 710 ist an Ausgänge des oberen Abschnitts 704 gekoppelt gezeigt. Ein Transistorstapel enthält die Eingangstransistoren 708 und die oberen Transistoren 706, auch als Ausgangstransistoren bezeichnet. Der LC-Resonanz-Schwingkreis ist eingerichtet, um gewählte Oberwellen den Gates des Transistorstapels zuzuführen, insbesondere den oberen Transistoren 706.
8 ist eine grafische Darstellung, die Spannungswellenformen 800 für das Verstärkersystem 700 von 7 darstellt. Die Wellenformen 800 werden als Beispiele bereitgestellt, um das Verständnis zu erleichtern. Es versteht sich, dass abgewandelte Wellenformen und Spannungswerte resultieren können. Die Wellenformen werden für eine Beispielkonfiguration des LC-Resonanz-Schwingkreises vorgelegt.
Die grafische Darstellung enthält eine x-Achse, die die Zeit (ps) zeigt, und eine y-Achse, die die Spannung (V) zeigt. Die grafische Darstellung deckt den linken Teil oder die linke Seite des Stapels ab; der rechte Teil weist die gleichen Wellenformen auf, lediglich um eine halbe Periode verschoben. Die Linie 801 stellt ein Eingangssignal (Vin+) oder (Vg1) an den Gates der Eingangstransistoren 708 dar. Die Linie 802 stellt eine Drainspannung/ein Drainsignal (VD1) an den Drains des Eingangstransistors 708 dar. Die Linie 803 stellt eine Gatespannung (VG2) am oberen Transistor 706 dar. Die Linie 804 stellt eine Drainspannung (VD2) am oberen Transistor 708 dar, auch als das Ausgangssignal (Vout–) bezeichnet.
Bei einer beispielhaften Konfiguration des LC-Resonanz-Schwingkreises beträgt die Last 710 etwa 50 Ohm. R ist so eingerichtet, dass es einen Widerstandswert von 100 bis 1000 Ohm aufweist und C ist so eingerichtet, dass es eine Kapazität von 2 bis 20 pF aufweist. Die Werte der Komponenten hängen von den Systemspezifikationen und von der eingesetzten Technologie ab. Diese Bereiche von Werten sollen typische Werte für Leistungsverstärker in Mobiltelefonsendern abdecken und sollten als beispielhaft betrachtet werden.
Bei diesem Beispiel folgt die Gatespannung 803 des oberen Transistors einer Gleichtaktausgangsspannung der Drainspannung 804 des oberen Transistors 706. Nur die Grundschwingung und die Oberwelle zweiter Ordnung sind relevant. Oberwellen dritter und höherer Ordnung werden stark gedämpft.
Die Ausgangsspannung des Stapels (oder das Ausgangssignal) 804 weist einen Hub von etwa 0 bis 2 (Vdd + V2) auf, wobei V2 eine Amplitude der Gleichtaktkomponente des Ausgangssignals ist. Bei einer positiven Spitze 810 ist die Spannungsbelastung auf einem Maximum. Bei der positiven Spitze 810 ist das Ausgangssignal 804 bei 2(Vdd + V2) und die Gatespannung 803 des oberen Transistors 706 bei Vdd + V2, und die Drainspannung 802 des Eingangstransistors 708 beträgt VG2 – Vth, was gleich Vdd + V2 – Vth ist, wobei Vth die Schwellwertspannung des oberen Transistors 706 ist. Die Drain-Source-Spannungen der oberen und Eingangstransistoren 706 und 708 betragen Vdd + V2 + Vth für den oberen Transistor 706 und Vdd + V2 – Vth für den Eingangstransistor 708. Somit ist die Spannungsbelastung durch den oberen und Eingangstransistor 706 und 708 nicht gleichmäßig verteilt. Der obere Transistor 706 kann jedoch mit einer längeren Kanallänge gewählt werden, und der Eingangstransistor kann als ein schnellerer gewählt werden, um diese Variation zu nutzen, während die Spannungsbelastung gelindert wird.
