DE102019121001A1

DE102019121001A1 - Durchschlagschutzschaltung für leistungsverstärker

Info

Publication number: DE102019121001A1
Application number: DE102019121001.1A
Authority: DE
Inventors: Mohamed Moussa Ramadan Esmael
Original assignee: Analog Devices Global ULC
Current assignee: Analog Devices International ULC
Priority date: 2018-08-06
Filing date: 2019-08-02
Publication date: 2020-02-06
Also published as: US10797656B2; CN110808719B; US20200044614A1; CN110808719A

Abstract

Systeme, Verfahren und Vorrichtungen zum Verbessern der Zuverlässigkeit und/oder Reduzieren oder Verhindern eines Durchschlags eines Verstärkers, insbesondere eines Durchschlags eines Transistors eines Verstärkers, werden offenbart. Eine Schutzschaltung kann elektrisch an den Verstärker gekoppelt sein und kann dazu ausgebildet sein, einen Spannungshub am Verstärker zu reduzieren. Der Verstärker kann einen ersten Transistor aufweisen, und die Schutzschaltung kann einen elektrisch an einen Steueranschluss des ersten Transistors des Verstärkers gekoppelten zweiten Transistor aufweisen. Wenn eine Leistung an einem Steueranschluss des zweiten Transistors der Schutzschaltung einer Schwellwertleistung genügt, kann die Schutzschaltung so ausgebildet sein, dass eine Leistung an einem Leistungsanschluss des ersten Transistors des Verstärkers reduziert wird. Durch Reduzieren der Spannung an dem Leistungsanschluss des ersten Transistors des Verstärkers kann die Schutzschaltung gestatten, dass der Verstärker ohne Durchschlag sicher arbeiten kann.

Description

GEBIET DER OFFENBARUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft das Verbessern der Verstärkerzuverlässigkeit und insbesondere Techniken zum Reduzieren oder Vermeiden des Durchschlags eines Transistors in einem Verstärker.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Traditionellerweise haben Galliumnitrid(GaN)-, Galliumarsenid(GaAs)- oder Siliziumgermanium(SiGe)-Technologien das Design von Leistungsverstärkern (PA) dominiert. Eine zunehmende Nachfrage nach größerer Integration und geringeren Kosten von mobilen Kommunikationseinrichtungen hat jedoch einen Trend zu der Verwendung von weniger kostspieliger Technologie beim PA-Design gelenkt, was zu signifikanten Problemen bei der PA-Zuverlässigkeit geführt hat.
KURZE DARSTELLUNG DER OFFENBARUNG
Die in den Ansprüchen beschriebenen Innovationen besitzen jeweils mehrere Aspekte, von denen kein einzelner ausschließlich für die wünschenswerten Attribute verantwortlich ist. Ohne den Schutzbereich der Ansprüche zu begrenzen, werden nun einige bedeutende Merkmale der vorliegenden Offenbarung kurz beschrieben.
Die vorliegende Offenbarung ermöglicht einen verbesserten Verstärkerschutz, was die Zuverlässigkeit des Verstärkers verbessert, indem der Durchschlag des Verstärkers verhindert oder reduziert wird. Eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung kann einen Verstärker und eine Schutzschaltung aufweisen. Die Schutzschaltung kann elektrisch an einen Steueranschluss des Verstärkers gekoppelt sein. Die Schutzschaltung kann so ausgebildet sein, dass ein Spannungshub am Verstärker reduziert wird. Die Reaktion des Spannungshubs kann mindestens teilweise auf Basis einer Detektion einer Schwellwertleistung am Steueranschluss des Verstärkers basieren.
Die Vorrichtung des vorausgegangenen Absatzes kann auch eine beliebige Kombination der folgenden, in diesem Absatz beschriebenen Merkmale unter anderen hierin beschriebenen aufweisen. Die Schutzschaltung kann auch elektrisch an einen Leistungsanschluss des Verstärkers gekoppelt sein. Der Verstärker kann einen Transistor aufweisen, und der Steueranschluss kann einen Steueranschluss des Transistors des Verstärkers aufweisen. Die Schutzschaltung kann einen Transistor aufweisen, der dem Transistor des Verstärkers entspricht. Ein Steueranschluss des Transistors der Schutzschaltung kann elektrisch an den Steueranschluss des Transistors des Verstärkers gekoppelt sein. Die Schutzschaltung kann ferner ein oder mehrere Erfassungselemente aufweisen. Ein oder mehrere Erfassungselemente können elektrisch zwischen den Steueranschluss des Transistors der Schutzschaltung und den Steueranschluss des Transistors des Verstärkers gekoppelt sein. Ein beliebiges des einen oder der mehreren Erfassungselemente kann einen oder mehrere eines Kondensators, eines Widerstands, eines Induktors, einer Diode, eines MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor), eines BJT (Bipolar Junction Transistor), einer Übertragungsleitung oder eines Kopplers aufweisen.
Die Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Absätze kann auch eine beliebige Kombination der folgenden, in diesem Absatz beschriebenen Merkmale unter anderen hierin beschriebenen Merkmalen aufweisen. Ein Leistungsanschluss des Transistors der Schutzschaltung kann elektrisch an einen Leistungsanschluss des Transistors des Verstärkers gekoppelt sein. Die Schutzschaltung kann ferner ein oder mehrere Erfassungselemente aufweisen. Ein oder mehrere Erfassungselemente können elektrisch zwischen einen Leistungsanschluss des Transistors der Schutzschaltung und einen Leistungsanschluss des Transistors des Verstärkers gekoppelt sein. Ein beliebiges des einen oder der mehreren Erfassungselemente kann einen oder mehrere eines Kondensators, eines Widerstands, eines Induktors, einer Diode, eines MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor), eines BJT (Bipolar Junction Transistor), einer Übertragungsleitung oder eines Kopplers aufweisen.
Die Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Absätze kann auch eine beliebige Kombination der folgenden, in diesem Absatz beschriebenen Merkmale unter anderen hierin beschriebenen Merkmalen aufweisen. Der Transistor des Verstärkers kann ein erster Transistor sein, und der Verstärker kann einen zweiten Transistor aufweisen. Die Schutzschaltung kann elektrisch an einen Steueranschluss des zweiten Transistors des Verstärkers gekoppelt sein. Ein erster Leistungsanschluss des zweiten Transistors des Verstärkers kann elektrisch an den zweiten Leistungsanschluss des ersten Transistors des Verstärkers gekoppelt sein. Der zweite Leistungsanschluss des ersten Transistors des Verstärkers kann von einem ersten Leistungsanschluss des ersten Transistors verschieden sein und/oder kann von dem Steueranschluss des ersten Transistors verschieden sein. Der Transistor der Schutzschaltung kann ein erster Transistor der Schutzschaltung sein. Die Schutzschaltung kann einen zweiten Transistor aufweisen. In einigen Fällen weist die Schutzschaltung eine Schaltungskopie entsprechend einer Schaltung des Verstärkers auf. Die Schaltungskopie kann einen oder mehrere Transistoren aufweisen, die einem oder mehreren Transistoren des Verstärkers entsprechen oder dazu passen, die mindestens den ersten Transistor des Verstärkers oder den zweiten Transistor des Verstärkers aufweisen können. Die Schaltungskopie kann ferner dazu ausgebildet sein, Schwankungen bei mindestens einem vom Prozess, Spannung und/oder Temperatur eines oder mehrerer Transistoren des Verstärkers zu kompensieren.
Die Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Absätze kann auch eine beliebige Kombination der folgenden, in diesem Absatz beschriebenen Merkmale unter anderen hierin beschriebenen Merkmalen aufweisen. Zum Reduzieren des Spannungshubs am Verstärker kann die Schutzschaltung dazu ausgebildet sein, eine Spannung an einem Leistungsanschluss des Verstärkers zu reduzieren. Beliebige der hierin beschriebenen Transistoren können einen MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) aufweisen. Ein erster Leistungsanschluss, ein Steueranschluss und ein zweiter Leistungsanschluss eines beliebigen hierin beschriebenen Transistors können einem Drainanschluss, einem Gateanschluss beziehungsweise einem Sourceanschluss des MOSFET entsprechen. Ein erster Leistungsanschluss, ein Steueranschluss und ein zweiter Leistungsanschluss eines beliebigen hierin beschriebenen Transistors können einem Sourceanschluss, einem Gateanschluss beziehungsweise einem Drainanschluss des MOSFET entsprechen. Der Spannungshub kann ein Spannungshub zwischen einem Leistungsanschluss und einem anderen Leistungsanschluss (beispielsweise zwischen dem ersten Leistungsanschluss und dem zweiten Leistungsanschluss) oder zwischen einem Leistungsanschluss und einem Steueranschluss sein. Beispielsweise kann der Spannungshub ein Spannungshub zwischen einem Drain des MOSFET und einer Source des MOSFET, ein Spannungshub zwischen einem Drain des MOSFET und einem Gate des MOSFET oder ein Spannungshub zwischen einer Source des MOSFET und einem Gate des MOSFET sein. Beliebige der hierin beschriebenen Transistoren können einen CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) aufweisen.
