FR2926416A1 - Systemes et procedes pour amplificateurs cascode de puissance de communtation - Google Patents
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Abstract
Les modes de réalisation exemplaires de l'invention concernent les systèmes et procédés pour un amplificateur de puissance. Les systèmes et procédés peuvent comprendre un premier dispositif à source commune (202, 302) comportant une première source (205), une première grille (204), un premier drain (203, 303) , et un premier corps (206) , la première source (205) étant raccordée au premier corps (206), la première grille (204) étant raccordée à un orifice d'entrée (101, 201). Les systèmes et les procédés peuvent également comprendre un second dispositif à grille commune (208, 308) comportant une seconde source (211, 311), une seconde grille (210, 310), un second drain (209, 309), et un second corps (212, 312), la seconde source (211, 311) étant raccordée au premier drain (203, 303), la seconde source (211, 311) étant également raccordée au second corps (212, 312), et le second drain (209, 309) étant raccordé à un orifice de sortie (105).
Description
SYSTEMES ET PROCEDES POUR AMPLIFICATEURS CASCODE DE PUISSANCE DE COMMUTATION [0001] La présente invention concerne globalement les amplificateurs de puissance cascode. [0002] Les amplificateurs de puissance (PA) peuvent être utilisés dans les radio et autres dispositifs/applications frontaux sans fil. Etant donné que ces PA consomment une grande quantité d'énergie, il peut être désirable d'utiliser un PA avec une grande efficacité. Cependant, la conception de PA tels que les PA à semi-conducteur à oxyde de métal complémentaire (CMOS) avec une grande efficacité et une puissance de sortie élevée est une tâche difficile. Par conséquent, un besoin se fait sentir pour des amplificateurs de puissance de grande puissance et de grande efficacité. [0003] Les modes de réalisation exemplaires peuvent concerner un amplificateur de puissance de grande efficacité tel qu'un amplificateur de puissance de commutation cascode à semi-conducteur à oxyde de métal complémentaire (CMOS) de grande efficacité. Un amplificateur de grande efficacité selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention peut comprendre des dispositifs à CMOS cascode et des réseaux de charge. Selon la structure exemplaire de cascode CMOS, un corps de dispositif à grille commune peut être lié à la source de dispositif à grille commune (cascode BS).
Dans un état OFF, la quantité de courant de fuite s'écoulant à travers le dispositif à grille commune peut être relativement petite. Par conséquent, la structure cascode BS peut minimiser la perte de puissance due au courant de fuite dans la région d'inversion de sous-seuil/faible dans le dispositif cascode CMOS. Selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention, la structure cascode BS peut être incorporée dans une variété de types d'amplificateurs de puissance de commutation. [0004] Un mode de réalisation exemplaire de l'invention concerne un système pour un amplificateur de puissance. Le système peut comprendre un premier dispositif à source commune comportant une première source, une première grille, un premier drain, et un premier corps, la première source étant raccordée au premier corps, et la première grille étant raccordée à un orifice d'entrée, et un second dispositif à grille commune comportant une seconde source, une seconde grille, un second drain, et un second corps, la seconde source étant raccordée au premier drain, la seconde source étant également raccordée au second corps, et le second drain étant raccordé à un orifice de sortie. [0005] Un autre mode de réalisation exemplaire de l'invention concerne un procédé pour un amplificateur de puissance. Le procédé peut comprendre la fourniture d'un premier dispositif à source commune comportant une première source, une première grille, un premier drain, et un premier corps, la première grille étant opérationnelle comme un orifice d'entrée, et la fourniture d'un second dispositif à grille commune comportant une seconde source, une seconde grille, un second drain, et un second corps, le second drain étant opérationnel comme un orifice de sortie. Le procédé peut également comprendre le raccordement de la première source au premier corps, le raccordement de la seconde source au second corps, et l'empilement du premier dispositif à source commune et du second dispositif à grille commune par le