DE102015218351A1

DE102015218351A1 - Aufgliederung von kaskodenverstärkern zur verbesserung der wärmeunempfindlichkeit

Info

Publication number: DE102015218351A1
Application number: DE102015218351.3A
Authority: DE
Inventors: Philip John Lehtola
Original assignee: Skyworks Solutions Inc
Current assignee: Skyworks Solutions Inc
Priority date: 2015-02-15
Filing date: 2015-09-24
Publication date: 2016-08-18
Also published as: JP2016149742A; CN105897193B; US10044398B2; TWI606689B; CN105897193A; US20170250727A1; KR101697433B1; KR20160100791A; US20160241194A1; TW201737618A; US9654155B2

Abstract

Gemäß einiger Ausführungsformen weist ein Leistungsverstärker eine Vielzahl von Transistorenpaaren auf, von denen jedes Transistorenpaar einen Transistor in Emitterschaltung und einen Transistor in Basisschaltung aufweist, die in einer Kaskodenkonfiguration angeordnet sind. Der Leistungsverstärker weist weiterhin elektrische Verbindungen auf, die so eingerichtet sind, dass sie die Vielzahl von Transistorenpaaren in paralleler Verschaltung zwischen einen Eingangsknoten und einen Ausgangsknoten schalten. Gemäß einiger Ausführungsformen sind die elektrischen Verbindungen dazu ausgelegt, einen Kollektorstrom auf alle Transistoren in Basisschaltung zu verteilen, um dadurch die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass einer oder mehrere der Transistoren in Basisschaltung während eines thermischen Durchgehens Schaden nehmen.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG(EN)
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/116,508, eingereicht am 15. Februar 2015 und betitelt mit AUFGLIEDERUNG VON KASKODENVERSTÄRKERN ZUR VERBESSERUNG DER WÄRMEUNEMPFINDLICHKEIT, sowie der US-Patentanmeldung Nr. 14/860,971, eingereicht am 22. September 2015 und betitelt mit AUFGLIEDERUNG VON KASKODENVERSTÄRKERN ZUR VERBESSERUNG DER WÄRMEUNEMPFINDLICHKEIT, deren beider Offenbarungsgehalt in dieser Anmeldung durch Bezugnahme explizit in seiner Gesamtheit aufgenommen wird.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Leistungsverstärker in Hochfrequenz-(HF)-Anwendungen.
Beschreibung bekannter Technik
Viele Geräte wie beispielsweise drahtlose Geräte benötigen oder verwenden eine Kaskodenverstärkerstruktur, um die Leistungsfähigkeit schmälernde Schutzmaßnahmen gegen Wärmeeinwirkung von leistungsstarken Hochfrequenz-(HF)-Leistungsarrayelementen zu entkoppeln.
In einigen Anwendungen kann eine Unempfindlichkeit gegenüber Wärme durch die Bauart eines Arrays erreicht werden, indem die Abstände zwischen den Vorrichtungen in dem Leistungsarray vergrößert werden und Vorschalttechniken eingesetzt werden. Derartige Techniken können an jeder der Vorrichtungen in dem Leistungsarray lokale Rückkopplung hervorrufen.
Das Verteilen des Arrays kann die Aufheizung benachbarter Arrayelemente mindern und tatsächlich den thermischen Widerstand des Arrays gegenüber Wärmesenkenstrukturen verringern. So ein Vorgehen kann in erhöhtem Flächenbedarf für das Array resultieren und auch die entsprechende Chipgröße und die Kosten erhöhen.
Vorschalttechniken werden häufig in der Form von Emitter- oder Basisdegeneration realisiert. Solche Lösungen können Verluste in dem HF-Signalpfad hervorrufen, die die Verstärkung, die Effizienz und die Sättigungsleistung und somit die Leistungsfähigkeit beeinträchtigen. Andere Lösungen, die eine Kaskodenstruktur verwenden, können eine gemeinsame Verbindung zwischen den Kaskodenemittern aufweisen, wobei üblicherweise eine Ballastierung der Kaskodenvorrichtungen eingesetzt wird, um ein thermisches Durchgehen zu verhindern.
ZUSAMMENFASSUNG
In Übereinstimmung mit einer Anzahl von Ausführungsvarianten bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf einen Leistungsverstärker mit einer Vielzahl von Transistorenpaaren, von denen jedes Transistorenpaar einen Transistor in Emitterschaltung und einen Transistor in Basisschaltung aufweist, die in einer Kaskodenkonfiguration angeordnet sind. Der Leistungsverstärker weist weiterhin elektrische Verbindungen auf, die so eingerichtet sind, dass sie die Vielzahl von Transistorenpaaren in paralleler Verschaltung zwischen einen Eingangsknoten und einen Ausgangsknoten schalten, und dazu ausgelegt sind, einen Kollektorstrom auf alle Transistoren in Basisschaltung zu verteilen, um dadurch die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass einer oder mehrere der Transistoren in Basisschaltung während eines thermischen Durchgehens Schaden nehmen.
In einigen Ausführungsvarianten ist für jedes der Transistorenpaare der Emitter des Transistors in Emitterschaltung mit der Basis des Transistors in Basisschaltung über einen Umgehungskondensator gekoppelt.
In einigen Ausführungsvarianten ist für jedes der Transistorenpaare die Basis des Transistors in Emitterschaltung mit einer Eingangsvorspannungsschaltung gekoppelt. In einigen Ausführungsvarianten umfasst die Eingangsvorspannungsschaltung einen Hochfrequenz-(HF)-Ballastwiderstand. In einigen Ausführungsvarianten sind die Eingangsvorspannungsschaltungen der Vielzahl von Transistorenpaaren an einen gemeinsamen HF-Eingang gekoppelt.
In einigen Ausführungsvarianten ist für jedes der Transistorenpaare der Emitter des Transistors in Emitterschaltung mit einem Massepotential gekoppelt.
In einigen Ausführungsvarianten ist für jedes der Transistorenpaare die Basis des Transistors in Basisschaltung mit einer Kaskodenvorspannungsschaltung gekoppelt. In einigen Ausführungsvarianten umfasst die Kaskodenvorspannungsschaltung einen Kaskodenballastwiderstand.
In einigen Ausführungsvarianten ist für jedes der Transistorenpaare der Kollektor des Transistors in Basisschaltung mit einer Versorgungsspannung gekoppelt.
In einigen Ausführungsvarianten sind die Kollektoren der Transistoren in Basisschaltung der Vielzahl von Transistorenpaaren gekoppelt, um einen gemeinsamen HF-Ausgang zu bilden.