Die Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Absätze kann auch eine beliebige Kombination der folgenden, in diesem Absatz beschriebenen Merkmale unter anderen hierin beschriebenen Merkmalen aufweisen. Beliebige der hierin beschriebenen Transistoren können einen BJT (Bipolar Junction Transistor) aufweisen. Ein erster Leistungsanschluss, ein Steueranschluss und ein zweiter Leistungsanschluss eines beliebigen hierin beschriebenen Transistors können einem Emitteranschluss, einem Basisanschluss beziehungsweise einem Kollektoranschluss des BJT entsprechen. Ein erster Leistungsanschluss, ein Steueranschluss und ein zweiter Leistungsanschluss eines beliebigen hierin beschriebenen Transistors können einem Kollektoranschluss, einem Basisanschluss beziehungsweise einem Emitteranschluss des BJT entsprechen. Der Spannungshub kann ein Spannungshub zwischen einem Leistungsanschluss und einem anderen Leistungsanschluss (beispielsweise zwischen dem ersten Leistungsanschluss und dem zweiten Leistungsanschluss) oder zwischen einem Leistungsanschluss und einem Steueranschluss sein. Beispielsweise kann der Spannungshub ein Spannungshub zwischen einem Emitter des BJT und einem Kollektor des BJT, ein Spannungshub zwischen einem Emitter des BJT und einer Basis des BJT oder einem Spannungshub zwischen einem Kollektor des BJT und einer Basis des BJT sein.
Die vorliegende Offenbarung stellt eine verbesserte Schutzschaltung für einen Verstärker bereit, was die Zuverlässigkeit des Verstärkers verbessern sowie einen Durchschlag des Verstärkers verhindern oder reduzieren kann. Eine Schutzschaltung gemäß der vorliegenden Offenbarung kann dazu ausgebildet sein, einen Spannungshub an einem Verstärker zu reduzieren. Die Schutzschaltung kann mindestens einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor aufweisen. Der erste Transistor der Schutzschaltung kann einen ersten Leistungsanschluss, einen Steueranschluss und einen zweiten Leistungsanschluss enthalten. Der erste Leistungsanschluss des ersten Transistors der Schutzschaltung kann elektrisch über ein erstes Erfassungselement an einen ersten Leistungsanschluss eines ersten Transistors eines Verstärkers gekoppelt sein. Der erste Steueranschluss des ersten Transistors der Schutzschaltung kann elektrisch über ein zweites Erfassungselement an einen Steueranschluss des ersten Transistors des Verstärkers gekoppelt sein. Der zweite Transistor der Schutzschaltung kann einen ersten Leistungsanschluss, einen Steueranschluss und einen zweiten Leistungsanschluss aufweisen. Der zweite Leistungsanschluss des zweiten Transistors der Schutzschaltung kann elektrisch an den zweiten Leistungsanschluss des zweiten Transistors der Schutzschaltung gekoppelt sein. Der zweite Leistungsanschluss des ersten Transistors der Schutzschaltung kann von dem ersten Leistungsanschluss des ersten Transistors der Schutzschaltung verschieden sein. Der zweite Leistungsanschluss des ersten Transistors der Schutzschaltung kann von dem Steueranschluss des ersten Transistors der Schutzschaltung verschieden sein. Der Steueranschluss des zweiten Transistors der Schutzschaltung kann elektrisch über ein drittes Erfassungselement an einen Steueranschluss eines zweiten Transistors des Verstärkers gekoppelt sein. Die Schutzschaltung kann dazu ausgebildet sein, einen Spannungshub am Verstärker zu reduzieren. Die Reduktion des Spannungshubs kann mindestens teilweise auf einer Spannung am Steueranschluss des ersten Transistors des Verstärkers oder einer Spannung an dem Steueranschluss des zweiten Transistors des Verstärkers basieren.
Die Schutzschaltung des vorausgegangenen Absatzes kann auch eine beliebige Kombination der folgenden, in diesem Absatz beschriebenen Merkmale unter anderen hierin beschriebenen Merkmalen aufweisen. Ein beliebiger des ersten Transistors der Schutzschaltung, des zweiten Transistors der Schutzschaltung, des ersten Transistors des Verstärkers oder des zweiten Transistors der Verstärkers kann einen MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) aufweisen. Ein erster Leistungsanschluss, ein Steueranschluss und ein zweiter Leistungsanschluss eines beliebigen hierin beschriebenen Transistors können einem Drainanschluss, einem Gateanschluss beziehungsweise einem Sourceanschluss des MOSFET entsprechen. Ein erster Leistungsanschluss, ein Steueranschluss und ein zweiter Leistungsanschluss eines beliebigen hierin beschriebenen Transistors können einem Sourceanschluss, einem Gateanschluss beziehungsweise einem Drainanschluss des MOSFET entsprechen. Ein beliebiger des ersten Transistors der Schutzschaltung, des zweiten Transistors der Schutzschaltung, des ersten Transistors der Verstärkers oder des zweiten Transistors des Verstärkers kann einen CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)-Transistor aufweisen.
Die Schutzschaltung eines beliebigen der beiden vorausgegangenen Absätze kann auch eine beliebige Kombination der folgenden, in diesem Absatz beschriebenen Merkmale unter anderen hierin beschriebenen aufweisen. Ein beliebiger des ersten Transistors der Schutzschaltung, des zweiten Transistors der Schutzschaltung, des ersten Transistors des Verstärkers oder des zweiten Transistors der Verstärkers kann einen BJT (Bipolar Junction Transistor) aufweisen. Ein erster Leistungsanschluss, ein Steueranschluss und ein zweiter Leistungsanschluss eines beliebigen hierin beschriebenen Transistors können einem Emitteranschluss, einem Basisanschluss beziehungsweise einem Kollektoranschluss des BJT entsprechen. Ein erster Leistungsanschluss, ein Steueranschluss und ein zweiter Leistungsanschluss eines beliebigen hierin beschriebenen Transistors können einem Kollektoranschluss, einem Basisanschluss beziehungsweise einem Emitteranschluss des BJT entsprechen. Ein beliebiges des ersten Erfassungselements, des zweiten Erfassungselements oder des dritten Erfassungselements kann einen oder mehrere eines Kondensators, eines Widerstands, eines Induktors, einer Diode, eines MOSFET, eines BJT, einer Übertragungsleitung oder eines Kopplers aufweisen.
Zum Zweck des Zusammenfassens der Offenbarung sind hier gewisse Aspekte, Vorteile und neuartige Merkmale der Innovationen beschrieben worden. Es versteht sich, dass nicht notwendigerweise alle derartigen Vorteile gemäß einer beliebigen bestimmten Ausführungsform erzielt werden können. Somit können die Innovationen auf eine Weise verkörpert oder ausgeführt werden, die einen Vorteil oder eine Gruppe von Vorteilen, wie hierin gelehrt, erzielt oder optimiert, ohne notwendigerweise andere Vorteile, wie sie möglicherweise hierin gelehrt oder nahegelegt werden, zu erzielen.
Figurenliste
Diese Zeichnungen und die zugehörige Beschreibung hierin werden vorgelegt, um spezifische Ausführungsformen zu veranschaulichen, und sind nicht als beschränkend anzusehen.

1 ist ein Diagramm, das eine Ausführungsform eines Systems darstellt, dass eine beispielhafte Schutzschaltung aufweist, die elektrisch an einen beispielhaften Verstärker gekoppelt ist.
2 ist ein Diagramm, das eine Ausführungsform eines Systems zeigt, das eine beispielhafte Schutzschaltung und einen beispielhaften Verstärker mit mehreren Transistoren aufweist.
3 ist ein Diagramm, das eine Ausführungsform eines Systems zeigt, das einen beispielhaften Verstärker und eine beispielhafte Schutzschaltung aufweist, die mindestens einen Transistor aufweist.
4 ist ein Diagramm, dass eine Ausführungsform eines Systems zeigt, das einen beispielhaften Verstärker und eine beispielhafte Schutzschaltung aufweist.
5 ist ein Diagramm, dass eine Ausführungsform eines Systems zeigt, das einen beispielhaften Verstärker und eine beispielhafte Schutzschaltung aufweist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Überblick
CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)-Leistungsverstärker (PAs) können erhebliche Kosten- und Größenreduktionen gestatten. Es bestehen jedoch viele Schwierigkeiten beim Ausnutzen von PAs bei Hochfrequenz(HF)-Einrichtungen. Obwohl beispielsweise CMOS-PAs im Vergleich zu GaN-, GaAs-, SiGe- und/oder Silizium-Bipolar-PAs relativ preiswert sind, leiden viele CMOS-PAs unter signifikanten Zuverlässigkeitsproblemen. Beispielsweise können kommerzielle PAs ein hohes Stehwellenverhältnis (VSWR - Voltage Standing Wave Ratio) fordern, und eine starke Fehlanpassungsbedingung, die mit dem hohen VSWR assoziiert ist, kann zu hohen Spannungsspitzen beim CMOS-Transistor führen. Da ein CMOS-Transistor für Durchschlag (zum Beispiel von Gateoxid oder PN-Übergang) anfällig ist, falls er einer Spannung ausgesetzt ist, die eine Schwellwertspannung entsprechend einer Durchschlagspannung des Transistors übersteigt, sind CMOS-PAs für einen Durchschlag in kommerziellen und anderen Umsetzungen anfälliger. Dennoch gibt es mit einer zunehmenden Nachfrage nach geringeren Kosten einen wachsenden Trend zu dem Einsatz von CMOS-PAs in HF- und anderen Einrichtungen.