raccordement du premier drain à la seconde source. [0006] Ayant ainsi décrit l'invention en termes généraux, il est maintenant fait référence aux dessins joints, qui ne sont pas nécessairement représentés à l'échelle, et dans lesquels : [0007] la figure 1 est un schéma fonctionnel pour un système de transmetteur de puissance comprenant un amplificateur de puissance de commutation, selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention ; [0008] la figure 2 est une représentation schématique d'un système amplificateur de puissance de commutation cascode BS-CMOS avec un réseau de transformation d'impédance, selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention ; [0009] la figure 3 est une représentation schématique d'un système d'amplificateur de puissance cascode BS-CMOS de classe E exemplaire, selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention ; [0010] la figure 4 est un modèle de circuit équivalent d'un système d'amplificateur de puissance cascode BS-CMOS de classe E exemplaire, selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention ; [0011] la figure 5 est une représentation schématique d'un système d'amplificateur de puissance de classe E cascode BG-CMOS exemplaire, selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention ; [0012] la figure 6 est un modèle de circuit équivalent d'un système d'amplificateur de puissance de classe E cascode BG-CMOS exemplaire, selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention ; [0013] la figure 7 illustre les formes d'onde de tension au drain et à la source du dispositif à grille commune et la tension grille-source VGS du dispositif à grille commune, selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention ; [0014] la figure 8 est un graphique des résultats de mesure exemplaires d'une structure de cascode d'amplificateur de puissance BS selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention. [0015] Les modes de réalisation exemplaires de l'invention sont maintenant décrits de façon plus détaillée ci-dessous en référence aux dessins joints, dans lesquels une partie, mais pas la totalité des modes de réalisation de l'invention sont illustrés. En effet, ces inventions peuvent être réalisées dans de nombreuses formes différentes et ne doivent pas être interprétées comme étant limitées aux modes de réalisation présentés ici ; au contraire, ces modes de réalisation sont fournis de telle sorte que cette description satisfasse aux exigences légales applicables. Les numéros identiques font référence aux éléments identiques dans l'ensemble de ceux-ci. [0016] La figure 1 illustre un système d'amplificateur de puissance de commutation (PA) 100 pouvant comprendre un orifice d'entrée 101, un étage amplificateur précédant l'ampli de puissance 102 optionnel, un ou plusieurs amplificateurs de puissance de commutation 103, et un réseau de transformation d'impédance 104 optionnel, selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention. Selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention, l'étage amplificateur précédant l'ampli de puissance 102 peut recevoir une entrée telle qu'un signal de bande de base ou un signal RF depuis l'orifice d'entrée 101, et peut générer une sortie pour exciter l'amplificateur de puissance de commutation 103. Ainsi que cela est illustré sur la figure 1, l'amplificateur de puissance de commutation 103 peut être alimenté par un orifice de tension d'alimentation 106 (Vdd). L'amplificateur de puissance de commutation 103 peut alors fournir un signal de sortie amplifié au réseau de transformation d'impédance 104, qui met en correspondance l'impédance de sortie de l'amplificateur de puissance 103 avec une impédance de charge à l'orifice de sortie 105. Selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention, la charge peut être un commutateur, un multiplexeur, un filtre, une antenne, ou encore un autre type de charge. Selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention, l'impédance de charge peut être de 50 ohms. Quand l'impédance de charge est de 50 ohms, le réseau de transformation d'impédance 104 peut transformer l'impédance de sortie de l'amplificateur de puissance de commutation 103 à 50 ohms, selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention. [0017] La figure 2 illustre une représentation schématique d'un système d'amplificateur de puissance de commutation cascode CMOS utilisant une configuration de cascode BS (corps-source), selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention. Ainsi que cela est illustré sur la figure 2, le système d'amplificateur de puissance 200 peut comprendre un amplificateur de commutation cascode BS 220 en communication avec un réseau de transformation d'impédance 216 optionnel. Selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention, le réseau de transformation d'impédance 216 peut être un transformateur 1:n opérationnel pour mettre en correspondance l'impédance de sortie de l'amplificateur de puissance de commutation 220 avec l'impédance de charge (par exemple 50 ohms) de la charge de sortie 217 (fout). [0018] Toujours en référence à la figure 2, l'amplificateur de commutation cascode BS 220 peut être un amplificateur de commutation cascode CMOS BS qui comprend un premier dispositif à source commune ou transistor 202 (M1) comportant une première source 205, une première grille 204, un premier drain 203, et un premier corps 206, selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention. De même, l'amplificateur de commutation cascode CMOS BS 220 peut également comprendre un second transistor ou dispositif à grille commune 208 (M2) comportant une seconde source 211, une seconde grille 210, un second drain 209, et un second corps 212, selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention. [0019] Selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention, le premier dispositif à source commune 202 (M1) peut être raccordé en série avec le second dispositif à grille commune 208 (M2) pour réduire la contrainte ou charge de tension pouvant autrement être supportée par un seul dispositif. Selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention, les dispositifs 202 (M1) et 208 (M2) peuvent être raccordés en série par le raccordement du premier drain 203 du premier dispositif à source commune 202 (M1) à la seconde source 211 du second dispositif à grille commune 208 (M2). De plus, une configuration d'amplificateur corps-source peut également être appliquée à l'amplificateur de commutation cascode 220 pour réduire ou minimiser le flux de courant de fuite afin d'augmenter l'efficacité de l'amplificateur 220. Avec une configuration d'amplificateur corps-source selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention, la première source 205 peut être raccordée au premier corps 206 du premier dispositif à source commune 202 (M1), et la seconde source 211 peut être raccordée au second corps 212 du second dispositif à grille commune 208 (M2). De même, la première source 205 du premier dispositif à source commune 202 (M1) peut être raccordée à la masse (GND) alors que la seconde grille 207 du second dispositif à grille commune 208 (M2) peut être raccordée à un orifice de polarisation de grille 207 (Vg). Selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention, un orifice d'entrée 201 (Pin) peut être disposé sur la première grille 201 du premier dispositif à source commune 202 (M1). [0020] Toujours en référence à la figure 2, une bobine d'arrêt RF 213 peut être disposée entre une alimentation électrique 214 (Vdd) et le second drain 209 du second dispositif à grille commune 208 (M2). La bobine d'arrêt RF 213 peut être opérationnelle pour alimenter l'énergie de courant continu au drain 209. Selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention, la bobine d'arrêt RF 213 peut être sélectionnée pour être suffisamment grande de telle sorte que le courant à travers le second drain 209 puisse être sensiblement constant. De plus, un orifice de sortie de l'amplificateur de commutation cascode 220 peut être disposé au second drain 209 du second dispositif à grille commune 208 (M2) et raccordé à un réseau de charge 215. Selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention, le réseau de charge 215 peut être opérationnel pour réaliser une opération de commutation entre l'orifice de sortie et un réseau de transformation d'impédance 216. La structure du réseau de charge 215 peut dépendre des caractéristiques (par exemple, classe D, E, ou F, etc.) de l'amplificateur de puissance de commutation 220. Par exemple, les amplificateurs de puissance à mode de commutation de classe D, E, et F (PA) peuvent nécessiter que les réseaux de charge réalisent leurs propres opérations de commutation. Dans ce cas, les PA de classe D peuvent nécessiter des résonateurs LCR pour leur fonctionnement. De même, les PA de classe E peuvent nécessiter une ou plusieurs branches