In einigen Ausführungsvarianten bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Hochfrequenzmodul (HF-Modul), welches ein Gehäusesubstrat aufweist, das dazu ausgelegt ist, eine Vielzahl von Komponenten aufzunehmen. Das HF-Modul weist weiterhin ein auf dem Gehäusesubstrat implementiertes Leistungsverstärkungssystem auf, welches einen Leistungsverstärker (PA) umfasst, der dazu ausgelegt ist, ein HF-Signal zu empfangen und zu verstärken. Der PA umfasst eine Vielzahl von Transistorenpaaren, von denen jedes Transistorenpaar einen Transistor in Emitterschaltung und einen Transistor in Basisschaltung aufweist, die in einer Kaskodenkonfiguration angeordnet sind. Der Leistungsverstärker weist weiterhin elektrische Verbindungen auf, die so eingerichtet sind, dass sie die Vielzahl von Transistorenpaaren in paralleler Verschaltung zwischen einen Eingangsknoten und einen Ausgangsknoten schalten, und dazu ausgelegt sind, einen Kollektorstrom auf alle Transistoren in Basisschaltung zu verteilen, um dadurch die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass einer oder mehrere der Transistoren in Basisschaltung während eines thermischen Durchgehens Schaden nehmen.
In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsvarianten umfasst der PA des HF-Moduls die Funktionen und/oder Merkmale jedes beliebigen der hierin beschriebenen PAs und/oder Verstärkungssysteme.
Gemäß einiger Lehren bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf eine Hochfrequenzvorrichtung (HF-Vorrichtung), die einen Sendeempfänger zum Erzeugen eines HF-Signals aufweist. Die HF-Vorrichtung umfasst auch ein Frontend-Modul (FEM), welches in kommunikativer Verbindung mit dem Sendeempfänger steht und ein Gehäusesubstrat aufweist, das dazu ausgelegt ist, eine Vielzahl von Komponenten aufzunehmen. Das FEM weist weiterhin einen Leistungsverstärker (PA) auf, der dazu ausgelegt ist, das HF-Signal zu empfangen und zu verstärken. Der PA umfasst eine Vielzahl von Transistorenpaaren, von denen jedes Transistorenpaar einen Transistor in Emitterschaltung und einen Transistor in Basisschaltung aufweist, die in einer Kaskodenkonfiguration angeordnet sind. Der Leistungsverstärker weist weiterhin elektrische Verbindungen auf, die so eingerichtet sind, dass sie die Vielzahl von Transistorenpaaren in paralleler Verschaltung zwischen einen Eingangsknoten und einen Ausgangsknoten schalten, und dazu ausgelegt sind, einen Kollektorstrom auf alle Transistoren in Basisschaltung zu verteilen, um dadurch die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass einer oder mehrere der Transistoren in Basisschaltung während eines thermischen Durchgehens Schaden nehmen. Die HF-Vorrichtung weist weiterhin eine in kommunikativer Verbindung mit dem FEM stehende Antenne auf, die dazu ausgelegt ist, das verstärkte HF-Signal zu senden.
In einigen Ausführungsvarianten umfasst die HF-Vorrichtung ein drahtloses Gerät. In einigen Ausführungsvarianten ist das drahtlose Gerät ein Mobiltelefon.
In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsvarianten umfasst der PA des FEM die Funktionen und/oder Merkmale jedes beliebigen der hierin beschriebenen PAs und/oder Verstärkungssysteme.
Zu Zwecken der Zusammenfassung der Offenbarung sind bestimmte Aspekte, Vorteile und neuartige Merkmale der Erfindungen hierin beschrieben worden. Es sollte dabei klar sein, dass nicht notwendigerweise immer alle derartigen Vorteile in Übereinstimmung mit jeder der Ausführungsformen der Erfindung erzielt werden können. Daher kann die Erfindung in einer Art und Weise ausgestaltet oder ausgeführt werden, die einen Vorteil oder eine Gruppe von Vorteilen, wie sie hierin gelehrt werden, erzielen oder verbessern, ohne dass zwangsläufig andere hierin gelehrte oder vorgeschlagene Vorteile erreicht werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Damit die vorliegende Offenbarung besser verstanden werden kann, ergibt sich eine genauere Beschreibung durch Bezugnahme auf die Merkmale der verschiedentlichen Ausführungsvarianten, von denen einige in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Die beigefügten Zeichnungen sollen jedoch lediglich die relevanteren Merkmale der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen und damit nicht als beschränkend angesehen werden, da die Beschreibung auch andere wirksame Merkmale offenbaren kann.
1 ist ein Blockschaubild eines drahtlosen Systems oder einer drahtlosen Architektur gemäß einiger Ausführungsvarianten.
2 ist ein Blockschaubild eines Verstärkungssystems gemäß einiger Ausführungsvarianten.
3A bis 3E zeigen schematische Schaubilden von Leistungsverstärkern gemäß einiger Ausführungsvarianten.
4 ist ein Blockschaubild eines Verstärkungssystems gemäß einiger Ausführungsvarianten.
5A ist ein schematisches Schaubild eines Arrays von Kaskodenvorrichtungen gemäß einiger Ausführungsvarianten.
5B zeigt einen beispielhaften Pfad für den Kollektorstrom durch das Array von Kaskodenvorrichtungen der 5A gemäß einiger Ausführungsvarianten.
6 ist ein schematisches Schaubild eines isolierten Kaskodenarrays gemäß einiger Ausführungsvarianten.
7 ist ein schematisches Schaubild einer Kaskodenvorrichtung gemäß einiger Ausführungsvarianten.
8 ist ein schematisches Schaubild eines Arrays von zwei Kaskodenvorrichtungen gemäß einiger Ausführungsvarianten.
9 ist ein beispielhafter Aufbau eines Paares von Transistoren in Emitterschaltung (”common emitter”, CE) und Basisschaltung (”common base”, CB) und deren zugehörige Verbindungen, die eine Kaskodenvorrichtung bilden, gemäß einiger Ausführungsvarianten.
10 ist ein beispielhafter Aufbau zweier CE/CB-Paare und deren zugehöriger Verbindungen, die Kaskodenvorrichtungen bilden, gemäß einiger Ausführungsvarianten.
11 ist ein beispielhafter Aufbau von CE/CB-Paaren in einem zweidimensionalen Array gemäß einiger Ausführungsvarianten.
12 zeigt Temperaturanstiegskurven als Funktion der Vorrichtungsbeabstandung gemäß einiger Ausführungsvarianten.
13 zeigt die Amplituden-zu-Amplituden-Verzerrung (AM-AM) in Leistungsfähigkeitsdiagrammen bei verschiedenen Betriebsbedingungen gemäß einiger Ausführungsvarianten.
14 zeigt die Amplituden-zu-Phasen-Verzerrung (AM-PM) in Leistungsfähigkeitsdiagrammen bei verschiedenen Betriebsbedingungen gemäß einiger Ausführungsvarianten.
15 zeigt Leistungsfähigkeitsdiagramme der Kollektoreffizienz gegenüber der Ausgangsleistung und des Leistungswirkungsgrades (”power added efficiency”, PAE) gegenüber der Ausgangsleistung bei verschiedenen Betriebsbedingungen gemäß einiger Ausführungsvarianten.
