KR20140121868A - 포락선 추적을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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데이비드 스티븐 리플리
사바 케스백
제프리 고든 스트라흘러
로만 즈비그뉴 아르키스제브스키
예브게니 에이. 트카첸코
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스카이워크스 솔루션즈, 인코포레이티드
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Abstract

포락선 추적을 위한 장치 및 방법이 여기에 제시된다. 특정 구현들에서, 전력 증폭기에 대한 전력 증폭기 공급 전압을 생성하기 위한 포락선 추적 시스템이 제공된다. 포락선 추적 시스템은 전력 증폭기에 의해서 증폭된 RF 신호의 포락선을 기반으로 전력 증폭기 공급 전압의 전압 레벨을 제어하기 위해 병렬로 동작하도록 구성된 벅 컨버터와 에러 증폭기를 포함할 수 있다. 벅 컨버터는 배터리 전압을 에러 전류에 기반을 두고 있는 벅 전압으로 변환할 수 있고, 에러 증폭기는 RF 입력 신호의 포락선에 기반을 두고 있는 출력 전류를 이용하여 벅 전압의 크기를 조정함으로써 전력 증폭기 공급 전압을 생성할 수 있다. 에러 증폭기는 출력 전류의 크기에 관련해서 에러 전류의 크기를 변경함으로써 벅 컨버터를 제어할 수 있다.

Description

포락선 추적을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHODS FOR ENVELOPE TRACKING}
본 발명의 실시 예들은 전자 시스템에 관한 것이며, 특히 무선 주파수(RF) 전자 기기를 위한 포락선 추적 시스템에 관한 것이다.
전력 증폭기들은 RF 신호를 증폭하여 안테나를 통해 전송하기 위해서 모바일 장치들에 포함될 수 있다. 예를 들어, GSM(Global System for Mobile Communications), CDMA(code division multiple access) 및 W-CDMA(wideband code division multiple access) 시스템에서 찾아볼 수 있는 것들과 같은, 시분할 다중 접속(TDMA) 구조를 갖는 모바일 장치들에서, 전력 증폭기는 비교적 낮은 전력을 갖는 RF 신호를 증폭하는데 이용될 수 있다. 필요한 전송 전력 레벨은 기지국 및/또는 모바일 환경에서 사용자가 얼마나 멀리 떨어져 있는가에 의존할 수 있으므로, RF 신호 증폭을 관리하는 일은 중요할 수 있다. 전력 증폭기들은 또한 할당된 수신 시간 슬롯 동안 신호 간섭이 전송되는 것을 방지하기 위해서, 시간에 따라서 RF 신호의 전력 레벨을 조절하는데 조력하기 위해 이용될 수 있다.
전력 증폭기의 전력 소비는 중요한 고려사항일 수 있다. 전력 증폭기의 전력 소비를 줄이기 위한 한 기법은 포락선 추적이며, 여기서 전력 증폭기의 공급 전압은 RF 신호의 포락선 또는 신호 포락선에 관련해서 제어된다. 이와 같이, 신호 포락선의 전압 레벨이 증가할 때 전력 증폭기 공급 전압의 전압 레벨이 증가할 수 있다. 마찬가지로, 신호 포락선의 전압 레벨이 감소할 때는, 전력 증폭기 공급 전압의 전압 레벨이 감소하여 전력 소비가 감소할 수 있다.
개선된 전력 증폭기 시스템들이 필요하다. 더욱이, 개선된 포락선 추적기들도 필요하다.
특정 실시 예들에서, 본 공개는 모바일 장치에 관한 것이다. 모바일 장치는 전력 증폭기, 벅 컨버터(buck converter) 및 에러 증폭기를 포함한다. 상기 전력 증폭기는 전력 증폭기 공급 전압을 수신하고 무선 주파수(RF) 입력 신호를 증폭하여 RF 출력 신호를 생성하도록 구성되어 있다. 상기 벅 컨버터는 배터리 전압을 벅 전압으로 변환하고 벅 전압의 크기를 에러 전류를 기반으로 제어하도록 구성되어 있다. 상기 에러 증폭기는 RF 입력 신호의 포락선을 기반으로 출력 전류를 생성하고 출력 전류를 이용하여 벅 전압의 크기를 조정함으로써 전력 증폭기 공급 전압을 생성하도록 구성되어 있다. 상기 에러 증폭기는 출력 전류의 크기에 관련해서 에러 전류의 크기를 변화시켜서 상기 벅 컨버터를 제어하도록 구성되어 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 모바일 장치는 상기 전력 증폭기 공급 전압과 상기 출력 전류를 생성하도록 구성된 상기 에러 증폭기의 출력 사이에 전기적으로 연결된 AC 커플링 커패시터를 더 포함한다.
몇몇 실시 예들에서, 상기 벅 컨버터는 벅 제어기, 벅 인덕터 및 복수의 벅 스위치를 포함하고, 상기 벅 제어기는 전류를 상기 벅 인덕터를 통해서 제어하기 위해 상기 복수의 벅 스위치의 상태를 제어하는데 상기 에러 전류를 이용하도록 구성되어 있다.
다수의 실시 예에서, 상기 에러 전류는 비-반전 에러 전류 성분과 반전 에러 전류 성분을 포함하고, 상기 벅 컨버터는 상기 비-반전 에러 전류 성분을 상기 반전 에러 전류 성분에 비교함으로써 상기 복수의 벅 스위치의 상태를 제어하도록 구성된 전류 비교기를 포함한다.
수 개의 실시 예에 따르면, 상기 에러 증폭기는 상기 출력 전류를 생성하도록 구성된 제1 쌍의 트랜지스터와 상기 에러 전류를 생성하도록 구성된 제2 쌍의 트랜지스터를 포함하고, 상기 제2 쌍의 트랜지스터는 상기 제1 쌍의 트랜지스터의 복제로서 구현된다.
몇몇 실시 예들에서, 모바일 장치는 상기 RF 출력 신호를 수신하도록 구성된 안테나를 더 포함한다.
다수의 실시 예에서, 상기 모바일 장치는 상기 RF 신호의 포락선을 생성하도록 구성된 송수신기를 더 포함한다.
특정 실시 예들에서, 상기 모바일 장치는 상기 배터리 전압을 생성하도록 구성된 배터리를 더 포함한다.
수 개의 실시 예에서, 상기 에러 증폭기는 상기 배터리 전압을 이용하여 전력을 공급받는다.
몇몇 실시 예들에서, 상기 모바일 장치는 상기 배터리 전압을 상기 배터리 전압의 전압 크기보다 큰 전압 크기를 갖는 부스트 전압으로 변환하도록 구성된 부스트 컨버터를 더 포함한다. 상기 에러 증폭기는 상기 부스트 전압을 이용하여 전력을 공급받는다.
특정 실시 예들에서, 본 공개는 전력 증폭기 공급 전압을 생성하기 위한 포락선 추적기에 관한 것이다. 상기 포락선 추적기는 박 컨버터와 에러 증폭기를 포함한다. 상기 벅 컨버터는 배터리 전압을 벅 전압으로 변환하고 에러 전류를 기반으로 상기 벅 전압의 크기를 제어하도록 구성되어 있다. 상기 에러 증폭기는 포락선 신호를 기반으로 출력 전류를 생성하고 상기 출력 전류를 이용하여 상기 벅 전압의 크기를 조정함으로써 상기 전력 증폭기 공급 전압을 생성하도록 구성되어 있다. 상기 에러 증폭기는 상기 출력 전류의 크기에 관련해서 상기 에러 전류의 크기를 변경함으로써 상기 벅 컨버터를 제어하도록 구성되어 있다.
다수의 실시 예에 따르면, 상기 에러 증폭기는 상기 포락선 신호를 수신하도록 구성된 제1 입력, 제2 입력 및 상기 출력 전류를 생성하도록 구성된 출력을 포함한다. 몇몇 실시 예에서, 상기 포락선 추적기는 상기 에러 증폭기의 제2 입력과 상기 에러 증폭기의 출력 사이에 전기적으로 연결된 피드백 회로를 더 포함한다. 다수의 실시 예에서, 상기 포락선 추적기는 상기 에러 증폭기의 출력과 상기 전력 증폭기 공급 전압 사이에 배치된 AC 커플링 커패시터를 더 포함한다.
특정 실시 예들에서, 상기 에러 증폭기는 상기 배터리 전압을 이용하여 전력을 공급받는다.
수 개의 실시 예에 따르면, 상기 포락선 추적기는 상기 배터리 전압을 상기 배터리 전압의 전압 크기보다 큰 전압 크기를 갖는 부스트 전압으로 변환하도록 구성된 부스트 컨버터를 더 포함한다. 상기 에러 증폭기는 상기 부스트 전압을 이용하여 전력을 공급받는다.
다양한 실시 예에서, 상기 벅 컨버터는 벅 제어기, 벅 인덕터 및 복수의 벅 스위치를 포함한다. 상기 벅 제어기는 전류를 상기 벅 인덕터를 통해서 제어하기 위해 상기 복수의 벅 스위치의 상태를 제어하는데 상기 에러 전류를 이용하도록 구성되어 있다.
다수의 실시 예에서, 상기 에러 전류는 비-반전 에러 전류 성분과 반전 에러 전류 성분을 포함하고, 상기 벅 컨버터는 상기 비-반전 에러 전류 성분을 상기 반전 에러 전류 성분에 비교함으로써 상기 복수의 벅 스위치의 상태를 제어하도록 구성된 전류 비교기를 포함한다.
몇몇 실시 예에서, 상기 에러 증폭기는 상기 출력 전류를 생성하도록 구성된 제1 쌍의 트랜지스터와 상기 에러 전류를 생성하도록 구성된 제2 쌍의 트랜지스터를 포함하고, 상기 제2 쌍의 트랜지스터는 상기 제1 쌍의 트랜지스터의 복제로서 구현된다. 다양한 실시 예에서, 상기 제1 쌍의 트랜지스터는 제1 p-형 전계 효과 트랜지스터(PFET) 및 제1 n-형 전계 효과 트랜지스터(NFET)를 포함하고, 상기 제2 쌍의 트랜지스터는 제2 PFET 및 제2 NFET를 포함한다.
특정 실시 예들에서, 본 공개는 전력 증폭기 공급 전압을 생성하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 벅 컨버터를 이용하여 배터리 전압으로부터 벅 전압을 생성하는 단계, 에러 전류를 기반으로 상기 벅 전압의 크기를 제어하는 단계, 에러 증폭기를 이용하여 포락선 신호를 기반으로 출력 전류를 생성하는 단계, 상기 출력 전류를 이용하여 상기 벅 전압의 크기를 조정함으로써 상기 전력 증폭기 공급 전압을 생성하는 단계, 및 상기 출력 전류의 크기에 관련해서 상기 에러 전류의 크기를 변경함으로써 상기 벅 컨버터를 제어하는 단계를 포함한다.
다양한 실시 예에서, 상기 벅 컨버터는 벅 인덕터 및 복수의 벅 스위치를 포함하고, 상기 방법은 상기 에러 전류를 기반으로 상기 복수의 벅 스위치의 상태를 제어함으로써 상기 벅 인덕터를 통해 전류를 제어하는 단계를 더 포함한다.
몇몇 실시 예에서, 상기 에러 전류는 비-반전 에러 전류 성분과 반전 에러 전류 성분을 포함하고, 상기 방법은 상기 비-반전 에러 전류 성분을 상기 반전 에러 전류 성분에 비교함으로써 상기 복수의 벅 스위치의 상태를 제어하는 단계를 더 포함한다.
특정 실시 예들에서, 상기 방법은 상기 전력 증폭기 공급 전압을 전력 증폭기에 제공하는 단계를 더 포함한다.
다수의 실시 예에 따르면, 상기 방법은 상기 배터리 전압을 이용하여 상기 에러 증폭기에 전력을 공급하는 단계를 더 포함한다.
다양한 실시 예에서, 상기 방법은 부스트 컨버터를 이용하여 부스트 전압을 생성하고 상기 부스트 전압을 이용하여 상기 에러 증폭기에 전력을 공급하는 단계를 더 포함한다.
특정 실시 예들에서, 본 공개는 멀티-칩 모듈(MCM)에 관련된 것이다. 상기 MCM은 벅 컨버터와 에러 증폭기를 포함한다. 상기 벅 컨버터는 배터리 전압을 벅 전압으로 변환하고 에러 전류를 기반으로 상기 벅 전압의 크기를 제어하도록 구성되어 있다. 상기 에러 증폭기는 포락선 신호를 기반으로 출력 전류를 생성하고 상기 출력 전류를 이용하여 상기 벅 전압의 크기를 조정함으로써 상기 전력 증폭기 공급 전압을 생성하도록 구성되어 있다. 상기 에러 증폭기는 상기 출력 전류의 크기에 관련해서 상기 에러 전류의 크기를 변경함으로써 상기 벅 컨버터를 제어하도록 구성되어 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 에러 증폭기는 상기 포락선 신호를 수신하도록 구성된 제1 입력, 제2 입력 및 상기 전력 증폭기 공급 전압을 생성하도록 구성된 출력을 포함한다. 몇몇 실시 예에 따르면, 상기 MCM은 상기 에러 증폭기의 제2 입력과 상기 에러 증폭기의 출력 사이에 전기적으로 연결된 피드백 회로를 더 포함한다. 특정 실시 예들에서, 상기 MCM은 상기 에러 증폭기의 출력과 상기 전력 증폭기 공급 전압 사이에 배치된 AC 커플링 커패시터를 더 포함한다.
몇몇 실시 예에서, 상기 MCM은 상기 전력 증폭기 공급 전압을 수신하도록 구성된 전력 증폭기를 더 포함한다.
특정 실시 예들에서, 본 공개는 전력 증폭기 공급 전압을 생성하기 위한 포락선 추적 시스템에 관한 것이다. 상기 포락선 추적 시스템은 DC-DC 컨버터와 에러 증폭기를 포함한다. 상기 DC-DC 컨버터는 배터리 전압으로부터 조정 전압을 생성하고 상기 전력 증폭기 공급 전압의 저 주파수 성분에 기반을 두고 있는 저 주파수 피드백 신호를 이용하여 상기 조정 전압의 전압 크기를 제어하도록 구성되어 있다. 상기 에러 증폭기는 포락선 신호와 상기 전력 증폭기 공급 전압의 고 주파수 성분에 기반을 두고 있는 고 주파수 피드백 신호를 이용하여 출력 전류를 생성하도록 구성되어 있다. 게다가, 상기 에러 증폭기는 상기 출력 전류를 이용하여 상기 조정 전압의 크기를 조정함으로써 상기 전력 증폭기 공급 전압을 생성하도록 구성되어 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 에러 증폭기는 상기 포락선 신호를 수신하도록 구성된 제1 입력, 상기 고 주파수 피드백 신호를 수신하도록 구성된 제2 입력 및 상기 출력 전류를 생성하도록 구성된 출력을 포함한다. 몇몇 실시 예에 따르면, 상기 포락선 추적 시스템은 상기 에러 증폭기의 출력과 상기 전력 증폭기 공급 전압 사이에 전기적으로 연결된 AC 커플링 커패시터를 더 포함한다. 특정 실시 예들에 따르면, 상기 포락선 추적 시스템은 상기 고 주파수 피드백 신호를 생성하도록 구성된 피드백 회로를 더 포함한다. 다양한 실시 예에서, 상기 피드백 회로는 상기 에러 증폭기의 출력과 상기 에러 증폭기의 제2 입력 사이에 전기적으로 연결된 제1 피드백 저항기, 및 상기 에러 증폭기의 제2 입력과 전력 저 공급 전압 사이에 전기적으로 연결된 제2 피드백 저항기를 포함한다.
수 개의 실시 예에서, 상기 에러 증폭기는 상기 배터리 전압을 이용하여 전력을 공급받는다.
특정 실시 예들에 따르면, 포락선 추적 시스템은 상기 조정 전압과 상기 전력 증폭기 공급 전압 사이에 전기적으로 연결된 인덕터를 더 포함한다.
몇몇 실시 예에서, 상기 DC-DC 컨버터는 상기 조정 전압을 생성하도록 구성된 벅 컨버터를 포함한다.
다양한 실시 예에서, 상기 포락선 추적 시스템은 여과된 전력 증폭기 공급 전압을 생성하기 위해서 상기 전력 증폭기 공급 전압을 여과하도록 구성된 저역 통과 필터를 더 포함하고, 상기 저 주파수 피드백 신호는 부분적으로 상기 여과된 전력 증폭기 공급 전압에 기반을 두고 있다. 몇몇 실시 예에 따르면, 상기 포락선 추적 시스템은 상기 여과된 전력 증폭기 공급 전압을 기준 전압에 비교함으로써 상기 저 주파수 피드백 신호를 생성하도록 구성된 비교기를 더 포함한다. 수 개의 실시 예에서, 상기 포락선 추적 시스템은 상기 기준 전압을 생성하도록 구성된 기준 전압 생성기를 더 포함한다.
다수의 실시 예에서, 상기 포락선 추적 시스템은 여과된 전력 증폭기 공급 전압을 생성하기 위해서 상기 전력 증폭기 공급 전압을 여과하도록 구성된 고역 통과 필터를 더 포함한다. 수 개의 실시 예에서, 상기 포락선 추적 시스템은 고 주파수 포락선 신호를 생성하기 위해서 상기 여과된 전력 증폭기 공급 전압을 상기 포락선 신호에 비교하도록 구성된 비교기를 더 포함하고, 상기 에러 증폭기는 상기 고 주파수 포락선 신호를 수신하도록 구성된 제1 입력, 상기 고 주파수 피드백 신호를 수신하도록 구성된 제2 입력 및 상기 출력 전류를 생성하도록 구성된 출력을 포함한다.