Einige Techniken für das Verwalten von mit Spannungen über der normalen Arbeitsspannung oder einer einer Durchschlagsspannung entsprechenden Schwellwertsarbeitsspannung beinhalten das Koppeln einer Reihe von Dioden an einen Leistungsanschluss des Verstärkers. Beispielsweise sind in einigen Fällen Pendelspannungen größer oder gleich der Einschaltspannung einer Diode (beispielsweise die Menge an positiver Spannung, die an die Diode angelegt werden muss, damit die Diode Strom in der Durchlassrichtung leitet oder „einschaltet“). Dementsprechend können diese Pendelspannungen die Dioden einschalten, was das Signal begrenzen und den Verstärker schützen kann. Diese Techniken sind jedoch im Allgemeinen bei Niederspannungsprozessen nicht geeignet, wo beispielsweise die Durchschlagsspannung eines Transistors unter der Einschaltspannung einer Diode liegt. Dementsprechend kann zumindest aufgrund von kleinen oder nanoskaligen Prozessen eines CMOS-PA das Koppeln von Dioden an einen Leistungsanschluss eines Verstärkers für einen CMOS-PA-Schutz ungeeignet sein.
Zum Behandeln dieser und anderer Probleme werden Systeme, Verfahren und Vorrichtungen zum Verbessern der Zuverlässigkeit und/oder Reduzieren oder Verhindern eines Durchschlags eines Verstärkers, insbesondere eines Durchschlags eines Transistors eines Verstärkers, offenbart. Eine Schutzschaltung kann elektrisch an einen Verstärker gekoppelt sein und kann so ausgebildet sein, dass eine Spannung oder ein Spannungshub am Verstärker reduziert wird. Der Verstärker kann einen Transistor aufweisen, und die Schutzschaltung kann einen elektrisch an den Transistor des Verstärkers gekoppelten Transistor aufweisen. Beispielsweise kann ein Leistungsanschluss des Transistors der Schutzschaltung elektrisch an einen Leistungsanschluss des Transistors des Verstärkers gekoppelt sein und/oder ein Steueranschluss des Transistors der Schutzschaltung kann elektrisch an einen Steueranschluss des Transistors des Verstärkers gekoppelt sein. Wenn der Verstärker eine Spannung erfährt (beispielsweise am Drain- oder Steueranschluss des Transistors), die einer Schwellwertspannung entsprechend einer Durchschlagspannung des Transistors des Verstärkers genügt, kann mindestens einige der Energie zu der Schutzschaltung transferiert werden, um die durch den Verstärker erfahrene Spannung oder den Spannungshub zu reduzieren. Durch Reduzieren einer Spannung an dem Transistor des Verstärkers kann der Transistor des Verstärkers weiterhin in einem sicheren Arbeitsgebiet arbeiten. Dementsprechend kann die Schutzschaltung den Verstärker vorteilhafterweise gegenüber einem Durchschlag aufgrund von Spannungen, die einen Durchschlagsspannungsschwellwert übersteigen, einer VSWR-Lastschwankung oder dergleichen schützen. Weiterhin kann im Gegensatz zu den oben beschriebenen Techniken zum Verwalten von Überspannung die hierin offenbarte Schutzschaltung dahingehend arbeiten, dass der Verstärker in Niederspannungsprozessen sowie in Hoch- oder Zwischenspannungsprozessen geschützt wird.
Zusätzlich zu einer Reduktion bei der Zuverlässigkeit kann die kleinere Merkmalsgröße CMOS-Schaltungen weiterhin gegenüber Schwankungen bei Prozess, Versorgungsspannung und Temperatur (PVT) anfälliger machen. Dementsprechend stellen einige Umsetzungen der vorliegenden Offenbarung vorteilhafterweise eine Schutzschaltung bereit, die die PVT-Schwankung des Verstärkers begrenzen und/oder kompensieren kann. Beispielsweise kann die Schutzschaltung die Schaltung des Verstärkers verfolgen, um die PVT-Schwankungen zu kompensieren. Das heißt, eine Anordnung von mindestens einem Abschnitt der Schutzschaltung kann einer Anordnung von mindestens einem Abschnitt der Schaltung des Verstärkers entsprechen oder dazu passen. Da Elemente der Schutzschaltung die Elemente des Verstärkers verfolgen können, kann, falls es PVT-Schwankungen gibt, jedes Element der Schutzschaltung durch die PVT-Schwankungen auf die gleiche Weise wie ihr entsprechendes Verstärkerelement beeinflusst werden. Dementsprechend kann die Schutzschaltung den gleichen Schutz und die gleiche Leistung für den Verstärker liefern, selbst wenn PVT-Schwankungen vorliegen.
Obwohl hier allgemein als auf CMOS-PAs anwendbar beschrieben, können ähnliche Schutzschaltungen oder -techniken für andere MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)-Verstärker benutzt werden, einschließlich unter anderem n-MOS(NMOS)- und p-MOS(PMOS)-Verstärker. Zusätzlich oder alternativ können ähnliche Schutzschaltungen oder -techniken für BJT(Bipolar Junction Transistor-Verstärker genutzt werden.
Überspannung
Lastfehlanpassungen an einer Antenne können zu Reflexionen eines übertragenen Signals und dadurch zu Stehwellen führen. Amplitude und Phase des reflektierten Signals können bezüglich eines Reflexionsfaktors ρ quantifiziert werden. Falls das übertragene Signal eine Amplitude V_f besitzt,besitzt die Stehwelle eine größte Amplitude von V_max = V_f (1 + |ρ|). Somit kann die Stehwelle das Doppelte der Amplitude der übertragenen Welle erreichen, wenn starke Fehlanpassungen gelten. Ein Maß für die Lastfehlanpassung ist das Stehwellenverhältnis (VSWR), welches das Verhältnis zwischen der größten und kleinsten Spannung der Stehwelle ist. Dieses Verhältnis wird in Gleichung 1 dargestellt. $V S W R = \frac{v_{m a x}}{v_{m i n}} = \frac{1 + | ρ |}{1 - | ρ |}$
Hohe Stehwellen können die langfristige Verschlechterung eines CMOS-PA beschleunigen oder sogar zu einem Durchschlag des CMOS-Transistors führen. Somit ist, wie hierin beschrieben, ein Hindernis für die Ausnutzung von CMOS-PAs und anderen PAs die Fähigkeit des Transistors, unter Bedingung eines hohen Lastspannungs-Stehwellenverhältnisses (VSWR) zu überleben. Dementsprechend werden Systeme, Verfahren und Vorrichtungen zum Verbessern der Zuverlässigkeit und/oder Reduzieren oder Verhindern eines Durchschlags eines Transistors eines Verstärkers durch Nutzen einer verbesserten Schutzschaltung offenbart, die eine Spannung oder einen Spannungshub an einem Transistor des Verstärkers begrenzt, wodurch die Zuverlässigkeit des Verstärkers verbessert wird.
Schutzschaltung
1 ist ein Diagramm, das eine Ausführungsform eines Systems 100 darstellt, das eine beispielhafte Schutzschaltung 104 aufweist, die elektrisch an einen beispielhaften Verstärker 102 gekoppelt ist. Die Schutzschaltung 104 kann so ausgebildet sein, dass eine Spannung oder ein Spannungshub des Verstärkers 102 reduziert wird, um zu begrenzen, dass der Verstärker in einem Durchschlagarbeitsgebiet entsprechend einer Durchschlagspannung des Verstärkers arbeitet. Wie dargestellt, weist der Verstärker 102 einen Transistor 110 sowie eine Schaltungsanordnung 106 und eine Schaltungsanordnung 108 auf.
Der Verstärker 102 kann so ausgebildet sein, dass eine Leistung eines Signals erhöht wird. Beispielsweise kann der Verstärker 102 ein Hochfrequenz(HF)-Leistungsverstärker (PA) sein, der ein leistungsarmes HF-Signal in ein HF-Signal mit größerer Leistung umwandelt. Der Verstärker 102 kann so ausgebildet sein, dass eine nicht gezeigte Antenne eines nicht gezeigten Senders und/oder Sendeempfängers angesteuert wird. Zusätzlich oder alternativ kann der Verstärker 102 so ausgebildet sein, dass eine Leistung eines an einer nicht gezeigten Antenne eines nicht gezeigten Empfängers und/oder Sendeempfängers empfangenen Signals erhöht wird.
Der Verstärker 102 kann mindestens einen Transistor 110 aufweisen, der so ausgebildet sein kann, dass elektronische Signale und/oder elektrische Leistung verstärkt oder geschaltet wird/werden. Der Transistor 110 kann aus Halbleitermaterial bestehen und kann mindestens drei Anschlüsse aufweisen. Beispielsweise kann der Transistor 110 einen Drei- oder Vier-Anschluss-Transistor aufweisen, wie etwa ein MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) (beispielsweise ein n-MOS (NMOS), ein p-MOS (PMOS) oder ein CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor), ein BJT (Bipolar Junction Transistor) oder dergleichen. Wie in 1 dargestellt, kann der Transistor 110 einen ersten Leistungsanschluss 112, einen Steueranschluss 114 und/oder einen zweiten Leistungsanschluss 116 aufweisen. In einigen Fällen kann eine an ein Paar der Anschlüsse des Transistors 110 angelegte Spannung oder ein angelegter Strom einen Strom oder eine Spannung durch ein anderes Paar von Anschlüssen steuern.