9 ist ein Diagramm, das ein Leistungsverstärkersystem 900 darstellt. Das System 900 enthält einen unteren Abschnitt 902 und einen oberen Abschnitt 904. Das System 900 ist ein Sonderfall des oben beschriebenen Systems 200. Infolgedessen kann auf 2 und das System 200 Bezug genommen werden, um das Verständnis zu erleichtern, und für eine zusätzliche Beschreibung.
Der untere Abschnitt 902 enthält Eingangstransistoren 908 und Transistoren 912 in Gateschaltung. Die Eingangstransistoren 908 sind eingerichtet zum Empfangen eines mit V_in+ und V_in– bezeichneten Differenzeingangssignals. Der obere Abschnitt 904 enthält obere Transistoren 906 und eine LC-Schaltung oder einen LC-Resonanz-Schwingkreis. Der obere Abschnitt 904 ist eingerichtet zum Liefern eines mit V_out+ und V_out– bezeichneten Differenzausgangssignals. Eine Last 910 ist an Ausgänge des oberen Abschnitts 904 gekoppelt gezeigt. Ein Transistorstapel enthält die Eingangstransistoren 908, die Transistoren 912 in Gateschaltung und die oberen Transistoren 906. Die oberen Transistoren 906 werden auch als Ausgangstransistoren bezeichnet. Der LC-Resonanz-Schwingkreis ist eingerichtet zum Zuführen ausgewählter Oberwellen zu Gates des Transistorstapels, insbesondere den oberen Transistoren 906.
10 ist eine grafische Darstellung, die Spannungswellenformen 1000 für das Verstärkersystem 900 von 9 darstellt. Die Wellenformen werden als Beispiele bereitgestellt, um das Verständnis zu erleichtern. Es versteht sich, dass abgewandelte Wellenformen und Spannungswerte resultieren können.
Die grafische Darstellung enthält eine x-Achse, die Zeit (ps) zeigt, und eine y-Achse, die die Spannung (V) zeigt. Die grafische Darstellung berücksichtigt nur den linken Teil des Stapels von 9; der rechte Teil weist die gleichen Wellenformen auf, lediglich um eine halbe Periode verschoben. Die Linie 1001 stellt eine Eingangsspannung (Vin+) oder (VG1) an dem Eingangstransistor 908 dar. Die Linie 1002 stellt eine Drainspannung (VD1) am Eingangstransistor 908 dar. Die Linie 1003 stellt eine Gatespannung (VG2) an dem mittleren beziehungsweise in Gateschaltung geschalteten Transistor 912 dar. Die Linie 1004 stellt eine Drainspannung (VD2) an dem Transistor 912 in Gateschaltung dar. Die Linie 1005 stellt eine Gatespannung (VG3) an dem oberen oder Ausgangstransistor 906 dar. Die Linie 1006 stellt eine Drainspannung (VD3) an dem oberen Transistor 906 dar. VD3 stellt auch das Ausgangssignal (vout–) dar.
Bei einer beispielhaften Konfiguration des LC-Resonanz-Schwingkreises beträgt die Last 910 etwa 50 Ohm. R ist so eingerichtet, dass es einen Widerstandswert von 200 bis 2000 Ohm aufweist. C3 ist so eingerichtet, das es einen Kapazitätswert von 0,1 bis 10 pF aufweist. C1 und C2 sind gleich eingestellt und sind so eingerichtet, dass sie einen Kapazitätswert von 1 bis 10 pF aufweisen. C3 ist allgemein kleiner als C1 oder C2, wie oben beschrieben.