특정 실시 예들에서, 본 공개는 무선 장치에 관한 것이다. 상기 무선 장치는 전력 관리 집적 회로(PMIC)와 전력 증폭기 모듈을 포함한다. PMIC는 배터리 전압으로부터 조정 전압을 생성하도록 구성되어 있고 제어 전압의 전압 레벨을 기반으로 상기 조정 전압의 전압 레벨을 제어하도록 구성된 DC-DC 컨버터를 포함한다. 상기 전력 증폭기 모듈은 무선 주파수(RF) 신호를 증폭하도록 구성된 전력 증폭기와 포락선 신호를 기반으로 출력 전류를 생성하도록 구성된 에러 증폭기를 포함한다. 상기 에러 증폭기는 상기 출력 전류를 이용하여 상기 조정 전압의 전압 레벨을 조정함으로써 상기 전력 증폭기에 대한 전력 증폭기 공급 전압을 생성하도록 구성되어 있다. 상기 전력 증폭기 모듈은 적어도 부분적으로 상기 전력 증폭기 공급 전압을 기반으로 상기 제어 전압의 전압 레벨을 변경하도록 구성되어 있다.
수 개의 실시 예에 따르면, 상기 무선 장치는 상기 RF 신호와 상기 포락선 신호를 생성하도록 구성된 송수신기를 더 포함한다.
몇몇 실시 예에서, 상기 무선 장치는 상기 배터리 전압을 생성하도록 구성된 배터리를 더 포함한다.
수개의 실시 예에서, 상기 전력 증폭기 모듈은 상기 조정 전압과 상기 전력 증폭기 공급 전압 사이에 전기적으로 연결된 인덕터를 더 포함한다.
특정 실시 예에 따르면, 상기 무선 장치는 상기 전력 증폭기 고급 전압의 고 주파수 성분에 응답해서 변하는 피드백 신호를 생성하도록 구성된 피드백 회로를 더 포함하고, 상기 에러 증폭기는 상기 포락선 신호를 수신하도록 구성된 제1 입력, 상기 피드백 신호를 수신하도록 구성된 제2 입력 및 상기 출력 신호를 생성하도록 구성된 출력을 포함한다. 수 개의 실시 예에서, 상기 전력 증폭기 모듈은 상기 에러 증폭기의 출력과 상기 전력 증폭기 공급 전압 사이에 전기적으로 연결된 AC 커플링 커패시터를 더 포함한다.
다양한 실시 예에서, 상기 전력 증폭기 모듈은 여과된 전력 증폭기 공급 전압을 생성하기 위해서 상기 전력 증폭기 공급 전압을 여과하도록 구성된 저역 통과 필터를 더 포함하고, 상기 제어 전압은 적어도 부분적으로 상기 여과된 전력 증폭기 공급 전압에 기반을 두고 있다. 몇몇 실시 예에서, 상기 전력 증폭기 모듈은 상기 여과된 전력 증폭기 공급 전압을 기준 전압에 비교함으로써 상기 제어 전압을 생성하도록 구성된 비교기를 더 포함한다.
특정 실시 예들에서, 본 공개는 전력 증폭기 공급 전압을 생성하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 DC-DC 컨버터를 이용하여 배터리 전압으로부터 조정 전압을 생성하는 단계, 제어 전압을 기반으로 상기 조정 전압의 크기를 제어하는 단계, 에러 증폭기를 이용하여 포락선 신호를 기반으로 출력 전류를 생성하는 단계, 상기 출력 전류를 이용하여 상기 조정 전압의 크기를 조정함으로써 전력 증폭기에 대한 전력 증폭기 공급 전압을 생성하는 단계, 및 적어도 부분적으로 상기 전력 증폭기 공급 전압을 기반으로 상기 제어 전압의 전압 레벨을 변경함으로써 상기 DC-DC 컨버터를 제어하는 단계를 포함한다.
다수의 실시 예에서, 상기 방법은 상기 출력 전류를 AC 커플링 커패시터를 통해서 상기 전력 증폭기 공급 전압에 제공하는 단계를 더 포함한다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 방법은 피드백 회로를 이용하여 상기 에러 증폭기에 대한 고 주파수 피드백 신호를 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 고 주파수 피드백 신호는 상기 전력 증폭기 공급 전압의 고 주파수 성분에 응답해서 변하도록 구성되어 있다.
수 개의 실시 예에서, 상기 방법은 상기 배터리 전압을 이용하여 상기 에러 증폭기에 전력을 공급하는 단계를 더 포함한다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 방법은 저역 통과 필터를 이용하여 여과된 전력 증폭기 공급 전압을 생성하기 위해서 상기 전력 증폭기 공급 전압을 여과하는 단계와 상기 여과된 전력 증폭기 공급 전압을 기준 전압에 비교해서 상기 제어 전압을 생성하는 단계를 더 포함한다.
특정 실시 예들에서, 본 공개는 무선 주파수 시스템에 관한 것이다. 상기 무선 주파수 시스템은 전력 관리 집적 회로(PMIC), 제1 전력 증폭기 모듈 및 제2 전력 증폭기 모듈을 포함한다. 상기 PMIC는 배터리 전압으로부터 조정 전압을 생성하고 복수의 제어 전압을 이용하여 상기 조정 전압의 전압 레벨을 제어하도록 구성된 DC-DC 컨버터를 포함한다. 상기 제1 전력 증폭기 모듈은 제1 무선 주파수(RF) 신호를 증폭하도록 구성된 제1 전력 증폭기와 상기 제1 RF 신호의 포락선을 기반으로 상기 조정 전압의 전압 레벨을 조정함으로써 상기 제1 전력 증폭기에 대한 제1 전력 증폭기 공급 전압을 생성하도록 구성된 제1 에러 증폭기를 포함한다. 상기 제1 전력 증폭기 모듈은 상기 제1 전력 증폭기가 적어도 부분적으로 상기 제1 전력 증폭기 공급 전압의 전압 레벨을 기반으로 인에이블될 때 상기 복수의 제어 전압 중 제1 제어 전압의 전압 레벨을 변경하도록 구성되어 있다. 상기 제2 전력 증폭기 모듈은 제2 RF 신호를 증폭하도록 구성된 제2 전력 증폭기와 상기 제2 RF 신호의 포락선을 기반으로 상기 조정 전압의 전압 레벨을 조정함으로써 상기 제2 전력 증폭기에 대한 제2 전력 증폭기 공급 전압을 생성하도록 구성된 제2 에러 증폭기를 포함한다. 상기 제2 전력 증폭기 모듈은 상기 제2 전력 증폭기가 적어도 부분적으로 상기 제2 전력 증폭기 공급 전압의 전압 레벨을 기반으로 인에이블될 때 상기 복수의 제어 전압 중 제2 제어 전압의 전압 레벨을 변경하도록 구성되어 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 제1 전력 증폭기 모듈은 상기 조정 전압과 상기 제1 전력 증폭기 공급 전압 사이에 전기적으로 연결된 제1 인덕터를 포함하고, 상기 제2 전력 증폭기 모듈은 상기 조정 전압과 상기 제2 전력 증폭기 공급 전압 사이에 전기적으로 연결된 제2 인덕터를 포함한다.
몇몇 실시 예에서, 상기 무선 주파수 시스템은 폰 보드, 제1 인덕터, 및 제2 인덕터를 더 포함한다. 상기 제1 인덕터는 상기 폰 보드 상에서 상기 조정 전압과 상기 제1 전력 증폭기 공급 전압 사이에 전기적으로 연결되어 있다. 상기 제2 인덕터는 상기 폰 보드 상에서 상기 조정 전압과 상기 제2 전력 증폭기 공급 전압 사이에 전기적으로 연결되어 있다.
수 개의 실시 예에 따르면, 상기 무선 주파수 시스템은 제3 RF 신호를 증폭하도록 구성된 제3 전력 증폭기와 상기 제3 RF 신호의 포락선을 기반으로 상기 조정 전압의 전압 레벨을 조정함으로써 상기 제3 전력 증폭기에 대한 제3 전력 증폭기 공급 전압을 생성하도록 구성된 제3 에러 증폭기를 포함하는 제3 전력 증폭기 모듈을 포함한다. 상기 제3 전력 증폭기 모듈은 상기 제3 전력 증폭기가 적어도 부분적으로 상기 제3 전력 증폭기 공급 전압의 전압 레벨을 기반으로 인에이블될 때 상기 복수의 제어 전압 중 제3 제어 전압의 전압 레벨을 변경하도록 구성되어 있다.
도 1은 무선 주파수(RF) 신호를 증폭하기 위한 전력 증폭기 모듈의 개략도이다.
도 2는 도 1의 전력 증폭기 모듈들 중 1 이상을 포함할 수 있는 무선 장치 예의 개략 블록 도이다.
도 3a는 포락선 추적기를 포함하는 전력 증폭기 시스템의 한 예의 개략 블록 도이다.
도 3b는 포락선 추적기를 포함하는 전력 증폭기 시스템의 다른 예의 개략 블록 도이다.
도 4a-4b는 전력 증폭기 공급 전압 대 시간의 2가지 예를 보여주고 있다.
도 5는 포락선 추적 시스템의 일 실시 예의 개략 블록 도이다.
도 6은 부스트 컨버터의 일 실시 예의 회로도이다.
도 7은 벅 컨버터의 일 실시 예의 회로도이다.
도 8은 히스테리시스 전류 비교기의 일 실시 예의 회로도이다.
도 9는 에러 증폭기의 일 실시 예의 회로도이다.
도 10은 포락선 추적 시스템의 다른 실시 예의 개략 블록 도이다.
도 11은 도 5의 포락선 추적 시스템에 대한 전류 대 시간 그래프의 일 예를 보여주고 있다.
도 12는 포락선 추적 시스템의 다른 실시 예의 개략 블록 도이다.
도 13은 포락선 추적 시스템의 일 실시 예의 개략 블록 도이다.
도 14는 포락선 추적 모듈의 다른 실시 예의 개략 블록 도이다.
도 15는 폰 보드의 일 실시 예의 개략 블록 도이다.
도 16a는 RF 시스템의 일 실시 예의 개략 블록 도이다.
도 16b는 RF 시스템의 다른 실시 예의 개략 블록 도이다.
도 17a는 일 실시 예에 따른 멀티-대역 전력 증폭기 시스템의 개략 블록 도이다.
도 17b는 다른 실시 예에 따른 멀티-대역 전력 증폭기 시스템의 개략 블록 도이다.
도 18은 도 12의 포락선 추적 시스템에 대한 전압 대 시간의 그래프의 일 예를 보여주고 있다.
도 19는 일 실시 예에 따른 멀티-모드 전력 증폭기 모듈의 개략 블록 도이다.
여기에 제시된 머리말들은, 있다 하더라도, 단지 편의를 위한 것이지 청구된 발명의 범위 또는 의미에 반드시 영향을 주지는 않는다.
포락선 추적기( envelope tracker )를 포함하는 전력 증폭기 시스템들의 예의 개요
도 1은 무선 주파수(RF) 신호를 증폭하기 위한 전력 증폭기 모듈(PAM)(10)의 개략 도이다. 도시된 전력 증폭기 모듈(10)은 증폭된 RF 신호(RF_OUT)를 생성하기 위해서 RF 신호(RF_IN)를 증폭하도록 구성될 수 있다. 여기에 기술된 바와 같이, 전력 증폭기 모듈(10)은 1 이상의 전력 증폭기를 포함할 수 있다.
도 2는 도 1의 전력 증폭기 모듈들(10) 중 1 이상을 포함할 수 있는 무선 또는 모바일 장치(11)의 예의 개략 블록 도이다. 무선 장치(11)는 또한 본 공개의 1 이상의 피처를 구현하는 포락선 추적 시스템을 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 무선 장치(11)의 예는 멀티-대역/멀티-모드 모바일 폰과 같은 멀티-대역 및/또는 멀티-모드 장치를 나타낼 수 있다. 예로, GSM(Global System for Mobile) 통신 표준은 전세계의 대부분에서 이용되고 있는 디지털 셀룰러 통신의 한 모드이다. GSM 모드 모바일 폰들은 4개의 주파수 대역: 850 MHz(대략 Tx에서는 824-849 MHz, Rx에서는 869-894 MHz), 900 MHz(대략 Tx에서는 880-915 MHz, Rx에서는 925-960 MHz), 1800 MHz(대략 Tx에서는 1710-1785 MHz, Rx에서는 1805-1880 MHz), 및 1900 MHz(대략 Tx에서는 1850-1910 MHz, Rx에서는 1930-1990 MHz) 중 1 이상에서 작동할 수 있다. 또한 GSM 대역들의 변형 및/또는 지역적/국가적 구현은 전세계의 다양한 곳에서 이용된다.
CDMA(code division multiple access)는 모바일 폰 장치들에서 구현될 수 있는 다른 표준이다. 특정 구현들에서, CDMA 장치들은 800 MHz, 900 MHz, 1800 MHz 및 1900 MHz 대역 중 1 이상에서 작동할 수 있는 한편 특정 W-CDMA 및 롱텀 에볼루션(LTE) 장치들은, 예들 들어, 약 22개의 무선 주파수 스펙트럼 대역에서 작동할 수 있다.
본 공개의 1 이상의 피처는 앞서 언급한 예의 모드들 및/또는 대역들에서, 그리고 다른 통신 표준으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 802.11, 2G, 3G, 4G, LTE, 및 어드밴스드 LTE는 그러한 표준의 비-제한 예이다.
특정 실시 예들에서, 무선 장치(11)는 스위치(12), 송수신기(13), 안테나(14), 전력 증폭기(17), 제어 컴포넌트(18), 컴퓨터 판독가능 매체(19), 프로세서(20), 배터리(21) 및 포락선 추적기(30)를 포함할 수 있다.
송수신기(13)는 안테나(14)를 통한 전송을 위해 RF 신호를 생성할 수 있다. 더욱이, 송수신기(13)는 안테나(14)로부터 인입 RF 신호를 수신할 수 있다.
RF 신호의 전송 및 수신에 관련된 다양한 기능들은 송수신기(13)로서 도 2에 집약적으로 표현되어 있는 1 이상의 컴포넌트에 의해 성취될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 단일 컴포넌트는 전송 및 수신 기능들을 제공하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 전송 및 수신 기능들은 개별 컴포넌트들에 의해 제공될 수 있다.
유사하게, RF 신호의 전송 및 수신에 관련된 다양한 안테나 기능들은 안테나(14)로서 도 2에 집약적으로 도시되어 있는 1 이상의 컴포넌트에 의해 성취될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 단일 안테나는 전송 및 수신 기능을 제공하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 전송 및 수신 기능들은 개별 안테나에 의해 제공될 수 있다. 또 다른 예에서, 무선 장치(11)에 관련된 상이한 대역들에는 상이한 안테나들이 제공될 수 있다.
도 2에서, 송수신기(13)로부터의 1 이상의 출력 신호는 1 이상의 전송 경로(15)를 통해서 안테나(14)에 제공되는 것으로 도시되어 있다. 도시된 예에서, 상이한 전송 경로들(15)은 상이한 대역들 및/또는 상이한 전력 출력들에 관련된 출력 경로들을 나타낼 수 있다. 예로, 도시된 예의 2개 전력 증폭기들(17)은 상이한 전력 출력 구성들(예로, 저전력 출력 및 고전력 출력)에 관련된 증폭들 및/또는 상이한 대역들에 관련된 증폭들을 나타낼 수 있다. 도 2가 2개의 전송 경로(15)와 2개의 전력 증폭기(17)를 이용하는 구성을 보여주고 있을지라도, 무선 장치(11)는 더 많거나 적은 전송 경로(15) 및/또는 더 많거나 적은 전력 증폭기(17)를 포함하도록 적응될 수 있다.
도 2에서, 안테나(14)로부터 검출된 1 이상의 신호는 1 이상의 수신 경로(16)를 통해서 송수신기(13)에 제공되는 것으로 도시되어 있다. 도시된 예에서, 상이한 수신 경로들(16)은 상이한 대역들에 관련된 경로들을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 도시된 예의 4개 경로들(16)은 어떤 무선 장치들에 제공되는 4-대역(quad-band) 성능을 나타낼 수 있다. 도 2가 4개의 수신 경로(16)를 이용하는 구성을 도시하고 있을지라도, 무선 장치(11)는 더 많거나 적은 수신 경로(16)를 포함하도록 적응될 수 있다.
수신 경로와 전송 경로 사이의 스위칭을 용이하게 하기 위해서, 스위치들(12)은 안테나(14)를 선택된 전송 또는 수신 경로에 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다. 그래서, 스위치들(12)은 무선 장치(11)의 동작에 관련된 다수의 스위칭 기능을 제공할 수 있다. 특정 실시 예들에서, 스위치들(12)은, 예를 들어, 상이한 대역들 사이의 스위칭, 상이한 전력 모드들 사이의 스위칭, 전송 및 수신 모드들 사이의 스위칭, 또는 이들의 어떤 결합에 관련된 기능들을 제공하도록 구성된 다수의 스위치를 포함할 수 있다. 스위치들(12)은 또한 신호들의 여과 및/또는 듀플렉싱을 포함해서, 추가 기능을 제공하도록 구성될 수 있다.
도 2는 특정 실시 예들에서, 스위치들(12), 전력 증폭기들(17), 포락선 추적기(30) 및/또는 다른 작동 컴포넌트들의 동작들에 관련된 다양한 제어 기능을 제어하기 위한 제어 컴포넌트(18)가 제공될 수 있음을 보여주고 있다.
특정 실시 예들에서, 프로세서(20)는 여기에 기술된 다양한 프로세스의 구현을 용이하게 하도록 구성될 수 있다. 프로세서(20)는 다양한 컴퓨터 프로그램 명령어를 구현할 수 있다. 프로세서(20)는 범용 컴퓨터, 전용 컴퓨터, 또는 다른 프로그램가능 데이터 처리 장치일 수 있다.