16 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Leistungsfähigkeitsdiagramme der 15 gemäß einiger Ausführungsvarianten.
17 zeigt Leistungsfähigkeitsdiagramme von Verläufen der Nachbarkanalleistung (”adjusted channel leakage ratio”, ACLR1) als Funktion der Ausgangsleistung gemäß einiger Ausführungsvarianten.
18 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Leistungsfähigkeitsdiagramme der 17 gemäß einiger Ausführungsvarianten.
19 zeigt Leistungsfähigkeitsdiagramme von Verläufen der Nachbarkanalleistung ACLR2 als Funktion der Ausgangsleistung gemäß einiger Ausführungsvarianten.
20 ist ein schematisches Schaubild eines beispielhaften Hochfrequenz-(HF)-Moduls gemäß einiger Ausführungsvarianten.
21 ist ein schematisches Schaubild einer beispielhaften HF-Vorrichtung gemäß einiger Ausführungsvarianten.
Gemäß gängiger Praxis müssen die verschiedenen in den Zeichnungen dargestellten Merkmale nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet sein. Dementsprechend können die Ausmaße der verschiedenen Merkmale aus Gründen der Klarheit willkürlich ausgedehnt oder gestaucht sein. Außerdem müssen einige der Zeichnungen nicht alle der Komponente eines bestimmten Systems, Verfahrens oder einer Vorrichtung darstellen. Schließlich können gleichartige Bezugszeichen zur Bezugnahme auf gleichartige Merkmale in der Beschreibung und den Zeichnungen verwendet werden.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON EINIGEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die hierin – falls überhaupt – verwendeten Überschriften dienen allein der Übersicht und beschränken nicht zwangsläufig den Schutzbereich oder die Bedeutung der beanspruchten Erfindung.
Unter Bezugnahme auf 1 beziehen sich ein oder mehrere Merkmale der vorliegenden Offenbarung im Allgemeinen auf ein drahtloses System oder eine drahtlose Architektur 50 mit einem Verstärkungssystem 52. In einigen Ausführungsformen kann das Verstärkungssystem 52 in ein oder mehreren Vorrichtungen implementiert werden, und derartige Vorrichtungen können in dem drahtlosen System bzw. der drahtlosen Architektur 50 verwendet werden. In einigen Ausführungsformen kann das drahtlose System bzw. die drahtlose Architektur 50 beispielsweise in einem tragbaren drahtlosen Gerät eingesetzt werden. Beispiele für ein solches drahtloses Gerät werden hierin beschrieben.
2 zeigt, dass das Verstärkungssystem 52 der 1 üblicherweise eine Hochfrequenz-(HF)-Verstärkeranordnung 54 mit ein oder mehreren Leistungsverstärkern (PAs) aufweist. Im Beispiel der 2 sind drei PAs 60a bis 60c als die HF-Verstärkeranordnung 54 bildend dargestellt. Es sollte klar sein, dass eine andere Anzahl von PAs auch implementier werden kann. Es sollte ebenfalls klar sein, dass ein oder mehrere Merkmale der vorliegenden Offenbarung auch in HF-Verstärkeranordnungen mit anderen Typen von HF-Verstärkern eingesetzt werden können.
In einigen Ausführungsformen kann die HF-Verstärkeranordnung 54 auf einem oder mehreren Halbleiterchips implementiert werden, und ein derartiger Chip kann in einem gehäusten Modul wie etwa einem Leistungsverstärkermodul (PAM) oder einem Frontend-Modul (FEM) beinhaltet sein. Solch ein gehäustes Modul wird üblicherweise auf einer beispielsweise einem tragbaren drahtlosen Gerät zugehörigen Schaltplatine angeordnet.
Die PAs (z. B. 60a bis 60c) in dem Verstärkungssystem 52 werden üblicherweise durch ein Vorspannungssystem 56 vorgespannt. Weiterhin wird die Versorgungsspannung für die PAs üblicherweise durch ein Versorgungssystem 58 bereitgestellt. In einigen Ausführungsformen können das Vorspannungssystem 56 und/oder das Versorgungssystem 58 in dem vorstehend erwähnten gehäusten Modul mit der HF-Verstärkeranordnung 54 beinhaltet sein.
In einigen Ausführungsformen kann das Verstärkungssystem 52 ein Anpassungsnetzwerk 62 aufweisen. Ein derartiges Anpassungsnetzwerk 62 kann dazu ausgelegt sein, Aufgaben der Eingangs- und/oder Ausgangsanpassung für die HF-Verstärkeranordnung 54 zu übernehmen.
Zu Zwecken der Beschreibung sollte es klar sein, dass jeder PA (60) der 2 auf verschiedene Arten implementiert werden kann. 3A bis 3E zeigen nicht beschränkende Beispiele, wie solch ein PA ausgelegt werden kann. 3A zeigt einen beispielhaften PA mit einem verstärkenden Transistor 64, bei dem ein Eingangs-HF-Signal (RF_in) an eine Basis des Transistors 64 angelegt wird und ein verstärktes HF-Signal (RF_out) durch einen Kollektor des Transistors 64 ausgegeben wird.
3B zeigt einen beispielhaften PA mit einer Vielzahl von verstärkenden Transistoren (z. B. 64a, 64b), die in Stufen angeordnet sind. Ein Eingangs-HF-Signal (RF_in) wird an eine Basis des ersten Transistors 64a angelegt und ein verstärktes HF-Signal wird durch den Kollektor des ersten Transistors 64a ausgegeben. Das verstärkte HF-Signal von dem ersten Transistor 64a wird an eine Basis des zweiten Transistors 64b angelegt und ein verstärktes HF-Signal von dem zweiten Transistor 64b wird durch dessen Kollektor ausgegeben, so dass sich dadurch ein Ausgangs-HF-Signal (RF_out) des PA ergibt.
In einigen Ausführungsformen kann die vorstehend erläuterte PA-Konfiguration der 3B in zwei oder mehr Stufen abgebildet werden, wie in 3C gezeigt. Die erste Stufe 64a kann beispielsweise als Treiberstufe ausgelegt werden; und die zweite Stufe 64b beispielsweise als Ausgangsstufe.
3D zeigt, dass in einigen Ausführungsformen ein PA als Doherty-PA ausgelegt werden kann. Ein derartiger Doherty-PA kann verstärkende Transistoren 64a, 64b aufweisen, die dazu ausgelegt sind, für Trägerverstärkung und Spitzenverstärkung eines Eingangs-HF-Signals (RF_in) zu sorgen, so dass sich ein verstärktes Ausgangs-HF-Signal (RF_out) ergibt. Das Eingangs-HF-Signal kann durch einen Teiler in den Trägeranteil und den Spitzenanteil aufgeteilt werden. Die verstärkten Träger- und Spitzensignale können durch einen Kombinierer kombiniert werden, um das Ausgangs-HF-Signal zu erhalten.