Das Ausgangssignal 1006 (VD3) ist mit einer Spitze bei 1010 gezeigt. Die Spitze 1010 stellt die größte Spannungsbelastung dar. Die Konfiguration des LC-Resonanz-Schwingkreises gestattet einen gewissen Differenzspannungshub 1005 an den Gates der oberen Transistoren 906, doch folgen die Gatespannungen immer noch einer Gleichtaktausgangsspannung an den Drains 1006 der oberen Transistoren. Dies reduziert die Spannungsbelastung an den oberen Transistoren 906. Die Gatespannung 1003 an Gates der Transistoren 912 in Gateschaltung sind differenziell geerdet und gleichtaktpotentialfrei für HF-Signale. Die Gatespannungen 1001 und 1003 der Eingangstransistoren 908 und die Transistoren 912 mit Gateschaltung zeigen dementsprechend, dass die Transistoren 908 und 912 kollektiv eine höhere Spannungsbelastung als der einzelne Eingangstransistor 708 von 7 aushalten können.
11 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 1100 zum Konfigurieren und Betreiben eines Leistungsverstärkersystems darstellt. Das Verfahren 1100 lindert Spannungshübe und -belastungen, um den Betrieb des Leistungsverstärkersystems zu erleichtern.
Das Verfahren beginnt bei Block 1102, wo Parameter oder Spezifikationen für ein Leistungsverstärkersystem erhalten werden. Zu den Parametern zählen angelegte Spannungen, Spannungshübe, größte Spannungsbelastungen, zulässige Spannungsbelastung pro individuellem Transistor, Spannungshübe und dergleichen.
Ein Transistorstapel wird bei Block 1104 gemäß den Parametern/Spezifikationen entwickelt oder eingerichtet. Der Transistorstapel wird so entwickelt, das er eine geeignete Anzahl von Transistoren mit einer Gateschaltung in Reihe aufweist, um eine Spannungsbelastung an individuellen Transistoren des Transistorstapels abzusenken. Bei einem Beispiel enthält der Stapel Sätze von in Reihe geschalteten Transistoren, wie in 9 gezeigt ist. Der Transistorstapel kann einen oder mehrere der folgenden enthalten: Eingangstransistoren, Transistoren in Gateschaltung, Ausgangstransistoren und dergleichen.
Die Oberwellen werden gemäß den Parametern/Spezifikationen bei Block 1106 gewählt. Zu den gewählten Oberwellen zählt eine geradzahlige Oberwelle (üblicherweise die Oberwelle zweiter Ordnung) und kann auch eine ungeradzahlige Oberwelle (üblicherweise die Grundschwingung) zählen. Eine geradzahlige Oberwelle wird für den Transistorstapel gewählt, um Spannungsbelastungen an mindestens einem Abschnitt der Transistoren des Stapels zu lindern. Bei einem Beispiel werden die Oberwellen so gewählt, dass Spannungsbelastungen an Gates von Ausgangstransistoren gelindert werden.
Ein LC-Resonanz-Schwingkreis wird gemäß den gewählten Oberwellen bei Block 1108 eingerichtet. Somit werden die Anzahl, die Konfiguration und die Werte von Kondensatoren und Induktoren in dem LC-Resonanz-Schwingkreis so gestimmt, dass Gleichtaktpfad- und Gegentaktpfadübertragungsfunktionen bereitgestellt werden. Die obige Beschreibung, einschließlich System 200 und 2, veranschaulicht Beispiele des Dimensionierens oder Konfigurierens des LC-Resonanz-Schwingkreises, um die gewählten Oberwellen zu erhalten. Somit wird der LC-Resonanz-Schwingkreis entsprechend eingerichtet, um die Parameter/Spezifikationen zu erfüllen.
Das Leistungsverstärkersystem arbeitet bei Block 1110 innerhalb der spezifizierten Parameter oder Spezifikationen. Beispielsweise sind die Transistoren innerhalb des Stapels einem Bereich oder Hub von Spannungspegeln unter einem Schwellwert ausgesetzt. Der Hub von Spannungspegeln wird auch als Spannungsbelastung bezeichnet.