특정 실시 예들에서, 이들 컴퓨터 프로그램 명령어는 또한 컴퓨터-판독가능 메모리(19)에 저장될 수 있고, 컴퓨터-판독가능 메모리(19)에 저장된 명령어들은 프로세서(20)에게 특정 방식으로 작동하도록 지시할 수 있다.
도시된 무선 장치(11)는 또한 전력 증폭기 공급 전압을 전력 증폭기들(17) 중 1 이상에 제공하는데 이용될 수 있는 포락선 추적기(30)를 포함한다. 예를 들어, 포락선 추적기(30)는 증폭될 RF 신호의 포락선을 기반으로 전력 증폭기들(17)에 제공된 공급 전압을 변경하도록 구성될 수 있다. 도시된 구현에서, 포락선 신호는 송수신기(13)로부터 포락선 추적기(30)에 제공된다. 그러나, 예를 들어, 포락선 신호가 기저대 프로세서 또는 전력 관리 집적 회로(PMIC)로부터 포락선 추적기(30)에 제공되는 구성들을 포함해서, 다른 구현들도 가능하다. 더욱이, 특정 구현들에서, 포락선 신호는 임의 적합한 포락선 검출기를 이용하여 RF 신호의 포락선을 검출함으로써 RF 신호로부터 생성될 수 있다.
포락선 추적기(30)는 배터리(21)에 전기적으로 연결될 수 있고, 이는, 예를 들어, 리튬-이온 배터리를 포함해서, 무선 장치(11)에 이용하기에 적합한 임의 배터리일 수 있다. 이하 좀더 상세히 기술되듯이, 전력 증폭기들(17) 중 1 이상에 제공되는 전압을 제어함으로써, 배터리(21)로부터 소모되는 전력이 감소할 수 있고, 그럼으로써 무선 장치(11)의 배터리 수명이 개선된다.
도 3a는 포락선 추적기(30)를 포함하는 전력 증폭기 시스템(26)의 일례의 개략 블록 도이다. 도시된 전력 증폭기 시스템(26)은 스위치들(12), 안테나(14), 배터리(21), 방향성 커플러(24), 포락선 추적기(30), 전력 증폭기(32) 및 송수신기(33)를 포함한다. 도시된 송수신기(33)는 기저대 프로세서(34), 포락선 성형 블록(35), 디지털-아날로그 컨버터(DAC)(36), I/Q 변조기(37), 믹서(38), 및 아날로그-디지털 컨버터(ADC)(39)를 포함한다.
기저대 프로세서(34)는 필요한 진폭, 주파수 및 위상의 정현파의 신호 성분 또는 신호에 대응하는 I 신호 및 Q 신호를 생성하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, I 신호는 정현파의 동위상 성분을 나타내는데 이용될 수 있고, Q 신호는 정현파의 대등한 표현일 수 있는 정현파의 직각 성분을 나타내는데 이용될 수 있다. 특정 실시 예들에서, I 및 Q 신호들은 다양한 포맷으로 I/Q 변조기(37)에 제공될 수 있다. 기저대 프로세서(34)는 기저대 신호를 처리하도록 구성된 임의 적합한 프로세서일 수 있다. 예로, 기저대 프로세서(34)는 디지털 신호 프로세서, 마이크로프로세서, 프로그램가능 코어, 또는 이들의 임의 조합을 포함할 수 있다. 더욱이, 몇몇 실시 예에서는, 2 이상의 기저대 프로세서(34)가 전력 증폭기 시스템(26) 에 포함될 수 있다.
I/Q 변조기(37)는 기저대 프로세서(34)로부터 I 및 Q 신호들을 수신하고 I 및 Q 신호들을 처리하여 RF 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, I/Q 변조기(37)는 I 및 Q 신호들을 아날로그 포맷으로 변환하도록 구성된 DAC들, I 및 Q 신호들을 무선 주파수로 상향 변환(upconvert)하기 위한 믹서들, 및 상향 변환된 I 및 Q 신호들을 결합하여 전력 증폭기(32)에 의한 증폭에 적합한 RF 신호로 만들기 위한 신호 결합기를 포함할 수 있다. 특정 구현들에서, I/Q 변조기(37)는 처리된 신호들의 주파수 콘텐츠를 여과하도록 구성된 1 이상의 필터를 포함할 수 있다.
포락선 성형 블록(35)은 I 및 Q 신호들에 관련된 포락선 또는 진폭 데이터를 성형된 포락선 데이터로 변환하는데 이용될 수 있다. 기저대 프로세서(34)로부터의 포락선 데이터의 성형은, 예를 들어, 전력 증폭기(32)의 선형성을 최적화하고 및/또는 전력 증폭기(32)의 필요한 이득 압축을 성취하기 위해서 포락선 신호를 조정함으로써 전력 증폭기 시스템(26)의 성능을 개선하는데 도움을 줄 수 있다. 특정 구현들에서, 포락선 성형 블록(35)은 디지털 블록이고, DAC(36)는 성형된 포락선 데이터를 포락선 추적기(30)가 이용하기에 적합한 아날로그 포락선 신호로 변환하는데 이용된다. 그러나, 다른 구현들에서, DAC(36)는, 포락선 신호의 추가 처리시에 포락선 추적기(30)에 도움을 주기 위해 포락선 추적기(30)에 디지털 포락선 신호를 제공하는 것을 위해 생략될 수 있다.
포락선 추적기(30)는 송수신기(33)로부터 포락선 신호를 그리고 배터리(21)로부터 배터리 전압 VBATT을 수신할 수 있고, 이 포락선에 관련해서 변하는 전력 증폭기(32) 대한 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA을 생성하는데 포락선 신호를 이용할 수 있다. 전력 증폭기(32)는 송수신기(33)의 I/Q 변조기(37)로부터 RF 신호를 수신할 수 있고, 증폭된 RF 신호를 스위치들(12)을 통해서 안테나(14)에 제공할 수 있다.
방향성 커플러(24)는 전력 증폭기(32)의 출력과 스위치들(12)의 입력 사이에 배치될 수 있으며, 그럼으로써 스위치들(12)의 삽입 손실을 포함하지 않는 전력 증폭기(32)의 출력 전력 측정이 가능해진다. 방향성 커플러(24)로부터 감지된 출력 신호는 믹서(38)에 제공될 수 있고, 이는 감지된 출력 신호에 제어 주파수의 기준 신호를 곱하여 감지된 출력 신호의 주파수 스펙트럼을 다운시프트(downshift)할 수 있다. 다운시프트된 신호는 ADC(39)에 제공될 수 있고, 이는 다운시프트된 신호를 기저대 프로세서(34)에 의한 처리에 적합한 디지털 포맷으로 변환할 수 있다. 전력 증폭기(32)의 출력과 기저대 프로세서(34)의 입력 사이에 피드백 경로를 포함시킴으로써, 기저대 프로세서(34)가 I 및 Q 신호에 관련된 I 및 Q 신호들 및/또는 포락선 데이터를 동적으로 조정하여 전력 증폭기 시스템(26)의 동작을 최적화하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 이러한 식으로 전력 증폭기 시스템(26)을 구성하면 전력 증폭기(32)의 전력 부가 효율(PAE) 및/또는 선형성을 제어하는데 도움을 줄 수 있다.
전력 증폭기 시스템(26)이 단일 전력 증폭기를 포함하고 있는 것으로 도시되어 있을지라도, 여기에서의 가르침은, 예를 들어, 멀티-모드 및/또는 멀티-모드 전력 증폭기 시스템들을 포함해서, 다수의 전력 증폭기를 포함하는 전력 증폭기 시스템들에 적용될 수 있다.
도 3b는 포락선 추적기(30)를 포함하는 전력 증폭기 시스템(40)의 다른 예의 개략적인 블록 도이다. 도시된 전력 증폭기 시스템(40)은 포락선 추적기(30), 전력 증폭기(32), 인덕터(27), 임피던스 정합 블록(31), 스위치들(12), 및 안테나(14)를 포함한다. 도시된 포락선 추적기(30)는 RF 신호의 포락선을 수신하고 배터리 전압 VBATT을 이용하는 전력 증폭기(32)에 대한 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA을 생성하도록 구성되어 있다.
도시된 전력 증폭기(32)는 이미터, 베이스, 및 콜렉터를 갖고 있는 바이폴라 트랜지스터(29)를 포함하고 있다. 바이폴라 트랜지스터(29)의 이미터는 전력 저 공급 전압 V1에 전기적으로 연결될 수 있고, 이는, 예를 들어, 접지 전원(ground supply)일 수 있다. 게다가, 무선 주파수(RF) 신호는 바이폴라 트랜지스터(29)의 베이스에 제공될 수 있다. 바이폴라 트랜지스터(29)는 콜렉터에서 증폭된 RF 신호가 생성되도록 RF 신호를 증폭할 수 있다. 바이폴라 트랜지스터(29)는 임의 적합한 장치일 수 있다. 한 구현에서, 바이폴라 트랜지스터(29)는 이종접합 바이폴라 트랜지스터(HBT)이다.
전력 증폭기(32)는 증폭된 RF 신호를 스위치들(12)에 제공하도록 구성될 수 있다. 임피던스 정합 블록(31)은 전력 증폭기(32)와 스위치들(12) 사이에 전기 연결을 종단하는데(terminate) 이용될 수 있고, 이는 전력 증폭기(32)를 이용하여 생성된 증폭된 RF 신호의 전력 전달을 증가시키고 및/또는 반사를 줄이는데 도움을 줄 수 있다.
인덕터(27)는 고 주파수 RF 신호 성분들을 억누르거나 차단하면서 포락선 추적기(30)에 의해 생성된 전력 증폭기 공급 전압 VCC - PA으로 전력 증폭기(32)에 전원을 공급하는 데 포함될 수 있다. 인덕터(27)는 포락선 추적기(30)에 전기적으로 연결된 제1 단부, 및 바이폴라 트랜지스터(29)의 콜렉터에 전기적으로 연결된 제2 단부를 포함할 수 있다.
도 3b가 전력 증폭기(32)의 한 구현을 도시하고 있을지라도, 숙련된 기술자들은 여기에 기술된 가르침들이 멀티-스테이지 전력 증폭기들 및 다른 트랜지스터 구조들을 이용하는 전력 증폭기들과 같은, 다양한 전력 증폭기 구조에 적용될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 몇몇 구현들에서 바이폴라 트랜지스터(29)는 실리콘 FET, 갈륨 비소(GaAs) 고 전자 이동도 트랜지스터(HEMT), 또는 측면 확산 금속 산화물 반도체(LDMOS) 트랜지스터와 같은, 전계 효과 트랜지스터(FET)를 이용하기 위해 생략될 수 있다. 게다가, 전력 증폭기(32)는 바이어싱 회로와 같은, 추가 회로를 포함하도록 적응될 수 있다.
도 4a-4b는 전력 증폭기 공급 전압 대 시간의 2가지 예를 보여주고 있다.
도 4a에서, 그래프(47)는 시간에 대한 RF 신호(41)의 전압과 전력 증폭기 공급 전압(43)의 한 예를 보여주고 있다. RF 신호(41)는 포락선(42)을 갖고 있다.
전력 증폭기의 전력 증폭기 공급 전압(43)이 RF 신호(41)의 전압보다 큰 전압을 갖는다는 것은 중요할 수 있다. 예를 들어, RF 신호의 크기보다 적은 크기를 갖는 전력 증폭기 공급 전압을 이용하여 전력 증폭기에 전력을 공급하면 RF 신호가 클립(clip)될 수 있고, 그럼으로써 신호 왜곡 및/또는 다른 문제점들이 발생한다. 그래서, 전력 증폭기 공급 전압(43)이 포락선(42)의 전압보다 커야 한다는 점은 중요할 수 있다. 그러나, 전력 증폭기 공급 전압(43)과 포락선(42) 사이의 영역은 손실 에너지를 나타낼 수 있고 이는 배터리 수명을 감소시킬 수 있고 무선 장치에서 발생하는 열을 증가시킬 수 있으므로, 전력 증폭기 공급 전압(43)과 RF 신호(41)의 포락선(42) 사이의 전압 차를 줄이는 것이 바람직할 수 있다.
도 4b에서, 그래프(48)는 시간에 대한 RF 신호(41)의 전압과 전력 증폭기 공급 전압(44)의 다른 예를 보여주고 있다. 도 4a의 전력 증폭기 공급 전압(43)과는 대조적으로, 도 4b의 전력 증폭기 공급 전압(44)은 RF 신호(41)의 포락선(42)에 관련해서 변한다. 도 4b에서 전력 증폭기 공급 전압(44)과 포락선(42) 사이의 영역은 도 4a의 전력 증폭기 공급 전압(43)과 포락선(42) 사이의 영역보다 작으며, 그래서, 도 4b의 그래프(48)는 보다 큰 에너지 효율을 갖는 전력 증폭기 시스템에 관련될 수 있다.
포락선 추적 시스템의 개요
포락선 추적을 위한 장치 및 방법들이 여기에 공개된다. 특정 구현들에서, 전력 증폭기에 대한 전력 증폭기 공급 전압을 생성하기 위한 포락선 추적 시스템이 제공된다. 포락선 추적 시스템은 전력 증폭기에 의해 증폭된 RF 신호의 포락선을 기반으로 전력 증폭기 공급 전압의 전압 레벨을 제어하기 위해 병렬로 동작하도록 구성되어 있는 벅 컨버터(buck converter) 및 에러 증폭기를 포함할 수 있다. 벅 컨버터는 배터리 전압을 스텝 다운 또는 벅 전압으로 변환하도록 구성될 수 있고, 에러 증폭기는 고속 변화 출력 전류를 이용하여 스텝 다운 전압의 크기를 조정함으로써 전력 증폭기 공급 전압을 생성할 수 있다.
특정 구현들에서, 에러 증폭기는 에러 증폭기의 출력 전류의 크기를 기반으로 변하는 에러 전류를 생성할 수 있고, 벅 컨버터는 에러 전류를 기반으로 벅 전압의 크기를 제어할 수 있다. 에러 전류를 이용하여 벅 컨버터를 제어하는 것은 포락선 추적 시스템의 전체 효율을 개선하는데 도움을 줄 수 있다. 예를 들어, 에러 증폭기는 벅 컨버터의 전력 효율보다 적은 전력 효율을 갖지만 벅 컨버터의 속도보다 빠른 속도를 가질 수 있다. 그래서, 에러 전류를 기반으로 벅 전압과 전력 증폭기 공급 전압을 제어하도록 벅 컨버터를 구성하는 것은 에러 증폭기가 제공하는 전류 량을 감소시킴으로써 포락선 추적 시스템의 전체 전력 효율을 개선하는데 도움을 줄 수 있다.
도 5는 포락선 추적 시스템(50)의 일 실시 예의 개략 블록 도이다. 포락선 추적 시스템(50)은 배터리(21), 에러 증폭기(51), 피드백 회로(52), 벅 컨버터(53) 및 부스트 컨버터(54)를 포함한다.
에러 증폭기(51)는 포락선 신호(ENVELOPE)를 수신하도록 구성된 제1 입력, 피드백 회로(52)의 제1 단자에 전기적으로 연결된 제2 입력, 및 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA에, 벅 컨버터(53)의 출력에, 그리고 피드백 회로(52)의 제2 단자에 전기적으로 연결된 출력을 포함한다. 에러 증폭기(51)는 에러 전류 IERROR을 생성하고 에러 전류 IERROR를 벅 컨버터(53)에 제공하도록 구성되어 있다.
피드백 회로(52)는 임의 적합한 회로일 수 있으며, 액티브 및/또는 패시브 회로를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 피드백 회로(52)는 피드백 회로의 제1 단자와 제2 단자 사이에 전기적으로 연결된 저항기를 포함한다. 그러나, 피드백 회로(52)의 임의 적합한 구현도 이용될 수 있다.
부스트 컨버터(54)는 배터리(21)로부터 배터리 전압 VBATT을 수신하도록 구성된다. 부스트 컨버터(54)는 부스트 전압 VBOOST을 생성하도록 구성되어 있으며, 이는 배터리 전압 VBATT의 전압 레벨보다 높은 전압을 가질 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 부스트 전압 VBOOST은 에러 증폭기(51)에 전력을 공급하는데 이용될 수 있다. 부스트 컨버터(54)가 단일 승압된 출력 전압을 생성하는 것으로 도시되어 있을지라도, 특정 구현들에서 부스트 컨버터(54)는 필요한 전압 레벨의 전원을 다른 컴포넌트들 또는 회로에 제공하기 위해서 복수의 승압된 출력 전압을 생성하도록 구성될 수 있다.
벅 컨버터(53)는 배터리(21)로부터 배터리 전압 VBATT을 그리고 에러 증폭기(51)로부터 에러 전류 IERROR를 수신하도록 구성되어 있다. 벅 컨버터(53)는 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA에 대한 전류를 내부 인덕터를 통해서 싱킹(shinking)하거나 소싱(sourcing)하여 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA의 전압 레벨을 제어하도록 구성된 출력을 포함하다. 벅 컨버터(53)는 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA을 배터리 전압 VBATT의 전압 레벨보다 낮은 전압 레벨로 제어하는데 이용될 수 있다. 이하 좀더 상세히 기술되듯이, 벅 컨버터(53)는 에러 전류 IERROR를 기반으로 시간에 따라 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA의 크기를 제어할 수 있다.
도시된 포락선 추적 시스템(50)은 벅 컨버터(53)와 에러 증폭기(51)를 포함하며, 이들은 포락선 신호를 기반으로 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA의 전압 레벨을 제어하기 위해 병렬로 작동하도록 구성되어 있다. 벅 컨버터(53)는 에러 증폭기의 전력 효율보다 큰 전력 효율을 갖지만 에러 증폭기의 추적 속도보다는 느린 추적 속도를 가질 수 있다. 그래서 에러 증폭기(51)는 포락선 신호의 고 주파수 성분을 추적하는데 이용될 수 있는 한편 벅 컨버터(53)는 포락선 신호의 저 주파수 성분을 추적하는데 이용될 수 있다. 도시된 구성에서, 에러 증폭기(51)는 부스트 전압 VBOOST을 이용하여 전력 공급되고, 그래서 에러 증폭기(51)는 또한 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA의 전압 레벨이 배터리 전압 VBATT보다 높게 되도록 제어하는데 이용될 수 있다.