LCR, et les PA de classe F peuvent nécessiter plusieurs éléments rassemblés pour réaliser une terminaison harmonique. Dans l'opération de commutation, un ou plusieurs dispositifs peuvent être fortement surchargés, et les réseaux de charge servant de réseaux de commutation peuvent convertir l'énergie DC en énergie RF, peut-être à une efficacité de 100 %, selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention. [0021] Il faut apprécier que les transistors 202 (M1) , 208 (M2) peuvent être des transistors à effet de champ à semi-conducteur à oxyde métallique (MOSFET), selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention. Cependant, il faut apprécier que d'autres transistors à effet de champ FET peuvent également être utilisés sans se départir des modes de réalisation exemplaires de l'invention. [0022] La figure 3 illustre un schéma de principe d'un amplificateur de puissance CMOS cascode BS de classe E 300, selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention. Ainsi que cela est illustré sur la figure 3, une configuration d'amplificateur cascode BS peut être mise en oeuvre en utilisant un premier transistor ou dispositif à source commune 302 (M1) et un second transistor ou dispositif à grille commune 308 (M2), selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention. Le premier dispositif 302 (M1) peut comprendre une première source 305, une première grille 304, un premier drain 303, et un premier corps 306, et le second dispositif 308 (M2) peut comprendre une seconde source 311, une seconde grille 310, un second drain 309, et un second corps 312. Selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention, le premier dispositif 302 (M1) peut être raccordé en série avec le second dispositif 308 (M2) par le raccordement du premier drain 303 à la seconde source 311. De plus, la configuration d'amplificateur cascode BS peut être mise en oeuvre par le raccordement de la première source 305 au premier corps 306 ainsi que la seconde source 311 au second corps 312. [0023] Sur la figure 3, le dispositif à source commune 302 (M1) peut avoir sa source 305 raccordée à la masse alors que le dispositif à grille commune 308 (M2) peut avoir sa grille 310 raccordée à un orifice de polarisation de grille 307. De plus, ainsi que cela est illustré sur la figure 3, l'orifice de sortie au second drain du second dispositif 308 (M2) peut être raccordé à un réseau de charge 315. Selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention, le réseau de charge 315 peut être un réseau L-C-R pouvant être opérationnel pour les conditions de commutation de classe E. Par exemple, un réseau de charge de classe E 315 peut comprendre une combinaison en série d'un composant capacitif 315, un composant inductif 316, et un composant résistif 317. Selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention, les composants 315, 316, et 317 peuvent être mis en oeuvre en utilisant des composants regroupés. [0024] La figure 4 illustre un modèle de circuit équivalent de l'amplificateur de puissance cascode BS de la figure 3, selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention. Ainsi que cela est illustré sur la figure 4, le dispositif à source commune 302 (M1) peut être représenté comme un commutateur 401 ayant un état OFF et un état ON, selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention. De même, le dispositif à grille commune 308 (M2) peut être représenté comme un commutateur 404 ayant un état OFF et un état ON, selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention. Selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention, la résistance dans l'état ON 402 (ronl) du dispositif à source commune 302 (M1) peut être raccordée en série avec la résistance dans l'état ON 405 (ron2) du dispositif à grille commune 308 (M2). Toujours en référence à la figure 4, la capacité de sortie 403 du dispositif à source commune 302 (M1) peut être la somme de la capacité drain-corps Cdb1 du dispositif 302 (M1) et la capacité grille-source Cgs2 du dispositif 308 (M2). La capacité de sortie 403 peut être raccordée en série avec la capacité de sortie 406 du dispositif 308 (M2), qui peut être la capacité drain-corps 406 (Cdb2) du dispositif 308 (M2). [0025] Il faut apprécier que dans certains modes de réalisation il peut être désirable de réduire ou d'éliminer le courant de fuite dans le dispositif à grille commune 308 (M2) quand l'amplificateur cascode BS est dans l'état OFF afin