Wie oben beschrieben, kann der Transistor 110 bei einigen Umsetzungen einen BJT aufweisen. Beispielsweise können der erste Leistungsanschluss 112, der Steueranschluss 114 und der zweite Leistungsanschluss 116 dem Basisanschluss, dem Kollektoranschluss beziehungsweise dem Emitteranschluss des BJT entsprechen. Alternativ können der erste Leistungsanschluss 112, der Steueranschluss 114 und der zweite Leistungsanschluss 116 dem Emitteranschluss, dem Kollektoranschluss beziehungsweise dem Basisanschluss des BJT entsprechen.
Zusätzlich oder alternativ kann bei einigen Umsetzungen der Transistor 110 einen MOSFET aufweisen. Insbesondere kann der Transistor 110 einen CMOS-Transistor aufweisen. Beispielsweise können der erste Leistungsanschluss 112, der Steueranschluss 114 und der zweite Leistungsanschluss 116 dem Drainanschluss, dem Gateanschluss beziehungsweise dem Sourceanschluss des MOSFET entsprechen. Alternativ können der erste Leistungsanschluss 112, der Steueranschluss 114 und der zweite Leistungsanschluss 116 dem Sourceanschluss, dem Gateanschluss beziehungsweise dem Gateanschluss des MOSFET entsprechen.
Der Verstärker 102 kann eine Schaltungsanordnung 106 und/oder eine Schaltungsanordnung 108 enthalten. Die Schaltungsanordnung 106 kann eine Schnittstelle zwischen dem Verstärker 102 und einer Antenne bereitstellen. Zusätzlich oder alternativ kann die Schaltungsanordnung 106 eine Ausgangsanpassungsschaltungsanordnung aufweisen. Beispielsweise kann die Schaltungsanordnung dafür ausgebildet sein, die Impedanz zu verstellen, um eine optimale oder gewünschte Leistung zu erzeugen. Die Schaltungsanordnung 106 oder 108 kann einen oder mehrere Transistoren (beispielsweise einen Transistor, der elektrisch an den Transistor 110 gekoppelt ist, wie etwa durch Koppeln des ersten Leistungsanschlusses 112 oder des zweiten Leistungsanschlusses 116 des Transistors 110 an einen Leistungsanschluss eines Transistors der Schaltungsanordnung 106 oder 108 (beispielsweise einen Sourceanschluss oder Drainanschluss, falls es ein CMOS-Transistor ist, oder einen Kollektoranschluss oder einen Emitteranschluss, falls es ein BJT ist)), eine Eingangsanpassungsschaltungsanordnung, eine Vorspannungsschaltungsanordnung oder dergleichen aufweisen. Obwohl die Schaltungsanordnung 106 und die Schaltungsanordnung 108 als in den Verstärker 102 integriert dargestellt sind, sind bei einigen Umsetzungen einige oder alle der Schaltungsanordnung 106 oder der Schaltungsanordnung 108 nicht in dem Verstärker 102 enthalten. Beispielsweise können einige oder alle der Schaltungsanordnung 106 und/oder einige der Schaltungsanordnung 108 von dem Verstärker 102 und/oder der Schutzschaltung 104 getrennt, aber elektrisch daran gekoppelt sein. Die Schaltungsanordnung 106 und/oder die Schaltungsanordnung 108 können elektrisch aneinander gekoppelt sein oder elektrisch an einen oder mehrere des ersten Leistungsanschlusses 112, des Steueranschlusses 114, des zweiten Leistungsanschlusses oder der Schutzschaltung gekoppelt sein. Zusätzlich oder alternativ können einige oder alle der Schaltungsanordnung 106 und/oder einige oder alle der Schaltungsanordnung 108 von dem System 100 ausgeschlossen sein.
Die Schutzschaltung 104 kann so ausgebildet sein, dass unter anderem der Verstärker 102 geschützt wird, indem ein Durchschlag des Transistors 110 verhindert oder begrenzt wird. Wie hierin beschrieben, können Lastfehlanpassungen an einer Antenne oder einem anderen Element eine Spannung an dem Transistor induzieren, die eine Schwellwertspannung entsprechend einer Durchschlagspannung des Transistors übersteigt, was schließlich oder sofort zu einem Durchschlag des Transistors 110 führen kann. Dies kann auch der Fall sein, falls die Lastfehlanpassungen zu VSWRs führen, die ein Schwellwert-VSWR entsprechend einem Durchschlag des Transistors übersteigen. Dementsprechend kann die Schutzschaltung 104 die Verstärker 102 schützen, indem ein Spannungshub an dem Transistor reduziert, ein VSWR reduziert, ein Effekt einer Schwankung beim VSWR reduziert oder die Spannung oder der Strom an einem oder mehreren Anschlüssen des Transistors 110 des Verstärkers 102 reduziert wird. Wie dargestellt, kann die Schutzschaltung 104 in elektrischer Kommunikation mit dem Steueranschluss 114 des Transistors 110 stehen. Zusätzlich oder alternativ kann die Schutzschaltung 104 in elektrischer Kommunikation mit einem oder mehreren des ersten Leistungsanschlusses 112, des zweiten Leistungsanschlusses 114, der Schaltungsanordnung 108 oder der Schaltungsanordnung 106 stehen.
Bei einigen Umsetzungen, wie in 1 dargestellt, ist die Schutzschaltung 104 von dem Verstärker 102 getrennt, steht aber in elektrischer Kommunikation mit ihm. Alternativ können die Schutzschaltung 104 und der Verstärker 102 derart integriert sein, dass der Verstärker 102 die Schutzschaltung 104 teilweise oder ganz aufweist.
Transistorstapelung
2 ist eine Ausführungsform eines Systems 200, das eine beispielhafte Schutzschaltung 104 und einen beispielhaften Verstärker 102 mit mehreren Transistoren 110, 220 aufweist. Die Schutzschaltung 104 kann dafür ausgebildet sein, eine Wahrscheinlichkeit eines Durchschlags eines oder mehrerer der Transistoren 110, 220 zu verhindern oder zu reduzieren. Das System 200 kann ein beliebiges oder eine beliebige Kombination der bezüglich System 100 von 1 beschriebenen Merkmale aufweisen. Beispielsweise kann das System 200 die Schutzschaltung 104, den ersten Transistor 110 oder die Schaltungsanordnung 106 aufweisen. Außerdem kann, wie in 2 dargestellt, das System 200 einen zweiten Transistor 220 in elektrischer Kommunikation mit dem ersten Transistor aufweisen und kann weiterhin eine Schaltungsanordnung 208 aufweisen. In einigen Fällen kann die Schaltungsanordnung 108 von 1 den zweiten Transistor 220 und/oder die Schaltungsanordnung 208 aufweisen.
Analog zu den ersten Transistor 110 des Verstärkers 102 kann der zweite Transistor 220 des Verstärkers 102 so ausgebildet sein, dass er elektronische Signale und/oder elektrische Leistung verstärkt oder schaltet. Der Transistor 220 kann aus Halbleitermaterial bestehen und kann mindestens drei Anschlüsse aufweisen. Beispielsweise kann der Transistor 220 einen Drei- oder Vier-Anschluss-Transistor aufweisen wie etwa einen MOSFET (beispielsweise einen NMOS, PMOS oder einen CMOS), einen BJT oder dergleichen. Wie in 2 dargestellt, kann der Transistor 220 einen ersten Leistungsanschluss 222, einen Steueranschluss 224 und/oder einen zweiten Leistungsanschluss 226 aufweisen. In einigen Fällen kann eine an ein Paar der Anschlüsse des Transistors 220 angelegten Spannung oder ein angelegter Strom einen Strom oder eine Spannung durch ein anderes Paar von Anschlüssen steuern.
In der dargestellten Ausführungsform ist der erste Transistor 110 in Reihe mit dem zweiten Transistor 220 geschaltet (auch als gestapelt bezeichnet). In einigen Fällen kann diese Reihenschaltung als eine gestapelte Anordnung zwischen dem ersten Transistor 110 und dem zweiten Transistor 220 bezeichnet werden, da es den Anschein hat, dass der erste Transistor 110 auf dem zweiten Transistor 220 gestapelt ist. In einigen Fällen kann das serielle Schalten oder Stapeln der Transistoren 110, 220 gestatten, dass der Verstärker 102 eine höhere Ausgangsleistung erzielt, ohne einen Durchschlag eines der Transistoren 110, 220 zu bewirken. Beispielsweise kann eine bestimmte Impedanz für den Steueranschluss 112, 224 jedes gestapelten Transistors 110, 220 zu einem Spannungshub führen, der gleichermaßen über die Transistoren 110, 220 aufgeteilt sein kann, und eine höhere Leistung bei höheren Versorgungsspannungen gestatten. In einigen Fällen kann ein Kondensator elektrisch zwischen den Steueranschluss 112 und 224 und Masse gekoppelt sein und kann als ein Spannungsteiler wirken, was bezüglich 4 ausführlicher beschrieben ist. Obwohl nur zwei Transistoren 110, 220 in der gestapelten Anordnung dargestellt sind, kann der Stapel mehr Transistoren aufweisen.