도 5에 도시된 구성에서, 에러 증폭기(51)는 벅 컨버터(53)가 포락선 신호를 추적하는데 도움을 주기 위해서 벅 컨버터(53)에 에러 전류 IERROR을 제공한다. 에러 전류 IERROR는 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA의 현 또는 지금의 전압 레벨과 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA의 필요한 전압 레벨 사이의 차를 나타낼 수 있다. 에러 증폭기(51)는 벅 컨버터(53)의 전력 효율보다 낮은 전력 효율을 갖지만 벅 컨버터(53)의 속도보다 빠른 속도를 가질 수 있기 때문에, 벅 컨버터(53)를 에러 전류 IERROR를 기반으로 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA을 제어하도록 구성하여 에러 증폭기(51)가 제공하는 전류 량을 줄임으로써 포락선 추적 시스템(50)의 전체 전력 효율을 개선하는데 도움을 줄 수 있다. 예를 들어, 에러 전류 IERROR는 에러 증폭기(51)가 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA에 대한 전류를 싱크(sink)나 소싱(source)할 때 변할 수 있고, 벅 컨버터(53)는 에러 증폭기(51)의 에러 전류 IERROR와 출력 전류의 크기를 줄이기 위해서 시간에 따라 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA의 전압 레벨을 제어할 수 있다.
이전에 기술된 바와 같이, 부스트 컨버터(54)는 배터리 전압 VBATT의 전압 크기보다 큰 전압 크기를 가질 수 있는 부스트 전압 VBOOST을 생성할 수 있다. 부스트 컨버터(54)를 포락선 추적 시스템(50)에 포함시켜 에러 증폭기(51)가 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA를 배터리 전압 VBATT보다 높은 전압 레벨로 제어할 수 있게 할 수 있다. 이러한 식으로 포락선 추적 시스템(50)을 구성하면 포락선 추적 시스템(50)을 이용하여 전력 공급되는 전력 증폭기가 비교적 큰 부하 선 임피던스를 구동할 수 있게 할 수 있다. 예를 들어, 큰 부하 선 임피던스를 구동하는 전력 증폭기는 전력 증폭기가 비교적 큰 RF 입력 신호를 증폭하고 있을 때 전력 증폭기의 출력에서 비교적 큰 전압 스윙(swing)을 가질 수 있다. 이와 같이, 포락선 추적 시스템(50)이 배터리 전압 VBATT보다 높은 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA을 제어하도록 구성되면, 전력 증폭기의 출력 신호를 클립핑(clipping)하거나 아니면 왜곡시킴이 없이 전력 증폭기의 출력 신호가 배터리 전압 VBATT을 초과하게 함으로써 전력 증폭기가 구동할 수 있는 최대 부하 선 임피던스를 증가시킬 수 있다.
포락선 추적 시스템(50)은 다른 포락선 추적 스킴들에 비해서 많은 장점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 포락선 추적 시스템(50)은 고 전력 효율을 제공하면서 비교적 강력한 포락선 추적을 제공할 수 있다. 게다가, 포락선 추적 시스템(50)은, 예를 들어, 이산 인덕터들과 같은 비교적 적은 수의 외부 컴포넌트들을 포함해서, 비교적 적은 수의 컴포넌트를 가질 수 있다. 특정 구현들에서, 포락선 추적 시스템(50)은 전력 증폭기와 함께 멀티-칩 모듈(MCM)과 같은 공통 모듈에 통합되어 있다. 그러나, 다른 구성들도 가능하다.
도 6은, 예를 들어, 도 5의 포락선 추적 시스템(50)에 이용될 수 있는 부스트 컨버터(60)의 일 실시 예의 회로도이다. 부스트 컨버터(60)는 부스트 회로(63)와 부스트 제어 블록(64)을 포함한다. 부스트 회로(63)는 배터리 전압 VBATT을 수신하고 배터리 전압 VBATT의 전압 크기를 승압 또는 증가시켜 부스트 전압 VBOOST를 생성하도록 구성되어 있다. 부스트 제어 블록(64)은 부스트 전압 VBOOST과 부스트 회로(63)를 제어하기 위한 제어 출력을 수신하도록 구성된 피드백 입력을 포함한다.
부스트 회로(63)는 인덕터(65), 제1 및 제2 스위치(66a, 66b) 및 바이패스 커패시터(67)를 포함한다. 인덕터(65)는 배터리 전압 VBATT에 전기적으로 연결된 제1 단부 및 제1 스위치(66a)의 제1 단부와 제2 스위치(66b)의 제1 단부에 전기적으로 연결된 제2 단부를 포함한다. 제1 스위치(66a)는, 예를 들어, 접지 전원일 수 있는 제1 또는 전력 저 공급 전압 V1에 전기적으로 연결된 제2 단부를 더 포함한다. 제2 스위치(66b)는 부스트 전압 VBOOST과 커패시터(67)의 제1 단부에 전기적으로 연결된 제2 단부를 더 포함한다. 바이패스 커패시터(67)는 전력 저 공급 전압 V1에 전기적으로 연결된 제2 단부를 더 포함한다. 바이패스 커패시터(67)는 부스트 전압 VBOOST을 여과하는데 이용될 수 있다. 특정 구현에서 바이패스 커패시터(67)는 부스트 커패시터의 부하로부터 비교적 짧은 거리에 배치 또는 위치될 수 있다.
부스트 제어 블록(64)은 부스트 전압 VBOOST을 생성하기 위해서 부스트 회로(63)를 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 부스트 회로(63)가 연속해서 작동할 때, 부스트 제어 블록(64)은 부스트 회로(63)의 제1 부스트 상(phase)에 관련된 구성과 부스트 회로(63)의 제2 부스트 상에 관련된 구성 사이에 제1 및 제2 스위치(66a, 66b)들의 상태를 정기적으로 전환함으로써 부스트 전압 VBOOST을 생성할 수 있다. 예를 들어, 부스트 회로(63)의 제1 부스트 상 동안, 부스트 제어 블록(64)은 배터리 전압 VBATT으로부터의 전류를 인덕터(65)와 제1 스위치(66a)를 통해서 전력 저 공급 전압 V1에 제공함으로써 인덕터(65)의 자계를 증가시키기 위해서 제2 스위치(66b)를 개방하고 제1 스위치(66a)는 폐쇄할 수 있다. 또한, 부스트 회로(63)의 제2 부스트 상 동안은, 부스트 제어 블록(64)은 인덕터(65)의 자계가 배터리 전압 VBATT으로부터 인덕터(65) 및 제2 스위치(66b)를 통해서 부스트 전압 VBOOST으로 가는 전류를 생성하도록 제2 스위치(66b)는 폐쇄하고 제1 스위치(66a)는 개방할 수 있다.
부스트 회로(63)는 부스트 전압 VBOOST을 생성할 때 2개 상에 걸쳐서 작동되는 것으로 기술되었을지라도, 부스트 회로(63)는 추가의 상들을 이용하여 동작하도록 구성될 수 있다. 예로, 부스트 회로(63)는 제1 부스트 상, 제2 부스트 상, 및 제1 및 제2 스위치(66a, 66b)의 개방에 관련된 제3 부스트 상 사이에 부스트 회로(63)를 전환함으로써 부스트 제어 블록(64)을 이용하여 간헐적으로 작동하도록 구성될 수 있다.
도 6이 여기에 기술된 포락선 추적 시스템들에 이용하기에 적합한 부스트 컨버터(60)의 일례를 도시하고 있을지라도, 예를 들어, 제1 및 제2 스위치(66a, 66b)가 다른 방식으로 연결 및/또는 작동되는 구성을 포함해서, 부스트 컨버터(60)의 다른 구성들이 이용될 수 있다.
도 7은, 예를 들어, 도 5의 포락선 추적 시스템(50)에 이용될 수 있는 벅 컨버터(70)의 일 실시 예의 회로도이다. 벅 컨버터(70)는 벅 회로(73)와 벅 제어 블록(74)을 포함한다. 벅 회로(73)는 배터리 전압 VBATT을 수신하여 벅 전압 VBUCK을 생성하도록 구성되어 있으며, 이 벅 전압 VBUCK은 배터리 전압 VBATT의 전압 크기보다 적은 전압 크기를 가질 수 있다. 벅 제어 블록(74)은 벅 전압 VBUCK을 수신하도록 구성된 피드백 입력, 에러 전류 IERROR을 수신하기 위한 에러 입력, 및 벅 회로(73)를 제어하기 위한 제어 출력을 포함한다. 도 5를 참조로 위에서 기술된 바와 같이, 벅 컨버터(70)는 전력 증폭기 공급 전압을 생성하도록 에러 증폭기와 병렬로 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 특정 구현들에서 벅 전압 VBUCK을 생성하도록 구성된 벅 컨버터(70)의 출력은 전력 증폭기 공급 전압에 전기적으로 연결되어 있다.
벅 회로(73)는 인덕터(75), 제1 및 제2 스위치(76a, 76b) 및 바이패스 커패시터(77)를 포함한다. 제1 스위치(76a)는 배터리 전압 VBATT에 전기적으로 연결된 제1 단부, 및 제2 스위치(76b)의 제1 단부와 인덕터(75)의 제1 단부에 전기적으로 연결된 제2 단부를 포함한다. 제2 스위치(76b)는 전력 저 공급 전압 V1에 전기적으로 연결된 제2 단부를 더 포함한다. 인덕터(76)는 벅 전압 VBUCK과 바이패스 커패시터(77)의 제1 단부에 전기적으로 연결된 제2 단부를 더 포함한다. 바이패스 커패시터(77)는 전력 저 공급 전압 V1에 전기적으로 연결된 제2 단부를 더 포함한다. 바이패스 커패시터(77)는 벅 전압 VBUCK을 여과하는 데 사용될 수 있다. 특정 구현에서, 바이패스 커패시터(77)는 벅 컨버터의 부하에 비교적 밀접하게 또는 가깝게 배치될 수 있다.
벅 제어 블록(74)은 벅 전압 VBUCK을 생성하기 위해서 벅 회로(73)를 제어하도록 구성될 수 있다. 예로, 벅 회로(73)가 연속 동작할 때, 벅 제어 블록(74)은 벅 회로(73)의 제1 벅 상에 관련된 구성과 벅 회로(73)의 제2 벅 상에 관련된 구성 사이에 제1 및 제2 스위치(76a, 76b)의 상태를 정기적으로 전환함으로써 벅 전압 VBUCK을 생성할 수 있다. 예를 들어, 벅 회로(73)의 제1 벅 상 동안, 벅 제어 블록(74)은 배터리 전압 VBATT으로부터의 전류를 인덕터(75) 및 제1 스위치(76a)를 통해서 벅 전압 VBUCK에 제공함으로써 인덕터(75)의 자계를 충전하기 위해서 제2 스위치(76b)는 개방하고 제1 스위치(76a)는 폐쇄할 수 있다. 또한, 벅 회로(73)의 제2 벅 상 동안, 벅 제어 블록(74)은 인덕터(75)의 자계가 전력 저 공급 전압 V1으로부터 제2 스위치(76b) 및 인덕터(75)를 통해서 벅 전압 VBUCK으로 흐르는 전류를 생성하도록 제2 스위치(76b)는 폐쇄하고 제1 스위치(76a)는 개방하도록 구성될 수 있다.
벅 회로(73)가 벅 전압 VBUCK을 생성할 때 2개 상에 걸쳐서 작동되는 것으로 기술되었을지라도, 벅 회로(73)는 추가 상들을 이용하여 작동하도록 구성될 수 있다. 예로, 벅 회로(73)는 제1 벅 상, 제2 벅 상, 및 제1 및 제2 스위치(76a, 76b) 각각의 개방에 관련된 제3 벅 상 사이에 벅 회로(73)를 전환하도록 구성된 벅 제어 블록(74)과 함께 간헐적으로 작동하도록 구성될 수 있다.
벅 제어 블록(74)은 에러 전류 IERROR를 기반으로 벅 회로(73)를 제어하는 데 이용될 수 있는 히스테리시트 전류 비교기(77)를 포함한다. 도 5에 관련해서 앞서 기술되었듯이, 에러 전류 IERROR는 에러 증폭기의 출력 전류에 관련해서 변할 수 있다. 히스테리시스 전류 비교기(77)는 에러 증폭기의 출력 전류를 줄이고 포락선 추적 시스템의 전체 효율을 개선하기 위해서 에러 전류 IERROR를 기반으로 벅 전압 VBUCK의 크기를 제어하는데 이용될 수 있다. 특정 구현에서, 에러 전류 IERROR은 차 에러 전류이고, 히스테리시스 전류 비교기(77)는 에러 전류 IERROR의 포지티브 또는 비-반전 전류 성분을 에러 전류 IERROR의 네거티브 또는 반전 전류 성분에 비교하고 이 결과를 기반으로 벅 전압 VBUCK을 제어하도록 구성되어 있다. 히스테리시스 전류 비교기(77)의 추가 세부 사항은 이하 더 기술된다.
도 7이 여기에 기술된 포락선 추적 시스템에 이용하기에 적합한 벅 컨버터(70)의 일례를 도시하고 있더라도, 다른 벅 컨버터 구성들이 이용될 수 있다.
도 8은, 예를 들어, 도 7의 벅 컨버터(70)에 이용될 수 있는 히스테리시스 전류 비교기(80)의 일 실시 예의 회로도이다. 히스테리시스 전류 비교기(80)는 제1 내지 제9 n-형 전계 효과 트랜지스터(NFETs)(81-89)와 제1 내지 제4 p-형 전계 효과 트랜지스터(PFETs)(91-94)를 포함한다. 히스테리시스 전류 비교기(80)는 기준 전류 IREF와, 차 에러 전류 IERROR +, IERROR -를 수신하고, 벅 컨버터를 제어하는데 이용될 수 있는 출력 신호 OUT를 생성하도록 구성되어 있다. 차 에러 전류 IERROR +, IERROR-는 포지티브 또는 비-반전 에러 전류 IERROR +와 네거티브 또는 반전 에러 전류 IERROR- 사이의 차에 대응할 수 있다.
제1 NFET(81)는 기준 전류 IREF를 수신하도록 구성된 드레인을 포함한다. 제1 NFET(81)의 드레인은 제1 NFET(81)의 게이트와 제2 NFET(82)의 게이트에 전기적으로 연결되어 있다. 제2 NFET(82)는 제1 PFET(91)의 드레인에 전기적으로 연결된 드레인을 더 포함한다. 제1 및 제2 NFET(81, 82)는 각각, 예를 들어, 접지 전원일 수 있는 전력 저 공급 전압 V1에 전기적으로 연결된 소스를 포함한다. 제3 NFET(83)는 네거티브 에러 전류 IERROR -를 수신하도록 구성된 드레인을 포함한다. 제3 NFET(83)의 드레인은 제3 NFET(83)의 게이트와 제4 NFET(84)의 게이트에 전기적으로 연결되어 있다. 제4 NFET(84)는 제1 PFET(91)의 게이트에, 제2 PFET(92)의 게이트 및 드레인에, 제7 NFET(87)의 드레인에, 제3 PFET(93)의 드레인에, 제9 NFET(89)의 게이트에, 그리고 제4 PFET(94)의 게이트에 전기적으로 연결된 드레인을 더 포함한다. 제3 및 제4 NFET(83, 84) 각각은 전력 저 공급 전압 V1에 전기적으로 연결된 소스를 더 포함한다. 제1 및 제2 PFET(91, 92) 각각은 제2 또는 전력 고 공급 전압 V2에 전기적으로 연결된 소스를 더 포함한다. 특정 구현들에서 전력 고 공급 전압 V2은 부스트 컨버터에 의해 생성된 부스트 전압이다. 그러나, 다른 구현들에서 전력 고 공급 전압 V2은 배터리 전압과 같은 다른 전압일 수 있다.
제5 NFET(85)는 포지티브 에러 전류 IERROR +를 수신하도록 구성된 드레인을 포함한다. 제5 NFET(85)의 드레인은 제5 NFET(85)의 게이트 및 제6 NFET(86)의 게이트에 전기적으로 연결되어 있다. 제6 NFET(86)는 제7 NFET(87)의 소스와 제8 NFET(88)의 소스에 전기적으로 연결된 드레인을 더 포함한다. 제5 및 제6 NFET(85, 86) 각각은 전력 저 공급 전압 V1에 전기적으로 연결된 소스를 더 포함한다. 제7 NFET(87)는 바이어스 전압 VBIAS에 전기적으로 연결된 게이트를 더 포함한다. 한 구현에서, 바이어스 전압 VBIAS는 약 2.2 V내지 약 3.6 V 범위 안에 들도록 선택된 전압 레벨로 바이어스된다. 그러나, 이 방면에 보통의 숙련된 자들은, 예를 들어, 특정 응용 및/또는 제조 공정에 관련된 전압 값들을 포함해서, 다른 적합한 전압 값들을 쉽게 알아낼 수 있을 것이다.
제8 NFET(88)는 전력 고 공급 전압 V2에 전기적으로 연결된 드레인, 및 제3 PFET(93)의 게이트에, 출력 신호 OUT를 생성하도록 구성된 노드에서 제4 PFET(94)의 드레인에, 그리고 제9 NFET(89)의 드레인에 전기적으로 연결된 게이트를 더 포함한다. 제9 NFET(89)는 전력 저 공급 전압 V1에 전기적으로 연결된 소스를 더 포함하고, 제4 PFET(94)는 전력 고 공급 전압 V2에 전기적으로 연결된 소스를 더 포함한다.
