DE102018009314A1

DE102018009314A1 - Synthesizer-Leistungsverstärker-Schnittstelle in einer Funkschaltung

Info

Publication number: DE102018009314A1
Application number: DE102018009314.0A
Authority: DE
Inventors: Rangakrishnan SRINIVASAN; Sriharsha VASADI; Zhongda Wang; Mustafa H. Koroglu; John M. Khoury; Aslamali A. Rafi; Michael S. Johnson; Francesco Barale; Sherry Xiaohong Wu
Original assignee: Silicon Laboratories Inc
Current assignee: Silicon Laboratories Inc
Priority date: 2018-01-19
Filing date: 2018-11-27
Publication date: 2019-07-25
Anticipated expiration: 2038-11-28
Also published as: DE102018009314B4; CN110061706A; US10256854B1; CN110061706B

Abstract

In einer Ausführungsform umfasst eine Vorrichtung Folgendes: eine Sendeschaltung zum Heraufmischen eines Basisbandsignals auf ein erstes symmetrisches Funkfrequenz (RF) Signal, wobei die Sendeschaltung dafür eingerichtet ist, das erste symmetrische RF-Signal in ein erstes asymmetrisches RF-Signal zu wandeln; eine Tastgrad-Korrekturschaltung, die mit der Sendeschaltung verbunden ist, um das erste asymmetrische RF-Signal zu empfangen und eine Tastgradschwankung im ersten asymmetrischen RF-Signal zu kompensieren, um ein tastgrad-korrigiertes RF-Signal auszugeben; eine Wandlerschaltung, um das tastgrad-korrigierte RF-Signal in ein zweites symmetrisches RF-Signal zu wandeln; und eine Schnittstellenschaltung, um das zweite symmetrische RF-Signal von einem ersten Massebereich zu einem zweiten Massebereich zu übertragen.

Description

Querverweis auf Anmeldungen
Eine Anmeldung mit dem Titel „System and Method for Reducing Output Harmonics“, Anwalt-Registrierung (Docket) Nr. 1052-0137, U.S. Anmeldung Nr. 15/875,274 , eingereicht am 19. Januar 2018, erfunden von Sherry X. Wu, Sriharsha Vasadi, Mustafa H. Koroglu und Rangakrishnan Srinivasan, eingereicht am gleichen Datum mit dieser Anmeldung und übertragen auf den Anmelder dieser Anmeldung.
Hintergrund
Mit dem technologischen Fortschritt werden integrierte Schaltungen (ICs) in immer kleinere Gehäuse eingepasst und in viele unterschiedliche Arten von Geräten eingebaut. In vielen Fällen kommunizieren Vorrichtungen des sogenannten Internet der Dinge (Internet of Things, loT) gegebenenfalls unter Verwendung integrierter Funkschaltungen. Angesichts der kleinen Abmessungen der beteiligten Schaltungen können während funkbasierter Kommunikationen viele potenzielle Interferenzquellen auftreten. Werden beispielsweise Funkfrequenz (radio frequency, RF) Signale über einen zugehörigen Leistungsverstärker gesendet, können hohe Ströme einen Ground-Bounce (Masse-Spannungsausschlag) verursachen, der den Tastgrad und dadurch Oberwellenabstrahlungen gerader Ordnung beeinflussen kann, sowie Spitzen durch einen Versorgungsspannungsdurchgriff und so weiter, und in bestimmten Fällen können sie aufgrund von Stabilitätsproblemen die Schaltungen des Funksenders selbst ungünstig beeinträchtigen. Derzeitige Lösungen umfassen das Bereitstellen umfangreicher chip-externer Filterschaltungen, wodurch sich Nachteile im Platzbedarf, dem Leistungsbedarf und den Kosten ergeben, um die Leistungsanforderungen, einschließlich Oberwellen- und parasitärer Abstrahlungen, zu erfüllen. Solche Lösungen verbessern außerdem nicht ungünstige Effekte auf die Stabilität des Leistungsverstärkers selbst aufgrund einer inhärenten Rückkopplung über verschiedene Massebereiche.
Zusammenfassung der Erfindung
In einer Ausprägung umfasst eine Vorrichtung Folgendes: eine Sendeschaltung zum Heraufmischen eines Basisbandsignals auf ein erstes symmetrisches Funkfrequenz (RF) Signal, wobei die Sendeschaltung dafür eingerichtet ist, das erste symmetrische RF-Signal in ein erstes asymmetrisches RF-Signal zu wandeln; eine Tastgrad-Korrekturschaltung, die mit der Sendeschaltung verbunden ist, um das erste asymmetrische RF-Signal zu empfangen und eine Tastgradschwankung im ersten asymmetrischen RF-Signal zu kompensieren, um ein tastgrad-korrigiertes RF-Signal auszugeben; eine Wandlerschaltung, um das tastgrad-korrigierte RF-Signal in ein zweites symmetrisches RF-Signal zu wandeln; und eine Schnittstellenschaltung, um das zweite symmetrische RF-Signal von einem ersten Massebereich zu einem zweiten Massebereich zu übertragen.
In einer Ausführungsform ist die Schnittstellenschaltung außerdem dafür eingerichtet, das zweite symmetrische RF-Signal in ein zweites asymmetrischen RF-Signal zu wandeln. Die Schnittstellenschaltung kann Folgendes umfassen: einen ersten Pfad, der wenigstens einen Invertierer hat, um einen positiven Anteil des zweiten symmetrischen RF-Signals zu empfangen und das zweite asymmetrische RF-Signal auszugeben; einen zweiten Pfad, der wenigstens einen Invertierer hat, um einen negativen Anteil des zweiten symmetrischen RF-Signals zu empfangen; und eine Latch-Schaltung, die zwischen den ersten Pfad und den zweiten Pfad geschaltet ist, wobei die Latch-Schaltung dafür eingerichtet ist, eine Ausgabe auszugleichen, die aus einem oder mehreren von dem positiven Anteil und dem negativen Anteil des zweiten symmetrischen RF-Signals gebildet ist. Die Latch-Schaltung kann gegebenenfalls das zweite asymmetrische RF-Signal vom ersten Pfad ausgeben und den negativen Anteil des zweiten symmetrischen RF-Signals vom zweiten Pfad unberücksichtigt lassen.
In einer Ausführungsform kann eine Regenerationsschaltung das zweite asymmetrische RF-Signal an einen Leistungsverstärker ausgeben, der ein Leistungs-Differenzverstärker sein kann. Die Vorrichtung kann außerdem Folgendes umfassen: einen ersten Spannungsregler, um eine erste Versorgungsspannung für die Sendeschaltung bereitzustellen; und einen zweiten Spannungsregler, um eine zweite Versorgungsspannung für den Leistungsverstärker bereitzustellen. Die Vorrichtung kann außerdem eine Schalterschaltung umfassen, um während eines ersten Modus, in dem wenigstens einer von der Sendeschaltung und dem Leistungsverstärker nicht aktiv ist, den ersten Spannungsregler von der Sendeschaltung zu trennen. Der erste Spannungsregler ist dafür eingerichtet, die erste Versorgungsspannung an die Sendeschaltung, die Tastgrad-Korrekturschaltung und die Wandlerschaltung zu liefern und der zweite Spannungsregler ist dafür eingerichtet, die zweite Versorgungsspannung an wenigstens einen Teil der Schnittstellenschaltung und an den Leistungsverstärker zu liefern.
In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung außerdem Folgendes: einen ersten Massebereich, der die Sendeschaltung, die Tastgrad-Korrekturschaltung und die Wandlerschaltung umfasst; und einen zweiten Massebereich, der wenigstens einen Teil der Schnittstellenschaltung und den Leistungsverstärker umfasst, wobei der erste Massebereich dafür eingerichtet ist, mit einem ersten unabhängigen Massepotenzial versorgt zu werden, und der zweite Massebereich dafür eingerichtet ist, mit einem zweiten unabhängigen Massepotenzial versorgt zu werden.
In einer Ausführungsform umfasst die Tastgrad-Korrekturschaltung Folgendes: einen ersten Pfad, der einen ersten Satz von Invertierern hat, und einen ersten Ausgangstransistor, der einen Gateanschluss hat, der mit einem Ausgang eines ersten Invertierers des ersten Pfads verbunden ist, und einen Ausgangsanschluss, der mit einem Ausgangsknoten verbunden ist, wobei eine Pulldown-Impedanz des ersten Invertierers des ersten Satzes von Invertierern durch ein erstes Trimmsignal gesteuert wird; und einen zweiten Pfad, der einen zweiten Satz von Invertierern hat, und einen zweiten Ausgangstransistor, der einen Gateanschluss hat, der mit einem Ausgang eines ersten Invertierers des zweiten Pfads verbunden ist, und einen Ausgangsanschluss, der mit dem Ausgangsknoten verbunden ist, wobei eine Pullup-Impedanz eines ersten Invertierers des zweiten Satzes von Invertierern durch ein zweites Trimmsignal gesteuert wird, und wobei die Tastgrad-Korrekturschaltung dafür eingerichtet ist, das tastgrad-korrigierte RF-Signal am Ausgangsknoten bereitzustellen.
In einer Ausführungsform kann die Vorrichtung außerdem eine Steuerung umfassen, um wenigstens eine rückgekoppelte Spannung von einem Leistungsverstärker zu erhalten und um wenigstens teilweise darauf basierend das erste Trimmsignal und das zweite Trimmsignal zu erzeugen. Die Wandlerschaltung kann Folgendes umfassen: einen Invertierer, der dafür angeschlossen ist, einen positiven Anteil des tastgrad-korrigierten RF-Signals am Ausgangsknoten zu empfangen; und einen Puffer, um einen negativen Anteil des tastgrad-korrigierten RF-Signals am Ausgangsknoten zu empfangen.
In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine integrierte Schaltung, die einen ersten Halbleiter-Die hat, der die Sendeschaltung, die Tastgrad-Korrekturschaltung, die Wandlerschaltung, die Schnittstellenschaltung und einen Leistungsverstärker enthält. Die Vorrichtung kann eine Smart-Lampe umfassen, die eine oder mehrere lichtemittierende Dioden und eine Steuerung zum Steuern der einen oder mehreren lichtemittierenden Dioden umfasst, wobei der Leistungsverstärker dafür eingerichtet ist, eine Meldung an ein Automationssystem zu senden.