Einer oder beide Transistoren 110 und 220 können für eine Schwellwertleistungsimpedanz (manchmal als R-opt) bezeichnet, angepasst werden, was in einigen Fällen eine gewünschte oder maximale Leistungsimpedanz oder Schwellwerteffizienz sein kann, die in einigen Ausführungsformen eine maximale Effizienz sein kann. In einigen Fällen kann durch Anpassen eines Transistors 110, 220 für R-opt das System 200 eine gewünschte Ausgangsleistung (beispielsweise eine Schwellwertausgangsleistung, eine maximale Ausgangsleistung usw.) und/oder eine gewünschte Effizienz (beispielsweise eine Schwellwerteffizienz, eine maximale Effizienz usw.) für jeden Transistor 110, 220 erzielen. Wenn beispielsweise bezüglich eines CMOS-Transistors die Drain-Source-Spannung V_ds (d.h.die Spannung,die an den Drain-SourceAnschluss des Transistors abfällt) gleich der Ausgangsspannung (V_o) ist und mit Leistungsanpassung beträgt der maximale Spannungshub an der Einrichtung etwa 2 * V_o. Um einen Durchschlag wegen einer Spannung zwischen Drain-Source-Spannung zu vermeiden,falls V_ds eine Schwellwertspannung übersteigt,kann das System 200 den Spannungshub zwischen dem Drainanschluss und dem Sourceanschluss so begrenzen,dass er unter einer Durchschlagspannung des BV_DS liegt. Die Durchschlagspannung BV_DS des Transistors kann die Drain-Source-Spannung V_ds sein, die bewirkt, dass der Transistor in ein Durchschlagarbeitsgebiet eintritt. Das Durchschlagarbeitsgebiet enthält das Gebiet, wo der Transistor an seinem Drain-SourceAnschluss zu viel Spannung oder Strom empfängt, was bewirkt, dass der Drain-SourceAnschluss durchschlägt.
In einigen Fällen wie etwa bei Hochspannungsprozessen können die einigen Schutzschaltungen eine oder mehrere Dioden aufweisen, die elektrisch an einen ersten Leistungsanschluss eines ersten Transistors gekoppelt sein können. Durch Hinzufügen der Dioden am Ausgang kann jeglicher zusätzlicher Hub über eine gewünschte Spannung Dioden einschalten, was das Signal begrenzen kann. Diese Technik ist jedoch möglicherweise bei einem nanoskaligen CMOS-Prozess mit niedrigen Durchschlagspannungen nicht nützlich. Beispielsweise ist, wenn ein 28 nm-CMOS-Prozess, eine Durchschlagspannung BV_DS von etwa 0,65 Volt, ein AC-Durchschlag von etwa 1,2 Volt und ein 1-Volt großer Signalhub über einen einzelnen Transistor unter einer Lastimpedanz von 50 Ohm gegeben ist, der Transistor etwa 200 mV weg von einem Durchschlag. Somit würde eine Diodeneinschaltspannung von etwa 500 mV bis 800 mV den Transistor nicht vor einem Durchschlag schützen. Im Gegensatz dazu kann die Schutzschaltung 104 einen oder mehrere Transistoren des Verstärkers trotz niedriger Durchschlagspannungen vorteilhaft schützen.
3 ist ein Diagramm, das eine Ausführungsform eines Systems 300 darstellt, das einen beispielhaften Verstärker 102 und eine beispielhafte Schutzschaltung 104, die mindestens einen Transistor 330 aufweist, aufweist. Das System 300 kann eine beliebige oder eine beliebige Kombination der bezüglich der Systeme 100 oder 200 von 1 beziehungsweise 2 beschriebenen Komponenten aufweisen. Beispielsweise kann der Verstärker 102 den Transistor 110, die Schaltungsanordnung 106 und die Schaltungsanordnung 108 aufweisen. Außerdem kann die Schutzschaltung 104 einen Transistor 330, eine Schaltungsanordnung 318, eine Schaltungsanordnung 320 und/oder ein oder mehrere Erfassungselemente 302, 304 aufweisen.
Ähnlich wie der Transistor 110 des Verstärkers 102 kann der Transistor 330 der Schutzschaltung 104 so ausgebildet sein, dass er elektronische Signale und/oder elektrische Leistung verstärkt oder schaltet. Der Transistor 330 kann aus Halbleitermaterial bestehen und kann mindestens drei Anschlüsse aufweisen. Beispielsweise kann der Transistor 330 einen Drei- oder Vier-Anschluss-Transistor aufweisen wie etwa einen MOSFET (beispielsweise einen NMOS, PMOS oder einen CMOS), einen BJT oder dergleichen. Wie in 3 dargestellt, kann der Transistor 330 einen ersten Leistungsanschluss 312, einen Steueranschluss 314 und/oder einen zweiten Leistungsanschluss 316 aufweisen. In einigen Fällen kann eine an ein Paar der Anschlüsse des Transistors 330 angelegte Spannung oder ein angelegter Strom einen Strom oder eine Spannung durch ein anderes Paar von Anschlüssen steuern.
Der Transistor 330 der Schutzschaltung 104 kann elektrisch an den Transistor 110 des Verstärkers gekoppelt sein. Beispielsweise kann der erste Leistungsanschluss 312 des Transistors 330 elektrisch über ein Erfassungselement 304 an den ersten Leistungsanschluss des Transistors 110 gekoppelt sein. Analog kann der Steueranschluss 314 des Transistors 330 über ein Erfassungselement 302 elektrisch an den Steueranschluss des Transistors 314 gekoppelt sein. Die Erfassungselemente 302, 304 können resistive, kapazitive, induktive oder Impedanzelemente sein. Beispielsweise können die Erfassungselemente 302, 304 einen oder mehrere eines Kondensators, eines Widerstands, eines Induktors, einer Diode, eines MOSFET, eines BJT, einer Übertragungsleitung, eines Kopplers oder dergleichen aufweisen.
Wie unten ausführlicher beschrieben, kann die Spannung an dem Steueranschluss 114 eine Funktion der Spannung an dem ersten Leistungsanschluss 112 und/oder der Kapazität zwischen dem Steueranschluss 114 und dem ersten Leistungsanschluss 112 sein. Außerdem kann die Spannung an dem Steueranschluss 314 eine Funktion der Impedanz des Erfassungselements 302 und/oder der Spannung an dem Steueranschluss 114 sein. Analog kann die Spannung an dem erste Leistungsanschluss 312 eine Funktion der Impedanz des Erfassungselements 304 und/oder der Spannung an dem ersten Leistungsanschluss 112 sein. Dementsprechend kann die Impedanz oder Größe der Erfassungselemente 302, 304 den Betrieb der Schutzschaltung 102 beeinflussen, indem gesteuert wird, wie viel Leistung von dem Verstärker 102 beseitigt wird. Das heißt, eine höhere Impedanz an dem Erfassungselement 302 oder 304 kann zu einem höheren Spannungsschwellwert führen, bevor die Schutzschaltung damit beginnt, Spannung am Verstärker zu beseitigen. Im Gegensatz dazu kann eine niedrigere Impedanz an dem Erfassungselement 302 oder 304 zu einem niedrigeren Spannungsschwellwert führen, bevor die Schutzschaltung damit beginnt, Spannung am Verstärker zu beseitigen.
Ein Vorzug beim Verwenden der Topologie von 3 besteht darin, dass, wenn die Spannung am Transistor 110 auf eine Spannung steigt, die einer Schwellwertdurchschlagspannung des Transistors 100 genügt, die Schutzschaltung 102 diese Spannung am Transistor 110 so reduzieren kann, dass die Spannung am Transistor 110 diese Schwellwertdurchschlagspannung nicht übersteigt. Mit anderen Worten kann die Schutzschaltung 102 den Betrieb des Transistors 110 in einem anderen Arbeitsgebiet als dem Durchschlagarbeitsgebiet aufrechterhalten. Analog kann, falls der Transistor 110 derart arbeitet, dass eine Spannung zwischen dem ersten Leistungsanschluss 112 und dem zweiten Leistungsanschluss 114 unter einer Durchschlagspannung des Transistors liegt, die Spannung am Steueranschluss 314 der Schutzschaltung 102 niedrig genug sein, dass der Transistor 330 der Schutzschaltung nicht aktiviert oder eingeschaltet wird und somit die Schutzschaltung 102 Leistung von dem Verstärker 102, während er arbeitet, nicht reduziert oder nicht wesentlich reduziert.
Beispielsweise kann der Verstärker 102 eine Spannung an dem ersten Leistungsanschluss 112 erfahren, die eine Spannung an dem Steueranschluss 114 induzieren kann. Weiterhin wird eine Spannung an dem Steueranschluss 314 mindestens teilweise auf Basis des Erfassungselements 302 und der Spannung an dem Steueranschluss 114 induziert. Falls die Spannung zwischen dem Steueranschluss 314 und dem zweiten Leistungsanschluss 316 (beispielsweise die Gate-Source-Spannung eines CMOS-Transistors) einer Mindestspannung genügt, die benötigt wird, um einen leitenden Pfad zwischen dem Sourceanschluss 316 und dem Drainanschluss 312 herzustellen, dann kann ein Drainstrom von dem Drainanschluss 312 zu dem Sourceanschluss 316 fließen, was zu einer Reduktion bei der Spannung oder Leistung an dem Leistungsanschluss 112 des Verstärkers führt. Falls die Spannung an dem Leistungsanschluss 112 einer Schwellwertspannung genügt, kann somit mindestens ein Teil der Energie an dem Transistor 110 durch den Transistor 330 zu der Schutzschaltung 104 transferiert werden, um die Spannung oder den Spannungshub, die durch den Transistor 110 des Verstärkers 102 erfahren werden, zu reduzieren. Durch Reduzieren einer Spannung am Transistor 110 des Verstärkers 102 kann der Transistor weiterhin derart arbeiten, dass eine Spannung zwischen dem ersten Leistungsanschluss 112 und dem zweiten Leistungsanschluss 114 unter einer Durchschlagspannung des Transistors liegt. Dementsprechend kann die Schutzschaltung den Verstärker vorteilhafterweise vor einem Durchschlag aufgrund von Spannungen über der normalen Arbeitsspannung oder einer einer Durchschlagsspannung entsprechenden Schwellwertarbeitsspannung schützen.