출력 신호 OUT는 차 에러 전류 IERROR +, IERROR -에 관련해서 변할 수 있다. 예를 들어, 포지티브 에러 전류 IERROR +가 비교적 클 때, 제9 NFET(89) 및 제4 PFET(94)의 게이트들의 전압은 풀 하이(pulled high)가 될 수 있고 제9 NFET(89) 및 제4 PFET(94)는 출력 신호 OUT를 논리적으로 로우가 되도록 제어할 수 있다. 게다가, 네거티브 에러 전류 IERROR -가 비교적 클 때, 제9 NFET(89) 및 제4 PFET(94)의 게이트들의 전압은 풀 로우(pulled low)가 될 수 있고 제9 NFET(89) 및 제4 PFET(94)는 출력 신호 OUT를 논리적으로 하이가 되도록 제어할 수 있다. 따라서, 출력 신호 OUT는 차 에러 전류 IERROR +, IERROR -를 추적할 수 있다. 도시된 구성이 출력 신호 OUT의 한 구성을 도시하고 있을지라도, 여기에서의 가르침은 출력 신호 OUT의 극성이 반전되는 구성들에 적용될 수 있다.
도시된 에러 증폭기(80)는 출력 신호 OUT가 차 에러 전류 IERROR +, IERROR -의 비교적 적은 변동들에 응답해서 상태를 변화하는 것을 방지하기 위해서 히스테리시스을 이용한다. 예를 들어, 제8 NFET(88) 및 제3 PFET(93)는 히스테리시스를 제공할 수 있다.
도 8이 도 7의 벅 컨버터(70)에 이용하기 위한 히스테리시스 전류 비교기(80)의 일례를 도시하고 있더라도, 다른 방식으로 구성된 트랜지스터들을 갖는 배열을 포함해서, 히스테리시스 전류 비교기(80)의 다른 구현들이 이용될 수 있다. 게다가, 몇몇 구현에서 히스테리시스 전류 비교기(80)는 저역 통과 필터를 이용하는 것과 같이 다른 방식으로 벅 컨버터를 제어하기 위하여 생략될 수 있다.
도 9는, 예를 들어, 도 5의 포락선 추적 시스템(50)에 이용될 수 있는 에러 증폭기(100)의 일 실시 예의 회로도이다. 에러 증폭기(100)는 제1 내지 제8 NFET(101-108), 제1 내지 제9 PFET(111-119), 및 바이어스 회로(120)를 포함한다. 에러 증폭기(100)는 차 입력 전압 VIN +, VIN -를 수신하고, 출력 전압 VOUT을 생성하고, 그리고 차 에러 전류 IERROR +, IERROR -를 생성하도록 구성되어 있다. 차 입력 전압 VIN+, VIN -은 포지티브 또는 제1 입력 전압 VIN +와 네거티브 또는 제2 입력 전압 VIN - 사이의 차에 관련될 수 있다.
제1 PFET(111)는 포지티브 입력 전압 VIN +을 수신하도록 구성된 게이트, 및 제2 PFET(112)의 소스에 그리고 제3 PFET(113)의 드레인에 전기적으로 연결된 소스를 포함한다. 제1 PFET(111)는 제1 NFET(101)의 드레인에, 제3 NFET(103)의 드레인에, 그리고 제5 NFET(105)의 소스에 전기적으로 연결된 드레인을 더 포함한다. 제2 PFET(112)는 네거티브 입력 전압 VIN -을 수신하도록 구성된 게이트, 및 제2 NFET(102)의 드레인에, 제4 NFET(104)의 드레인에 그리고 제6 NFET(106)의 소스에 전기적으로 연결된 드레인을 더 포함한다. 제3 PFET(113)는 제1 바이어스 전압 VBIAS1을 수신하도록 구성된 게이트, 및 전력 고 공급 전압 V2에 전기적으로 연결된 소스를 더 포함한다. 제1 NFET(101)는 제2 바이어스 전압 VBIAS2를 수신하도록 구성된 노드에서 제2 NFET(102)의 게이트에, 제3 NFET(103)의 게이트에 그리고 제4 NFET(104)의 게이트에 전기적으로 연결된 게이트를 더 포함한다. 제1 내지 제4 NFET(101-104)는 각각 전력 저 공급 전압 V1에 전기적으로 연결된 소스를 더 포함한다.
제5 NFET(105)는 제3 바이어스 전압 VBIAS3을 수신하도록 구성된 노드에서 제6 NFET(106)의 게이트에 전기적으로 연결된 게이트를 더 포함한다. 제5 NFET(105)는 제6 PFET(116)의 게이트에, 제7 PFET(117)의 게이트에 그리고 제4 PFET(114)의 드레인에 전기적으로 연결된 드레인을 더 포함한다. 제4 PFET(114)는 제4 바이어스 전압 VBIAS4을 수신하도록 구성된 노드에서 제5 PFET(115)의 게이트에 전기적으로 연결된 게이트를 더 포함한다. 제4 PFET(114)는 제6 PFET(116)의 드레인에 전기적으로 연결된 소스를 더 포함한다. 제6 및 제7 PFET(116, 117)은 각각 전력 고 공급 전압 V2에 전기적으로 연결된 소스를 더 포함한다. 제7 PFET(117)는 제5 PFET(115)의 소스에 전기적으로 연결된 드레인을 더 포함한다. 제5 PFET(115)는 제8 PFET(118)의 게이트에, 제9 PFET(119)의 게이트에 그리고 바이어스 회로(120)의 제1 단자에 전기적으로 연결된 드레인을 더 포함한다.
제8 PFET(118)는 제7 NFET(107)의 드레인에 전기적으로 연결되어 출력 전압 VOUT을 생성하도록 구성되어 있는 드레인을 더 포함한다. 제9 PFET(119)는 포지티브 에러 전류 IERROR +를 생성하도록 구성된 드레인을 더 포함한다. 제8 및 제9 PFET(118, 119)는 각각 전력 고 공급 전압 V2에 전기적으로 연결된 소스를 더 포함한다. 제8 NFET(108)는 네거티브 에러 전류 IERROR -를 생성하도록 구성된 드레인, 및 제7 NFET(107)의 게이트에, 제6 NFET(106)의 드레인에 그리고 바이어스 회로(120)의 제2 단자에 전기적으로 연결된 게이트를 더 포함한다. 제7 및 제8 NFET(107, 108) 각각은 전력 저 공급 전압 V1에 전기적으로 연결된 소스를 더 포함한다.
바이어스 회로(120)는 임의 적합한 바이어스 회로일 수 있다. 예를 들어, 일 실시 예에서, 바이어스 회로(120)는 바이어스 회로(120)의 제1 및 제2 단자들 사이에 배치된 PFET와 NFET의 채널들과 병렬로 전기적으로 연결된 PFET와 NFET를 포함한다. 그러나, 바이어스 회로(120)의 다른 구성들도 이용될 수 있다.
에러 증폭기(100)는 출력 전압 VOUT을 생성하기 위해서 차 입력 전압 VIN +, VIN-를 증폭하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 PFET(111, 112)는 차동 트랜지스터 쌍으로서 동작할 수 있고, 제1 내지 제6 NFET(101-106) 및 제4 내지 제7 PFET(114-117)는 폴드형 캐스케이드 증폭 구조로서 동작할 수 있다. 게다가, 제7 NFET(107)과 제8 PFET(118)은 에러 증폭기(100)의 출력 스테이지로서 동작할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제8 NFET(108)과 제9 PFET(119)는 각각 제7 NFET(107)과 제8 PFET(118)의 게이트 전압을 수신하도록 구성될 수 있다. 제7 NFET(107)과 제8 PFET(118)은 에러 증폭기(100)의 출력 스테이지로서 동작할 수 있기 때문에, 이러한 방식의 제8 NFET(108)과 제9 PFET(119)의 게이트들의 전기적 연결은 에러 증폭기(100)의 출력 전류를 추적하는 차 에러 전류 IERROR +, IERROR -를 생성하는데 이용될 수 있다. 특정 구현들에서, 제8 NFET(108)은 제7 NFET(107)의 복제 트랜지스터이고, 제9 PFET(119)는 제8 PFET(118)의 복제 트랜지스터이다. 예를 들어, 실시 예에서 제8 NFET(108)과 제9 PFET(119)의 폭들은 각각 제7 NFET(107)와 제8 PFET(118)의 폭들보다 약 100배 내지 약 200배 적게 되도록 선택된다. 그러나, 이 방면에 보통의 숙련된 자들은 다른 적합한 폭들을 용이하게 알아낼 수 있을 것이다.
제1 내지 제4 바이어스 전압 VBIAS1-VBIAS4은 임의 적합한 전압일 수 있다. 한 구현에서, 제1 바이어스 전압 VBIAS1은 약 2V 내지 약 3.8V 범위 내에 들도록 선택된 전압 레벨을 가지며, 제2 바이어스 전압 VBIAS2은 약 0.6V 내지 약 1V 범위 내에 들도록 선택된 전압 레벨을 가지며, 제3 바이어스 전압 VBIAS3은 약 2.2V 내지 약 3.6V 범위 내에 들도록 선택된 전압 레벨을 가지며, 제4 바이어스 전압 VBIAS4은 약 2.4V 내지 약 3.8V 범위 내에 들도록 선택된 전압 레벨을 갖는다. 그러나, 이 방면에 보통의 숙련된 자들은, 예를 들어, 특정 응용 및/또는 프로세스에 관련된 전압 레벨들을 포함해서, 다른 전압 레벨들을 용이하게 알아낼 수 있을 것이다.
도 9가 여기에 기술된 포락선 추적 시스템에 이용하기에 적합한 에러 증폭기의 일례를 도시하고 있을지라도, 여기에 기술된 포락선 추적 스킴들에 따라서 다른 에러 증폭기 구성들이 이용될 수 있다.
도 10은 포락선 추적 시스템(130)의 다른 실시 예의 개략적인 블록 도이다. 포락선 추적 시스템(130)은 배터리(21), 에러 증폭기(51), 피드백 회로(52) 및 벅 컨버터(53)를 포함한다.
도 10의 포락선 추적 시스템(130)은 도 5의 포락선 추적 시스템(50)과 유사하지만, 다른 점은 도 10의 포락선 추적 시스템(130)은 배터리 전압 VBATT를 이용하여 에러 증폭기(51)를 구동하기 위해 도 5의 부스트 컨버터(54)가 생략되어 있는 구성을 도시하고 있다는 것이다. 포락선 추적 시스템(130)을 이러한 식으로 구성하면 다수의 인덕터와 같은 컴포넌트들의 수가 감소함으로써 포락선 추적 시스템의 복잡성이 줄어들 수 있다. 그러나, 포락선 추적 시스템(130)을 이러한 식으로 구성하면 또한 포락선 추적 시스템(130)이 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA을 제어할 수 있는 최대 전압 레벨을 줄일 수 있다. 예를 들어, 도 5에 관련해서 앞서 기술된 바와 같이, 전력 증폭기가 비교적 큰 부하 임피던스를 구동할 때, 전력 증폭기는 비교적 큰 최대 전력 증폭기 공급 전압을 이용할 수 있다. 따라서, 포락선 추적 시스템(130)은 5Ω보다 적거나 같은 부하 선 임피던스와 같은, 비교적 적은 부하 선 임피던스를 구동하는 1 이상의 전력 증폭기에 전력을 공급하는데 적합할 수 있다. 전력 증폭기 시스템(130)의 추가 세부사항은 도 5의 전력 증폭기 시스템(50)에 관련해서 앞서 기술된 것들과 유사할 수 있다.
도 11은 도 5의 포락선 추적 시스템(50)에 대한 전류 대 시간의 그래프(150)의 일례를 보여주고 있다. 그래프(150)는 전류 대 시간의 제1 플롯(151), 전류 대 시간의 제2 플롯(152), 및 전류 대 시간의 제3 플롯(153)을 포함한다. 그래프(150)는 도 5의 포락선 추적 시스템(50)과 같은, 여기에 기술된 특정 포락선 추적 시스템들에 대한 전류 파형들의 일례에 대응할 수 있다. 예를 들어, 제1 플롯(151)은 시간에 대한 에러 증폭기(51)의 출력 전류에 대응할 수 있고, 제2 플롯(152)은 시간에 대한 벅 컨버터(53)의 출력 전류에 대응할 수 있고, 제3 플롯(153)은 에러 증폭기(51)의 출력 전류와 벅 컨버터(53)의 출력 전류의 합과 같을 수 있는, 전력 증폭기에 제공되는 전류에 대응할 수 있다. 그래프(150)에 도시된 바와 같이, 에러 전류 신호 IERROR를 벅 컨버터(51)에 제공함으로써, 벅 컨버터(51)는 에러 증폭기(51)에 의해 제공되는 전류의 일부에 비해서 시간에 따라 전력 증폭기에 제공되는 전류의 더 큰 부분을 생성하도록 구성될 수 있다. 벅 컨버터(53)는 에러 증폭기(51)보다 큰 전력 효율을 가질 수 있기 때문에, 이러한 식으로 포락선 추적 시스템을 구성하면 전력 효율이 증가할 수 있다.
도 12는 포락선 추적 시스템(160)의 다른 실시 예의 개략적인 블록 도이다. 포락선 추적 시스템(160)은 배터리(21), 에러 증폭기(51), 피드백 회로(52), 벅 컨버터(53), AC 커플링 커패시터(161) 및 바이패스 커패시터(162)를 포함한다.
도 12의 포락선 추적 시스템(160)은 도 12의 포락선 추적 시스템(160)이 AC 커플링 커패시터(161)와 바이패스 커패시터(162)를 더 포함한다는 점을 제외하고는 도 10의 포락선 추적 시스템(130)과 유사하다. 바이패스 커패시터(162)는 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA과 전력 저 공급 전압 V1 사이에 전기적으로 연결되어 있고, 출력 공급 노이즈를 줄이기 위해 포함될 수 있다. 게다가, 포락선 추적 시스템(160)은 에러 증폭기(51)의 출력과 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA 사이에 전기적으로 연결되어 있는 AC 커플링 커패시터(161)를 포함한다.
에러 증폭기의 출력과 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA 사이의 전기 경로에 AC 커플링 커패시터(161)를 삽입하면 배터리 전압 VBATT을 이용하여 에러 증폭기(51)에 전력을 공급할 수 있는 한편, 에러 증폭기(51)는 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA을 배터리 전압 VBATT보다 높은 전압 레벨로 제어할 수 있다. 따라서, 도시된 포락선 추적 시스템(160)은 전력 증폭기가 비교적 큰 부하 임피던스를 구동하며 비교적 큰 출력 전압 스윙을 갖는 구성과 같은, 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA의 비교적 높은 최대 전압 레벨에 관련된 응용들에 이용될 수 있다.
특정 구현들에서, 포락선 추적 시스템(160)은 공통 모듈에 전력 증폭기와 함께 통합되어 있다. 예를 들어, 일 실시 예에서, 멀티-칩-모듈(MCM)은 공통 모듈 기판에 부착된 전력 증폭기 다이와 포락선 추적 다이를 포함한다. 그러나, 포락선 추적 시스템(160)이 전력 증폭기 모듈과 분리되어 있는 포락선 추적 모듈로 구현되는 구현들과 같은, 다른 구현들도 가능하다.
도 13은 포락선 추적 모듈(170)의 일 실시 예의 개략적인 블록 도이다. 포락선 추적 모듈(170)은 1 이상의 전력 증폭기에 전력을 공급하는데 이용될 수 있는 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA을 생성하도록 구성되어 있다.
포락선 추적 모듈(170)은 제1 내지 제7 핀들 또는 패드들(172a-172g), 벅 제어기(74), 에러 증폭기(51), n-형 전계 효과 트랜지스터(NFET)(174), 및 p-형 전계 효과 트랜지스터(PFET)(175)를 포함하는 포락선 추적 다이(171)를 포함한다. 포락선 추적 모듈(170)은 인덕터(55), 피드백 회로(52), AC 커플링 커패시터(161) 및 바이패스 커패시터(162)를 더 포함한다. 특정 구현들에서, 인덕터(55), 피드백 회로(52), AC 커플링 커패시터(161), 및 바이패스 커패시터(162)는 포락선 추적 다이(171)가 부착되어 있는 전력 증폭기 모듈(170)의 모듈 기판에 배치된 컴포넌트들로 구현된다. 예를 들어, 인덕터(55), 피드백 회로(52), AC 커플링 커패시터(161), 및/또는 바이패스 커패시터(162)는 적어도 부분적으로 표면 장착 컴포넌트(SMC)들을 이용하여 구현될 수 있다. 그러나, 다른 구현들도 가능하다. 단지 특정 컴포넌트들과 핀들이 명료성을 위해 도 13에 도시되었을지라도, 포락선 추적 모듈(170) 및/또는 포락선 추적 다이(171)는 추가의 컴포넌트 및/또는 핀을 포함하도록 구성될 수 있다. 게다가, 특정 구현들에서, 인덕터(55), 피드백 회로(52), AC 커플링 커패시터(161) 및/또는 바이패스 커패시터(162)는 전부 또는 부분적으로 포락선 추적 다이(171)에 구현될 수 있다.
벅 컨버터(74)는 전력을 포락선 추적 다이(171)에 제공하는데 이용될 수 있는 제1 또는 VBATT 핀(172a)에 전기적으로 연결되어 있다. 벅 제어기(74)는 NFET(174)의 게이트에 전기적으로 연결된 제1 제어 출력과 PFET(175)의 게이트에 전기적으로 연결된 제2 제어 출력을 포함한다. NFET(174)는 전력 저 공급 전압 V1에 전기적으로 연결된 소스, 및 PFET(175)의 드레인에 그리고 제2 또는 BUCKOUT 핀(172b)에 전기적으로 연결된 드레인을 더 포함한다. PFET(175)는 VBATT 핀(172a)에 전기적으로 연결된 소스를 더 포함한다.