In einer weiteren Ausprägung umfasst eine integrierte Schaltung Folgendes: eine Treiberschaltung zur Ausgabe eines asymmetrischen Taktsignals; eine erste Leitung, um das asymmetrische Taktsignal zu übertragen; eine Tastgrad-Korrekturschaltung, die mit der ersten Leitung verbunden ist, um das asymmetrische Taktsignal zu empfangen und eine durch Oberwellenenergie verursachte Tastgradschwankung im asymmetrischen Taktsignal zu kompensieren; eine Wandlerschaltung, um das kompensierte asymmetrische Taktsignal in ein symmetrisches Signal zu wandeln; eine Schnittstellenschaltung, um das symmetrische Signal von einem ersten Massebereich zu einem zweiten Massebereich zu übertragen und das symmetrische Signal in ein zweites asymmetrisches Signal zu wandeln; und eine zweite Leitung, um das zweite asymmetrische Signal zu einer empfangenden Schaltung zu übertragen.
In einer Ausführungsform ist die Tastgrad-Korrekturschaltung in Reaktion auf Rückkopplungsinformation vom Leistungsverstärker steuerbar, wobei die Tastgradschwankung durch einen Ground-Bounce (Spannungsausschlag) im zweiten Massebereich verursacht ist. Die Schnittstellenschaltung kann Folgendes umfassen: einen ersten Pfad, der wenigstens einen Invertierer hat, um einen positiven Anteil des symmetrischen Signals zu empfangen und das zweite asymmetrische Signal auszugeben, wobei der wenigstens eine Invertierer des ersten Pfads dafür eingerichtet ist, ein Massepotenzial des zweiten Massebereichs zu erhalten; einen zweiten Pfad, der wenigstens einen Invertierer hat, um einen negativen Anteil des symmetrischen Signals zu empfangen, wobei der wenigstens eine Invertierer des zweiten Pfads dafür eingerichtet ist, das Massepotenzial des zweiten Massebereichs zu erhalten; und eine Latch-Schaltung, die zwischen dem ersten Pfad und dem zweiten Pfad angeschlossen ist, wobei die Latch-Schaltung dafür eingerichtet ist, die Unempfindlichkeit gegenüber Ground-Bounce-Effekten und/oder eine Tastgradschwankung in wenigstens dem positiven Anteil des symmetrischen Signals zu verbessern, wobei die Schwankung von der Oberwellenenergie herrührt.
In einer weiteren Ausprägung umfasst ein Verfahren Folgendes: Empfangen, in einer Tastgrad-Korrekturschaltung eines Senders, eines ersten asymmetrischen RF-Signals; Kompensieren, in der Tastgrad-Korrekturschaltung, einer Tastgradschwankung im ersten asymmetrischen RF-Signal; Ausgeben eines tastgrad-korrigierten RF-Signals von der Tastgrad-Korrekturschaltung an eine Wandlerschaltung und das Wandeln des tastgrad-korrigierten RF-Signals in ein symmetrisches RF-Signal; Übertragen des symmetrischen RF-Signals von einem ersten Massebereich des Senders zu einem zweiten Massebereich des Senders; und das Wandeln des symmetrischen RF-Signals zu einem zweiten asymmetrischen RF-Signal und Senden des zweiten asymmetrischen RF-Signals an einen Leistungs-Differenzverstärker.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren außerdem das Beseitigen von Schwankungen im symmetrischen RF-Signal aufgrund von Schwankungen zwischen dem ersten Massebereich und dem zweiten Massebereich vor dem Wandeln des symmetrischen RF-Signals in das zweite asymmetrische RF-Signal, wobei der erste Massebereich vom zweiten Massebereich isoliert ist. Das Kompensieren der Tastgradschwankung kann das Anpassen des ersten asymmetrischen RF-Signals basierend wenigstens teilweise auf Rückkopplungsinformation vom Leistungs-Differenzverstärker umfassen.
Figurenliste

1A stellt ein Blockdiagramm auf höherer Ebene eines Systems gemäß einer Ausführungsform dar.
1B stellt ein Blockdiagramm eines Teils einer integrierten Schaltung gemäß einer Ausführungsform dar.
2 stellt ein Blockdiagramm einer Synthesizer-Leistungsverstärker-Schnittstelle gemäß einer Ausführungsform dar.
3 stellt ein Blockdiagramm weiterer Details einer Schnittstellenschaltung gemäß einer Ausführungsform dar.
4A stellt gemäß einer Ausführungsform eine grafische Veranschaulichung von Tastgradschwankung dar, die von Ground-Bounce-Effekten verursacht sind.
4B stellt gemäß einer Ausführungsform eine grafische Veranschaulichung von Tastgradschwankung dar, die von Ground-Bounce-Effekten verursacht sind.
5 stellt Wellenformen dar, die gemäß einer Ausführungsform einen Ground-Bounce veranschaulichen, sowie dessen Wirkung auf RF-Signale.
6 stellt ein Blockdiagramm einer Smart-Lampe gemäß einer Ausführungsform dar.

Detaillierte Beschreibung
In verschiedenen Ausführungsformen kann eine Schaltung zwischen einem lokalen Oszillator (LO) Teil einer Senderschaltung und einem Leistungsverstärker (power amplifier, PA) der Senderschaltung dafür eingerichtet sein, eine Tastgrad-Korrektur des ausgehenden Signals vom LO-Abschnitt zu ermöglichen. Zusätzlich kann diese Schaltung dafür verwendet werden, Signalübertragungsinformation von einer asymmetrischen in eine symmetrische Form zu wandeln, um es zu ermöglichen, dass eine weitere Signalverarbeitung differenziell ausgeführt wird, und anschließend die Signalübertragungsinformation zurück in die asymmetrische Form zu wandeln, zur Übertragung an den Leistungsverstärker selbst. Auf diese Weise wird ein verringerter Energieverbrauch erreicht und dabei gleichzeitig ein besseres Signalverhalten bereitgestellt, wobei Verzerrungen verringert werden, die durch verschiedene Oberwellen verursacht werden, die von einem sogenannten Ground-Bounce (Masse-Spannungsausschlag) herrühren. Dieser Ground-Bounce kann durch den Leistungsverstärker verursacht sein. Hierdurch kann eine externe Filterschaltung, die anderenfalls zur Filterung der Signalinformation notwendig wäre, verringert oder vermieden werden, wodurch Kosten und Größe für eine gegebene Lösung verringert werden, indem der Bedarf von chipexternen Komponenten verringert oder vermieden wird.
Jetzt mit Bezug auf 1A ist ein Blockdiagramm auf höherer Ebene eines Systems gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Wie in 1A dargestellt, kann das System 10 eine funkbasierte Kommunikationsvorrichtung sein, die entsprechend einem beliebigen gegebenen Kommunikationsprotokoll kommunizieren kann. Zu bemerken in 1A ist, dass mehrere Massebereiche vorhanden sind, wobei diese einen ersten Massebereich umfassen, in dem ein LO 20 vorhanden ist, und einen zweiten Massebereich, in dem ein Leistungsverstärker (PA) 30 vorhanden ist. Der LO 20 kann eine Schaltung umfassen, um Basisband-Signale in RF-Signale heraufzumischen und diese an den PA 30 zu leiten, der seinerseits die Signale verstärkt und sie an eine Last 40 leitet, die beispielsweise als eine Antenne implementiert ist. In der Ausführungsform der 1A werden die zwei verschiedenen Massebereiche, in denen diese Schaltungen vorhanden sind, durch entsprechende Induktivitäten L1 und L2 repräsentiert, die wiederum mit einer parasitären Induktivität L3 einer Gehäuseanschlussplatte (paddle) zu einer idealen Schaltungsboard-Masse gekoppelt sind.
In der bereichsübergreifenden Kopplung zwischen diesen beiden Massebereichen können verschiedene Verarbeitungen ausgeführt werden, um die PA-Stabilität zu verbessern, mit einer kleineren Schleifenverstärkung und einer Toleranz gegenüber einem höheren Ground-Bounce. Außerdem können diese Verarbeitungen für eine Stromeffizienz und wirksame bereichsübergreifende Schleifen das Wandeln von Signalen von einer asymmetrischen in eine symmetrische Form und zurück in eine asymmetrische Form umfassen. Dabei kann eine Signalübertragung zwischen dem LO 20 und dem PA 30 mit schnellen Flanken an der Schnittstelle (nämlich dem Übergang zwischen den zwei Massebereichen) auftreten, trotz einer möglicherweise langen Leitung, die diese verschiedenen Massebereiche miteinander verbindet. Wie zuvor ausgeführt, kann dieser Signalstrom mit einem Tastgrad von im Wesentlichen 50% und einer relativ hohen Steilheit (repräsentiert durch S) übertragen werden, was die PA-Stabilität, die Tastgrad-Steuerung und eine Verringerung von Spitzen durch eine bessere Unterdrückung des Versorgungsspannungsdurchgriffs in Bezug auf Ground-Bounce-Effekte unterstützen kann. Wie nachfolgend in diesem Dokument beschrieben, kann die Kalibrierung/Korrektur des Tastgrads Vorteile für die Oberwellenabstrahlungen gerader Ordnung und die Selbstinterferenz bereitstellen.