d'augmenter l'efficacité de l'amplificateur cascode BS. Selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention, le courant de fuite du dispositif à grille commune 308 (M2) peut être réduit ou éliminé en utilisant la configuration d'amplificateur cascode BS selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention, qui place la source du dispositif à grille commune 308 (M2) à une tension supérieure à la tension de grille (VG) moins la tension de seuil (VTH2) du dispositif à grille commune 308 (M2). [0026] Plus particulièrement, avec la configuration d'amplificateur cascode BS, la capacité source-substrat Csb1 du dispositif 302 (M1) peut être éliminée étant donné que la source du dispositif 302 (M1) peut être raccordée au corps du dispositif 302 (M1). Par conséquent, la capacité de sortie 403 pour le dispositif à source commune 302 (M1) peut être réduite par l'élimination de la capacité source-substrat Csbl. De cette façon, pendant un état OFF pour l'amplificateur cascode BS sur la figure 4, le courant alternatif s'écoule à travers le trajet en série défini par les capacités de sortie 403, 406, et place la tension de source VS du dispositif à grille commune 308 (M2) à un potentiel supérieur à la tension de grille VG moins la tension de seuil VTH2 du dispositif 308 (M2) (par exemple, VG -VTH2) . Donc, dans l'état OFF, le courant de fuite peut être éliminé ou réduit dans le dispositif à grille commune 308 (M2). Selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention, l'élimination ou la réduction du courant de fuite dans le dispositif à grille commune 308 (M2) peuvent être opérationnelles pour améliorer l'efficacité de l'amplificateur cascode BS. [0027] La figure 5 illustre un schéma de principe de l'exemple CMOS corps-masse (BG) cascode de classe E amplificateur de puissance, selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention. En particulier, le schéma de principe de la figure 5 illustre une configuration d'amplificateur cascode BG qui comprend un premier dispositif à source commune 502 comportant une première source 505, une première grille 504, un premier drain 503, et un premier corps 506, et un second dispositif à grille commune 508 comportant une seconde source 511, une seconde grille 510, un second drain 509, et un second corps 512. Selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention, le dispositif à source commune 502 peut être raccordé en série avec le dispositif à grille commune 508 par le raccordement du premier drain 503 à la seconde source 511. Selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention, le raccordement en série du dispositif à source commune 502 et du dispositif à grille commune 508 peut réduire la contrainte de tension qui serait autrement supportée par un dispositif quelconque. [0028] Sur la figure 5, la configuration d'amplificateur cascode BG peut comprendre le raccordement du premier corps 506 du premier dispositif à source commune 502 ainsi que du second corps 512 du dispositif à grille commune 508 à la masse. Selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention, la grille 504 du dispositif à source commune 502 peut être raccordée à un orifice d'entrée 501 (Pin) alors que la grille 510 du dispositif à grille commune 508 peut être raccordée à un orifice de polarisation de grille 507 (Vg). Selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention, l'orifice de sortie de l'amplificateur cascode BG peut être disposé sur le second drain 509 du second dispositif à grille commune 508 et raccordé à un réseau de charge. Selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention, le réseau de charge peut être composé de composants L-C-R, comprenant un composant capacitif 515 (CS), un composant inductif 516 (LS), et un élément résistif (RL), qui sont opérationnels avec les conditions de commutation de classe E. [0029] La figure 6 illustre un modèle de circuit équivalent d'un amplificateur de puissance cascode BG de classe E, selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention. Ainsi que cela est illustré sur la figure 6, le dispositif à source commune 502 peut être représenté comme un commutateur 601 comportant un état OFF et un état ON, selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention. De même, le dispositif à grille commune 508 peut être représenté comme un commutateur 604 comportant un état OFF et un état ON, selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention.
Selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention, la résistance dans l'état ON 602 (ronl) du dispositif à source commune 502 peut être raccordée en série avec la résistance dans l'état ON 605 (ron2) du dispositif à grille commune 508. [0030] Toujours en référence à la figure 6, la capacité de sortie 603 du dispositif à source commune 502 peut être le somme de la capacité drain-corps Cdb1 du dispositif 502, la capacité grille-source Cgs2 du dispositif 508, et la capacité source- corps Csb2 du dispositif 508. La capacité de sortie 603 peut être séparée de la capacité de sortie 606 du dispositif à grille commune 508, qui peut être composée de la capacité drain-corps (Cdb2) du dispositif 508, selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention. [0031] Selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention, la tension de source du dispositif à grille commune 508 peut monter à VG - VTH2 dans un état OFF. A cause de la grande différence de tension entre le drain et la source du dispositif 508, le dispositif 508 peut être dans la région d'inversion de sousseuil/faible, le courant de fuite peut s'écouler, entraînant ainsi une perte de puissance. Par conséquent, pour minimiser ce courant de fuite, une bobine d'induction d'accord peut être raccordée à la source du dispositif 508 pour augmenter la tension de source du dispositif 508 et minimiser le courant de fuite. Cependant, la conception de l'amplificateur cascode BG peut nécessiter un espace supplémentaire pour accueillir la conception de la bobine d'induction d'accord. [0032] La figure 7 illustre les formes d'onde de tension simulées au drain et à la source d'un dispositif à grille commune et la tension grille-source VGS du dispositif à grille commune pour les amplificateurs cascode BG ainsi que les amplificateurs cascode BS, selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention. Chacune des structures cascode a une configuration de pile de 0,18 pm à source commune et 0,35 pm à grille commune, selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention. Dans l'état OFF d'un dispositif à source commune, la tension de source du dispositif à grille commune dans l'amplificateur cascode BS peut être supérieure à celle pour un amplificateur cascode BG. Selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention, la tension de source du dispositif à grille commune dans l'amplificateur cascode BG peut augmenter à cause du condensateur de sortie de charge du dispositif à grille commune jusqu'à ce que le dispositif à grille commune passe dans la région de sous-seuil. La tension de source peut s'élever à VG - VTH2, selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention. La tension de seuil, VTH, du dispositif de 0, 35 }gym peut être d'environ 1 V quand le corps est mis à la masse et la source est d'environ 2,5 V ainsi que cela est illustré sur la figure 7. Selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention, la tension grille-source VGS du dispositif à grille commune dans le cascode BG peut être VTH2 dans l'état OFF du dispositif à source commune, étant donné que la variation de tension de la source du dispositif à grille commune peut être tirée du courant de fuite s'écoulant dans le grand condensateur de sortie du dispositif à source commune et presque la même. Bien que le courant de fuite soit petit, la perte de puissance peut être grande à cause de la grande différence de tension entre la source et le drain du dispositif à grille commune. D'autre part, la tension de source du dispositif à grille commune dans le cascode BS peut être accrue dans l'état OFF du dispositif à source commune, étant donné que le courant alternatif s'écoule toujours à travers le raccordement du condensateur en série, Cdb2 et Cgs2 + Cdb1 • Dans un état OFF, à cause de l'écoulement du courant, la tension de source du dispositif à grille commune M2 peut dépasser VG - VTH, ainsi que cela est illustré la figure 7. Dans un état OFF du dispositif à source commune MI, la tension grille-source VGS du dispositif à grille commune M2 dans le cascode BS peut être inférieure à celle d'un amplificateur cascode BG, de telle sorte que le courant de sous-seuil du cascode BS peut également être inférieur à celui dans l'amplificateur cascode BG. De plus, la perte de puissance pour un amplificateur cascode BS peut être minimisée sans ajouter une bobine d'induction supplémentaire, selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention. [0033] Un autre