벅 제어기(74)는 에러 증폭기(51)로부터 에러 전류 IERROR를 수신하도록 구성되어 있다. 게다가, 벅 제어기(74)는 벅 제어기(74)가 에러 전류 IERROR에 비교할 수 있는 임계 전류들을 제공하는데 이용될 수 있는 제3 또는 IHI 핀(172c) 및 제4 또는 ILO 핀(172d)에 전기적으로 연결되어 있다. 예를 들어, 벅 제어기(74)는 히스테리시스 전류 비교기(77)를 포함할 수 있고, 이는 에러 전류 IERROR가 IHI 핀(172c)에 수신된 전류보다 클 때는 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA을 증가시키고 에러 전류 IERROR가 ILO 핀(172d)에 수신된 전류보다 적은 때는 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA을 감소시키기 위해서 NFET(174) 및 PFET(175)를 제어하도록 구성될 수 있다. 에러 전류 IERROR를 임계 전류들에 비교해서 벅 제어기(74)가 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA의 저 주파수 성분을 추적할 수 있게 한다. 벅 제어기(74)의 한 구성이 도 13에 도시되어 있을지라도, 히스테리시스가 다른 방식들로 구현되는 구성들과 같은 벅 컨버터(74)의 다른 구현들이 이용될 수 있다.
에러 증폭기(51)는 포락선 추적 모듈(170)을 이용하여 전력이 공급되는 전력 증폭기에 관련된 포락선 신호를 수신할 수 있는 제5 또는 ENVELOPE 핀(172e)에 전기적으로 연결된 비-반전 입력을 포함한다. 특정 구현들에서, 포락선 신호는 송수신기 IC, 기저대 프로세서, 또는 전력 관리 IC 중 적어도 하나를 이용함으로써 제공된다. 에러 증폭기(51)는 제6 또는 FBK 핀(172f)에 전기적으로 연결된 반전 입력을 더 포함한다. 에러 증폭기(51)는 제7 또는 ERROUT 핀(172g)에 전기적으로 연결된 출력을 더 포함한다. 에러 증폭기(51)는 에러 전류 IERROR을 생성하고 에러 전류 IERROR를 벅 제어기(74)에 제공하도록 구성되어 있다.
인덕터(55)는 BUCKOUT 핀(172b)에 전기적으로 연결된 제1 단부와 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA에 전기적으로 연결된 제2 단부를 포함한다. AC 커플링 커패시터(161)는 ERROUT 핀(172g)에 전기적으로 연결된 제1 단부와 전력 증폭기 공급 전압 VCC_PA에 전기적으로 연결된 제2 단부를 포함한다. 바이패스 커패시터(162)는 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA에 전기적으로 연결된 제1 단부와 전력 저 공급 전압 V1에 전기적으로 연결된 제2 단부를 포함한다.
도시된 포락선 추적 모듈(170)은 ENVELOPE 핀(172e)에 수신된 포락선 신호를 이용하여 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA의 전압 레벨을 제어할 수 있다. 게다가, 포락선 추적 모듈(170)은 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA의 전압 레벨을 제어하기 위해 병렬로 동작하는 벅 컨버터와 에러 증폭기를 이용한다. 특히, 히스테리시스 전류 비교기(77)를 포함하는 벅 컨버터(74)는 포락선 신호의 저 주파수 성분을 추적하는데 이용될 수 있는 한편, 에러 증폭기(51)는 포락선 신호와 피드백 회로(52)로부터 수신된 고 주파수 피드백 신호 사이의 차를 기반으로 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA에 전달된 AC 전류를 제어함으로써 포락선 신호의 고 주파수 성분을 추적하는데 이용될 수 있다. 더욱이, 에러 증폭기(51)의 출력은 AC 커플링 커패시터(161)를 통해서 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA에 전기적으로 연결되기 때문에, 포락선 추적 모듈(170)은 VBATT 핀(172a)에 수신된 배터리 전압의 전압 레벨보다 높게 되도록 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA의 전압 레벨을 제어하는데 이용될 수 있다.
위에서 다양한 구성으로 기술되었듯이, 벅 컨버터는 에러 증폭기가 생성한 에러 전류를 기반으로 일정 크기를 갖는 벅 전압을 생성하도록 구성될 수 있다. 그러나, 벅 컨버터들은 다른 방식으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 특정 구현들에서, 전력 증폭기 전압은 여과되어 벅 컨버터를 제어하기 위한 제어 전압을 생성하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 특정 예들에서 여과된 전력 증폭기 공급 전압은 제어 전압이 생성되도록 기준 전압에 비교될 수 있다.
도 14는 포락선 추적 모듈(180)의 다른 실시 예의 개략적인 블록 도이다. 포락선 추적 모듈(180)은 1 이상의 전력 증폭기에 전력을 공급하는데 이용될 수 있는 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA을 생성하도록 구성되어 있다.
포락선 추적 모듈(180)은 제1 내지 제7 핀 또는 패드(182a-182g), 에러 증폭기(183), NFET(184), PFET(185), DC-DC 제어기(186), 기준 전압 생성기(187), 저역 필터(188) 및 비교기(228)를 포함하는 포락선 추적 다이(181)를 포함한다. 포락선 추적 모듈(180)은 인덕터(55), AC 커플링 커패시터(161), 바이패스 커패시터(162), 제1 피드백 저항기(189a) 및 제2 피드백 저항기(189b)를 더 포함한다.
특정 구현들에서, 인덕터(55), AC 커플링 커패시터(161), 바이패스 커패시터(162) 및 제1 및 제2 피드백 저항기(189a, 189b)는 포락선 추적 다이(181)에 관련된 패키지 기판에 배치된 컴포넌트들로서 구현된다. 그러나, 다른 구현들도 가능하다. 명료성을 위해 단지 특정 컴포넌트들과 핀들이 도 14에 도시되어 있을지라도, 포락선 추적 모듈(180) 및/또는 포락선 추적 다이(181)는 추가 컴포넌트들 및/또는 핀들을 포함하도록 구성될 수 있다.
DC-DC 제어기(186)는 제1 또는 VBATT 핀(182a)에 전기적으로 연결되어 있다. DC-DC 제어기(186)는 NFET(184)의 게이트에 전기적으로 연결된 제1 제어 출력과 PFET(185)의 게이트에 전기적으로 연결된 제2 제어 출력을 포함한다. NFET(184)는 전력 저 공급 전압 V1에 전기적으로 연결된 소스, 및 PFET(185)의 드레인에 그리고 제2 또는 VREG 핀(182b)에 전기적으로 연결된 드레인을 더 포함한다. PFET(185)는 VBATT 핀(182a)에 전기적으로 연결된 소스를 더 포함한다. DC-DC 제어기(186)는 비교기(228)로부터 제어 전압 VCONTROL을 수신하도록 구성되어 있다. DC-DC 제어기(186)는 저 주파수 피드백 신호로서 동작할 수 있는, 제어 전압 VCONTROL의 전압 레벨을 기반으로 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA의 전압 레벨을 제어하기 위해 NFET(184) 및PFET(185)의 게이트 전압을 제어하도록 구성될 수 있다. DC-DC 제어기(186)가 벅 컨버터 구성으로 도시되어 있을지라도, 여기의 가르침은 부스트 컨버터 구성들에도 적용될 수 있다.
에러 증폭기(183)는 제3 또는 ENVELOPE 핀(182c)에 전기적으로 연결된 비-반전 입력을 포함하고, 이는 포락선 추적 모듈(180)을 이용하여 전력이 공급되는 전력 증폭기의 입력 신호에 관련된 포락선 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 특정 구현들에서, 포락선 신호는 송수신기 IC, 기저대 프로세서, 또는 전력 관리 IC 중 적어도 하나를 이용함으로써 제공된다. 에러 증폭기(183)는 이하 설명되듯이, 제1 및 제2 피드백 저항기(189a, 189b)로부터 고 주파수 피드백 신호를 수신하도록 구성된 제4 또는 FBKHIGH 핀(182d)에 전기적으로 연결된 반전 입력을 더 포함한다. 에러 증폭기(183)는 제5 또는 ERROUT 핀(182e)에 전기적으로 연결된 출력을 더 포함한다. 도 14가 저항기들이 에러 증폭기에 대한 고 주파수 피드백 신호를 생성하는데 이용되는 구성을 도시하고 있을지라도, 예를 들어, 저항기들을 생략하고 및/또는 다른 방식으로 배열된 저항기들을 포함하는 구성들을 포함해서, 다른 구성들도 가능하다.
저역 통과 필터(188)는 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA을 수신하도록 구성된 제6의 FBKLOW 핀(182e)에 전기적으로 연결된 입력을 포함한다. 저역 통과 필터(188)는 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA의 고 주파수 성분을 여과 또는 감쇠하여 여과된 전력 증폭기 공급 전압을 생성하도록 구성될 수 있다. 기준 전압 생성기(187)는 기준 전압 VREF을 생성할 수 있고, 비교기(228)는 이를 여과된 전력 증폭기 공급 전압에 비교하여 DC-DC 제어기(186)를 제어하는데 이용되는 제어 전압 VCONTROL을 생성할 수 있다.
도시된 구성에서, 기준 전압 생성기(187)는 직렬 주변 장치 인터페이스(SPI)의 데이터 입력 핀에 관련될 수 있는 제7 또는 SPI 핀(182g)에 전기적으로 연결되어 있다. 명료함을 위해 도 14에 도시되지는 않았을지라도, 포락선 추적 모듈(180)은, 예를 들어, 직렬 클럭 핀, 데이터 출력 핀, 및/또는 선택 핀을 포함해서, 직렬 주변 장치 인터페이스에 관련된 추가의 핀들을 포함할 수 있다. SPI 핀(182g)은 기준 전압 VREF의 전압 레벨을 제어하기 위한 데이터를 제공하기 위해 이용되는 직렬 주변 장치 인터페이스 또는 버스에 관련될 수 있다. 예를 들어, 기준 전압 생성기(187)는 SPI 핀(182g)에 수신된 디지털 데이터를 기준 전압 VREF을 생성하는데 이용되는 아날로그 신호로 변환할 수 있는 디지털-아날로그(D-A) 변환기를 포함할 수 있다. 특정 구현들에서, SPI 핀(182g)은 포락선 추적 모듈(180)이 전력을 공급하는 전력 증폭기의 에너지 효율을 최적화하기 위해서 기준 전압 VREF을 동적으로 변경하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 기준 전압 생성기(187)는, 예를 들어, 상이한 전력 모드들에 걸쳐서 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA의 특성을 변경하기 위해서 전력 증폭기의 전송 슬롯(slot)들 사이에 기준 전압 VREF을 동적으로 변경하는데 이용될 수 있다.
인덕터(55)는 VREG 핀(182b)에 전기적으로 연결된 제1 단부와 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA에 전기적으로 연결된 제2 단부를 포함한다. AC 커플링 커패시터(161)는 ERROUT 핀(182e)에 전기적으로 연결된 제1 단부와 전력 증폭기 공급 전압 VCC_PA에 전기적으로 연결된 제2 단부를 포함한다. 바이패스 커패시터(162)는 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA에 전기적으로 연결된 제1 단부와 전력 저 공급 전압 V1에 전기적으로 연결된 제2 단부를 포함한다. 제1 피드백 저항기(189a)는 FBKHIGH 핀(182d)에 전기적으로 연결된 제1 단부와 ERROUT 핀(182e)에 전기적으로 연결된 제2 단부를 포함한다. 제2 피드백 저항기(189b)는 전력 저 공급 전압 V1에 전기적으로 연결된 제1 단부와 FBKHIGH 핀(182d)에 전기적으로 연결된 제2 단부를 포함한다.
도시된 구성에서, 에러 증폭기(183)는 제1 및 제2 피드백 저항기(189a, 189b)로부터 고 주파수 피드백 신호를 수신한다. 예를 들어, 도시된 구성에서, AC 커플링 커패시터(161)는 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA과 제1 및 제2 피드백 저항기(189a, 189b) 사이에 배치되어 있고, 그럼으로써 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA의 저 주파수 성분이 에러 증폭기(183)의 반전 입력에 도달하는 것을 차단하는 동작을 한다. 전력 증폭기 모듈(180)을 이러한 식으로 구성하면, DC-DC 제어기(186)가 포락선 신호 내의 저 주파수 변화를 추적할 수 있고 에러 증폭기(183)가 포락선 신호 내의 고 주파수 변화를 추적할 수 있어 이 모듈의 전력 효율 증가에 도움이 될 수 있다.
도시된 구성에서 에러 증폭기(183)는 고 주파수 피드백만을 이용하여 동작하고, 그래서 에러 증폭기(183)에 의해 생성된 에러 전류는 DC-DC 제어기(186)에 의한 추적에 적합한 저 주파수 정보를 포함하지 않을 수 있다. 그래서, DC-DC 제어기(186)를 제어하기 위해 에러 증폭기(183)로부터의 에러 전류 IERROR를 이용하지 않고, 도시된 포락선 추적 모듈(180)은 저역 주파수 피드백 신호로서 작용하는 제어 전압 VCONTROL을 생성하기 위해서 저역 통과 필터(188)를 이용하여 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA를 여과하고 여과된 전력 증폭기 공급 전압을 기준 전압 VREF에 비교한다.
도 15는 폰 보드(190)의 일 실시 예의 개략적인 블록 도이다. 폰 보드(190)는 송수신기 IC(191), 전력 관리 IC(PMIC)(192), 및 전력 증폭기(PA) 모듈(193)을 포함한다. 송수신기 IC(191)는 무선 주파수 신호(RF SIGNAL) 및 포락선 신호(ENVELOPE)를 생성하도록 구성되어 있다. PA 모듈(193)은 송수신기 IC(191)로부터 포락선 신호와 무선 주파수 신호를 수신하도록 구성되어 있다. 게다가, PA 모듈(193)은 PMIC(192)로부터 조정 전압 VREG을 수신하고 제어 전압 VCONTROL을 PMIC(192)에 제공하도록 구성되어 있다. PMIC(192)는 제어 전압 VCONTROL의 전압 레벨을 기반으로 조정 전압 VREG의 전압 레벨을 제어하도록 구성될 수 있다.
PA 모듈(193)은, 예를 들어, 모듈 또는 캐리어 기판의 표면에 장착된 1 이상의 다이를 포함하는 멀티-칩 모듈(MCM)일 수 있다. 복수의 다이 및/또는 다른 컴포넌트들을 한 모듈에 통합함으로써, 예를 들어, 코스트 저감, 제조의 개선된 용이성 및/또는 상호연결부 길이의 저감을 포함해서 아주 다양한 장점이 성취될 수 있다.
PMIC(192)는 PA 모듈(193)을 위한 조정 전압을 생성하도록 구성된 1 이상의 다이 및/또는 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다. PMIC(192)는, 예를 들어, 1 이상의 DC-DC 컨버터, LDO(low drop out) 조정기들, 및/또는, 예를 들어, PA 모듈(193)을 포함하는 폰 보드(190)의 컴포넌트들에 대한 1 이상의 조정 공급 전압을 생성하도록 구성된 다른 회로를 포함할 수 있다. PMIC(192)는 배터리로부터의 배터리 전압을 이용하여 1 이상의 전력 공급 전압을 생성하도록 구성될 수 있다. 특정 구현들에서, PMIC(192)는 전력 경로 관리를 배터리에 제공하기 위한 배터리 충전기를 포함할 수 있다.
PA 모듈(193)은 제어 전압 VCONTROL을 생성할 수 있고, 이는 PA 모듈(193)에 제공되는 조정 전압 VREG의 전압 레벨을 제어하는데 PMIC(192)에 의해 이용될 수 있다. 이하 상세히 기술되듯이, PA 모듈(193)은 송수신기 IC(191)로부터 수신된 포락선 신호 ENVELOPE를 기반으로 조정 전압 VREG의 전압 레벨을 조정하도록 구성된 에러 증폭기를 포함할 수 있다. 게다가, PA 모듈(193)은 제어 전압 VCONTROL의 전압 레벨을 조정하도록 구성된 피드백 회로를 포함할 수 있다. PA 모듈(193)은 도 14에 관련해서 기술된 것과 유사한 식으로 조정 전압 VREG의 전압 레벨을 제어하기 위해 제어 전압 VCONTROL을 이용할 수 있다. 따라서, PA 모듈(193)과 PMIC(192)은 PA 모듈(193)에 배치된 전력 증폭기들에 포락선 추적을 제공하기 위해 연대해서 동작할 수 있다.
도 9의 폰 보드(190)는 전용 포락선 추적 모듈이나 다이를 필요로 함이 없이 포락선 신호 추적을 제공하기 위한 포락선 추적 시스템을 포함한다. 그래서, 폰 보드(190)는 포락선 추적 기능을 이용하여 동작할 수 있어 폰 보드가 전용 포락선 추적 모듈이나 다이를 포함하는 스킴에 비해서 보드 코스트 및/또는 면적이 줄어든다. 도 15가 포락선 신호가 송수신기 IC(191)를 이용하여 생성되는 구성을 도시하고 있을지라도, 다른 구성들도 가능하다.
도 16a는 RF 시스템(200)의 일 실시 예의 개략적인 블록 도이다. RF 시스템(200)은 전력 증폭기(PA) 모듈(211) 및 전력 관리 집적 회로(PMIC)(201)를 포함한다. 일 실시 예에서, RF 시스템(200)은 무선 장치의 폰 보드의 일부이다.
PMIC(201)는 NFET(184), PFET(185), DC-DC 제어기(186), 제1 내지 제3 핀(202a-202c), PMIC 인덕터(205), 및 PMIC 커패시터(207)를 포함한다. PMIC(201)가 명료성을 위해 특정 컴포넌트들 및 핀들로서 도시되어 있을지라도, PMIC(201)는 추가 컴포넌트들 및/또는 핀들을 포함하도록 적응될 수 있다.