Mit einer Anordnung wie in 1A kann die PA-Stabilität verbessert werden, da eine Schleifenverstärkung wie folgt proportional zu einem Störpegel (aufgrund von Ground-Bounce, V_n , der in 1A am Knoten gnd_pa bezeichnet ist) und der Steilheit (S) sein kann: $\frac{v_{n}}{S} \cdot \frac{2 π f_{L O}}{2},$
wobei f_LO = 1/T_LO und f_LO die Frequenz des LO-Signals ist. In einer Ausführungsform kann die Schnittstelle zwischen den zwei Massebereichen gnd_lo und gnd_pa und die nachfolgende Schaltung eine schwache Funktion von V_n sein mit sowohl einer Tastgradsteuerung und mit Unterstützung einer Latch-Schaltung. Außerdem ist die Steilheit S am Massebereichübergang hoch, mit etwa 50 Volt pro Nanosekunde. Die Schleifenverstärkung wird daher minimiert und verbessert damit die Schleifen- oder PA-Stabilität. Es ist zu bemerken, dass eine hohe Steilheit, S, oder Flankenrate, auch die Tastgradschwankung minimiert, wobei eine Verschiebung in der Flanke durch ΔT = V_n/S gegeben ist. Hat beispielsweise der Ground-Bounce Vn einen Zweite-Oberwelle-Anteil, gilt, dass, in Abhängigkeit von der Phasenbeziehung zwischen dem LO und dem Ground-Bounce, die wirksame Tastgradschwankung auf dem LO-Signal, d, wie folgt sein kann: $\frac{T_{L O} / 2 \pm 2 Δ T}{T_{L O}} .$
Jetzt mit Bezug auf 1B ist ein Blockdiagramm eines Teils einer integrierten Schaltung gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Genauer kann eine integrierte Schaltung 100 auf einem einzelnen Halbleiter-Die eingerichtet sein und sie kann einen Mikrokontroller (MCU) 110 umfassen. Der MCU 110 kann verschiedene Berechnungen und Steuerfunktionen ausführen, wie sie durch einen gegebenen Satz Anweisungen festgelegt werden. Resultierende Information, die von der integrierten Schaltung 100 kommuniziert werden soll, wird an eine Basisband-Sendeschaltung 120 zugeführt. In einigen Ausführungsformen kann die Basisband-Sendeschaltung 120 eine vorbereitende Signalverarbeitung auf der eingehenden digitalen Information ausführen und die digitale Information in eine analoge Form wandeln. In einer Ausführungsform kann die Basisband-Sendeschaltung 120 symmetrisch arbeiten und symmetrische Signale ausgeben. In der Ausführungsform aus 1B ist die Basisband-Sendeschaltung 120 jedoch dafür eingerichtet, digitale Basisbandsignale auszugeben, die asymmetrisch sind. Anschließend werden die resultierenden verarbeiteten Basisbandsignale einer Lokaler-Oszillator (LO) Sendeschaltung 130 zugeführt. Für Sendemodelle ohne Quadraturanforderungen verarbeitet die LO-Sendeschaltung 130 die Ausgabe eines Frequenzsynthesizers mit einem differenziellen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) in einen asymmetrischen Ausgang mit einem Teiler durch 2 und mit einem nominalen Tastgrad von 50%. Es ist zu bemerken, dass die wirksame Steuerspannung des VCO im Frequenzsynthesizer asymmetrisch ist, wobei jedoch der VCO symmetrische Ausgaben liefert. Die LO-Sendeschaltung 130 kann weitere Signalverarbeitungen ausführen, wobei dies ein Heraufmischen auf die RF-Frequenz einschließt. Es ist zu bemerken, dass diese RF-Signale entsprechend einem gegebenen Modulationsschema moduliert sein können, wie etwa einem Frequenz- oder Phasenmodulationsschema. Die resultierende modulierte Ausgabe wird über eine asymmetrische Leitung geeignet gepuffert. Wie in diesem Schriftstück beschrieben gilt, dass obgleich diese von der LO-Sendeschaltung 130 ausgegebenen Signale auf RF-Niveau sind, für die Zwecke der Beschreibung diese Ausgangssignale in diesem Schriftstück austauschbar als „LO-Signale“ oder „LO-Taktsignale“ bezeichnet werden. Es versteht sich, dass solche LO-Taktsignale mit Information moduliert werden, die kommuniziert werden soll. Die Modulation geschieht jedoch mittels Frequenz- oder Phasenmodulation innerhalb des Signalstroms, anstatt durch Amplitudenmodulation. Daher versteht es sich, dass der Ausdruck „LO-Taktsignal“, wie er in diesem Schriftstück verwendet wird, einen modulierten RF-Signalstrom bezeichnet. Es ist zu bemerken, dass die in diesem Schriftstück beschriebenen Techniken in Bezug auf die Schnittstellenschaltung auch allgemein in anderen Situationen anwendbar sind. Beispielsweise können Ausführungsformen in Systemen verwendet werden, die Quadraturmodulationsschemata mit sowohl Amplituden- als auch Phaseninformation verwenden. Wie nachfolgend in diesem Schriftstück beschrieben, unterstützen Schnittstellen gemäß Ausführungsformen die PA-Stabilität und sie verbessern die Robustheit gegenüber Last-Pullschwankungen, indem sie die Verstärkung aufgrund parasitärer Elemente in der Rückkopplungsschleife verringern.
Wie nachfolgend in diesem Schriftstück beschrieben, kann die LO-Sendeschaltung 130 innerhalb eines Massebereichs arbeiten, der in Bezug auf einen Leistungsverstärker der integrierten Schaltung 100 (nämlich dem PA 180, der weiter unten besprochen wird) unabhängig ist. So wie in diesem Schriftstück verwendet, wird der Ausdruck „Massebereich“ dazu verwendet eine Sammlung von Schaltungen zu bezeichnen, die auf einem Halbleiter-Die eingerichtet sind und die gemeinsame Quellen für die Spannungsversorgung und Masse haben. In anderen Fällen können solche Schaltungssammlungen, die einen Bereich bilden, auf nahe beieinander liegenden Teilen des Die eingerichtet sein. In einigen Fällen können ein oder mehrere Bereiche innerhalb einer Isolierschaltung implementiert sein, wie etwa einer Isolationsbarriere, die wenigstens einen Teil der Schaltungen des Bereichs umgibt. Des Weiteren können Massebereiche in diesem Schriftstück eine gegebene Quelle für eine Versorgungsspannung und eine Referenzspannung oder Massepotenzial umfassen oder dieser zugeordnet sein. Mit dieser Isolation und Bereitstellung unabhängiger Spannungen können die Bereiche selbst getrennt versorgungsgesteuert werden. Dabei können unterschiedliche Bereiche unterschiedliche Versorgungsspannungen erhalten und sie können unabhängig gesteuert werden, um für bestimme Betriebsmodi geeignet ein- und ausgeschaltet zu werden.
Außerdem gilt, dass durch das Einrichten getrennter und isolierter Massebereiche Störungen innerhalb anderer Bereiche, wie etwa dem LO-Massebereich, verringert werden, die durch Ground-Bounce innerhalb des PA-Massebereichs verursacht sind. Trotzdem können einige Störungen innerhalb des LO-Massebereichs auftreten, die Schwankungen im Tastgrad der LO-Signalausgabe der LO-Sendeschaltung 130 verursachen, die in asymmetrischer Form ausgegeben wird. In Abhängigkeit vom Typ der durch den Ground-Bounce verursachten Oberwellenstörung sind verschiedene Tastgradschwankungen möglich. Für Oberwellen zweiter (oder anderer gerader) Ordnung, wenn der Ground-Bounce Oberwellenenergie zweiter Ordnung bei einer Frequenz vom Doppelten einer Frequenz des lokalen Oszillators (2f_LO ) hat, kann eine Tastgradschwankung erster Ordnung in Form einer Tastgradverschiebung auftreten, durch das Verengen oder Verbreitern von Impulsen innerhalb der LO-Ausgabe. Stattdessen gilt für Oberwellen erster (oder anderer ungerader) Ordnung, die eine Wirkung zweiter Ordnung auf den Tastgrad haben, wenn der Ground-Bounce Energie bei einer Grundfrequenz (beispielsweise ein Ground-Bounce bei einer Frequenz von f_LO ) hat, dass die Tastgradschwankung in Form einer konstanten Verzögerung innerhalb, beispielsweise, der High-Anteile des LO-Signals vorliegen kann. Anders ausgedrückt gilt, dass wenn der Ground-Bounce Oberwellenenergie zweiter Ordnung bei 2f_LO hat, er auf die steigenden und fallenden Flanken des LO-Taktsignals in entgegengesetzte Richtungen einwirkt. Andererseits gilt, dass wenn der Ground-Bounce Energie bei einer Grundfrequenz (beispielsweise bei f_LO ) hat, er auf die steigenden und fallenden Flanken auf fast dieselbe Weise einwirkt, wodurch die konstante Verzögerung des LO-Taktsignals herbeigeführt wird.
Um diese Tastgradschwankungen zu verringern oder zu beseitigen, werden die von der LO-Sendeschaltung 130 ausgegebenen LO-Signale einer Tastgrad-Korrekturschaltung 140 zugeführt, die, wie in diesem Schriftstück beschrieben, dafür verwendet werden kann, solche Tastgradschwankungen zu korrigieren. Es ist zu bemerken, dass, wie weiter unten in diesem Schriftstück beschrieben wird, diese Tastgradsteuerung auf Rückkopplungsinformation basieren kann. Genauer und wie des Weitern in 1B veranschaulicht, läuft ein Rückkopplungspfad vom PA 180 zu einer Steuerung 190. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 190 als eine Hardware-Verarbeitungsschaltung ausgeführt sein, wie etwa als ein Mikrokontroller etc. Die Steuerung 190 kann mit einem nichtflüchtigen Speichermedium verbunden sein, das Anweisungen speichert, um die Steuerung 190 zu befähigen, diese Rückkopplungsinformation zu verarbeiten und Steuersignale zu erzeugen, die in diesem Schriftstück als sogenannte Trimmsignale beschrieben sind, die der Tastgrad-Korrekturschaltung 140 zugeführt werden. Dabei kann die Tastgrad-Korrekturschaltung 140 diese Steuersignale dazu verwenden, Schwankungen im Tastgrad auszugleichen.
Die tastgrad-korrigierten Signale können dann einer Wandlerschaltung 150 zugeführt werden, die eine asymmetrisch-zu-symmetrisch Wandlung ausführen kann. Anschließend werden diese symmetrischen Signale zu einer Schnittstelle 160 geführt, die eine Verarbeitungsschaltung enthalten kann, um innerhalb der resultierenden symmetrischen Signale schärfere Flanken zu erzeugen. Darüber hinaus kann die Schnittstelle 160 eine Übertragung dieser eingehenden Signale von einem unabhängigen Massebereich zu einem anderen unabhängigen Massebereich durchführen, und zwar vom LO-Massebereich zum PA-Massebereich. Nach einer solchen Verarbeitung wird die Signalinformation innerhalb der Schnittstelle 160 wieder in eine asymmetrische Form gewandelt, bevor sie an den PA 180 geleitet wird, beispielsweise über eine optionale Regenerationsschaltung 170. Obgleich hier für eine verständlichere Beschreibung als getrennte Komponenten dargestellt, kann im Allgemeinen in einem Beispiel eine Synthesizer-PA-Schnittstelle durch alle von den Schaltungen 140, 150, 160 und 170 implementiert sein.
Für einige Ausführungsformen in diesem Schriftstück ist zu bemerken, dass der PA 180 als ein Leistungs-Differenzverstärker implementiert sein kann und dass er auf demselben einzelnen Halbleiter-Die eingerichtet sein kann, wie die anderen Komponenten der integrierten Schaltung 100. Es versteht sich jedoch auch, dass in anderen Implementierungen ein PA chip-extern implementiert sein kann. Es ist dann für die in diesem Schriftstück beschriebenen Techniken immer noch möglich in solchen Implementierungen verwendet zu werden, da auch mit einem externen PA Ground-Bounce-Effekte auftreten können. Es ist zu bemerken, dass für ein System, das einen externen PA hat, ein chip-interner Treiberverstärker immer noch vorhanden sein kann, der eine Ausgangsleistung von beispielsweise 5 dBm oder vergleichbar hat. Einige ICs könne auch einen 0 dBm Leistungsverstärker haben. Bei diesen chip-internen Treiber-/Leistungs-Verstärkern mit geringerer Ausgabe sind die in diesem Schriftstück beschriebenen Techniken ebenfalls nützlich einzusetzen, da sie dabei helfen den Stromverbrauch zu verringern und potenziell ein chip-externes Anpassungsnetzwerk an sich vermeiden. Für Implementierungen mit externen PAs kann das Problem von Ground-Bounce-Effekten, die die Leistungsfähigkeit beeinträchtigen, weniger schwerwiegend sein als bei Leistungsverstärkern für höhere Leistung (beispielsweise 20 dBm), es kann jedoch immer noch vorhanden sein, wie dies auch der Fall ist für asymmetrische Leistungsverstärker.