aspect d'un PA cascode BS de classe E peut être une petite composition de capacité de sortie parasite. La capacité de sortie du dispositif à source commune M1 dans le cascode BS peut être inférieure à celle dans un cascode BG, ainsi que cela est illustré sur la figure 4 et la figure 6. Une petite capacité de sortie peut réduire la perte de puissance dans un état OFF ainsi que cela est décrit ici. De même, le petit condensateur de sortie du dispositif à source commune M1 peut réduire la durée de transition du dispositif à grille commune M2 d'un état ON à un état OFF, et vice versa. Globalement, pour minimiser la perte de puissance due à la résistance dans l'état ON ron, il peut être nécessaire d'augmenter la taille du dispositif jusqu'à ce que la capacité parasite observée depuis le drain du dispositif à grille commune M2 puisse être incorporée dans le circuit avec la capacité parallèle requise pour la condition de commutation de classe E. Etant donné que la capacité effective du drain du dispositif à grille commune M2 est le raccordement en série de Cdb2 et Cgs2 + Cdb1, la capacité totale dans le cascode BS peut être inférieure à celle dans le cascode BG. Par conséquent, un dispositif plus grand peut être utilisé sans augmenter la capacité parasite, selon un mode de réalisation exemplaire de l'invention. [0034] La figure 8 illustre les résultats mesurés exemplaires pour le fonctionnement d'un amplificateur de puissance cascode BS exemplaire selon un mode de réalisation de l'invention. Ces résultats de mesure illustrent la puissance de sortie et l'efficacité de la puissance ajoutée d'un tel amplificateur de puissance exemplaire. Ainsi que cela est illustré sur la figure 8, les résultats mesurés répondent à la demande de capacité de l'amplificateur de puissance dans la plage de fréquence entre 1 700 MHz et 1 950 MHz. Une puissance de sortie de 30,5 dBm à 1,75 GHz et l'efficacité de puissance ajoutée de 45 % correspondante a été obtenue avec une alimentation électrique de 3,3 V. [0035] De nombreuses modifications et d'autres modes de réalisation de l'invention décrits ici apparaîtront à un homme du métier avec le bénéfice des enseignements présentés dans la description qui précède et les dessins joints. Par conséquent, il faut comprendre que l'invention ne doit pas être limitée aux modes de réalisation spécifiques décrits et que des modifications et d'autres modes de réalisation peuvent être inclus dans la portée des revendications jointes. Bien que des termes spécifiques soient utilisés ici, ils sont utilisés dans un sens général et descriptif seulement et pas à des fins de limitation.
Claims (20)
1. Système pour un amplificateur de puissance, comprenant : un premier dispositif à source commune (202, 302) comportant une première source (205), une première grille (204), un premier drain (203, 303), et un premier corps (206), dans lequel la première source (205) est raccordée au premier corps (206), et dans lequel la première grille (204) est raccordée à un orifice d'entrée (101, 201) ; et un second dispositif à grille commune (208, 308) comportant une seconde source (211, 311), une seconde grille (210, 310), un second drain (209, 309), et un second corps (212, 312), dans lequel la seconde source (211, 311) est raccordée au premier drain (203, 303), dans lequel la seconde source (211, 311) est également raccordée au second corps (212, 312), et dans lequel le second drain (209, 309) est raccordé à un orifice de sortie (105).
2. Système selon la revendication 1, comprenant 20 également un réseau de charge (215, 315) couplé à l'orifice de sortie (105).
3. Système selon la revendication 2, dans lequel l'amplificateur de puissance est un amplificateur de classe E, et le réseau de charge (215, 315) comprend un 25 raccordement en série d'un composant inductif, un composant capacitif, et un composant résistif.
4. Système selon la revendication 2, comprenant également un réseau de transformation d'impédance (104, 216), dans lequel le réseau de charge (215, 315) estutilisable pour assurer une opération de commutation entre l'orifice de sortie (105) et le réseau de transformation d'impédance (104, 216).
5. Système selon la revendication 4, dans lequel le réseau de transformation d'impédance (104, 216) est raccordé entre le réseau de charge (215, 315) et une charge de sortie (217).
6. Système selon la revendication 5, dans lequel la charge de sortie (217) comprend un commutateur, un 10 multiplexeur, un filtre, ou une antenne.