DC-DC 제어기(186)는 배터리로부터 배터리 전압 VBATT을 수신하도록 구성될 수 있는 제1 또는 VBATT 핀(202a)에 전기적으로 연결된 공급 입력을 포함한다. DC-DC 제어기(186)는 제2 또는 VCONTROL 핀(202b)에 전기적으로 연결된 제어 입력을 더 포함한다. DC-DC 제어기(186)는 NFET(184)의 게이트에 전기적으로 연결된 제1 제어 출력 및 PFET(185)의 게이트에 전기적으로 연결된 제2 제어 출력을 포함한다. PFET(185)는 VBATT 핀(202a)에 전기적으로 연결된 소스, 및 NFET(184)의 드레인에 그리고 PMIC 인덕터(205)의 제1 단부에 전기적으로 연결된 드레인을 더 포함한다. NFET(184)는 전력 저 공급 전압 V1에 전기적으로 연결된 소스를 더 포함하고, PMIC 인덕터(205)는 제3 또는 VREG 핀(202c)에 전기적으로 연결된 제2 단부를 더 포함하고, 이는 조정 전압을 전력 증폭기 모듈(211)에 제공하는데 이용될 수 있다. PMIC 커패시터(207)는 VREG 핀(202c)과 전력 저 공급 전압 V1 사이에 전기적으로 연결되어 있다. DC-DC 제어기(186)는 VCONTROL 핀(202b)에 수신된 제어 전압의 전압 레벨을 기반으로 VREG 핀(202c)의 전압 레벨을 제어하기 위해서 NFET(184) 및 PFET(185)의 게이트 전압을 제어하도록 구성될 수 있다. PMIC(201)가 벅 컨버터 구성을 위해 도시되어 있을지라도, PMIC(201)는 부스트 전압을 제공하도록 적응될 수 있다. 그래서, 조정 전압 VREG는 벅 전압, 부스트 전압, 또는 시간에 따라서 벅 전압과 부스트 전압 사이에 변하는 전압일 수 있다.
전력 증폭기 모듈(211)은 전력 증폭기(32), AC 커플링 커패시터(161), 바이패스 커패시터(162), 에러 증폭기(183), 기준 전압 생성기(187), 저역 통과 필터(188), 제1 피드백 저항기(189a), 제2 피드백 저항기(189b), 제1 내지 제7 핀(212a-212g), 인덕터(215), 및 비교기(228)를 포함한다. 전력 증폭기 모듈(211)이 명료성을 위해 특정 컨포넌트들 및 핀들을 포함하는 것으로 도시되어 있을지라도, 전력 증폭기 모듈(211)은 추가의 컴포넌트들 및/또는 핀들을 포함하도록 적응될 수 있다.
제2 피드백 저항기(189b)는 전력 저 공급 전압 V1에 전기적으로 연결된 제1 단부, 및 에러 증폭기(183)의 반전 입력에 그리고 제1 피드백 저항기(189a)의 제1 단부에 전기적으로 연결된 제2 단부를 포함한다. 제1 피드백 저항기(189a)는 AC 커플링 커패시터(161)의 제1 단부와 에러 증폭기(183)의 출력에 전기적으로 연결된 제2 단부를 더 포함한다. 에러 증폭기(183)는 배터리 전압 VBATT을 수신하도록 구성될 수 있는 제1 또는 VBATT 핀(212a)에 전기적으로 연결된 공급 입력을 더 포함한다. 에러 증폭기(183)는 제2 또는 ENVELOPE 핀(212b)에 전기적으로 연결된 비-반전 입력을 더 포함한다. AC 커플링 커패시터(161)는 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA에 전기적으로 연결된 제2 단부를 더 포함한다.
인덕터(215)는 제3 또는 VREG 핀(212c)에 전기적으로 연결된 제1 단부와 저력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA에 전기적으로 연결된 제2 단부를 포함한다. 커패시터(162)는 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA에 전기적으로 연결된 제1 단부와 전력 저 공급 전압 V1에 전기적으로 연결된 제2 단부를 포함한다. 저역 통과 필터(188)는 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA에 전기적으로 연결된 입력과 비교기(228)의 제1 입력에 전기적으로 연결된 출력을 포함한다. 비교기(228)는 제4 또는 VCONTROL 핀(212d)에 전기적으로 연결된 출력, 및 기준 전압 생성기(187)의 전압으로부터 기준 전압 VREF를 수신하도록 구성된 제2 입력을 더 포함한다. 기준 전압 생성기(187)는 직렬 주변 장치 인터페이스의 데이터 입력 핀에 관련될 수 있는 제5 또는 SPI 핀(212e)에 전기적으로 연결된 입력을 더 포함한다. 전력 증폭기(32)는 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA을 수신하도록 구성된 공급 입력, 제6 또는 RF_IN 핀(212f)에 전기적으로 연결된 신호 입력, 및 제7 또는 RF_OUT 핀(212g)에 전기적으로 연결된 신호 출력을 포함한다.
저역 통과 필터(188)는 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA의 고 주파수 성분을 여과하거나 감쇠하여 비교기(228)에 대한 여과된 전력 증폭기 공급 전압을 생성하도록 구성될 수 있다. 비교기(228)는 또한 기준 전압 생성기(187)로부터 기준 전압 VREF을 수신하고, 기준 전압 VREF을 여과된 전력 증폭기 공급 전압에 비교하여 PMIC(201)의 DC-DC 제어기(186)를 제어하는데 이용되는 제어 전압 VCONTROL을 생성할 수 있다. 도시된 구성에서, 기준 전압 생성기(187)는 SPI 핀(212e)에 전기적으로 연결되어 있고, 이는 기준 전압 VREF의 전압 레벨을 제어하기 위한 데이터를 제공하는 직렬 주변 장치 인터페이스 또는 버스에 연결될 수 있다. 예를 들어, 기준 전압 생성기(187)는 SPI 핀(212e)에 수신된 디지털 데이터를 기준 전압 VREF를 생성하는데 이용되는 아날로그 신호로 변환할 수 있는 디지털-아날로그(D-A) 컨버터를 포함할 수 있다.
도시된 구성에서, AC 커플링 커패시터(161)는 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA과 제1 및 제2 피드백 저항기(189a, 189b)으 직렬 결합 사이에 배치되어 있고, 그럼으로써 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA에 관련된 저 주파수 콘텐츠가 에러 증폭기(183)의 반전 입력에 도달하는 것을 차단하는 동작을 한다. 그래서, 도 16a에 도시된 에러 증폭기(183)는 고 주파수 피드백 만을 이용하여 동작한다. 게다가, 비교기(228)는 제어 전압 VCONTROL을 생성하며, 이는 저역 통과 필터(188)에 의해 생성된 여과된 전력 증폭기 공급 전압과 기준 전압 생성기(187)에 의해 생성된 기준 전압 VREF의 비교에 기반을 두고 있는 저 주파수 피드백 신호로서 작용한다.
RF 시스템(200)은 에러 증폭기(183)가 전력 증폭기 모듈(211)에 포함되어 있는 스킴을 도시하고 있다. 에러 증폭기(183)와 전력 증폭기(32)를 전력 증폭기 모듈(211)에 포함시키면, 공급 전압을 전력 증폭기(32)에 제공하는데 이용되는 인덕터(도 3b의 인덕터(27)와 같은)의 크기가 감소할 수 있다. 예를 들어, 에러 증폭기(183)와 전력 증폭기(32)는 둘 다 인덕터(215)의 제2 단부에 전기적으로 연결되며, 그래서 에러 증폭기(183)에 의해 생성된 고 주파수 에러 전류가 인덕터(215)를 통해 통과할 필요가 없어 인덕터의 L*dI/dt 노이즈에 기여하지 않는다. 그래서, 에러 증폭기(183)를 전력 증폭기(32)와 함께 공통 모듈에 통합하면 전력 공급 노이즈의 소정 양에 대해서 공급 전압을 전력 증폭기(32)에 제공하는데 이용되는 인덕터의 크기가 감소할 수 있다.
도 16b는 RF 시스템(220)의 다른 실시 예의 개략적인 블록 도이다. RF 시스템(220)은 전력 증폭기 모듈(221)과 PMIC(201)을 포함한다. 도 16b의 RF 시스템(220)은 도 16b의 RF 시스템(220)이 상이한 전력 증폭기 모듈 구성을 포함하고 있다는 점을 제외하고는 도 16a의 RF 시스템(200)과 유사하다. 특히, 도 16a의 전력 증폭기 모듈(211)과는 대조적으로, 도 16b의 전력 증폭기 모듈(221)은 고역 통과 필터(216) 및 비교기(229)를 더 포함한다. 고역 통과 필터(216)는 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA을 수신하도록 구성된 입력과 여과된 전력 증폭기 공급 전압을 비교기(229)에 제공하도록 구성된 출력을 포함한다. 고역 통과 필터(216)는 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA의 저 주파수 성분을 여과하거나 제거하여 고역 통과의 여과된 전력 증폭기 공급 전압을 생성할 수 있다. 비교기(229)는 또한 ENVELOPE 핀(212b)으로부터 포락선 신호를 수신하고 고역 통과의 여과된 전력 증폭기 공급 전압을 포락선 신호에 비교하여 에러 증폭기(183)의 비-반전 입력에 대한 고 주파수 포락선 신호를 생성하도록 구성되어 있다.
도 16a-16b가 AC 커플링 커패시터(161)를 포함하는 RF 시스템의 구성들을 도시하고 있을지라도, 특정 구현들에서, AC 커플링 커패시터(161)는 컴포넌트 수를 줄이기 위해 생략될 수 있다. 예를 들어, AC 커플링 커패시터(161)를 생략해서 에러 증폭기(183)가 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA을 제어할 수 있는 최대 전압 레벨을 줄일 수 있더라도, 그러한 RF 시스템들은, 예를 들어, 비교적 적은 부하 선 임피던스를 구동하는 1 이상의 전력 증폭기들에 전력을 공급하는데 이용될 수 있으며, 그래서 비교적 적은 출력 전압 스윙을 갖는다.
도 17a는 일 실시 예에 따른 멀티-대역 전력 증폭기 시스템(230)의 개략적인 블록 도이다. 도시된 멀티-대역 전력 증폭기 시스템(230)은 제1 전력 증폭기 모듈(231), 제2 전력 증폭기 모듈(232), 제3 전력 증폭기 모듈(233), 및 전력 관리 IC(234)를 포함한다. 제1 전력 증폭기 모듈(231)은 제1 인덕터(241)를 포함하고, 제2 전력 증폭기 모듈(232)은 제2 인덕터(242)를 포함하며, 제3 전력 증폭기 모듈(233)은 제3 인덕터(243)를 포함한다. 멀티-대역 전력 증폭기 시스템(230)은 3개의 전력 증폭기 모듈을 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 멀티-대역 전력 증폭기 시스템(230)은 다소 많거나 적은 전력 증폭기 모듈을 포함하도록 적응될 수 있다.
제1 내지 제3 전력 증폭기 모듈(231-233)은 각각 상이한 RF 통신 대역을 통해 통신하도록 구성될 수 있다. 복수의 전력 증폭기를 멀티-대역 전력 증폭기 시스템에 제공하면, 각 전력 증폭기가 그 전력 증폭기가 증폭하는 특정 대역에 대해 개별적으로 최적화될 수 있으므로, 시스템의 전력 효율을 증가시키고 및/또는 전력 증폭기들의 설계 제약을 완화하는데 도움이 될 수 있다.
PMIC(234)는 조정 전압 VREG을 생성하도록 구성될 수 있고, 이는 제1 내지 제3 인덕터(241-243) 각각의 제1 단부에 제공된다. 제1 내지 제3 인덕터(241-243)는 각각 각 전력 증폭기 모듈에 국한된 전력 증폭기 공급 전압에 전기적으로 연결된 제2 단부를 포함한다. 예를 들어, 제1 인덕터(241)는 제1 전력 증폭기 모듈(231)에 관련된 제1 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA1에 전기적으로 연결된 제2 단부를 포함하고, 제2 인덕터(242)는 제2 전력 증폭기 모듈(232)에 관련된 제2 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA2에 전기적으로 연결된 제2 단부를 포함하고, 제3 인덕터(243)는 제3 전력 증폭기 모듈(233)에 관련된 제3 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA3에 전기적으로 연결된 제2 단부를 포함한다. 제1 내지 제3 전력 증폭기 모듈(231-233)은 또한 PMIC(234)에 제공되는 제1 내지 제3 제어 전압 VCONTROL1-VCONTROL3을 생성하도록 구성되어 있다.
PMIC(234)는 인에이블된 또는 액티브 전력 증폭기 모듈로부터 수신된 제어 전압을 기반으로 조정 전압 VREG의 전압 레벨을 제어하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 제1 전력 증폭기 모듈(231) 상의 전력 증폭기가 인에이블될 때, PMIC(234)는 제1 제어 전압 VCONTROL1의 전압 레벨을 기반으로 제1 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA1의 전압 레벨을 제어하는데 이용될 수 있다. 유사하게, 제2 전력 증폭기 모듈(232) 상의 전력 증폭기가 인에이블될 때, PMIC(234)는 제2 제어 전압 VCONTROL2의 전압 레벨을 기반으로 제2 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA2의 전압 레벨을 제어하는데 이용될 수 있다. 마찬가지로, 제3 전력 증폭기 모듈(233) 상의 전력 증폭기가 인에이블될 때, PMIC(234)는 제3 제어 전압 VCONTROL3의 전압 레벨을 기반으로 제3 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA3의 전압 레벨을 제어하는데 이용될 수 있다. 특정 구현들에서, 제1 내지 제3 제어 전압 VCONTROL1-VCONTROL3은 공유 폰 보드 트레이스와 같은 공유 전기 연결을 이용하여 PMIC(234)에 제공될 수 있고, 멀티-대역 전력 증폭기 시스템(230)은 한 번에 제1 내지 제3 제어 전압 VCONTROL1-VCONTROL3 중에서 최대 하나가 액티브가 되도록 구성될 수 있다.
도 14a-14b에 관련해서 앞에서 기술된 것과 유사한 식으로, 전력 증폭기 모듈들(231-233) 각각은 전력 증폭기 모듈에 의해서 증폭된 RF 신호의 포락선을 추적하기 위해서 각 전력 증폭기 공급 전압을 조정하는데 이용되는 에러 증폭기를 포함할 수 있다. 그래서, 도 17a의 멀티-대역 전력 증폭기 시스템(230)은 제1 내지 제3 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA1-VCC _ PA3이 PMIC(234)에 의해 생성된 공통 조정 전압 VREG을 이용하는 포락선 추적 공급일 수 있는 구현을 보여주고 있다.
도 17b는 다른 실시 예에 따른 멀티-대역 전력 증폭기 시스템(240)의 개략적인 블록 도이다. 도시된 멀티-대역 전력 증폭기 시스템(240)은 제1 내지 제3 전력 증폭기 모듈(231-233), PMIC(234) 및 제1 내지 제3 인덕터(241-243)를 포함한다. 도 17b의 멀티-대역 전력 증폭기 시스템(240)은 도 17b의 멀티-대역 전력 증폭기 시스템(240)이 제1 내지 제3 인덕터(241-243)가 각각 제1 내지 제3 전력 증폭기 모듈(231-233) 외부에 배치되어 있는 구성을 보여주고 있는 점을 제외하고는 도 17a의 멀티-대역 전력 증폭기 시스템(230)과 유사하다. 예를 들어, 제1 내지 제3 인덕터(241-243)는 멀티-대역 전력 증폭기 시스템(240)에 관련된 폰 보드에 배치될 수 있다. 여기의 가르침들은 인덕터가 전력 증폭기 모듈에, 폰 보드에 또는 이들의 결합에 구현되는 구성들에도 적용될 수 있다.
도 18은 도 12의 포락선 추적 시스템(160)에 대한 전압 대 시간의 그래프(250)의 일례를 보여주고 있다. 그래프(250)는 시간 대 전압의 제1 플롯(251), 전압 대 시간의 제2 플롯(252)을 포함한다. 그래프(250)는 도 12의 포락선 추적 시스템(160)의 전압들의 일례에 대응할 수 있다. 예를 들어, 제1 플롯(251)은 도 12의 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA에 대응할 수 있고, 제2 플롯(252)은 도 12의 에러 증폭기(51)의 출력 전압에 대응할 수 있다.
도 19는 일 실시 예에 따른 멀티-모드 전력 증폭기(PA) 모듈(260)의 개략적인 블록 도이다.
멀티-모드 PA 모듈(260)은 배터리 전압을 수신하도록 구성된 제1 또는 VBATT 핀(262a)과 접지 전압을 수신하도록 구성된 제2 또는 GND 핀(262b)을 포함한다. 게다가, 멀티-모드 PA 모듈(260)은 고 대역 3G/4G 신호를 수신하도록 구성된 제3 또는 HB_3G/4G 핀(262c)을 더 포함하며, 이는 고 대역 3G/4G 전력 증폭기 회로(263)에 의해서 증폭되어 제9 핀(262i)에 제공될 수 있다. 제9 핀(262i)에 제공된 증폭된 고 대역 3G/4G 신호는 외부 필터 및/또는 듀플렉서를 이용하여 여과될 수 있다. 멀티-모드 PA 모듈(260)은 고 대역 2G 전력 증폭기 회로(264)에 의해 증폭될 수 있는 고 대역 2G 신호를 수신할 수 있는 제4 또는 HB-2G 핀(262d)을 더 포함한다. 멀티-대역 PA 모듈(260)은 저 대역 2G 전력 증폭기 회로(265)에 의해 증폭될 수 있는 저 대역 2G 신호를 수신하도록 구성된 제5 또는 LB-2G 핀(262e)을 더 포함한다. 게다가, 멀티-모드 PA 모듈(260)은 저 대역 3G/4G 전력 증폭기 회로(266)에 의해 증폭되어 제13 핀(262m)에 제공될 수 있는, 저 대역 3G/4G 신호를 수신하도록 구성된 제6 또는 LB_3G/4G 핀(262f)을 포함한다. 제13 핀(262m)에 제공된 증폭된 저 대역 3G/4G 신호는 외부 필터 및/또는 듀플렉서를 이용하여 여과될 수 있다.