Es ist zu bemerken, dass zwischen der Schnittstelle 160 (und der Regenerationsschaltung 170, potenziell) und dem PA 180 relativ lange Leitungsbahnen vorhanden sein können. In ähnlicher Weise können zwischen der LO-Sendeschaltung 130 und der Tastgrad-Korrekturschaltung 140 oder zwischen der Tastgrad-Korrekturschaltung 140 und der Wandlerschaltung 150 relativ lange Leitungsbahnen vorhanden sein. Durch das Übertragen von Signalen zwischen diesen verschiedenen Schaltungen in asymmetrischer Form, kann ein verringerter Energieverbrauch und eine verringerte Komplexität auftreten. Es versteht sich, dass obgleich in der Ausführungsform der 1B auf dieser höheren Ebene dargestellt, viele Variationen und Alternativen möglich sind. Beispielsweise versteht es sich, dass die integrierte Schaltung 100 außerdem eine Empfängerschaltung enthalten kann, um eingehende RF-Signale zu empfangen und zu verarbeiten.
Jetzt mit Bezug auf 2 ist ein Blockdiagramm einer Synthesizer-Leistungsverstärker-Schnittstelle gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Wie in 2 veranschaulicht, kann die Schaltung 200 Teil eines Funkchips sein, wie etwa der integrierten Schaltung 100 in 1B. Wie zu sehen, ist eine Synthesizer/lokaler Oszillator-Schaltung 210 vorhanden (auch als „LO-Kern“ bezeichnet). Es ist zu bemerken, dass die Begriffe „Synthesizer“ und „LO“ austauschbar verwendet werden, um Senderschaltungen zu bezeichnen, die Basisbandsignale auf das RF-Niveau heraufmischen und weitere Verarbeitungen ausführen, wie etwa eine Verstärkungsregelung, Vorentzerrung und andere Filterungen zur Kompensation des Frequenzgangs des Synthesizers, Breitbandsynthesizer und Quantisierungsrauschunterdrückung etc. Anschließend werden die resultierenden LO-Signale einer Schnittstellenschaltung 220 zugeführt. In einigen Ausführungsformen in diesem Schriftstück arbeitet die Schnittstellenschaltung 220 als eine Schnittstelle zwischen einem LO-Massebereich 202 und einem PA-Massebereich 204. Es ist zu bemerken, dass der LO-Massebereich 202 eine unabhängige Sammlung von Schaltungen ist, die mit einer gemeinsamen Quelle für die Versorgung und Masse ausgestattet sind, die von anderen Bereichen isoliert sein können, wobei dies den PA-Massebereich 204 einschließt, der eine weitere unabhängige Sammlung von Schaltungen ist, die mit gemeinsamen Quellen für die Versorgung und Masse ausgestattet sind.
Wie dargestellt, kann die Schnittstellenschaltung 220 selbst verschiedene Teile umfassen, die in den zwei verschiedenen Massebereichen angeordnet sind. Somit ist die Schnittstellenschaltung 220 die Stelle, an der Signale von einem Massebereich zu einem anderen übergeben werden. Es ist zu bemerken, dass eine Leitung 215, die den LO-Kern 210 mit der Schnittstellenschaltung 220 verbindet, eine relativ lange (beispielsweise in der Größenordnung von tausenden Mikrometern, was vorteilhaft ist, um den PA naturgemäß weiter entfernt vom VCO im Synthesizer zu halten) Leitungsbahn sein kann, die auf einer oder mehreren Lagen eines Halbleiter-Dies eingerichtet ist. Daher können gegebenenfalls Einsparungen im Energieverbrauch realisiert werden, indem dieses Signal in asymmetrischer Form übertragen wird. Es ist zu bemerken, dass diese Fähigkeit der Übertragung von LO-Signalen entlang der Leitung 215 in asymmetrischer Form in bestimmten Modulationsschemata realisiert werden kann, wie etwa eine Übertragung mit Direct-Up-Modulation des Gaussian Minimum Shift Keying (GMSK) (eine Frequenzumtastung) oder Offset Quadrature Phase Shift Keying (O-QPSK) (Offset-Quadratur-Phasenumtastung), die keine Quadraturanforderungen haben. Selbstverständlich können Ausführungsformen, die eine asymmetrische Übertragung entlang langer Verbindungsstrukturen einrichten, mit anderen Modulationsschemata realisiert werden. Beispiele umfassen andere Modulationsschemata mit konstanter Einhüllenden, wie etwa Gaussian Frequency Shift Keying (GFSK)/2GFSK/4GFSK, etc., und auch Schemata, die einen konstanten LO ohne Quadraturanforderungen bereitstellen, wie etwa On-Off-Keying (OOK) / Amplitude Shift Keying (ASK).
Weiterhin mit Bezug auf 2 umfasst die Schnittstellenschaltung 220 eine Tastgrad-Korrekturschaltung 230, die, wie zuvor obenstehend beschrieben, dafür verwendet werden kann Tastgradschwankungen in den eingehenden LO-Signalen zu verringern. Anschließend können diese tastgrad-kompensierten Signale über einen Invertierer 242 und einen Puffer 244 vom LO-Massebereich 202 zum PA-Massebereich 204 geführt werden. Es ist zu bemerken, dass auf dieser höheren Ebene der Invertierer/Puffer 242, 244 allgemein eine Wandlung von einer asymmetrischen zu einer symmetrischen Signalübertragung bereitstellen kann (in der höheren Ebene der Darstellung in 2). Wie weiter unten beschrieben, kann in einer bestimmten Implementierung die Pufferschaltung dazu verwendet werden diese Wandlung von asymmetrisch zu symmetrisch durchzuführen.
Weiterhin mit Bezug auf 2 kann ein Teil der Schnittstellenschaltung 220, der im PA-Massebereich 204 enthalten ist, entsprechende Reihen von Invertierern 250_1-3, 252_1-3 und eine Latch-Schaltung 255 umfassen, um die Flanken der LO-Signale zu schärfen. C4 und C5 sind parasitäre Kapazitäten, die minimiert werden. Da die Invertierer klein dimensioniert sind, um in den Schleifen effiziente bereichsübergreifende Ströme beizubehalten, werden Fehlanpassungsbetrachtungen, die größere Vorrichtungsgrößen erfordern, mit der Tastgrad-Korrekturschaltung 230 wirksam herauskalibriert. Außerdem wird mittels dieser Anordnung eine weitere Wandlung von der symmetrischen in eine asymmetrische Form vorgenommen. Anschließend wird die resultierende asymmetrische Ausgabe des Invertierers 250₃ über eine Leitung 260 an einen PA 270 geleitet, der seinerseits aus einer Vortreiberschaltung 272 und einer Treiberschaltung 274 gebildet wird. In Ausführungsformen in diesem Schriftstück kann die Vortreiberschaltung 272 die eingehenden Signale wieder in eine symmetrische Form wandeln, für Ausführungsformen, bei denen der PA 270 ein Differenz-PA ist. Es ist zu bemerken, dass entsprechend einer Leistungsanforderung mehrere Abschnitte innerhalb von Stufen der Vortreiberschaltung 272 und der Treiberschaltung 274 zur Ausgangsleistungssteuerung aktiviert werden können. Im Falle eines asymmetrischen PA kann die abschließende asymmetrisch-symmetrisch Wandlung im Vortreiber entfallen. Außerdem gilt, dass falls zwei asymmetrische PAs vorhanden sind, die Ausgabe des symmetrischen Vortreibers an beide PAs gesendet werden kann.
Weiterhin mit Bezug auf 2 ist zu bemerken, dass für die verschiedenen Massebereiche verschiedene Spannungsversorgungen vorgesehen sein können. Genauer kann ein erster Spannungsregler 280 eine Versorgungsspannung und ein Massesignal für den LO-Massebereich 202 bereitstellen. Ebenso kann ein zweiter Spannungsregler 290 eine Versorgungsspannung und ein Massesignal für den PA-Massebereich 204 bereitstellen. Es ist zu bemerken, dass jeder dieser Regler einen zugehörigen Filter haben kann, beispielsweise als RC-Netzwerke implementiert (und zwar ein erstes RC-Netzwerk, das aus einem Widerstand R1 und einem Kondensator C1 gebildet wird, die dem ersten Spannungsregler 280 zugeordnet sind, und ein zweites RC-Netzwerk, das aus einem Widerstand R3 und einem Kondensator C3 gebildet wird, die dem zweiten Spannungsregler 290 zugeordnet sind). Es ist zu bemerken, dass dem ersten Spannungsregler 280 außerdem ein Zusätzliches RC-Netzwerk zugeordnet sein kann, das aus einem Widerstand R2 und einem Kondensator C2 gebildet wird. Durch diese chip-internen lokalen Versorgungsfilter kann Hochfrequenzinhalt davon abgehalten werden aus den entsprechenden Bereichen nach außen zu entweichen.
Die Schnittstellenschaltung 220 kann gegebenenfalls nur dann eingeschaltet sein, wenn sie für einen bestimmten Arbeitsmodus und ein bestimmtes Arbeitsband aktiv ist. Ist beispielsweise der PA 270 nicht in Betrieb, mittels der Schalter S1 und S2, kann die Schnittstellenschaltung 220 ausgeschaltet werden. Es ist zu bemerken, dass der Spannungsregler 290 mit einem Versorgungsschalter verbunden sein kann, um nur dann eingeschaltet zu werden, wenn die Vorrichtung im Sendemodus ist. Es ist zu bemerken, dass durch diese Schalter zur Isolation des Spannungsreglers 280, wenn der zugehörige PA 270 nicht in Betrieb ist, die Interaktion zwischen dem LO-Massebereich 202 und dem PA-Bereich 204 unterbunden werden kann. Und die Schnittstellenschaltung wird nur dann eingeschaltet, wenn sie benötigt wird, da der LO-Kern 210 für den Empfang und das Senden gemeinsam genutzt wird. Es ist außerdem zu bemerken, dass in vielen Fällen Schaltungen wie in 2 auf einem einzelnen Halbleiter-Die implementiert sein können, wobei ähnliche Schaltungen in einem Multiband-Empfänger/Sender für andere Arbeitsbänder eingesetzt werden. In solchen Fällen können ähnliche Schalter-Schaltkreise für alle Empfangs-/Sende-Pfade eingerichtet sein, derart, dass wenn ein bestimmter Modus und/oder Band aktiv sein soll, dessen Schalter so gesteuert werden können, dass sie solche Schaltungen mit geeigneten Spannungsversorgungen verbinden. Und ebenso gilt, dass wenn für solche Schaltungen vorgesehen ist, sie für einen bestimmten Modus und/oder ein bestimmtes Band nicht zu verwenden, die Schalter-Schaltkreise so gesteuert werden können, dass die Schaltungen von der zugehörigen Spannungsversorgung getrennt werden. Als ein Beispiel können 0 dBm / 20 dBm PAs für eine Dual-Band-Lösung vorhanden sein (beispielsweise 2,4 GHz und Sub-GHz). Im Empfangsmodus stellen die Schalter S1/S2 sicher, dass die Leitungen zu den Sendeabschnitten ruhig sind und keine unnötigen Störungen aufnehmen und die Empfangsvorgänge beeinträchtigen. In einigen Ausführungsformen werden eine geregelte Spannung und Masse über eine Leitung 215 übertragen, um die Tastgrad-Korrekturschaltung 230 und den Invertierer/Puffer 242/244 einzuschalten. Es ist ebenfalls zu bemerken, dass es mehrere solche Leitungen geben kann (beispielsweise vier für Dual-Band, 0 dBm / 20 dBm).