3E zeigt, dass in einigen Ausführungsformen ein PA in Kaskodenkonfiguration implementiert werden kann. Ein Eingangs-HF-Signal (RF_in) kann an eine Basis des ersten verstärkenden Transistors 64a angelegt werden, welcher als Vorrichtung in Emitterschaltung betrieben wird. Der Ausgang des ersten verstärkenden Transistors 64a kann durch dessen Kollektor ausgegeben werden und an einen Emitter des zweiten verstärkenden Transistors 64b angelegt werden, welcher als Vorrichtung in Basisschaltung betrieben wird. Der Ausgang des zweiten verstärkenden Transistors 64b kann durch dessen Kollektor ausgegeben werden, so dass ein verstärktes Ausgangs-HF-Signal (RF_out) des PA erhalten wird.
In den verschiedenen Beispielen der 3A bis 3E werden die verstärkenden Transistoren als Bipolartransistoren (BJTs) wie etwa Heteroübergangs-Bipolartransistoren (HBTs) beschrieben. Es sollte klar sein, dass ein oder mehrere Merkmale der vorliegenden Offenbarung auch in oder mit anderen Typen von Transistoren wie beispielsweise Feldeffekttransistoren (FETs) implementiert werden können.
4 zeigt, dass in einigen Ausführungsformen das Verstärkungssystem 52 der 2 als Hochspannungsleistungsverstärkungssystem (HV-Verstärkungssystem) 70 implementiert werden kann. Solch ein System kann eine HV-Leistungsverstärkeranordnung 54 aufweisen, die dazu ausgelegt ist, den HV-Verstärkungsbetrieb einiger oder aller der PAs (z. B. 60a bis 60c) durchzuführen. Wie hierin beschrieben können solche PAs durch ein Vorspannungssystem 56 vorgespannt werden. In einigen Ausführungsformen kann der vorstehend genannte HV-Verstärkungsbetrieb durch ein HV-Versorgungssystem 58 ermöglicht werden. In einigen Ausführungsformen kann ein Schnittstellensystem 72 implementiert werden, um Schnittstellenfunktionen zwischen der HV-Leistungsverstärkeranordnung 54 und dem Vorspannungssystem 54 und/oder dem HV-Versorgungssystem 58 bereitzustellen.
Ein Leistungsverstärker (PA) umfasst häufig ein Ausgangsleistungsarray mit mehreren parallelen betriebenen Halbleitervorrichtungen. Während es wünschenswert ist, jede der einzelnen Vorrichtungen unter exakt den gleichen Bedingungen zu betreiben, können Mängel in den einzelnen Vorrichtungen ebenso wie Temperaturgradienten über das Array hinweg zu Verschiebungen in deren jeweiligen Betriebspunkten führen. Unter extremen Bedingungen kann eine der Vorrichtungen thermisch durchgehen, was zu einem Zusammenbruch des Leistungsarrays und dadurch zu einem dauerhaften Versagen führt. Beim Betrieb hohen Versorgungsspannungen nimmt die Komplexität solch eines Problems zu, da mehr dissipierte Leistung in das Array eingetragen wird.
Hierin werden Beispiele in Bezug auf die Verwendung einer Kaskodenverstärkerstruktur beschrieben, um die Leistungsfähigkeit schmälernde Schutzmaßnahmen gegen Wärmeeinwirkung von leistungsstarken Hochfrequenz-(HF)-Leistungsarrayelementen zu entkoppeln.
In einigen Anwendungen kann eine Unempfindlichkeit gegenüber Wärme durch die Bauart eines Arrays erreicht werden, indem die Abstände zwischen den Vorrichtungen in dem Leistungsarray vergrößert werden und Vorschalttechniken eingesetzt werden. Derartige Techniken können an jeder der Vorrichtungen in dem Leistungsarray lokale Rückkopplung hervorrufen.
Das Verteilen des Arrays kann die Aufheizung benachbarter Arrayelemente mindern und tatsächlich den thermischen Widerstand des Arrays gegenüber Wärmesenkenstrukturen verringern. So ein Vorgehen kann in erhöhtem Flächenbedarf für das Array resultieren und auch die entsprechende Chipgröße und die Kosten erhöhen.
Vorschalttechniken werden häufig in der Form von Emitter- oder Basisdegeneration realisiert. Solche Lösungen können Verluste in dem HF-Signalpfad hervorrufen, die die Verstärkung, die Effizienz und die Sättigungsleistung und somit die Leistungsfähigkeit beeinträchtigen. Andere Lösungen, die eine Kaskodenstruktur verwenden, können eine gemeinsame Verbindung zwischen den Kaskodenemittern aufweisen, wobei üblicherweise eine Ballastierung der Kaskodenvorrichtungen eingesetzt wird, um ein thermisches Durchgehen zu verhindern.
Hierin werden ein oder mehrere Merkmale in Bezug auf Kaskoden-PA-Architekturen beschrieben, die bei höheren Versorgungsspannungen betreiben werden können. So ein Betrieb bei höheren Versorgungsspannungen kann thermische Probleme verstärken, da die Leistung pro Einheitsfläche mit höherer Spannung eher zunimmt. Eine Kaskoden-PA-Architektur kann sich die höhere Versorgungsspannung zunutze machen und so aufgegliedert werden, dass jedes einzelnen Leistungsarrayelement eine isolierte Verbindung mit seinem zugeordneten Kaskodenelement aufweist. Die sich dadurch ergebende Struktur kann einen Großteil der Versorgungsspannung und der Leistungsdissipation über das Kaskodenelement ableiten und den maximalen Spannungsabfall über der HF-Leistungsvorrichtung auf beispielsweise unter 1 V begrenzen. Der niedrige Spannungsabfall über die HF-Vorrichtung kann die Notwendigkeit für Ballastwiderstände abmildern oder entfallen lassen, während die individuelle Verbindung der Kaskodenvorrichtung für einen Eigenlastwiderstand für das Kaskodenarray, um dadurch ein thermisches Durchgehen zu verhindern oder abzupuffern.
In einigen Ausführungsformen kann eine Kaskoden-PA-Architektur mit ein oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmalen so implementiert werden, dass die Arraygrundfläche eines Leistungsarrays unter Beibehaltung einer hohen Verstärkung verringert wird. Da die hohe Leistungsdissipation auf die aufgrund ihrer individuellen Verbindung mit einem Eigenlastwiderstand versehene Kaskodenvorrichtung verlagert wird, können diese Vorrichtungen enger nebeneinander angeordnet werden als andere Konfigurationen, ohne deshalb mehr Ballastierung der HF-Arrayvorrichtungen zu benötigen.