4 ist ein Diagramm, das eine Ausführungsform eines Systems 400 darstellt, das einen beispielhaften Verstärker 102 und eine beispielhafte Schutzschaltung 104 aufweist. Das System 400 kann eine beliebige oder eine beliebige Kombination der bezüglich der Systeme 100, 200 oder 300 von 1, 2 beziehungsweise 3 beschriebenen Komponenten aufweisen. Beispielsweise kann das System 400 den Verstärker 102 und die Schutzschaltung 104 aufweisen. Der Verstärker 102 kann einen ersten Transistor 110, einen zweiten Transistor 220, die Schaltungsanordnung 106 und die Schaltungsanordnung 208 aufweisen. Die Schutzschaltung 104 kann elektrisch an den Verstärker gekoppelt sein und kann Erfassungselemente 302 und 304, einen Transistor 330 und eine Schaltungsanordnung 318 aufweisen.
Bei CMOS-Transistoren existieren mindestens drei einrichtungsspezifische Kapazitäten zwischen Anschlüssen: Kapazität für Gate-Source, Gate-Drain und Drain-Source. Im Beispiel von 4 enthält die Schaltungsanordnung 208 des Verstärkers 102 einen Kondensator Cn, der elektrisch zwischen Masse und den Gateanschluss 114 des ersten Transistors 110 des Verstärkers 102 gekoppelt ist. Unter der Annahme, dass die Impedanz Z1 des Erfassungselements 302 und die Impedanz Z2 des Erfassungselements 304 hoch ist, kann der Kondensator Cn dadurch ähnlich zu einem Spannungsteiler arbeiten, dass die Gatespannung V _gn (am Gateanschluss 114 gemessen) durch Gleichung 2 ausgedrückt werden kann, bei der V_dn die Drainspannung am Drainanschluss 112 des Transistors 110 ist, C_gdn die einrichtungsspezifische Gate-Drain-Kapazität ist und C_n die Kapazität am Kondensator Cn der Schaltungsanordnung 208 ist. $V_{g n} = V_{d n} * \frac{C_{g d n}}{C_{g d n} + C_{n}}$
Wie dargestellt, kann die Schaltungsanordnung 208 zusätzlich oder alternativ einen Kondensator Cn-1 aufweisen, der elektrisch zwischen Masse und den Gateanschluss 224 des zweiten Transistors 220 des Verstärkers 102 gekoppelt ist. Dementsprechend existiert in der dargestellten Umsetzung eine Beziehung ähnlich Gleichung 2 zwischen der Spannung an dem Drainanschluss 222 des Transistors 220 und der Spannung an dem Gateanschluss 224 des Transistors 220.
Außerdem kann die Schaltungsanordnung 208 einen Transistor 440 aufweisen. Der Drainanschluss 442 des Transistors 440 kann elektrisch an den Sourceanschluss 226 des zweiten Transistors 220 gekoppelt sein. Der Gateanschluss 444 kann so ausgebildet sein, dass er ein Eingangssignal Vin empfängt. Der Sourceanschluss 446 kann elektrisch an eine Masse gekoppelt sein.
Die Schaltungsanordnung 318 der Schutzschaltung 104 kann eine RC-Schaltung aufweisen, die mindestens einen Widerstand R und mindestens einen Kondensator C aufweisen kann. Die Schaltungsanordnung 318 kann elektrisch zwischen den Sourceanschluss 316 des Transistors 330 der Schutzschaltung 104 und eine Masse gekoppelt sein.
Wie hierin beschrieben, kann die Schutzschaltung 104 ein oder mehrere Erfassungselemente aufweisen, wie etwa die Erfassungselemente 302, 304. Beispielsweise kann das Erfassungselement 302 elektrisch zwischen den Gateanschluss 114 des Transistors 110 des Verstärkers 102 und den Gateanschluss 314 des Transistors 330 der Schutzschaltung 102 gekoppelt sein. Dementsprechend kann die Gatespannung V_gz des Transistors 330 (die am Gateanschluss 314 gemessen werden kann) eine Funktion der Impedanz Z1 des Erfassungselements 302 sein.Beispielsweise kann die Gatespannung V_gz ein Skalenfaktor der Gatespannung V_gn sein und kann durch Gleichung 3 dargestellt werden, bei der scale_factor_1 eine Funktion der Impedanz Z1 des Erfassungselements 302 ist. $V_{g z} = s c a l e_f a c t o r_1 * V_{g n}$
Analog kann das Erfassungselement 302 elektrisch zwischen den Drainanschluss 112 des Transistors 110 des Verstärkers 102 und den Drainanschluss 312 des Transistors 330 der Schutzschaltung 102 gekoppelt sein. Dementsprechend kann die Drainspanung V_dz des Transistors 330 (die am Gateanschluss 312 gemessen werden kann) eine Funktion der Impedanz Z2 des Erfassungselements 304 sein. Beispielsweise kann die Drainspannung V_dz ein Skalenfaktor der Drainspannung V_dn sein und kann durch Gleichung 4 dargestellt werden,bei der scale_factor_2 eine Funktion der Impedanz Z2 des Erfassungselements 304 ist. $V_{d z} = s c a l e_f a c t o r_2 * V_{d n}$
Die Sourcespannung V_sz ist die Spannung am Sourceanschluss 316 des Transistors 330 der Schutzschaltung 104 und kann ein konstanter Wert sein, beispielsweise mit richtigen R- und C-Werten.
Der Drainstrom I_dz kann als der Stromfluss zwischen dem Drainanschluss 312 und dem Sourceanschluss 316 des Transistors 330 der Schutzschaltung 104 beschrieben werden,und die Schwellwertspannung V_th kann als eine kleinste Gate-Source-Spannung V_gs beschrieben werden,die benötigt wird,um einen leitenden Pfad zwischen dem Sourceanschluss 316 und dem Drainanschluss 312 herzustellen.Wenn der Transistor 330 in dem gesättigten Gebiet arbeitet, kann der Drainstrom I_dz durch Gleichung 5 dargestellt werden, bei der I_dz ↑ ein zunehmender Drainstrom I_dz ist, ν_gz ↑ eine Zunahme bei der Gatespannung von ν_gz des Transistors 110 ist, ν_th eine Schwellwertspannung des Transistors 110 ist, λ ein Kanallängenmodulationsparameter (im Allgemeinen in V^-1) ist und V_dz ↑ eine Zunahme bei der Drainspannung V_dz des Transistors 110 ist. $I_{d z} ↑ = \frac{κ}{2} {(ν_{g z} ↑ - ν_{t h})}^{2} * (1 + λ * V_{d z} ↑)$
Viele Kurzkanaleinrichtungen arbeiten im Geschwindigkeitssättigungsgebiet. Wenn der Transistor 330 in dem geschwindigkeitsgesättigten Gebiet arbeitet, kann der Drainstrom I_dz durch Gleichung 6 dargestellt werden, bei der I_dz der Strom zwischen dem Drainanschluss 312 und dem Sourceanschluss 316 des Transistors 330 ist, w die Transistorbereite ist, ν_sat die Trägergeschwindigkeitssättigung (in m/s ist), ν_gz ↑ eine Zunahme bei der Gatespannung ν_gz des Transistors 110 ist, ν_th eine Schwellwertspannung des Transistors 110 ist, λ ein Kanallängenmodulationsparameter ist (im Allgemeinen in V^-1) und V_dz ↑ eine Zunahme bei der Drainspannung V_dz des Transistors 110 ist. $I_{d z} = w * ν_{s a t} * (ν_{g z} ↑ - ν_{t h}) * (1 + λ * V_{d z} ↑)$
Wie durch die obigen Beziehungen gezeigt, kann die Schutzschaltung 102 den Transistor 110 vorteilhafterweise vor einem Durchschlag schützen. Beispielsweise kann durch ordnungsgemäßes Skalieren oder Wählen einer Größe des Transistors 330 der Schutzschaltung die Impedanz Z1 des Erfassungselements 302 und der Impedanz Z1 des Erfassungselements Z2 und der Impedanz des Erfassungselements 304 die Schutzschaltung so ausgebildet werden, dass der Verstärker 102 durch Begrenzen der Drain-Source-Spannung V_ds des Transistors 110 des Verstärkers geschützt wird, so dass der Transistor 110 in einem sicheren Arbeitsgebiet arbeitet. Unter normalen Bedingungen kann die Schutzschaltung dementsprechend ausgeschaltet oder anderweitig nicht aktiviert sein. Das heißt, wenn der Transistor 110 in einem sicheren Arbeitsgebiet arbeitet, kann die Schutzschaltung 102 ausgeschaltet sein und reduziert in einigen Fällen nicht die Leistung des Transistors 110. Wenn im Gegensatz dazu der Spannungshub am Transistor 220 zunimmt, so dass der Transistor 220 außerhalb eines sicheren Arbeitsgebiets arbeitet, kann die Schutzschaltung 102 so ausgebildet sein, dass sie sich einschaltet, um den Verstärker 102 zu schützen, wodurch der Spannungshub am Transistor 110 so reduziert wird, dass der Transistor 110 im sicheren Arbeitsgebiet arbeitet.