Wie außerdem dargestellt, kann der LO-Massebereich 202 durch eine Induktivität L1 repräsentiert sein und ebenso kann der PA-Massebereich 204 durch eine Induktivität L2 repräsentiert sein. Ebenfalls dargestellt ist eine weitere Induktivität L3, die eine parasitäre Induktivität der Anschlussplatte im Gehäuse repräsentiert und auch die parasitäre Induktivität von der Anschlussplatte zur idealen Schaltungsboard-Masse, die die Referenzmasse ist. Es ist zu bemerken, dass die Induktivitäten L1 und L2 die jeweiligen Induktivitäten der Leitungen und Bonddrähte von der lokalen chip-internen Masse zum Masseanschluss des Gehäuses sind. Aufgrund des großen Umfangs an Strömen der Grundfrequenz und von Oberwellen, die vom PA 270 ausgegeben werden und die durch einen Masse-Bonddraht laufen, kann ein starker Masse-Spannungsausschlag (Ground-Bounce) auftreten. Durch das Einrichten getrennter Bereiche für die Abschnitte des Synthesizers und des PA der Schaltung 200 können die Auswirkungen dieses Ground-Bounce innerhalb des Synthesizers verringert werden. Es ist zu bemerken, dass obwohl die Ausführungsform in 2 in einer Anordnung auf dieser hohen Ebene dargestellt ist, viele Variationen und Alternativen möglich sind. Außerdem gilt, dass obwohl für eine verständlichere Beschreibung die Schnittstellenschaltung 220 so beschrieben und dargestellt ist, dass sie die Tastgrad-Korrekturschaltung 230 und die oben beschriebenen zusätzlichen Schaltungen umfasst, in anderen Fällen eine spezielle Anordnung genauer wie in den 1 B und 3 dargestellt ist, in denen die Tastgrad-Korrekturschaltung (und ein asymmetrisch-zu-symmetrisch Wandler) von der Schnittstellenschaltung, über die eine bereichsübergreifende Kopplung stattfindet, getrennt ist.
Jetzt mit Bezug auf 3 ist ein Blockdiagramm weiterer Details einer Schnittstellenschaltung zwischen einem LO-Bereich und einem PA-Bereich gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Wie in 3 dargestellt, umfasst die Schnittstellenschaltung 300 eine Tastgrad-Korrekturschaltung 330. Wie dargestellt, empfängt die Tastgrad-Korrekturschaltung 330 ein eingehendes LO-Signal über einen Invertierer 310. Dieses Signal wird parallelen Pfaden von Invertierern zugeführt, und zwar einem ersten Pfad, der Invertierer 332₁ , 332₂ umfasst, und einem zweiten Pfad, der Invertierer 334₁ , 334₂ umfasst. Es ist zu bemerken, dass diese mehreren Pfade in der Tastgrad-Korrekturschaltung 330 eine asymmetrische Signalausgabe vom Invertierer 310 verarbeiten. Dies bedeutet, dass diese parallelen Pfade verwendet werden, um dasselbe Signal zu verarbeiten und um damit Tastgradschwankungen zu kompensieren, wie in diesem Schriftstück beschrieben ist. Jeder von diesen Invertierern kann, wie beschrieben, durch zugehörige Pullup- oder Pulldown-Impedanzen gesteuert werden. Und zwar ist eine Pullup-Impedanz 331 an den Invertierer 332₁ angeschlossen und eine Pulldown-Impedanz 333 ist an den Invertierer 332₂ angeschlossen. Ebenso ist eine Pulldown-Impedanz 335 an den Invertierer 334₁ angeschlossen und eine Pullup-Impedanz 337 ist an den Invertierer 334₂ angeschlossen.
Wie außerdem dargestellt, werden die Ausgaben der Invertierer 332₂ und 334₂ zugehörigen Ausgangstransistoren zugeführt, und zwar einem Pullup-Transistor 336, der einen Gate-Anschluss hat, der mit dem Ausgang des Invertierers 332₂ verbunden ist, und einem Pulldown-Transistor 338, der einen Gate-Anschluss hat, der mit dem Ausgang des Invertierers 334₂ verbunden ist. Wie zu sehen, ist der Pullup-Transistor 336 als ein P-Kanal Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (pMOSFET) implementiert, der einen Source-Anschluss hat, der mit einem Versorgungsspannungsknoten verbunden ist, und einen Drain-Anschluss, der mit einem Ausgangsknoten 339 verbunden ist. Analog ist der Pulldown-Transistor 338 als ein N-Kanal Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (nMOSFET) implementiert, der einen Source-Anschluss hat, der mit einem Massepotenzialknoten verbunden ist, und einen Drain-Anschluss, der mit dem Ausgangsknoten 339 verbunden ist.
Mit der Tastgrad-Korrekturschaltung 330 kann gegebenenfalls ein Tastgrad des eingehenden Signals korrigiert werden. Es ist zu bemerken, dass die für die Invertierer eingerichtete steuerbare Impedanz auf Trimmsignalen basieren kann. Diese Trimmsignale können ihrerseits in einer Rückkopplungsschaltung erzeugt werden, basierend auf DC-Biasspannungen, die innerhalb des Leistungsverstärkers erfasst werden. Genauer können DC-Biasspannungen innerhalb des PA durch einen analog-zu-digital Wandler (ADC) abgetastet werden. Es gibt dabei eine eineindeutige Beziehung zwischen dem erfassten DC-Bias und dem tatsächlichen Tastgrad des LO. Die resultierende digitalisierte Information kann dann einer Steuerung zugeführt werden, die solche DC-Biasspannungen mit einem oder mehreren Schwellwerten vergleicht. Diese Steuerung kann ein nichtflüchtiges Speichermedium umfassen, oder mit einem solchen verbunden sein, das Anweisungen speichert, die, wenn sie ausgeführt werden, die Steuerung dazu befähigen, die in diesem Schriftstück beschriebene Tastgrad-Korrektur auszuführen. Falls festgestellt wird, dass die Spannung einen gegebenen Schwellwertpegel übersteigt, kann eine Anpassung für die Trimmsignale erfolgen, die den Invertierern des ersten Pfads oder des zweiten Pfads zugeführt werden. Und umgekehrt gilt, dass wenn die gemessene Biasspannung niedriger ist als dieser Schwellwert, die Trimmsignale angepasst werden könne, die dem anderen von dem ersten oder dem zweiten Pfad zugeführt werden. Es können getrennte Trimmsignale für Pullup- und Pulldown-Impedanzen vorhanden sein. Die Pullup-Stärke des Invertierers 332₁ und die Pulldown-Stärke des Invertierers 332₂ bestimmen das Einschalten/Ausschalten der PMOS-Vorrichtung 336, die die steigende Flanke der LO-Wellenform am Ausgangsknoten 339 steuert. Desgleichen bestimmen die Pulldown-Stärke des Invertierers 334₁ und die Pullup-Stärke des Invertierers 334₂ das Einschalten/Ausschalten der NMOS-Vorrichtung 338, die die fallende Flanke der LO-Wellenform am Ausgangsknoten 339 steuert. Es ist zu bemerken, dass in einigen Fällen die gemessene Spannung mit mehreren Schwellwerten verglichen werden kann, derart, dass eine Anpassung für die Trimmsignale gegebenenfalls nur dann erfolgt, wenn die gemessene Spannung mehr als einen Schwellwertbereich entfernt von einem gegebenen Zielschwellwert ist. Es ist zu bemerken, dass in anderen Fällen die Tastgrad-Korrektur an anderen Stellen ausgeführt werden kann, wie etwa vollständig im PA-Bereich selbst oder innerhalb des Synthesizers als Teil des LO-Kerns.
Die Tastgrad-Korrekturschaltung 330 kann gegebenenfalls Oberwellen gerader Ordnung verbessern, indem sie Tastgradschwankungen korrigiert. Durch die Kalibrierung des Tastgrads auf diese Weise ist in den tastgrad-korrigierten Signalen, die durch die Tastgrad-Korrekturschaltung 330 ausgegeben werden, weniger Oberwelleninhalt enthalten. Auf diese Weise kann eine Oberwellen-Unterdrückung speziellen Anforderungen genügen. Außerdem kann irgendein verbleibender Oberwelleninhalt in den vom PA übertragenen resultierenden Signalen gegebenenfalls durch kleinere und einfachere externe Oberwellenfilter entfernt werden, was aufgrund einer geringeren Einfügedämpfung die Ausgangsleistung und den Wirkungsgrad verbessern kann. Beispielsweise kann ein chip-externer Filter mit drei Elementen verwendet werden, um den verbleibenden Oberwelleninhalt herauszufiltern, anstatt ein chip-externer Oberwellenfilter höherer Ordnung, wie etwa ein chip-externer Filter mit fünf Elementen.