5A zeigt ein beispielhaftes Array 90, in dem eine Vielzahl von Kaskodenvorrichtungen 92 in Parallelschaltung angeordnet sind und das eine Ballastierung der Kaskodensegmente und eine erhöhte Ballastierung des HF-Arrays aufweist, um eine Stromverdichtung und ein thermisches Durchgehen zu verhindern. Eine derartige Konfiguration führt zu einer Kopplung der Kaskodenvorrichtungen wie durch das Bezugszeichen 94 angedeutet.
5B zeigt das gleiche beispielhafte Array 90 wie 5A. In 5B ist ein beispielhafter Pfad 96 für den Kollektorstrom dargestellt. Ein derartiger Kollektorstrom kann während eines thermischen Durchgehens auftreten. In so einem Fall könnte im Wesentlichen der ganze Kollektorstrom durch einen einzelnen Transistor in Basisschaltung (z. B. der obere rechte Transistor) hindurchfließen, was zu einer Schädigung des Transistors führt.
6 zeigt ein Beispiel eines isolierten Kaskodenarrays 100, welches so ausgelegt werden kann, dass eine gleichmäßigere Verteilung des Kollektorstroms über alle der Transistoren in Basisschaltung erzwungen wird. Dementsprechend kann die Wahrscheinlichkeit für Schädigungen während eines thermischen Durchgehens verringert oder eliminiert werden.
In 6 wird jede der Kaskodenvorrichtungen mit dem Bezugszeichen 102 bezeichnet. 7 zeigt ein genaueres Beispiel einer solchen Kaskodenvorrichtung, und 8 zeigt, wie eine Vielzahl solcher Kaskodenvorrichtungen zur Bildung eines Arrays angeordnet werden können.
Im Beispiel der 7 wird eine Kaskodenvorrichtung 102 als eine Vorrichtung 110 in Emitterschaltung (”common emitter”, CE) aufweisend dargestellt (hierin auch als HF-Transistor bezeichnet), die mit einer Vorrichtung 112 in Basisschaltung (”common base”, CB) gekoppelt ist (hierin auch als Kaskodentransistor bezeichnet). Der Emitter des HF-Transistors 110 wird als mit der Basis des Kaskodentransistors 112 über einen Kaskodenumgehungskondensator C2 gekoppelt dargestellt.
Die Basis des HF-Transistors 110 wird als mit einem HF-Lastwiderstand R2 gekoppelt dargestellt. Der HF-Lastwiderstand R2 ist wiederum mit einem Knoten 126 gekoppelt. Ein Vorspannungseingang 120, ein HF-Eingang 122 und ein Eingang 124 für zweite Harmonische sind parallel zum Knoten 126 gekoppelt. Wie in 7 gezeigt sind der Vorspannungseingang 120 über den Gleichspannungslastwiderstand R1, der HF-Eingang 122 über den Gleichspannungsblockkondensator C1 und der Eingang 124 für zweite Harmonische über den Kondensator C3 mit dem Knoten 126 gekoppelt. R1, C1, C3, der Knoten 126, R2, und die Eingänge 120, 122, 124 werden der Einfachheit halber gemeinsam als Eingangsvorspannungsschaltung 140 bezeichnet.
Die Basis des Kaskodentransistors 112 wird als mit einem Vorspannungseingang 130 in Reihe mit dem Kaskodenlastwiderstand 148 gekoppelt dargestellt, die der Einfachheit halber gemeinsam als Kaskodenvorspannungsschaltung 150 bezeichnet werden. Der Emitter des HF-Transistors 110 kann mit der Masse 128 gekoppelt sein, und der Kollektor des Kaskodentransistors 112 kann mit einem Versorgungsspannungsknoten 132 gekoppelt sein.
8 zeigt ein Beispiel eines Arrays mit zwei Kaskodenvorrichtungen 102, 102', welche so angeordnet sind, dass sie isoliert voneinander sind. Jeder Kaskodenvorrichtung ist ähnlich dem Beispiel der 7. Es sollte klar sein, dass mehr als zwei Kaskodenvorrichtungen in ähnlicher Weise angeordnet werden können.
In dem beispielhaften Array 100 der 8 kann jede Kaskodenvorrichtung ihre eigenen Vorspannungsschaltungen für den HF-Transistor und den Kaskodentransistor aufweisen. Genauer gesagt, wird der HF-Transistor 110 der ersten Kaskodenvorrichtung 102 als eine mit seiner Basis gekoppelte Eingangsvorspannungsschaltung 140 aufweisend dargestellt, und der Kaskodentransistor 112 wird als eine mit seiner Basis gekoppelte Kaskodenvorspannungsschaltung 150 aufweisend dargestellt. Gleichermaßen wird der HF-Transistor 110' der zweiten Kaskodenvorrichtung 102' als eine mit seiner Basis gekoppelte Eingangsvorspannungsschaltung 140' aufweisend dargestellt, und der Kaskodentransistor 112' wird als eine mit seiner Basis gekoppelte Kaskodenvorspannungsschaltung 150' aufweisend dargestellt.
In dem Beispiel der 8 können zumindest einige Teile der Eingangsvorspannungsschaltungen 140, 140' so gekoppelt werden, dass sie beispielsweise einen gemeinsamen HF-Eingang bilden. In ähnlicher Weise können die Kollektoren 132, 132' der Kaskodentransistoren 112, 112' können so gekoppelt werden, dass sie einen gemeinsamen HF-Ausgang bilden und eine gemeinsame Versorgungsspannung beziehen.
In einigen Ausführungsformen kann das Array von Kaskodenvorrichtungen der 8 so ausgestaltet werden, dass sich isolierte Verbindungen zwischen den parallelen Elementen ergeben. Beispielsweise kann das Array mit einer Vielzahl von CE-/CB-Paaren (110 bzw. 120) anstelle eines separaten CE-Arrays und eines separaten CB-Arrays gebildet werden.
9 zeigt einen beispielhaften Aufbau 200 eines CE-/CB-Paares und deren zugehörige Verbindungen zur Bildung einer Kaskodenvorrichtung. Der beispielhafte Aufbau 200 ist ähnlich dem Beispiel der Kaskodenvorrichtung 102 in 7 und dieser entlehnt. Ein derartiges Paar kann in Kombination mit einem anderen bzw. anderen Paar(en) die vorstehend erläuterte Isolationsfunktion ergeben. Verschiedene Teile und Verbindungen werden in 9 gezeigt und/oder angedeutet. Es sollte klar sein, dass der Aufbau 200 nur beispielhaft ist, und andere Aufbauten implementiert werden können.
10 zeigt einen beispielhaften Aufbau 210 zweier CE-/CB-Paare und deren zugehörige Verbindungen zur Bildung von Kaskodenvorrichtungen ähnlich dem Beispiel der 8. Der beispielhafte Aufbau 210 ist ähnlich dem Beispiel des Arrays 100 aus zwei Kaskodenvorrichtungen 102, 102' in 8 und dieser entlehnt. Wie in 10 gezeigt werden die zwei CE-/CB-Paare parallel zueinander in ähnlicher Weise wie die Kaskodenvorrichtungen 102, 102' in 8 kombiniert. Verschiedene Teile und Verbindungen werden in 10 gezeigt und/oder angedeutet. Es sollte klar sein, dass der Aufbau 210 nur beispielhaft ist, und andere Aufbauten implementiert werden können.