Beispielsweise induziert eine Änderung bei dem VSWR oder ZL eine Änderung bei der Drainspannung V_dn beim Drainanschluss 112.Beispielsweise kann,wenn das VSWR zunimmt, auch die Drainspannung V_dn zunehmen. Die Zunahme bei der Drainspannung V_dn induziert eine Zunahme bei der Drainspannung V_dz am Widerstand 330 sowie eine Zunahme bei der Gatespannung V_gn am Transistor 110 und eine Zunahme bei der Gatespannung V_gz am Transistor 330. Falls das VSWR hoch genug ist,um zu einer Gatespannung V_gn zu führen,die den Transistor 330 aktiviert, dann induziert die Änderung bei dem VSWR auch das Fließen eines Drainstroms I_dz durch den Transistor 330,was mindestens einen Teil der Energie von dem Transistor 110 zu der und durch die Schutzschaltung 104 transferiert, wodurch eine Abnahme bei der Drainspannung V_dn am Drainanschluss 112 bewirkt wird.Dementsprechend kann die Schutzschaltung 104 vorteilhafterweise ein Verfahren zur Leistungsableitung an dem Transistor 110 dadurch bereitstellen, dass die Schutzschaltung 104 die Drainspannung V_dn oder die Drain-Source-Spannung V_ds des Verstärkers 102 begrenzen oder reduzieren kann, wenn die Drainspannung V_dn einer Schwellwertspannung genügt. In einigen Fällen können die Größe und/oder Impedanz der Erfassungselemente 302 und 304 verstellt werden, um die Schwellwertspannung zu modifizieren. Mit anderen Worten können Impedanzwert oder Größe der Erfassungselemente 302 und 304 die an dem Drainanschluss 112 des Verstärkers 102 zulässige Höchstspannung bestimmen.
PVT -Kompensation
5 5 ist ein Diagramm, das eine Ausführungsform eines Systems 500 darstellt, das einen beispielhaften Verstärker 102 und eine beispielhafte Schutzschaltung 104 aufweist. Das System 500 kann eine beliebige oder eine beliebige Kombination der bezüglich des Systems 100, 200, 300 oder 400 von 1, 2, 3 beziehungsweise 4 beschriebenen Komponenten aufweisen. Beispielsweise kann das System 500 den Verstärker 102 und die Schutzschaltung 104 aufweisen.
CMOS-Schaltungen können für Schwankungen bei Prozess, Versorgungsspannung und Temperatur (PVT) anfälliger sein als andere Schaltungen. Unter anderem können die PVT-Schwankungen die Durchschlagspannung eines bestimmten Transistors beeinflussen. Beispielsweise können sogar Transistoren der gleichen Bauart und vom gleichen Modell unterschiedliche Durchschlagspannungen besitzen mindestens teilweise auf Basis einer PVT-Schwankung. Dementsprechend kann die Schutzschaltung 104 in einigen Fällen die mit dem Verstärker 102 assoziierten PVT-Schwankungen begrenzen und/oder kompensieren. Beispielsweise kann mindestens ein Abschnitt der Schutzschaltung 104 die Schaltung des Verstärkers 102 verfolgen, um die PVT-Schwankungen zu kompensieren. Das heißt, mindestens ein Abschnitt der Schutzschaltung 104 kann mindestens einem Abschnitt der Schaltung des Verstärkers 102 entsprechen oder dazu passen, so dass die Schutzschaltung 104 eine identische Anordnung von mindestens einigen der Komponenten der Schaltung des Verstärkers 102 aufweisen kann.
Durch Verfolgen des Verstärkers mit einer identischen Anordnung von Komponenten (beispielsweise Anpassen des Transistors 330 an den Transistor 110, Anpassen des Transistors 550 an den Transistor 220 und/oder Anpassen des Transistors 660 an den Transistor 440) kann die Schutzschaltung 102 dem Verstärker Schutzmaßnahmen bereitstellen, die sicherstellen, dass, falls es PVT-Schwankungen gibt, jeder Transistor eines bestimmten Transistorpaars (beispielsweise Transistoren 110 und 330, Transistoren 220 und 550 und/oder Transistoren 440 und 660) auf die gleiche Weise durch die PVT-Schwankungen beeinflusst werden kann. Falls PVT-Schwankungen ein Reduzieren der Durchschlagspannung des Transistors 220 bewirken, werden, die PVT-Schwankungen dann dementsprechend auf ähnliche Weise eine Reduzierung der Durchschlagspannung des Transistors 550 bewirken. Da der Transistor 550 den Transistor 220 verfolgt und auf die gleiche Weise durch die PVT-Schwankungen beeinflusst sein wird, kann der Transistor 550 dem Transistor 220 die gleichen Schutzmaßnahmen und die gleiche Leistung anbieten, die der Transistor 330 dem Transistor 110 bietet, wie hierin beschrieben.
Wie dargestellt, kann die Schutzschaltung 104 eine Vorspannungsschaltung (beispielsweise Rbias oder Vbias) zwischen den Gates von einem oder mehreren der Transistorpaare aufweisen. Beispielsweise kann die Vorspannungsschaltung, wie etwa die Widerstände Rbias, den Verstärker 102 von der Schutzschaltung 104 isolieren. Außerdem kann Vbias eine Gleichstromspannung sein, die absichtlich zwischen dem Transistorpaar zum Zweck des Steuerns jedes der Transistoren angelegt wird. Es sei angemerkt, dass die Schutzschaltung eine beliebige einer Vielzahl von Vorspannungstechniken verwenden könnte, einschließlich unter anderem Stromquellen R über R von Vdd oder dergleichen.
Die bezüglich 5 beschriebenen Konzepte sind mit einer beliebigen Kombination der Ausführungsformen und/oder Merkmale, die hierin beschrieben sind, kompatibel und können in Verbindungen verwendet werden, wie jenen, die mit einer beliebigen von 1-4 assoziiert sind.
Systeme, Verfahren und Vorrichtungen zum Verbessern der Zuverlässigkeit und/oder Reduzieren oder Verhindern eines Durchschlags eines Verstärkers, insbesondere eines Durchschlags eines Transistors eines Verstärkers, werden offenbart. Eine Schutzschaltung kann elektrisch an den Verstärker gekoppelt sein und kann dazu ausgebildet sein, einen Spannungshub am Verstärker zu reduzieren. Der Verstärker kann einen ersten Transistor aufweisen, und die Schutzschaltung kann einen elektrisch an einen Steueranschluss des ersten Transistors des Verstärkers gekoppelten zweiten Transistor aufweisen. Wenn eine Leistung an einem Steueranschluss des zweiten Transistors der Schutzschaltung einer Schwellwertleistung genügt, kann die Schutzschaltung so ausgebildet sein, dass eine Leistung an einem Leistungsanschluss des ersten Transistors des Verstärkers reduziert wird. Durch Reduzieren der Spannung an dem Leistungsanschluss des ersten Transistors des Verstärkers kann die Schutzschaltung gestatten, dass der Verstärker ohne Durchschlag sicher arbeiten kann.
Terminologie
Sofern der Kontext nicht etwa anderes angibt, sind in der Beschreibung und den Ansprüchen die Wörter „aufweisen“, „aufweisend“, „mit“, „enthaltend“ und dergleichen allgemein in einem inklusiven Sinne auszulegen, im Gegensatz zu einem exklusiven oder erschöpfenden Sinne; das heißt im Sinne von "aufweisend, aber nicht beschränkt auf. Das Wort „gekoppelt“, wie hier allgemein verwendet, bezieht sich auf zwei oder mehr Elemente, die entweder direkt aneinander gekoppelt sein können oder über ein oder mehrere dazwischenliegende Elemente gekoppelt sein können. Gleichermaßen bezieht sich das Wort „verbunden“, wie hier allgemein verwendet, auf zwei oder mehr Elemente, die entweder direkt verbunden oder über ein oder mehrere dazwischenliegende Elemente verbunden sein können. Außerdem sollen sich die Wörter „hierin“, „über“, „unter“ und Wörter von ähnlicher Bedeutung bei Verwendung in dieser Anmeldung auf diese Anmeldung als Ganzes beziehen und nicht auf irgendwelche bestimmten Abschnitte der vorliegenden Anmeldung. Wo es der Kontext gestattet, können Wörter in der obigen ausführlichen Beschreibung unter Verwendung des Singulars oder Plurals auch den Plural beziehungsweise den Singular verwenden. Das Wort „oder“ unter Bezugnahme auf eine Liste von zwei oder mehr Gegenständen soll allgemein alle der folgenden Interpretationen des Worts einschließen: einen der Gegenstände in der Liste, alle der Gegenstände in der Liste und eine beliebige Kombination der Gegenstände in der Liste.