Weiterhin mit Bezug auf 3 wird die resultierende Ausgabe des tastgrad-korrigierten Signals am Ausgangsknoten 339 einer Wandlerschaltung 340 zugeführt, die eine asymmetrisch-zu-symmetrisch Wandlung ausführt. Es ist zu bemerken, dass in einer Ausführungsform die PA-Ausgabe mit 50% Tastgrad bemessen ist, und wenn sie bei 50% liegt, kann der Ausgangsknoten 339 gegebenenfalls nicht bei 50% Tastgrad liegen, er ist stattdessen derart „vor-verzerrt“, dass das Gesamtergebnis korrekt ist. Wie dargestellt, umfasst die Wandlerschaltung 340 einen Invertierer 342 für den positiven Anteil des symmetrischen Signals und ein Übertragungsgatter 344 für den negativen Anteil des symmetrischen Signals, derart, dass die Ausgabe der Wandlerschaltung 340 ein symmetrisches Signal ist, das einer Schnittstellenschaltung 350 zugeführt wird. Es ist zu bemerken, dass die Schnittstellenschaltung 350 den tatsächlichen Bereichsübergang zwischen dem LO-Massebereich und dem PA-Massebereich umfasst. Durch das Einrichten der Schnittstellenschaltung 350 kann eine sehr geringe bereichsübergreifende Kapazität realisiert werden. In einer Ausführungsform können die Komponenten innerhalb der Schnittstellenschaltung 350, und zwar die Invertierer und Übertragungsgatter (oder andere Puffer), mit sehr geringen Kapazitäten implementiert werden. Beispielsweise könne diese Invertierer eine Kapazität von weniger als in etwa 10 Femtofarad (fF) oder eine andere geringe Größe haben, um die Flankensteilheit der Signale zu maximieren, die vom LO-Bereich in den PA-Bereich wechseln, und um die wirksamen bereichsübergreifenden Ströme in den Schleifen klein zu halten, so dass Fehlanpassungsbetrachtungen, die eine größere Dimensionierung erfordern, mit der Tastgrad-Korrektur wirksam herauskalibriert werden. Dieser Bereichsübergang vom Synthesizerbereich in den PA-Bereich geschieht symmetrisch. Diese symmetrische Übertragung kann somit derart arbeiten, dass sie bereichsübergreifende Ströme aufhebt, die wirksame bereichsübergreifende Kapazität verringert und die Empfindlichkeit der Signale gegenüber Gleichtakt-Ground-Bounce-Effekten minimiert. Als ein Ergebnis kann gegebenenfalls der Stromkreislauf über bereichsübergreifende chip-externe Schleifen über die Bonddrähte der jeweiligen Massebereiche minimiert werden. Ausführungsformen können somit eine geringere Kopplung zwischen den Komponenten der verschiedenen Bereiche realisieren, wie etwa einem PA und einem Synthesizer (mit einem eingebetteten spannungsgesteuerten Oszillator (VCO)), und auch einem Quarzoszillator, der für den Synthesizer ein Eingangstaktsignal bereitstellt. Eine verringerte Empfindlichkeit gegenüber Ground-Bounce-Effekten verringert die Möglichkeit von Schwingungen aufgrund von Massebereichsübergängen.
Wie dargestellt, umfasst jeder der symmetrischen Pfade in der Schnittstellenschaltung 350 mehrere in Reihe geschaltete Invertierer. Genauer umfasst der positive Pfad einen ersten Invertierer 352₁ und einen zweiten Invertierer 352₂ . Der negative Pfad umfasst seinerseits einen ersten Invertierer 354₁ und einen zweiten Invertierer 354₂ . Um besser geformte Signale bereitzustellen, ist eine Latch-Schaltung 355 zwischen die symmetrischen Pfade geschaltet. Es ist zu bemerken, dass die Latch-Schaltung 355 selbst mit mehreren Invertierern implementiert sein kann, die zwischen dem positiven und dem negativen Pfad verbinden. Genauer hat, wie dargestellt, ein erster Invertierer 356 einen Eingang, der an den Ausgang des Invertierers 354₂ angeschlossen ist, und einen Ausgang, der an den Ausgang des Invertierers 352₂ angeschlossen ist. Ein zweiter Invertierer 358 hat seinerseits einen Eingang, der an den Ausgang des Invertierers 352₂ angeschlossen ist, und einen Ausgang, der an den Ausgang des Invertierers 354₂ angeschlossen ist. Es ist zu bemerken, dass die Invertierer 356, 358 eine geringere Stärke haben können als die Invertierer der primären Pfade.
Durch die in der Schnittstellenschaltung 350 ausgeführte Bearbeitung können Ausführungsformen weniger Empfindlichkeit gegenüber Ground-Bounce-Effekten sowohl für Spitzen als auch Tastgradschwankungen ermöglichen. Dies bedeutet, dass, durch die in der Schnittstellenschaltung 350 ausgeführte Signalbearbeitung, Signalübergänge von Low zu High und umgekehrt schnell erfolgen können, beispielsweise in der Größenordnung von in etwa 20 Pikosekunden (ps) für Anstiegs- und Abfallzeiten. Als Folge dieser schnellen Übergänge kann das Gleichtakt-Unterdrückungsverhältnis (common mode rejection ratio, CMRR) zwischen Masse und Antenne zunehmen. Außerdem kann durch die Latch-Schaltung 355 eine größere Toleranz gegenüber höheren Masseschwankungen (beispielsweise in der Größenordnung von in etwa 600 Millivolt (mV) Spitze) erreicht werden. Die Latch-Schaltung 355 kann dabei helfen den Zustand zu vermeiden, dass die Massespannungsschwankung im PA-Bereich, die direkt mit den empfangenden Invertierern 352₂ und 354₂ gekoppelt ist, direkt die Qualität der LO-Signale im positiven und negativen Pfad beeinträchtigt, wobei vermieden wird, dass die Flanken des vom Invertierer 352₂ ausgegebenen Signals des primären (positiven) Pfads zu flach werden (derart, dass die Eingangsflanken gegebenenfalls nicht ausreichend detektiert werden können). Stattdessen können durch die Latch-Schaltung 355 sehr gute Flankenraten realisiert werden (beispielsweise mit steilen Flanken, die Anstiegs-/Abfallzeiten von weniger als 20 ps haben). Die Latch-Schaltung 355 hilft auch dabei, die Empfindlichkeit gegenüber der Phasenverschiebung zwischen dem LO und dem Ground-Bounce zu minimieren; und sie erhält die steilen Flanken im Wesentlichen unabhängig von Ground-Bounce-Effekten, da der sekundäre Pfad Verstärkung bereitstellt, wenn der primäre Pfad zu schwach wird. Dies ist so, da die Latch-Schaltung 355 es ermöglicht, dass das Signal des sekundären Pfads, das vom Invertierer 354₂ ausgegeben wird, über die Invertierer 356, 358 innerhalb der Latch-Schaltung 355 mit dem Signal des primären Pfads koppelt, das vom Invertierer 352₂ ausgegeben wird. Somit ermöglicht es die Latch-Schaltung 355, dass die Ausgabe der Schnittstellenschaltung 350 eine ausreichende Flankenrate und weniger Empfindlichkeit gegenüber einem PA-Ground-Bounce hat, was günstig für die PA-Stabilität, Tastgradschwankungen und Spitzen ist, indem der positive und der negative Pfad ausgeglichen werden.
Nach dieser symmetrischen Signalverarbeitung wird das resultierende Signal wieder in eine asymmetrische Form transformiert. Genauer ist der negative Pfad über einen weiteren Invertierer 362 an eine Pseudolast gekoppelt und wird damit verworfen. Der asymmetrische positive Pfad wird dagegen an eine Regenerationsschaltung 365 ausgegeben, die aus mehreren in Reihe geschalteten Invertierern gebildet sein kann, wobei diese die Invertierer 366, 368 umfassen. Es ist zu bemerken, dass durch das Einbeziehen der Regenerationsschaltung 365 gegebenenfalls eine Länge einer Leitung zu einem PA verringert werden kann, was steilere Flanken und eine bessere Unterdrückung des Versorgungsspannungsdurchgriffs (power supply rejection, PSR) bereitstellt. Danach kann das asymmetrische RF-Signal über eine relativ lange Leitung an den PA übertragen werden, genauer zu einer Vortreiber-Schaltung des PA. Es versteht sich, dass obgleich in der Ausführungsform der 3 auf dieser höheren Ebene dargestellt, viele Variationen und Alternativen möglich sind. Beispielsweise gilt, dass obgleich die obenstehend beschriebene Implementierung der 3 eine Anordnung vorsieht, in der ein asymmetrisches Signal der Tastgrad-Korrekturschaltung 330 zugeführt wird, verarbeitet und dann in eine symmetrische Form gewandelt wird, für eine weitere Verarbeitung in der Schnittstellenschaltung 350, anschließend zurück in eine asymmetrische Form gewandelt wird, für eine Übertragung über eine Leitung zu einem Differenzverstärker, wo es erneut in ein symmetrisches Signal transformiert wird (und somit eine Anordnung für S (für asymmetrisch, single-ended) - D (für symmetrisch, differential) - S-D gegeben ist), andere Anordnungen möglich sind. Beispielsweise kann eine ähnliche Anordnung dafür verwendet werden, ein asymmetrisches Signal an eine Eingangsverstärkerstufe, wie etwa einen Vortreiber, zu übertragen, die ihrerseits mehrere asymmetrische PAs ansteuert. Des Weiteren können einige Ausführungsformen in Implementierungen verwendet werden, die eine S-D-S Signalübertragung ausführen, derart, dass das resultierende, verarbeitete, asymmetrische Signal auf einen asymmetrischen PA geführt wird.
Es ist zu bemerken, dass die Wandlung an der Schnittstelle 350 zurück in die asymmetrische Form, zusätzlich zu Leistungsreduzierungen, auch eine Asymmetrie in den symmetrischen Pfaden beseitigen kann. Dies bedeutet, dass in der Signalinformation dieser zwei Pfade eine Asymmetrie auftreten kann, wie etwa durch eine Verzögerung in einem der Pfade, wenigstens teilweise aufgrund eines Ground-Bounce. In einigen Ausführungsformen ist es für einen Ground-Bounce möglich eine Verzögerung zwischen dem positiven und dem negativen Pfad zu erzeugen, die ihrerseits diese Asymmetrie verursacht, die Oberwellen gerader Ordnung beeinflussen kann. Mit der Rück-Wandlung zurück in eine asymmetrische Signalform wird diese Asymmetrie aufgelöst.
Jetzt mit Bezug auf 4A ist eine grafische Veranschaulichung von Tastgradschwankungen dargestellt, die durch Ground-Bounce-Effekte verursacht sind, wobei der Ground-Bounce bei f_LO liegt. Wie in 4A dargestellt gilt, dass bei verschiedenen Phasenverschiebungen zwischen dem Ground-Bounce und dem LO-Signal, die nicht gut kontrolliert sind und die irgendwo zwischen 0-360° liegen können, wobei dies von der Chipherstellung, der Temperatur und dem Gehäuse abhängt, verschiedene Auswirkungen möglich sind. Genauer stellt 4A die Auswirkung von LO-zu-Ground-Bounce Phasenverschiebungen bei 0°, 90°, 180° und 270° dar. Wie zu sehen, kann bei Phasenverschiebungen von 90° und 270° eine konstante Verzögerung im eingehenden LO-Signal auftreten, aufgrund des Ground-Bounce für die Massespannung an einem empfangenden Invertierer (beispielsweise die Invertierer 352₂ und 354₂ in 3). Dabei führt die Tastgradschwankung wie dargestellt ist dazu, dass dieser Ground-Bounce ansteigende und abfallende Flanken gleichartig betrifft. Somit zeigen diese Beispiele eine konstante Verzögerung und keine Tastgradschwankung. Dies ist der Fall, da die Latch-Schaltung 355 eine wirksame Treiberstärke bereitstellt, die in allen vier von diesen Fällen ähnlich ist, selbst mit einem hohen Ground-Bounce (da der sekundäre Pfad Verstärkung bereitstellt).