7. Système selon la revendication 1, dans lequel l'orifice d'entrée (101, 201) est utilisable avec un signal de bande de base ou un signal de radiofréquence (RF). 15
8. Système selon la revendication 1, dans lequel le premier dispositif à source commune (202, 302) fournit une première capacité de sortie définie par le somme d'une capacité grille-source du second dispositif à grille commune (208, 308) et une capacité drain-corps 20 du premier dispositif à source commune (202, 302), et dans lequel le second dispositif à grille commune (208, 308) fournit une seconde capacité de sortie définie par une capacité drain-corps du second dispositif à grille commune (208, 308). 25
9. Système selon la revendication 8, dans lequel pendant un état OFF pour l'amplificateur de puissance, le courant alternatif s'écoule à travers la première capacité de sortie et la seconde capacité de sortie, augmentant ainsi une tension de source à la seconde 30 source (211, 311) du second dispositif à grille commune (208, 308).
10. Système selon la revendication 9, dans lequel le second dispositif à grille commune (208, 308) comprend également une tension de grille et une tension de seuil, dans lequel la tension de source est supérieure à une différence entre la tension de grille à la seconde grille (210, 310) et la tension de seuil du second dispositif à grille commune (208, 308), minimisant ainsi le flux de courant de fuite dans l'amplificateur de puissance.
11. Procédé pour un amplificateur de puissance, comprenant : la fourniture d'un premier dispositif à source commune (202, 302) comportant une première source (205), une première grille (204), un premier drain (203, 303), et un premier corps (206), dans lequel la première grille (204) est opérationnelle comme un orifice d'entrée (101, 201) ; la fourniture d'un second dispositif à grille commune (208, 308) comportant une seconde source (211, 311), une seconde grille (210, 310), un second drain (209, 309), et un second corps (212, 312), dans lequel le second drain (209, 309) est opérationnel comme un orifice de sortie (105) ; le raccordement de la première source (205) au 25 premier corps (206) ; le raccordement de la seconde source (211, 311) au second corps (212, 312) ; et l'empilement du premier dispositif à source commune (202, 302) et du second dispositif à grille 30 commune (208, 308) par le raccordement du premier drain (203, 303) à la seconde source (211, 311).
12. Procédé selon la revendication 11, comprenant également le couplage d'un réseau de charge (215, 315) à l'orifice de sortie (105).
13. Procédé selon la revendication 12, dans lequel l'amplificateur de puissance est un amplificateur de classe E, et le réseau de charge (215, 315) comprend un raccordement en série d'un composant inductif, un composant capacitif, et un composant résistif.
14. Procédé selon la revendication 12, dans lequel le réseau de charge (215, 315) est utilisable pour assurer une opération de commutation entre l'orifice de sortie (105) et un réseau de transformation d'impédance (104, 216).
15. Procédé selon la revendication 14, comprenant également le raccordement du réseau de transformation d'impédance (104, 216) entre le réseau de charge (215, 315) et une charge de sortie (217).
16. Procédé selon la revendication 15, dans lequel la charge de sortie (217) comprend un commutateur, un 20 multiplexeur, un filtre, ou une antenne.
17. Procédé selon la revendication 11, dans lequel l'orifice d'entrée (101, 201) est utilisable avec un signal de bande de base ou un signal de radiofréquence (RF). 25
18. Procédé selon la revendication 11, dans lequel le premier dispositif à source commune (202, 302) fournit une première capacité de sortie définie par la somme d'une capacité grille-source du second dispositif à grille commune (208, 308) et une capacité drain-corps 30 du premier dispositif de source commune, et dans lequel le second dispositif à grille commune (208, 308)fournit une seconde capacité de sortie définie par une capacité drain-corps du second dispositif à grille commune (208, 308).
19. Procédé selon la revendication 18, dans lequel pendant un état OFF pour l'amplificateur de puissance, le courant alternatif s'écoule à travers la première capacité de sortie et la seconde capacité de sortie, augmentant ainsi une tension de source à la seconde source (211, 311) du second dispositif à grille commune (208, 308).
20. Procédé selon la revendication 19, dans lequel le second dispositif à grille commune (208, 308) comprend également une tension de grille à la seconde grille (210, 310) et une tension de seuil pour le second dispositif à grille commune (208, 308), dans lequel la tension de source est supérieure à une différence entre la tension de grille et la tension de seuil, minimisant ainsi le flux de courant de fuite dans l'amplificateur de puissance.
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