Während das obige Verfahren 1100 unten als eine Reihe von Handlungen oder Ereignissen dargestellt und beschrieben wird, versteht sich, dass die dargestellte Reihenfolge derartiger Handlungen oder Ereignisse nicht in einem beschränkten Sinne auszulegen ist. Beispielsweise können einige Handlungen in verschiedenen Reihenfolgen und/oder gleichzeitig mit anderen Handlungen oder Ereignissen, abgesehen von jenen hierin dargestellten und/oder beschriebenen, auftreten. Außerdem sind möglicherweise nicht alle dargestellten Handlungen erforderlich, um einen oder mehrere Aspekte oder Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu implementieren. Außerdem können eine oder mehrere der hierin gezeigten Handlungen in einer oder mehreren separaten Handlungen und/oder Phasen ausgeführt werden.
Ein Leistungsverstärkersystem enthält einen Transistorstapel und einen oberen Abschnitt. Der obere Abschnitt enthält einen LC-Resonanz-Schwingkreis. Der LC-Resonanz-Schwingkreis ist eingerichtet zum Generieren ausgewählter Oberwellen, um die Spannungsbelastung zu lindern und die Verstärkereffizienz zu erleichtern. Der Transistorstapel enthält in Reihe geschaltete Eingangstransistoren und obere Transistoren. Die Eingangstransistoren sind eingerichtet zum Empfangen eines Eingangssignals, und die oberen Transistoren sind eingerichtet zum Liefern eines Verstärkerausgangssignals. Der LC-Resonanz-Schwingkreis ist eingerichtet zum Liefern der gewählten Oberwellen mindestens an Gates der oberen Transistoren.
Ein Differenzleistungsverstärkersystem weist einen Transistorstapel und einen oberen Abschnitt auf. Der Transistorstapel ist eingerichtet zum Empfangen eines Differenzeingangssignals und zum Liefern eines Stapelausgangssignals. Der Transistorstapel ist einer Stapelspannungsbelastung ausgesetzt. Der obere Abschnitt ist eingerichtet zum Generieren eines Differenzverstärkerausgangssignals aus dem Stapelausgangssignal. Der obere Abschnitt enthält einen LC-Resonanz-Schwingkreis, der eingerichtet ist zum Generieren der Grundschwingung, die das Ausgangssignal enthält, aber auch zum Generieren von geradzahligen Oberwellen (wie etwa der Oberwelle zweiter Ordnung), die den Gates der gestapelten Transistoren zugeführt werden, um die Spannungsbelastung zu lindern. Das System enthält auch einen Gleichtaktpfad und einen Gegentaktpfad. Der Gleichtaktpfad weist eine Gleichtaktübertragungsfunktion auf. Der Gegentaktpfad weist eine von der Gleichtaktübertragungsfunktion verschiedene Gegentaktübertragungsfunktion auf.
Es wird ein Verfahren zum Konfigurieren eines Leistungsverstärkersystems offenbart. Ein Transistorstapel wird dazu eingerichtet, Belastung zu lindern. Oberwellen werden gewählt, um die Spannungsbelastung weiter zu lindern. Die gewählten Oberwellen beinhalten eine geradzahlige Oberwelle. Ein LC-Resonanz-Schwingkreis ist eingerichtet zum Generieren der gewählten Oberwellen und Bereitstellen unterschiedlicher Übertragungsfunktionen für Gleichtakt- und Gegentaktpfade. Die gewählten Oberwellen werden an Gates von oberen Transitoren von Transistorstapeln geliefert.