11 zeigt einen beispielhaften Aufbau 220, in dem 18 CE-/CB-Paare in einem zweidimensionalen Array angeordnet und parallel zueinander elektrisch verbunden sind. In dem dargestellten Beispiel sind einige der CB-Transistoren (112), die die Vorrichtungen mit höherer Leistung sind, und die CE-Transistoren (110) hervorgehoben. Wie in 11 gezeigt ist ein erstes CE-/CB-Paar mit CB 112 und CE 110 parallel zu einem zweiten CE-/CB-Paar mit CB 112' und CE 110' in einem Bereich 130 kombiniert. In ähnlicher Weise ist ein drittes CE-/CB-Paar mit CB 112'' und CE 110'' parallel zu einem vierten CE-/CB-Paar mit CB 112''' und CE 110''' in einem Bereich 130' kombiniert.
In dem Beispiel der 11, beträgt die durch den CB-Transistor 112 belegte Fläche 160 μm², und die durch den CE-Transistor 110 belegte Fläche 40 μm². In dem Beispiel der 11 beträgt der Abstand zwischen den Mittelpunkten von CB 112 und CB 112' in dem Bereich 130 55 μm, und der Abstand zwischen dem Mittelpunkt von CB 112 in dem Bereich 130 und dem Mittelpunkt von CB 112' in dem Bereich 130' beträgt 70 μm. In dem Beispiel der 11 beträgt der Abstand zwischen den Mittelpunkten von CB 112 und CB 112''' 155 μm. Es sollte klar sein, dass die verschiedenen Werte lediglich Beispiele sind; und dass andere Werte implementiert werden können. Es sollte auch klar sein, dass andere Zahlen von Paaren und andere zweidimensionale Kombinationen ausgestaltet werden können.
12 zeigt Temperaturanstiegskurven als Funktion der Beabstandung der Vorrichtungen. Bei der geringsten Beabstandung der Vorrichtungen von etwa 55 μm (in 11) zeigt sich ein Temperaturanstieg von etwa 4°C. Die Kurven in 12 unterstellen eine Leistungsdissipationsdichte von 3000 μW/μm² in einer Kaskodenvorrichtung. Die tatsächliche Leistungsdissipationsdichte in der Kaskodenvorrichtung beträgt etwa 200 μW/μm²; dementsprechend ist zu erwarten, dass der Temperaturanstieg noch geringer ausfällt.
13 und 14 zeigen die Amplituden-zu-Amplituden-Verzerrung (AM-AM) bzw. die Amplituden-zu-Phasen-Verzerrung (AM-PM) in Leistungsfähigkeitsdiagrammen bei verschiedenen Betriebsbedingungen des Arrays an Kaskodenvorrichtungen. 15 zeigt Leistungsfähigkeitsdiagramme der Kollektoreffizienz und des Leistungswirkungsgrades (”power added efficiency”, PAE) als Funktion der Ausgangsleistung bei ähnlichen Betriebsbedingungen des Arrays an Kaskodenvorrichtungen. 16 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Leistungsfähigkeitsdiagramme der 15. 17 zeigt Leistungsfähigkeitsdiagramme der Nachbarkanalleistung 1 (”adjusted channel leakage ratio”, ACLR1) als Funktion der Ausgangsleistung bei ähnlichen Betriebsbedingungen des Arrays an Kaskodenvorrichtungen. 18 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Leistungsfähigkeitsdiagramme der 17. 19 zeigt Leistungsfähigkeitsdiagramme der Nachbarkanalleistung ACLR2 als Funktion der Ausgangsleistung bei ähnlichen Betriebsbedingungen des Arrays an Kaskodenvorrichtungen. Für die vorstehend genannten Diagramme in 13 bis 19 wird das beispielhafte Array von Kaskodenvorrichtungen mit einer Versorgungsspannung von ungefähr 10 V betrieben.
20 zeigt, dass in einigen Ausführungsformen ein oder mehrere der mit einer hierin beschriebenen Kaskodenarchitektur (z. B. des Arrays 100 in 6, 8, 10 und 11) verbundenen Merkmale in einem Hochfrequenz-(HF)-Modul implementiert werden können. Ein derartiges Modul kann zum Beispiel ein Frontend-Modul (FEM) sein. Im Beispiel der 21 kann ein Modul 300 ein Gehäusesubstrat 302 aufweisen, und eine Anzahl von Komponenten kann auf solch einem Gehäusesubstrat aufgebracht werden. Zum Beispiel kann eine integrierte Schaltung für eine Frontend-Energieverwaltungskomponente (FE-PMIC) 304, eine Leistungsverstärkeranordnung 306, eine Anpassungskomponente 308 und eine Duplexeranordnung 310 auf dem Gehäusesubstrat 302 aufgebracht und/oder auf und/oder in dem Gehäusesubstrat 302 implementiert werden. Andere Komponenten wie etwa eine Anzahl von Vorrichtungen 314 in Oberflächenmontagetechnik (”surface mount technology”, SMT) und ein Antennenschaltmodul (ASM) 312 können ebenfalls auf dem Gehäusesubstrat 302 aufgebracht werden. In einigen Ausführungsvarianten kann die Leistungsverstärkeranordnung 306 das in den 6, 8, 10 und 11 gezeigte Array 100 aufweisen. Obwohl alle der verschiedenen Komponenten als über das Gehäusesubstrat 302 verteilt dargestellt werden, sollte es klar sein, dass einige Komponenten auf oder über anderen Komponenten implementiert werden können.
In einigen Ausführungsvarianten können ein Gerät und/oder eine Schaltung mit einem oder mehreren hierin beschriebenen Merkmalen in einen HF-Gerät wie etwa einem drahtlosen Gerät umfasst sein. Solch ein Gerät und/oder eine Schaltung kann direkt in das drahtlose Gerät eingebaut sein, entweder in ein oder mehreren wie hierin beschriebenen modularen Formen, oder in Kombinationen solcher. In einigen Ausführungsformen kann solch ein drahtloses Gerät zum Beispiel ein Mobiltelefon, ein Smartphone, ein tragbares drahtloses Gerät mit oder ohne Funktionsumfang eines Telefons, ein drahtloses Tablet oder ähnliches umfassen.
21 zeigt eine beispielhafte Hochfrequenz-(HF)-Vorrichtung 400 mit ein oder mehreren der hierin beschriebenen vorteilhaften Merkmale. Im Zusammenhang mit einem ein oder mehrere der hierin beschriebenen Merkmale aufweisenden Modul kann solch ein Modul im Allgemeinen durch einen gestrichelten Kasten 300 angedeutet werden, und kann beispielsweise als Frontend-Modul (FEM) implementiert werden. Solch ein Modul kann ein Array von Kaskodenvorrichtungen wie hierin beschrieben aufweisen.