Jetzt mit Bezug auf 4B sind grafische Veranschaulichungen der Auswirkung von LO-zu-Ground-Bounce Phasenverschiebungen dargestellt, bei denen der Ground-Bounce bei einer Frequenz von 2f_LO liegt. Wie für die Beispiele bei 90° und 270° Phasenverschiebung dargestellt, kann die Tastgradschwankung des Weiteren eine Verschiebung im LO-Signal bewirken, bei der die ansteigenden und abfallenden Flanken des Signals in entgegengesetzte Richtungen beeinflusst werden, was eine Tastgradschwankung bewirkt. Genauer gilt, dass, wie im Fall der Phasenverschiebung von 90° dargestellt, die Pulsweite verengt wird, wodurch sich der Tastgrad verringert. Bei 270° verbreitert stattdessen die Phasenverschiebung den Impuls, wodurch sich der Tastgrad vergrößert. Diese beiden Szenarien haben eine ähnliche Wirkung auf Oberwellen-Abstrahlungen. Es ist zu bemerken, dass es keine Auswirkung bei 0° und 180° Phasenverschiebung gibt. Es ist ebenfalls zu bemerken, dass Phasenverschiebungen nicht gut kontrolliert sein können und mit Bedingungen der Chipherstellung, der Temperatur und dem Gehäuse/Board variieren können und allgemeiner eine beliebige Phasenverschiebung zwischen 0 und 360° sein können. Durch das Ausstatten der Schnittstellenschaltung 350 mit der Latch-Schaltung 355 kann gegebenenfalls ausreichend Treiberstärke vorhanden sein, um, aufgrund des sekundären Pfads und eines Ausgleichs, scharfe Flanken zu ermöglichen, wenn der Bounce größer ist.
Es wird somit verständlich, dass es für Tastgradschwankungen möglich ist, in Abhängigkeit von der Phasenbeziehung zwischen dem Ground-Bounce und dem tatsächlichen LO-Signal, den Tastgrad zu erhöhen oder zu verringern. Diese Beziehung kann von den Extrempunkten der Chipherstellung (process corner), der Temperatur, dem Gehäuse und dem Schaltungsboard selbst abhängen. Jede Abweichung von 50% in beide Richtungen, wie etwa bei 48% oder 52%, hat dieselbe Auswirkung auf die Oberwellen zweiter (und gerader höherer) Ordnung und Abstrahlungen. Bei einem CMOS-PA kompensieren sich die P- und N-Seiten, um die Ausgangsleistung konstant zu halten, jedoch beeinflusst die Tastgrad-Fehlanpassung der zwei Abschnitte den zweite Oberwelle-Inhalt in derselben Weise. Allgemeiner ist der zweite Oberwelle-Inhalt verglichen mit der Abweichung vom Ideal von 50% symmetrisch, unabhängig von den PA-Realisierungen. In anderen Worten entspricht ein Tastgrad von 45% einem Tastgrad von 55% und einer Abweichung von 5% vom Ideal. Solche Tastgradschwankungen können das Ergebnis von Ground-Bounce-Energie bei einer Frequenz vom Zweifachen von f_LO sein. Es ist zu bemerken, dass ohne den Einsatz einer Ausführungsform Tastgradschwankungen, die eine 2%-Verschiebung im wirksamen Tastgrad des eingehenden Signals relativ zum Ideal von 50% verursachen, ausreichend sein können, um Abstrahlungen der zweiten Oberwellen in einem unerwünschten Umfang zu verschlechtern.
Jetzt mit Bezug auf 5 sind Wellenformen dargestellt, die den Ground-Bounce einer Massespannung des PA veranschaulichen, sowie dessen Auswirkung auf die RF-Signale am Bereichsübergang zwischen dem LO-Massebereich und dem PA-Bereich. Es wird hier eine bestimmte Phasenbeziehung zwischen der Massespannung des PA und dem eingehenden LO-Signal dargestellt, die im Allgemeinen irgendein Wert zwischen 0 und 360 Grad sein kann, in Abhängigkeit von der Chipherstellung, der Temperatur und dem Gehäuse. Durch das Einrichten einer Latch-Schaltung (wie etwa der Latch-Schaltung 355 in 3) werden Phasenbeziehungsunterschiede zwischen dem LO-Signal und dem Ground-Bounce zu einem gelösten Problem, und dies selbst dann, wenn solche Phasenverschiebungen aufgrund von Schwankungen in der Chipherstellung, der Temperatur und dem Gehäuse/Umgebung gegebenenfalls nicht gut kontrolliert sind.
Wie in der Kurve 510 dargestellt, kann der PA-Ground-Bounce relativ stark auftreten (beispielsweise in der Größenordnung von 600 mV im Spitzenwert). Für einen starken Ground-Bounce bei der Grundfrequenz f_LO wird, wie in den Kurven 520 dargestellt, die Signalstärke des positiven Anteils des RF-Eingangssignals (rf_inp, das wie in 3 dargestellt vom Invertierer 352₁ an den Bereichsübergang und zur weiteren Verarbeitung durch den Invertierer 352₂ ausgegeben wird) relativ zu diesem PA-Massepegel schwächer, wenn die tatsächliche Massespannung über das Nullpotenzial hinausschwingt, und somit weniger gut kontrolliert ist (verglichen mit dem Pegel dieses RF-Eingangssignals relativ zur LO-Masse). Dabei ist das Massepotenzial derart angeschlossen, dass es über den Entkopplungskondensator C3 in 2 ebenfalls eine Spannung liefert. Für Spannungsabweichungen am Masseknoten um Null herum schwingt sie um einen ähnlichen Betrag über vreg_lo_predrv hinaus. Wie in den Kurven 530 dargestellt, wird die Signalstärke des negativen Anteils des RF-Eingangssignals (rfjnn, das wie in 3 dargestellt vom Invertierer 354₁ an den Bereichsübergang und zur weiteren Verarbeitung durch den Invertierer 354₂ ausgegeben wird) relativ zu diesem PA-Massepegel stärker und somit weniger gut kontrolliert (verglichen mit dem Pegel dieses RF-Eingangssignals relativ zur LO-Masse). Die obengenannten Signaturen können umgekehrt auftreten, in Abhängigkeit von der Phasenbeziehung zwischen dem Massepotenzial des PA und dem eingehenden LO-Signal. Die Latch-Schaltung 355 unterstützt es jedoch eine gute Qualität des LO-Signals beizubehalten, unabhängig von der Phasenverschiebung zu einem hohen Pegel des Ground-Bounce. Außerdem gilt, dass wie in 5 dargestellt, aufgrund der Asymmetrie zwischen dem Umschalten des positiven und des negativen Pfads Auswirkungen von Oberwellen gerader Ordnung auftreten können. Genauer gilt, wie dargestellt, dass in den Kurven 540 der negative Pfadanteil rf1b vor dem zugehörigen positiven Pfadanteil rf1 umschaltet (weiterhin mit Bezug auf 3 für die Signalbezeichnungen). Deswegen können durch das Ausgeben nur eines asymmetrischen Anteils dieser RF-Signale (hier des positiven Anteils) die Auswirkungen dieser Asymmetrie beseitigt werden.
Einige Ausführungsformen, die eine flexible Synthesizer-Leistungsverstärker-Schnittstelle bereitstellen, können in einer großen Vielfalt von Systemen eingesetzt werden. Als ein repräsentatives Beispiel kann eine integrierte Schaltung, die eine Synthesizer-Leistungsverstärker-Schnittstelle umfasst, wie sie diesem Schriftstück beschrieben ist, in einer sogenannten Smart-Lampe implementiert sein. Jetzt mit Bezug auf 6 ist ein Blockdiagramm einer Smart-Lampe gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Genauer kann die Lampe 600 eine LED-basierte Lampe sein, die eine oder mehrere in Reihe geschaltet LEDs D1-Dn hat. Um für die Lampe 600 für verschiedene Modi eine Steuerung bereitzustellen, können eine integrierte Schaltung zur Stromversorgungssteuerung (power management, PMIC) 620 und eine MCU/RF-Schaltung 630 eingerichtet sein. Allgemein kann die PMIC 620 ein elektrisches Vorschaltgerät für die Lampe 600 umfassen und sie kann die Bereitstellung von Leistung, die über einen Gleichrichter 610 empfangen wird, über einen Transformator T1 an die LEDs D1-Dn steuern. Hierfür kann die PMIC 620 einen ersten MOSFET M1 steuern, um für die LEDs D1-Dn Leistung bereitzustellen.
Des Weiteren kann die MCU/RF-Schaltung 630 funkbasierte Befehle für Steuerungsmodi für die Lampe 600 empfangen. Beispielsweise kann die MCU/RF-Schaltung 630 funkbasierte Steuersignale empfangen, etwa von einer gegebenen Benutzervorrichtung, wie etwa einem Heimautomatisierungs-Steuerungssystem, einer Smartphone-Applikation, die auf einem Smartphone des Benutzers ausgeführt wird, und so weiter. Es versteht sich außerdem, dass über die MCU/RF-Schaltung 630 die korrekte Funktion und andere Statusinformation in Bezug auf die Lampe 600 an verschiedene Empfänger übertragen werden kann, wie etwa zum Heimautomatisierungs-Steuerungssystem. Außerdem kann die MCU 630 basierend auf Steuersignalen, die beispielsweise funkbasiert empfangen werden, Betriebsmodi der LEDs D1-Dn über die Steuerung eines weiteren MOSFET M2 steuern. Beispielsweise können eine temperaturbasierte Kompensation, ein Farbausgleich, Dimmen und so weiter gesteuert werden. Es ist zu bemerken, dass verschiedene funkbasierte Übertragungsprotokolle eingesetzt werden können, um mit der MCU/RF-Schaltung 630 zu kommunizieren, wie beispielsweise Zigbee™ oder Bluetooth™ Niedrigenergie-Protokolle. Es versteht sich, dass obgleich in der Ausführungsform der 6 auf dieser höheren Ebene dargestellt, viele Variationen und Alternativen möglich sind.