Im besonderen Hinblick auf die verschiedenen Funktionen, die durch die oben beschriebenen Komponenten oder Strukturen (Baugruppen, Einrichtungen, Schaltungen, Systeme usw.) durchgeführt werden, sollen die zum Beschreiben solcher Komponenten verwendeten Ausdrücke (einschließlich einer Bezugnahme auf ein ”Mittel”), sofern nicht etwas anderes angegeben ist, einer beliebigen Komponente oder Struktur entsprechen, die die spezifizierte Funktion der beschriebenen Komponente ausführt (die z. B. funktional äquivalent ist), wenngleich sie der offenbarten Struktur nicht strukturell äquivalent ist, die die Funktion in den hierin dargestellten beispielhaften Implementierungen der Erfindung durchführt. Außerdem wird zwar möglicherweise ein bestimmtes Merkmal der Erfindung bezüglich nur einer von mehreren Implementierungen offenbart, doch kann dieses Merkmal mit einem oder mehreren anderen Merkmalen der anderen Implementierungen kombiniert werden, wie dies für eine bestimmte gegebene oder besondere Anwendung erwünscht und vorteilhaft sein mag. Weiterhin werden in dem Ausmaß, dass die Ausdrücke ”enthaltend”, enthält”, ”haben”, ”hat”, ”mit” oder andere Varianten davon entweder in der ausführlichen Beschreibung und den Ansprüchen verwendet werden, solche Ausdrücke auf eine Weise ähnlich dem Ausdruck ”umfassend” einschließend sein.

Claims

Leistungsverstärkersystem, das Folgendes aufweist: • einen oberen Abschnitt mit einem LC-Resonanz-Schwingkreis, wobei der LC-Resonanz-Schwingkreis eingerichtet ist zum Generieren ausgewählter Oberwellen, um Spannungsbelastung zu lindern und die Verstärkereffizienz zu erleichtern; und • einen Transistorstapel mit in Reihe geschalteten Eingangstransistoren und oberen Transistoren, wobei die Eingangstransistoren eingerichtet sind zum Empfangen eines Eingangssignals und die oberen Transistoren eingerichtet sind zum Liefern eines Ausgangssignals, • wobei der LC-Resonanz-Schwingkreis eingerichtet ist zum Liefern der gewählten Oberwellen mindestens an Gates der oberen Transistoren.
Leistungsverstärkersystem gemäß Anspruch 1, wobei die gewählten Oberwellen eine geradzahlige Oberwelle beinhalten.
Leistungsverstärkersystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die gewählten Oberwellen aus nur einer oder mehreren geradzahligen Oberwellen bestehen.
Leistungsverstärkersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend: einen Gleichtaktpfad und einen Gegentaktpfad für den oberen Abschnitt und den Transistorstapel.
Leistungsverstärkersystem gemäß Anspruch 4, wobei der Gleichtaktpfad eine Gleichtaktübertragungsfunktion aufweist und der Gegentaktpfad eine Gegentaktübertragungsfunktion aufweist.
Leistungsverstärkersystem gemäß Anspruch 5, wobei der LC-Resonanz-Schwingkreis so eingerichtet ist, dass die Gleichtaktübertragungsfunktion von der Gegentaktübertragungsfunktion verschieden ist.
Leistungsverstärkersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die gewählten Oberwellen bewirken, dass die Gatespannung jedes unteren Transistors relativ hoch ist, wenn seine Dreinspannung hoch ist.
Leistungsverstärkersystem gemäß Anspruch 7, wobei die gewählten Oberwellen bewirken, dass die Gatespannung jedes oberen Transistors relativ hoch ist, wenn seine Dreinspannung niedrig ist.
Leistungsverstärkersystem gemäß Anspruch 8, wobei eine Grundschwingung als Teil der gewählten Oberwellen mit Dämpfung an die Gates der oberen Transistoren geliefert wird, was bewirkt, dass die Gatespannung höher ist, wenn die entsprechende Dreinspannung hoch ist, als wenn die Dreinspannung niedrig ist.
Leistungsverstärkersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die gewählten Oberwellen generiert werden zum Steuern eines Gegentakt-Gatespannungshubs der oberen Transistoren ohne Abändern der Resonanzfrequenz des LC-Resonanz-Schwingkreises.
Leistungsverstärkersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die gewählten Oberwellen generiert werden zum Steuern eines Gleichtakt-Gatespannungshubs der oberen Transistoren ohne Abändern der Resonanzfrequenz des LC-Resonanz-Schwingkreises.
Leistungsverstärkersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der LC-Resonanz-Schwingkreis eingerichtet ist zum Schwingen mit einer Grundschwingung für einen Gegentaktpfad und einer geradzahligen Oberwelle für einen Gleichtaktpfad, um die gewählten Oberwellen zu generieren.
Leistungsverstärkersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Transistorstapel weiterhin einen oder mehrere Transistoren in Gateschaltung aufweist, die zwischen die Eingangstransistoren und die oberen Transistoren geschaltet sind, um die Spannungsbelastung weiter zu lindern.
Leistungsverstärkersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei Gates der oberen Transistoren eingerichtet sind, der Gleichtaktspannung des Ausgangssignals an Drains der oberen Transistoren zu folgen.
Differenzleistungsverstärkersystem, das Folgendes aufweist: • einen Transistorstapel, der eingerichtet ist zum Empfangen eines Differenzeingangssignals und Liefern eines Stapelausgangssignals, wenn der Transistorstapel einer Spannungsbelastung ausgesetzt ist; • einen oberen Abschnitt, der eingerichtet ist zum Generieren gewählter Oberwellen und zum Liefern der gewählten Oberwellen an den Transistorstapel; • einen Gleichtaktpfad des Transistorstapels mit einer Gleichtaktübertragungsfunktion; und • einen Gegentaktpfad des Transistorstapels mit einer von der Gleichtaktübertragungsfunktion verschiedenen Gegentaktübertragungsfunktion.
Differenzleistungsverstärkersystem gemäß Anspruch 15, wobei die gewählten Oberwellen eine geradzahlige Oberwelle beinhalten und die Gleichtaktübertragungsfunktion konfigurieren.
Differenzleistungsverstärkersystem gemäß Anspruch 15 oder 16, wobei der obere Abschnitt einen LC-Resonanz-Schwingkreis mit einem ersten Paar von Kondensatoren in Differenzschaltung, die an einen Ausgang des Stapels gekoppelt sind, und einem zweiten Paar von Kondensatoren in Differenzschaltung, die an einen anderen Ausgang des Stapels gekoppelt sind, aufweist.
Differenzleistungsverstärkersystem gemäß Anspruch 17, ferner aufweisend: einen dritten Kondensator, der an das erste und zweite Paar von Kondensatoren gekoppelt ist.
Differenzleistungsverstärkersystem gemäß Anspruch 17 oder 18, wobei das erste Paar von Kondensatoren, das zweite Paar von Kondensatoren und der dritte Kondensator dimensioniert sind zum Konfigurieren der Gleichtaktübertragungsfunktion und der Gegentaktübertragungsfunktion.
Verfahren zum Konfigurieren eines Leistungsverstärkersystems, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: • Konfigurieren eines Transistorstapels zum Lindern von Spannungsbelastung, wobei der Transistorstapel obere Transistoren enthält; • Wählen von Oberwellen zum weiteren Lindern der Spannungsbelastung, wobei die gewählten Oberwellen eine geradzahlige Oberwelle beinhalten; • Konfigurieren eines LC-Resonanz-Schwingkreises zum Generieren der gewählten Oberwellen und Liefern unterschiedlicher Übertragungsfunktionen für einen Gleichtaktpfad und einen Gegentaktpfad; und • Liefern der gewählten Oberwellen an Gates der oberen Transistoren.
Verfahren gemäß Anspruch 20, wobei der Transistorstapel mehrere Transistoren in Gateverbindungen enthält.
Verfahren gemäß Anspruch 20 oder 21, ferner aufweisend: Generieren eines Verstärkerausgangssignals an Drains der oberen Transistoren.