Bezugnehmend auf 21 kann ein Leistungsverstärkerarray 100 die jeweiligen HF-Signale von einem Sendeempfänger 410 beziehen, der dazu ausgelegt ist und betrieben werden kann, zu verstärkende und zu sendende HF-Signale zu erzeugen und empfangene Signale zu verarbeiten. In einigen Ausführungsformen ist das Leistungsverstärkerarray 100 dem in den 6, 8, 10 und 11 gezeigten Array 100 ähnlich und diesem entlehnt. Der Sendeempfänger 410 interagiert – wie dargestellt – mit einem Basisband-Subsystem 408, welches dazu ausgelegt ist, eine für einen Nutzer geeignete Wandlung von Daten- und/oder Sprachsignalen in für den Sendeempfänger 410 nutzbare HF-Signale und umgekehrt durchzuführen. Der Sendeempfänger 410 wird auch als mit einer Energieverwaltungskomponente 406 verbunden dargestellt, die dazu ausgelegt ist, die für den Betrieb der HF-Vorrichtung 400 notwendige Leistung einzuteilen. In einigen Ausführungsvarianten kann die Energieverwaltungskomponente 406 ebenso den Betrieb des Basisband-Subsystems 408 und des Moduls 300 steuern.
Das Basisband-Subsystem 408 wird als mit einer Nutzerschnittstelle 402 verbunden dargestellt, um verschiedentliche Eingaben und Ausgaben von Sprache und/oder Daten von dem und für den Nutzer zu ermöglichen. Das Basisband-Subsystem 408 kann auch mit einem Speicher 404 verbunden werden, der dazu ausgelegt ist, Daten und/oder Befehle zu speichern, die einen Betrieb des drahtlosen Geräts ermöglichen, und/oder einen Informationsspeicher für den Nutzer bereitzuhalten.
In der beispielhaften HF-Vorrichtung 400 können Ausgangssignale des PA-Arrays 100 wie dargestellt (über entsprechende Anpassungsschaltungen 422) angepasst werden und an jeweils zugeordnete Duplexer 424 weitergeleitet werden. Solche verstärkten und gefilterten Signale, welche gesendet werden sollen, können durch einen Antennenschalter 414 an eine Antenne 416 geleitet werden. In einigen Ausführungsformen können die Duplexer 424 einen gleichzeitigen Betrieb von Sende- und Empfangsoperationen unter Nutzung einer gemeinsamen Antenne (z. B. 416) ermöglichen. In 21 werden die empfangenen Signale als an (nicht dargestellte) ”Rx”-Pfade weitergeleitet dargestellt, welche zum Beispiel einen rauscharmen Verstärker (LNA) aufweisen können.
In einigen Ausführungsvarianten ist die HF-Vorrichtung 400 ein drahtloses Gerät wie etwa ein Mobiltelefon, ein Laptop, ein Tablet, eine tragbare Recheneinrichtung oder ähnliches. Eine Anzahl von anderen Konfigurationen drahtloser Geräte können ein oder mehrere der hierin beschriebenen Merkmale verwenden. Beispielsweise muss ein drahtloses Gerät nicht zwangsläufig ein Mehrfachbandgerät sein. In einem anderen Beispiel kann ein drahtloses Gerät zusätzliche Antennen wie etwa eine Diversitätsantenne und zusätzliches Vernetzungsfunktionen wie etwa WiFi, Bluetooth^® und GPS aufweisen.
Solange es der Zusammenhang nicht eindeutig anders ergibt, sollen in der Beschreibung und den Ansprüchen die Wörter „umfassen”, „umfassend” und dergleichen im einschließenden Sinne und nicht im ausschließlichen oder erschöpfenden Sinne verstanden werden, das heißt, im Sinne von „einschließlich, aber nicht darauf beschränkt”. Das Wort „gekoppelt”, wie es generell hierin verwendet wird, bezieht sich auf zwei oder mehr Elemente die entweder direkt verbunden sind und unter Einbeziehung ein oder mehrerer dazwischen liegender Elemente verbunden sind. Außerdem sollen sich die Wörter „hierin”, „darüber”, „darunter” und Wörter ähnlichen Bedeutungsgehalts, sofern sie in dieser Beschreibung verwendet werden, auf die Beschreibung im Gesamten und nicht auf spezielle Teile dieser Beschreibung beziehen. Wenn es der Zusammenhang erlaubt, sollen Wörter in der oben stehenden ausführlichen Beschreibung im Singular oder Plural auch den jeweiligen Plural bzw. Singular miteinschließen. Das Wort „oder” in Bezug auf eine Liste zweier oder mehr Elemente schließt alle folgenden Interpretationsmöglichkeiten mit ein: beliebige Elemente in der Liste, alle Elemente in der Liste, und jede Kombination von Elementen in der Liste.
Die obige detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung ist nicht als abschließend oder die Erfindung auf die exakte oben offenbarte Form einschränkend zu verstehen. Während bestimmte Ausführungsformen und Beispiele für die Erfindung oben zu veranschaulichenden Zwecken beschrieben worden sind, sind verschiedene äquivalente Modifizierungen im Rahmen des Schutzbereichs der Erfindung möglich, wie es sich einem Fachmann des relevanten technischen Gebiets erschließen wird. Während beispielsweise Verfahren oder Blöcke in einer bestimmten Reihenfolge dargestellt sind, können alternative Ausführungsformen Prozesse durchführen oder ein System verwenden, die Schritte bzw. Blöcke in einer anderen Reihenfolge bzw. Anordnung aufweisen, oder bei denen Schritte bzw. Blöcke entfernt, hinzugefügt, unterteilt, kombiniert und/oder modifiziert worden sind. Jeder der Prozesse oder Blöcke kann in eine Vielfalt unterschiedlicher Arten implementiert werden. Ferner können Prozesse oder Blöcke gleichzeitig oder zu verschiedenen Zeitpunkten durchgeführt werden, auch wenn diese Prozesse oder Blöcke manchmal als hintereinander durchgeführt dargestellt werden.
Die Lehren der hierin dargestellten Erfindung können auf andere Systeme übertragen werden, die nicht notwendigerweise den oben beschriebenen Systemen entsprechen. Die Elemente und Handlungen der verschiedenen oben beschriebenen Ausführungsformen können kombiniert werden, um zu weiteren Ausführungsformen zu gelangen.