Smart-Lampen 600, wie etwa die Lampe 600, können mit vermaschten Netzen mit mehreren Knoten verbunden sein, die in smarten Wohnungen und Büros eingesetzt werden. Dabei kann ein Benutzer die Smart-Lampen einzeln oder in Gruppen steuern, über eine Applikation oder ein Smart-Home-Umgebungssystem, er kann ein Array von smarten Beleuchtungseinrichtungen individuell anpassen und Beleuchtungsereignisse zeitlich festlegen und so weiter. Die MCU/RF-Schaltung 630 kann außerdem Leistungsmerkmale ermöglichen, wie etwa eine individuell anpassbare Zeitplanung, eine Farbtemperatureinstellung und eine Energieaufzeichnung. Solche Leistungsmerkmale könne, über die MCU/RF-Schaltung 630, über ein cloud-verbundenes funkbasiertes Steuerungssystem gesteuert werden.
Obgleich die vorliegende Erfindung mit Bezug auf eine begrenzte Zahl an Ausführungsformen beschrieben wurde, sind für den Fachmann zahlreiche Modifikationen und Variationen von diesen ersichtlich. Es ist beabsichtigt, dass die beigefügten Ansprüche alle diese Modifikationen und Variationen abdecken, soweit sie in den wahren Gedanken und Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 15/875274 [0001]

Claims

Vorrichtung, Folgendes umfassend: eine Sendeschaltung zum Heraufmischen eines Basisbandsignals auf ein erstes symmetrisches Funkfrequenz (RF) Signal, wobei die Sendeschaltung dafür eingerichtet ist, das erste symmetrische RF-Signal in ein erstes asymmetrisches RF-Signal zu wandeln; eine Tastgrad-Korrekturschaltung, die mit der Sendeschaltung verbunden ist, um das erste asymmetrische RF-Signal zu empfangen und eine Tastgradschwankung im ersten asymmetrischen RF-Signal zu kompensieren, um ein tastgrad-korrigiertes RF-Signal auszugeben; eine Wandlerschaltung, um das tastgrad-korrigierte RF-Signal in ein zweites symmetrisches RF-Signal zu wandeln; und eine Schnittstellenschaltung, um das zweite symmetrische RF-Signal von einem ersten Massebereich zu einem zweiten Massebereich zu übertragen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schnittstellenschaltung außerdem dafür eingerichtet ist, das zweite symmetrische RF-Signal in ein zweites asymmetrische RF-Signal zu wandeln.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Schnittstellenschaltung Folgendes umfasst: einen ersten Pfad, der wenigstens einen Invertierer hat, um einen positiven Anteil des zweiten symmetrischen RF-Signals zu empfangen und das zweite asymmetrische RF-Signal auszugeben; einen zweiten Pfad, der wenigstens einen Invertierer hat, um einen negativen Anteil des zweiten symmetrischen RF-Signals zu empfangen; und eine Latch-Schaltung, die zwischen den ersten Pfad und den zweiten Pfad geschaltet ist, wobei die Latch-Schaltung dafür eingerichtet ist, eine Ausgabe auszugleichen, die aus einem oder mehreren von dem positiven Anteil und dem negativen Anteil des zweiten symmetrischen RF-Signals gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Latch-Schaltung dafür eingerichtet ist, das zweite asymmetrische RF-Signal vom ersten Pfad auszugeben und den negativen Anteil des zweiten symmetrischen RF-Signals vom zweiten Pfad unberücksichtigt lassen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, die außerdem eine Regenerationsschaltung umfasst, um das zweite asymmetrische RF-Signal an einen Leistungsverstärker auszugeben, wobei der Leistungsverstärker einen Leistungs-Differenzverstärker umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 5, außerdem Folgendes umfassend: einen ersten Spannungsregler, um eine erste Versorgungsspannung für die Sendeschaltung bereitzustellen; und einen zweiten Spannungsregler, um eine zweite Versorgungsspannung für den Leistungsverstärker bereitzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, die außerdem eine Schalterschaltung umfasst, um während eines ersten Modus, in dem wenigstens einer von der Sendeschaltung und dem Leistungsverstärker nicht aktiv ist, den ersten Spannungsregler von der Sendeschaltung zu trennen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der erste Spannungsregler dafür eingerichtet ist, die erste Versorgungsspannung an die Sendeschaltung, die Tastgrad-Korrekturschaltung und die Wandlerschaltung zu liefern, und der zweite Spannungsregler dafür eingerichtet ist, die zweite Versorgungsspannung an wenigstens einen Teil der Schnittstellenschaltung und an den Leistungsverstärker zu liefern.
Vorrichtung nach Anspruch 8, außerdem Folgendes umfassend: einen ersten Massebereich, der die Sendeschaltung, die Tastgrad-Korrekturschaltung und die Wandlerschaltung umfasst; und einen zweiten Massebereich, der wenigstens einen Teil der Schnittstellenschaltung und den Leistungsverstärker umfasst, wobei der erste Massebereich dafür eingerichtet ist, mit einem ersten unabhängigen Massepotenzial versorgt zu werden, und der zweite Massebereich dafür eingerichtet ist, mit einem zweiten unabhängigen Massepotenzial versorgt zu werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Tastgrad-Korrekturschaltung Folgendes umfasst: einen ersten Pfad, der einen ersten Satz von Invertierern hat, und einen ersten Ausgangstransistor, der einen Gateanschluss hat, der mit einem Ausgang eines ersten Invertierers des ersten Pfads verbunden ist, und einen Ausgangsanschluss, der mit einem Ausgangsknoten verbunden ist, wobei eine Pulldown-Impedanz des ersten Invertierers des ersten Satzes von Invertierern durch ein erstes Trimmsignal gesteuert wird; und einen zweiten Pfad, der einen zweiten Satz von Invertierern hat, und einen zweiten Ausgangstransistor, der einen Gateanschluss hat, der mit einem Ausgang eines ersten Invertierers des zweiten Pfads verbunden ist, und einen Ausgangsanschluss, der mit dem Ausgangsknoten verbunden ist, wobei eine Pullup-Impedanz eines ersten Invertierers des zweiten Satzes von Invertierern durch ein zweites Trimmsignal gesteuert wird, und wobei die Tastgrad-Korrekturschaltung dafür eingerichtet ist, das tastgrad-korrigierte RF-Signal am Ausgangsknoten bereitzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 10, die außerdem eine Steuerung umfasst, um wenigstens eine rückgekoppelte Spannung von einem Leistungsverstärker zu erhalten und um wenigstens teilweise darauf basierend das erste Trimmsignal und das zweite Trimmsignal zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Wandlerschaltung Folgendes umfasst: einen Invertierer, der dafür angeschlossen ist, einen positiven Anteil des tastgrad-korrigierten RF-Signals am Ausgangsknoten zu empfangen; und einen Puffer, um einen negativen Anteil des tastgrad-korrigierten RF-Signals am Ausgangsknoten zu empfangen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung eine integrierte Schaltung umfasst, die einen ersten Halbleiter-Die hat, der die Sendeschaltung, die Tastgrad-Korrekturschaltung, die Wandlerschaltung, die Schnittstellenschaltung und einen Leistungsverstärker enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Vorrichtung eine Smart-Lampe umfasst, die eine oder mehrere lichtemittierende Dioden und eine Steuerung zum Steuern der einen oder mehreren lichtemittierenden Dioden umfasst, wobei der Leistungsverstärker dafür eingerichtet ist, eine Meldung an ein Automationssystem zu senden.
Integrierte Schaltung, Folgendes umfassend: eine Treiberschaltung zur Ausgabe eines asymmetrischen Taktsignals; eine erste Leitung, um das asymmetrische Taktsignal zu übertragen; eine Tastgrad-Korrekturschaltung, die mit der ersten Leitung verbunden ist, um das asymmetrische Taktsignal zu empfangen und eine durch Oberwellenenergie verursachte Tastgradschwankung im asymmetrischen Taktsignal zu kompensieren; eine Wandlerschaltung, um das kompensierte asymmetrische Taktsignal in ein symmetrisches Signal zu wandeln; eine Schnittstellenschaltung, um das symmetrische Signal von einem ersten Massebereich zu einem zweiten Massebereich zu übertragen und das symmetrische Signal in ein zweites asymmetrisches Signal zu wandeln; und eine zweite Leitung, um das zweite asymmetrische Signal zu einer empfangenden Schaltung zu übertragen.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 15, wobei die Tastgrad-Korrekturschaltung in Reaktion auf Rückkopplungsinformation vom Leistungsverstärker steuerbar ist und wobei die Tastgradschwankung durch einen Ground-Bounce (Spannungsausschlag) im zweiten Massebereich verursacht ist.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 15, wobei die Schnittstellenschaltung Folgendes umfasst: einen ersten Pfad, der wenigstens einen Invertierer hat, um einen positiven Anteil des symmetrischen Signals zu empfangen und das zweite asymmetrische Signal auszugeben, wobei der wenigstens eine Invertierer des ersten Pfads dafür eingerichtet ist, ein Massepotenzial des zweiten Massebereichs zu erhalten; einen zweiten Pfad, der wenigstens einen Invertierer hat, um einen negativen Anteil des symmetrischen Signals zu empfangen, wobei der wenigstens eine Invertierer des zweiten Pfads dafür eingerichtet ist, das Massepotenzial des zweiten Massebereichs zu erhalten; und eine Latch-Schaltung, die zwischen dem ersten Pfad und dem zweiten Pfad angeschlossen ist, wobei die Latch-Schaltung dafür eingerichtet ist, die Schwankung in wenigstens dem positiven Anteil des symmetrischen Signals zu verringern, wobei die Schwankung von der Oberwellenenergie herrührt.
Verfahren, Folgendes umfassend: Empfangen, in einer Tastgrad-Korrekturschaltung eines Senders, eines ersten asymmetrischen Funkfrequenz (R) Signals; Kompensieren, in der Tastgrad-Korrekturschaltung, einer Tastgradschwankung im ersten asymmetrischen RF-Signal; Ausgeben eines tastgrad-korrigierten RF-Signals von der Tastgrad-Korrekturschaltung an eine Wandlerschaltung und Wandeln des tastgrad-korrigierten RF-Signals in ein symmetrisches RF-Signal; Übertragen des symmetrischen RF-Signals von einem ersten Massebereich des Senders zu einem zweiten Massebereich des Senders; und Wandeln des symmetrischen RF-Signals zu einem zweiten asymmetrischen RF-Signal und Senden des zweiten asymmetrischen RF-Signals an einen Leistungs-Differenzverstärker.
Verfahren nach Anspruch 18, das außerdem Folgendes umfasst: das Beseitigen von Schwankungen im symmetrischen RF-Signal aufgrund von Schwankungen zwischen dem ersten Massebereich und dem zweiten Massebereich vor dem Wandeln des symmetrischen RF-Signals in das zweite asymmetrische RF-Signal, wobei der erste Massebereich vom zweiten Massebereich isoliert ist.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Kompensieren der Tastgradschwankung das Anpassen des ersten asymmetrischen RF-Signals basierend wenigstens teilweise auf Rückkopplungsinformation vom Leistungs-Differenzverstärker umfasst.