Zudem soll hierin verwendete konditionelle Sprache wie etwa unter anderem „kann“, „könnte“, „z.B.“, „als Beispiel“, „wie etwa“ und dergleichen sofern nicht innerhalb des Kontextes wie verwendet spezifisch anderweitig festgestellt oder anderweitig verstanden wird, allgemein übermitteln, dass gewisse Ausführungsformen gewisse Merkmale, Elemente und/oder Zustände aufweisen, während andere Ausführungsformen dies nicht tun. Somit soll eine derartige konditionelle Sprache im Allgemeinen nicht implizieren, dass Merkmale, Elemente und/oder Zustände auf irgendeine Weise für eine oder mehrere Ausführungsformen erforderlich sind oder dass ein oder mehrere Ausführungsformen notwendigerweise eine Logik aufweisen, um zu entscheiden, ob diese Merkmale, Elemente oder Zustände enthalten sind oder in einer bestimmten Ausführungsform auszuführen sind.
Während gewisse Ausführungsformen beschrieben worden sind, sind diese Ausführungsformen lediglich beispielhaft vorgelegt worden und sollen nicht den Schutzbereich der Offenbarung beschränken. Tatsächlich können die neuartigen Verfahren, Vorrichtungen, Systeme, Einrichtungen und integrierten Schaltungen, die hierin beschrieben sind, in einer Vielzahl an anderen Formen verkörpert werden; weiterhin können verschiedene Auslassungen, Substitutionen und Änderungen an der Form der Verfahren, Vorrichtungen und Systeme, die hierin beschrieben sind, vorgenommen werden, ohne von dem Gedanken der Offenbarung abzuweichen.
Die hier vorgelegten Ansprüche sind in einem einzelnen Abhängigkeitsformat, das sich für die Einreichung bei dem United States Patent & Trademark Office eignet. Es wird jedoch angenommen, dass jeder der Ansprüche mehrfach von einem beliebigen vorhergehenden Anspruch abhängen kann, außer dort, wo dies technisch nicht machbar ist.

Claims

Vorrichtung, aufweisend: einen Verstärker, und eine Schutzschaltung, die elektrisch an einen Steueranschluss des Verstärkers gekoppelt ist, wobei die Schutzschaltung dazu ausgebildet ist, einen Spannungshub am Verstärker mindestens teilweise zu reduzieren auf Basis eines Vorhandenseins einer Schwellwertleistung am Steueranschluss des Verstärkers oder einem Leistungsanschluss des Verstärkers.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schutzschaltung zum Reduzieren des Spannungshubs am Verstärker dazu ausgebildet ist, eine Spannung an dem Leistungsanschluss des Verstärkers zu reduzieren.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Verstärker einen Transistor aufweist, wobei der Steueranschluss einen Steueranschluss des Transistors aufweist und wobei der Leistungsanschluss einen Leistungsanschluss des Transistors aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Transistor einen CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)-Transistor aufweist, wobei der Spannungshub einen Spannungshub zwischen einem Drain des CMOS-Transistors und einer Source des CMOS-Transistors aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Schutzschaltung einen Transistor aufweist, wobei ein Steueranschluss des Transistors der Schutzschaltung elektrisch an den Steueranschluss des Transistors des Verstärkers gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei ein Leistungsanschluss des Transistors der Schutzschaltung elektrisch an den Leistungsanschluss des Transistors des Verstärkers gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Schutzschaltung ferner mindestens eines der Folgenden aufweist: ein erstes Erfassungselement, das elektrisch zwischen den Steueranschluss des Transistors der Schutzschaltung und den Steueranschluss des Transistors des Verstärkers gekoppelt ist; oder ein zweites Erfassungselement, das elektrisch zwischen den Leistungsanschluss des Transistors der Schutzschaltung und den Leistungsanschluss des Transistors des Verstärkers gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei mindestens eines des ersten Erfassungselements oder des zweiten Erfassungselements einen oder mehrere eines Kondensators, eines Widerstands, eines Induktors, einer Diode, eines MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor), eines BJT (Bipolar Junction Transistor), einer Übertragungsleitung oder eines Kopplers aufweist.
Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Verstärker einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor in einer gestapelten Anordnung aufweist, so dass ein Leistungsanschluss des ersten Transistors elektrisch an einen Leistungsanschluss des zweiten Transistors gekoppelt ist, und wobei der Steueranschluss einen Steueranschluss des ersten Transistors aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Schutzschaltung einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor in einer gestapelten Anordnung aufweist, so dass ein Leistungsanschluss des ersten Transistors der Schutzschaltung elektrisch an einen Leistungsanschluss des zweiten Transistors der Schutzschaltung gekoppelt ist, wobei: ein Steueranschluss des ersten Transistors der Schutzschaltung elektrisch an den Steueranschluss des ersten Transistors des Verstärkers gekoppelt ist, ein Leistungsanschluss des ersten Transistors der Schutzschaltung elektrisch an einen Leistungsanschluss des ersten Transistors des Verstärkers gekoppelt ist, ein Steueranschluss des zweiten Transistors der Schutzschaltung elektrisch an den Steueranschluss des zweiten Transistors des Verstärkers gekoppelt ist, und ein Leistungsanschluss des ersten Transistors der Schutzschaltung elektrisch an einen Leistungsanschluss des ersten Transistors des Verstärkers gekoppelt ist.
Schutzschaltung, die ausgebildet ist zum Verhindern eines Durchschlags eines Verstärkers, wobei die Schutzschaltung aufweist: ein erstes Erfassungselement; und einen ersten Transistor mit einem Steueranschluss, der über das erste Erfassungselement elektrisch an einen Steueranschluss eines zweiten Transistors des Verstärkers gekoppelt ist, wobei die Schutzschaltung dazu ausgebildet ist, einen Spannungshub an einem Leistungsanschluss des Verstärkers mindestens teilweise auf Basis eines Vorhandenseins einer Schwellwertleistung am Steueranschluss des ersten Transistors zu reduzieren.
Schutzschaltung nach Anspruch 11, ferner aufweisend ein zweites Erfassungselement, wobei der erste Transistor einen Leistungsanschluss aufweist, der über das zweite Erfassungselement elektrisch an den Steueranschluss des zweiten Transistors gekoppelt ist.
Schutzschaltung nach Anspruch 12, wobei der Leistungsanschluss des zweiten Transistors ein erster Leistungsanschluss ist, wobei der zweite Transistor einen zweiten Leistungsanschluss aufweist, wobei der Verstärker einen dritten Transistor in einer gestapelten Anordnung mit dem zweiten Transistor aufweist, so dass der zweite Leistungsanschluss des zweiten Transistors elektrisch an einen Leistungsanschluss des dritten Transistors gekoppelt ist, wobei die Schutzschaltung ferner aufweist: einen vierten Transistor mit einem Steueranschluss, der elektrisch an einen Steueranschluss des dritten Transistors gekoppelt ist.
Schutzschaltung nach Anspruch 13, wobei der Leistungsanschluss des ersten Transistors ein erster Leistungsanschluss des ersten Transistors ist, wobei der vierte Transistor einen elektrisch an einen zweiten Leistungsanschluss des ersten Transistors gekoppelten Leistungsanschluss aufweist.
Leistungsanschluss nach Anspruch 14, wobei der erste Transistor einen dritten CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)-Transistor aufweist, wobei der dritte Transistor einen dritten CMOS-Transistor aufweist, wobei der Steueranschluss des ersten CMOS-Transistors einen Gateanschluss des ersten CMOS-Transistors aufweist, wobei der erste Leistungsanschluss des ersten CMOS-Transistors einen Drainanschluss des ersten CMOS-Transistors aufweist, wobei der zweite Leistungsanschluss des ersten CMOS-Transistors einen Sourceanschluss des ersten CMOS-Transistors aufweist, wobei der Steueranschluss des dritten CMOS-Transistors einen Gateanschluss des dritten CMOS-Transistors aufweist, wobei der Leistungsanschluss des dritten CMOS-Transistors einen Drainanschluss des dritten CMOS-Transistors aufweist.
Schutzschaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei der erste Transistor einen CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)-Transistor aufweist, wobei der Steueranschluss einen Gateanschluss des CMOS-Transistors aufweist.
System, aufweisend: einen Verstärker, und eine Schutzschaltung, die elektrisch an einen Steueranschluss des Verstärkers gekoppelt ist, wobei die Schutzschaltung dazu ausgebildet ist, einen Spannungshub am Verstärker mindestens teilweise zu reduzieren auf Basis eines Vorhandenseins einer Schwellwertleistung am Steueranschluss des Verstärkers oder einem Leistungsanschluss des Verstärkers.
System nach Anspruch 17, wobei zum Reduzieren des Spannungshubs am Verstärker die Schutzschaltung dazu ausgebildet ist, eine Spannung an dem Leistungsanschluss des Verstärkers zu reduzieren.
System nach Anspruch 17 oder 18, wobei der Verstärker einen CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)-Transistor aufweist, wobei der Steueranschluss einen Gateanschluss des CMOS-Transistors aufweist und wobei der Leistungsanschluss einen Drainanschluss des CMOS-Transistors aufweist, wobei der Spannungshub einen Spannungshub zwischen dem Drainanschluss des CMOS-Transistors und einem Sourceanschluss des CMOS-Transistors aufweist.
System nach Anspruch 19, wobei die Schutzschaltung einen CMOS-Transistor umfasst, wobei ein Gateanschluss des CMOS-Transistors der Schutzschaltung elektrisch über ein erstes Erfassungselement an den Gateanschluss des Transistors des Verstärkers gekoppelt ist, wobei ein Drainanschluss des CMOS-Transistors der Schutzschaltung elektrisch über ein zweites Erfassungselement an den Drainanschluss des CMOS-Transistors des Verstärkers gekoppelt ist.