Während einige Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, sind diese Ausführungsformen nur beispielhafter Natur und nicht zur Einschränkung des Offenbarungsgehalts gedacht. Tatsächlich können die hierin beschriebenen neuen Verfahren und Systeme in einer Vielzahl anderer Arten implementiert werden; darüber hinaus können verschiedentliche Auslassungen, Ersetzungen und Änderungen in der Art der hierin beschriebenen Verfahren und Systeme vorgenommen werden, ohne die Grundkonzeption der Erfindung zu verlassen. Die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente sollen derartige Ausprägungen und Modifikationen, die von der Grundidee der Erfindung umfasst werden, mit einschließen.

Claims

Ein Leistungsverstärker umfassend: eine Vielzahl von Transistorenpaaren, von denen jedes Transistorenpaar einen Transistor in Emitterschaltung und einen Transistor in Basisschaltung aufweist, die in einer Kaskodenkonfiguration angeordnet sind; und elektrische Verbindungen, die so eingerichtet sind, dass sie die Vielzahl von Transistorenpaaren in paralleler Verschaltung zwischen einen Eingangsknoten und einen Ausgangsknoten schalten, und dazu ausgelegt sind, einen Kollektorstrom auf alle Transistoren in Basisschaltung zu verteilen, um dadurch die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass einer oder mehrere der Transistoren in Basisschaltung während eines thermischen Durchgehens Schaden nehmen.
Der Leistungsverstärker gemäß Anspruch 1, wobei für jedes der Transistorenpaare der Emitter des Transistors in Emitterschaltung mit der Basis des Transistors in Basisschaltung über einen Umgehungskondensator gekoppelt ist.
Der Leistungsverstärker gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, wobei für jedes der Transistorenpaare die Basis des Transistors in Emitterschaltung mit einer Eingangsvorspannungsschaltung gekoppelt ist.
Der Leistungsverstärker gemäß Anspruch 3, wobei die Eingangsvorspannungsschaltung einen Hochfrequenz-Ballastwiderstand aufweist.
Der Leistungsverstärker gemäß einem der Ansprüche 3 und 4, wobei die Eingangsvorspannungsschaltungen der Vielzahl von Transistorenpaaren an einen gemeinsamen HF-Eingang gekoppelt sind.
Der Leistungsverstärker gemäß Anspruch 1, wobei für jedes der Transistorenpaare der Emitter des Transistors in Emitterschaltung mit einem Massepotential gekoppelt ist.
Der Leistungsverstärker gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei für jedes der Transistorenpaare die Basis des Transistors in Basisschaltung mit einer Kaskodenvorspannungsschaltung gekoppelt ist.
Der Leistungsverstärker gemäß Anspruch 7, wobei die Kaskodenvorspannungsschaltung einen Kaskodenballastwiderstand umfasst.
Der Leistungsverstärker gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei für jedes der Transistorenpaare der Kollektor des Transistors in Basisschaltung mit einer Versorgungsspannung gekoppelt ist.
Der Leistungsverstärker gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Kollektoren der Transistoren in Basisschaltung der Vielzahl von Transistorenpaaren gekoppelt sind, um einen gemeinsamen HF-Ausgang zu bilden.
Ein Hochfrequenzmodul, HF-Modul, umfassend: ein Gehäusesubstrat, das dazu ausgelegt ist, eine Vielzahl von Komponenten aufzunehmen; und ein auf dem Gehäusesubstrat implementiertes Leistungsverstärkungssystem, welches einen Leistungsverstärker, PA, umfasst, der dazu ausgelegt ist, ein HF-Signal zu empfangen und zu verstärken, der eine Vielzahl von Transistorenpaaren aufweist, von denen jedes Transistorenpaar einen Transistor in Emitterschaltung und einen Transistor in Basisschaltung aufweist, die in einer Kaskodenkonfiguration angeordnet sind, und der elektrische Verbindungen aufweist, die so eingerichtet sind, dass sie die Vielzahl von Transistorenpaaren in paralleler Verschaltung zwischen einen Eingangsknoten und einen Ausgangsknoten schalten, und dazu ausgelegt sind, einen Kollektorstrom auf alle Transistoren in Basisschaltung zu verteilen, um dadurch die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass einer oder mehrere der Transistoren in Basisschaltung während eines thermischen Durchgehens Schaden nehmen.
Das HF-Modul gemäß Anspruch 11, wobei für jedes der Transistorenpaare der Emitter des Transistors in Emitterschaltung mit der Basis des Transistors in Basisschaltung über einen Umgehungskondensator gekoppelt ist.
Das HF-Modul gemäß einem der Ansprüche 11 und 12, wobei für jedes der Transistorenpaare die Basis des Transistors in Emitterschaltung mit einer Eingangsvorspannungsschaltung gekoppelt ist.
Das HF-Modul gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei für jedes der Transistorenpaare die Basis des Transistors in Basisschaltung mit einer Kaskodenvorspannungsschaltung gekoppelt ist.
Eine Hochfrequenzvorrichtung, HF-Vorrichtung, umfassend: ein Sendeempfänger, welcher dazu ausgelegt ist, ein HF-Signal zu erzeugen; ein Frontend-Modul, FEM, welches in kommunikativer Verbindung mit dem Sendeempfänger steht, ein Gehäusesubstrat aufweist, das dazu ausgelegt ist, eine Vielzahl von Komponenten aufzunehmen, und einen Leistungsverstärker, PA, umfasst, der dazu ausgelegt ist, ein HF-Signal zu empfangen und zu verstärken, der eine Vielzahl von Transistorenpaaren aufweist, von denen jedes Transistorenpaar einen Transistor in Emitterschaltung und einen Transistor in Basisschaltung aufweist, die in einer Kaskodenkonfiguration angeordnet sind, und der elektrische Verbindungen aufweist, die so eingerichtet sind, dass sie die Vielzahl von Transistorenpaaren in paralleler Verschaltung zwischen einen Eingangsknoten und einen Ausgangsknoten schalten, und dazu ausgelegt sind, einen Kollektorstrom auf alle Transistoren in Basisschaltung zu verteilen, um dadurch die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass einer oder mehrere der Transistoren in Basisschaltung während eines thermischen Durchgehens Schaden nehmen; und eine Antenne, die in kommunikativer Verbindung mit dem FEM steht und dazu ausgelegt ist, das verstärkte HF-Signal zu senden.
Die HF-Vorrichtung gemäß Anspruch 15, wobei die HF-Vorrichtung ein drahtloses Gerät aufweist.
Die HF-Vorrichtung gemäß Anspruch 16, wobei das drahtlose Gerät ein Mobiltelefon aufweist.
Die HF-Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei für jedes der Transistorenpaare der Emitter des Transistors in Emitterschaltung mit der Basis des Transistors in Basisschaltung über einen Umgehungskondensator gekoppelt ist.
Die HF-Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei für jedes der Transistorenpaare die Basis des Transistors in Emitterschaltung mit einer Eingangsvorspannungsschaltung gekoppelt ist.
Die HF-Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei für jedes der Transistorenpaare die Basis des Transistors in Basisschaltung mit einer Kaskodenvorspannungsschaltung gekoppelt ist.