제7 핀(262g)(POWER CTRL)은 전력 제어 신호를 전력 증폭기 제어 블록(270)에 제공하는데 이용될 수 있고, 이는 특정 구현들에서 밀리미터-파 모바일 브로드대역(MMB) 전력 증폭기 제어 시스템일 수 있다. 멀티-모드 PA 모듈(260)은 디지털 제어 블록(269)에 전기적으로 연결될 수 있는 제8 또는 직렬 주변 장치 인터페이스(SPI) 핀(262h)을 더 포함한다. 전력 증폭기 제어 블록(270) 및 디지털 제어 블록(269)은 전력 모드 또는 액티브 경로를 선택하는 것과 같이, 멀티-모드 PA 모듈(260)의 기능을 외부 회로가 제어할 수 있게 하는데 이용될 수 있다. 전력 증폭기 제어 블록(270) 및/또는 디지털 제어 블록(269)은 멀티-모드 PA 모듈(260)의 다른 컴포넌트들 및/또는 블록들을 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도시된 구성에서, 전력 증폭기 제어 블록(270)은 스위치 제어 블록(268)을 제어하도록 구성되어 있다.
스위치 제어 블록(268)은 스위치(267)를 제어함으로써 멀티-모드 PA 모듈(260)의 액티브 경로를 선택하는데 이용될 수 있다. 도시된 구성에서, 스위치(267)는 7개의 입력 신호를 수신하도록 구성된 DP7T(double-pole seven-throw) 스위치이다. 특히, 스위치(267)는 제12 또는 PCS 핀(262l)으로부터 제1 신호를, 제11 또는 DCS 핀(262k)으로부터 제2 신호를, 제10 또는 RX1 핀(262j)으로부터 제3 신호를, 고 대역 2G 전력 증폭기 회로(264)로부터 제4 신호를, 저 대역 2G 전력 증폭기 회로(265)로부터 제5 신호를, 제14 또는 RX2 핀(262n)으로부터 제6 신호를, 그리고 제15 또는 GSM 핀(262o)으로부터 제7 신호를 수신하도록 구성되어 있다. 스위치(267)는 고 대역 안테나(HB ANT)에 연결될 수 있는 제16 핀(262p)에 전기적으로 연결된 제1 출력을 포함한다. 스위치(267)는 저 대역 안테나(LB ANT)에 연결될 수 있는 제17 핀(262q)에 전기적으로 연결된 제2 출력을 더 포함한다. 방향성 커플러(275)는 제16 및 제17 핀(262p, 262q)의 고 대역 및 저 대역 안테나들에 각각 제공된 신호들을 감지하는데 이용될 수 있다. 방향성 커플러(275)는 제18 핀(262r)에 전기적으로 연결된 제1 포트 및 제19 핀(262s)에 전기적으로 연결된 제2 포트를 포함한다.
도 19가 멀티-모드 PA의 일례를 도시하고 있을지라도, 멀티-모드 PA는 상이한 회로 배열을 이용하는 구성들, 신호 대역들의 상이한 결합을 증폭하는 구성들, 및 다소 많거나 적은 컴포넌트들 및/또는 핀들을 이용하는 구성을 포함하는 다른 구현들에서 구현될 수 있다.
응용
위에서 기술된 실시 예들 중 몇몇은 무선 장치 또는 모바일 폰에 관련해서 예들을 제시하였다. 그러나, 이들 실시 예의 원리 및 장점들은 포락선 추적기에 필요한 임의 다른 시스템 또는 장치에 이용될 수 있다.
그러한 포락선 추적기들은 다양한 전자 장치에서 구현될 수 있다. 전자 장치의 예는 컨슈머 전자 제품, 컨슈머 전자 제품의 부품, 전자 테스트 설비 등을 포함할 수 있고 이들에 한정되지 않는다. 전자 장치의 예는 또한 메모리 칩, 메모리 모듈, 광 네트워크의 회로 또는 다른 통신 네트워크, 및 디스크 드라이버 회로를 포함할 수 있고 이들에 한정되지 않는다. 컨슈머 전자 제품은 모바일 폰, 전화, 텔레비전, 컴퓨터 모니터, 컴퓨터, 핸드-헬드 컴퓨터, PDA(personal digital assistant), 마이크로웨이브, 냉장고, 자동차, 스테레오 시스템, 카세트 리코더 또는 플레이어, DVD 플레이어, CD 플레이어, VCR, MP3 플레이어, 라디오, 캠코더, 카메라, 디지털 카메라, 포터블 메모리 칩, 워셔, 드라이어, 워셔/드라이어, 복사기, 팩시밀리 머신, 스캐너, 다기능 주변 장치, 손목 시계, 시계 등을 포함할 수 있으며 이들에 한정되지 않는다. 또한 전자 장치는 미완성 제품을 포함할 수 있다.
결론
문맥이 명료하게 달리 요구하지 않는 한, 설명과 특허청구범위 전반에서, 단어 "포함한다", "포함하는" 등은 배타적 또는 완벽한 의미의 반대로서, 즉 "포함하지만 한정되지 않는"의 의미로 포괄적인 의미로 해석되어야 한다. 일반적으로 여기에 이용된 단어 "결합"은 직접 연결될 수 있거나 1 이상의 매개 요소에 의해서 연결될 수 있는 2 이상의 요소를 나타낸다. 마찬가지로, 여기서 일반적으로 이용되는 단어 "연결"은 직접 연결될 수 있거나 1 이상의 매개 요소에 의해 연결될 수 있는 2 이상의 요소를 나타낸다. 게다가, 단어 "여기서", "위에서", "이하" 및 유사한 의미의 단어들은, 이 출원에 이용될 때, 이 출원의 임의 특정 부분들이 아니라 전체로서 이 출원을 나타낸다. 문맥이 허용하는 경우, 단수 또는 복수를 이용하는 위의 상세한 설명에 있는 단어들은 또한 각각 복수 또는 단수를 포함할 수 있다. 2 이상의 아이템의 리스트에 관련해서 단어 "또는"은 이 단어에 대한 다음과 같은 해석 모두를 포함한다: 이 리스트에 있는 아이템들 중 임의 것, 이 리스트에 있는 아이템들 모두, 및 이 리스트에 있는 아이템들의 임의 조합.
더욱이, 특히 "할 수 있다", "할 수 있었다", "예로", "예를 들어", "와 같은" 등과 같은, 여기에 이용된 조건적 언어는, 구체적으로 달리 언급되지 않는 한, 또는 이용되고 있는 문맥에서 달리 이해되지 않는 한, 일반적으로 특정 실시 예들이 특정 피처들, 요소들 및/또는 상태들을 포함하지만 다른 실시 예들은 이들을 포함하지 않음을 전달하는 것이다. 이와 같이, 그러한 조건적 언어는 이들 피처, 요소 및/또는 상태가 1 이상의 실시 예에 어떠한 방식으로든 필요하며 아니면 1 이상의 실시 예가, 저자의 조언이나 설득이 있든 없든 간에, 이들 피처, 요소 및/또는 상태가 어떤 특정 실시 예에 포함되어 있는지 또는 실행되어야 하는 것인지 여부를 결정하기 위한 논리를 반드시 포함한다는 것을 의미고자 하는 것이 아니다.
본 발명의 실시 예들의 위의 상세한 기술은 완전한 것이거나 본 발명을 위에서 기술된 정밀한 형태에 한정하려는 것이 아니다. 본 발명의 특정 실시 예들 및 예들이 예시의 목적으로 위에서 기술되었을지라도, 관련 분야에 숙련된 자들이 인식하듯이 다양한 균등한 수정이 본 발명의 범위 내에서 가능하다. 예를 들어, 프로세스들 또는 블록들이 주어진 순서로 제시되어있지만, 대안 실시 예들은 다른 순서로 단계들을 갖는 루틴을 실행할 수 있고 또는 블록들을 갖는 시스템들을 이용할 수 있으며, 어떤 프로세스들 또는 블록들은 삭제, 이동, 추가, 세분, 결합 및/또는 수정될 수 있다. 이들 프로세스 또는 블록 각각은 다양한 다른 방식으로 구현될 수 있다. 또한, 프로세스들 또는 블록들이 시간상 직렬로 실행되는 것으로 도시되어 있지만, 이들 프로세스 또는 블록은 대신에 병렬로 실행될 수 있고 또는 다른 시간대에 실행될 수 있다.
여기에 제시된 본 발명의 가르침은 반드시 위에 기술된 시스템에만 적용되는 것이 아니라 다른 시스템들에도 적용될 수 있다. 위에 기술된 다양한 실시 예의 요소들 및 행위는 추가의 실시 예들이 제공되도록 결합될 수 있다.
본 발명의 특정 실시 예들이 기술되었지만, 이들 실시 예들은 단지 예로서 제시된 것이지 본 공개의 범위를 한정하는 것이 아니다. 실제로, 여기에 기술된 신규의 방법들 및 시스템들은 다양한 다른 형태로 구현될 수 있고; 더욱이, 여기에 기술된 방법들 및 시스템들의 형태에 있어서 다양한 생략, 치환 및 변경이 본 공개의 정신을 벗어나지 않고도 행해질 수 있다. 첨부 청구항들 및 이들의 균등물은 본 공개의 범위 및 정신 내에 속하므로 그러한 형태들 또는 수정들을 포괄한다.

Claims (61)

  1. 모바일 장치로서,
    전력 증폭기 공급 전압을 수신하고 무선 주파수(RF) 입력 신호를 증폭하여 RF 출력 신호를 생성하도록 구성된 전력 증폭기;
    배터리 전압을 벅(buck) 전압으로 변환하도록 구성되어 있고 에러 전류를 기반으로 상기 벅 전압의 크기를 제어하도록 구성되어 있는 벅 컨버터; 및
    상기 RF 입력 신호의 포락선(envelope)을 기반으로 출력 전류를 생성하고 상기 출력 전류를 이용하여 상기 벅 전압의 크기를 조정함으로써 상기 전력 증폭기 공급 전압을 생성하도록 구성되어 있고 상기 출력 전류의 크기에 관련해서 상기 에러 전류의 크기를 변경함으로써 상기 벅 컨버터를 제어하도록 구성되어 있는 에러 증폭기를 포함하는 모바일 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전력 증폭기 공급 전압과 상기 출력 전류를 생성하도록 구성된 상기 에러 증폭기의 출력 사이에 전기적으로 연결된 AC 커플링 커패시터를 더 포함하는 모바일 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 벅 컨버터는 벅 제어기, 벅 인덕터 및 복수의 벅 스위치를 포함하고, 상기 벅 제어기는 상기 벅 인덕터를 통해서 전류를 제어하기 위해 상기 복수의 벅 스위치의 상태를 제어하는데 상기 에러 전류를 이용하도록 구성되어 있는 모바일 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 에러 전류는 비-반전 에러 전류 성분과 반전 에러 전류 성분을 포함하고, 상기 벅 컨버터는 상기 비-반전 에러 전류 성분을 상기 반전 에러 전류 성분에 비교함으로써 상기 복수의 벅 스위치의 상태를 제어하도록 구성된 전류 비교기를 포함하는 모바일 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 에러 증폭기는 상기 출력 전류를 생성하도록 구성된 제1 쌍의 트랜지스터와 상기 에러 전류를 생성하도록 구성된 제2 쌍의 트랜지스터를 포함하고, 상기 제2 쌍의 트랜지스터는 상기 제1 쌍의 트랜지스터의 복제로서 구현되는 모바일 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 RF 출력 신호를 수신하도록 구성된 안테나를 더 포함하는 모바일 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 RF 입력 신호의 포락선을 생성하도록 구성된 송수신기를 더 포함하는 모바일 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 배터리 전압을 생성하도록 구성된 배터리를 더 포함하는 모바일 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 에러 증폭기는 상기 배터리 전압을 이용하여 전력을 공급받는 모바일 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 배터리 전압을 부스트 전압으로 변환하도록 구성된 부스트 컨버터를 더 포함하고, 상기 부스트 전압은 상기 배터리 전압의 전압 크기보다 큰 전압 크기를 가지며, 상기 에러 증폭기는 상기 부스트 전압을 이용하여 전력을 공급받는 모바일 장치.
  11. 전력 증폭기 공급 전압을 생성하기 위한 포락선 추적기로서,
    배터리 전압을 벅 전압으로 변환하도록 구성되어 있고 에러 전류를 기반으로 상기 벅 전압의 크기를 제어하도록 구성되어 있는 벅 컨버터; 및
    포락선 신호를 기반으로 출력 전류를 생성하고 상기 출력 전류를 이용하여 상기 벅 전압의 크기를 조정함으로써 상기 전력 증폭기 공급 전압을 생성하도록 구성되어 있고 상기 출력 전류의 크기에 관련해서 상기 에러 전류의 크기를 변경함으로써 상기 벅 컨버터를 제어하도록 구성되어 있는 에러 증폭기를 포함하는 포락선 추적기.
  12. 제11항에 있어서, 상기 에러 증폭기는 상기 포락선 신호를 수신하도록 구성된 제1 입력, 제2 입력 및 상기 출력 전류를 생성하도록 구성된 출력을 포함하는 포락선 추적기.
  13. 제12항에 있어서, 상기 에러 증폭기의 제2 입력과 상기 에러 증폭기의 출력 사이에 전기적으로 연결된 피드백 회로를 더 포함하는 포락선 추적기.
  14. 제12항에 있어서, 상기 에러 증폭기의 출력과 상기 전력 증폭기 공급 전압 사이에 배치된 AC 커플링 커패시터를 더 포함하는 포락선 추적기.
  15. 제11항에 있어서, 상기 에러 증폭기는 상기 배터리 전압을 이용하여 전력을 공급받는 포락선 추적기.
  16. 제11항에 있어서, 상기 배터리 전압을 부스트 전압으로 변환하도록 구성된 부스트 컨버터를 더 포함하고, 상기 부스트 전압은 상기 배터리 전압의 전압 크기보다 큰 전압 크기를 가지며, 상기 에러 증폭기는 상기 부스트 전압을 이용하여 전력을 공급받는 포락선 추적기.
  17. 제11항에 있어서, 상기 벅 컨버터는 벅 제어기, 벅 인덕터 및 복수의 벅 스위치를 포함하고, 상기 벅 제어기는 상기 벅 인덕터를 통해서 전류를 제어하기 위해 상기 복수의 벅 스위치의 상태를 제어하는데 상기 에러 전류를 이용하도록 구성되어 있는 포락선 추적기.
  18. 제17항에 있어서, 상기 에러 전류는 비-반전 에러 전류 성분과 반전 에러 전류 성분을 포함하고, 상기 벅 컨버터는 상기 비-반전 에러 전류 성분을 상기 반전 에러 전류 성분에 비교함으로써 상기 복수의 벅 스위치의 상태를 제어하도록 구성된 전류 비교기를 포함하는 포락선 추적기.
  19. 제11항에 있어서, 상기 에러 증폭기는 상기 출력 전류를 생성하도록 구성된 제1 쌍의 트랜지스터와 상기 에러 전류를 생성하도록 구성된 제2 쌍의 트랜지스터를 포함하고, 상기 제2 쌍의 트랜지스터는 상기 제1 쌍의 트랜지스터의 복제로서 구현되는 포락선 추적기.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제1 쌍의 트랜지스터는 제1 p-형 전계 효과 트랜지스터(PFET) 및 제1 n-형 전계 효과 트랜지스터(NFET)를 포함하고, 상기 제2 쌍의 트랜지스터는 제2 PFET 및 제2 NFET를 포함하는 포락선 추적기.
  21. 전력 증폭기 공급 전압을 생성하는 방법으로서,
    벅 컨버터를 이용하여 배터리 전압으로부터 벅 전압을 생성하는 단계;
    에러 전류를 기반으로 상기 벅 전압의 크기를 제어하는 단계;
    에러 증폭기를 이용하여 포락선 신호를 기반으로 출력 전류를 생성하는 단계;
    상기 출력 전류를 이용하여 상기 벅 전압의 크기를 조정함으로써 상기 전력 증폭기 공급 전압을 생성하는 단계; 및
    상기 출력 전류의 크기에 관련해서 상기 에러 전류의 크기를 변경함으로써 상기 벅 컨버터를 제어하는 단계를 포함하는 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 벅 컨버터는 벅 인덕터 및 복수의 벅 스위치를 포함하고, 상기 방법은 상기 에러 전류를 기반으로 상기 복수의 벅 스위치의 상태를 제어함으로써 상기 벅 인덕터를 통해 전류를 제어하는 단계를 더 포함하는 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 에러 전류는 비-반전 에러 전류 성분과 반전 에러 전류 성분을 포함하고, 상기 방법은 상기 비-반전 에러 전류 성분을 상기 반전 에러 전류 성분에 비교함으로써 상기 복수의 벅 스위치의 상태를 제어하는 단계를 더 포함하는 방법.
  24. 제21항에 있어서, 상기 전력 증폭기 공급 전압을 전력 증폭기에 제공하는 단계를 더 포함하는 방법.
  25. 제21항에 있어서, 상기 배터리 전압을 이용하여 상기 에러 증폭기에 전력을 공급하는 단계를 더 포함하는 방법.
  26. 제21항에 있어서, 부스트 컨버터를 이용하여 부스트 전압을 생성하고 상기 부스트 전압을 이용하여 상기 에러 증폭기에 전력을 공급하는 단계를 더 포함하는 방법.
  27. 멀티-칩 모듈(MCM)으로서,
    배터리 전압을 벅 전압으로 변환하도록 구성되어 있고 에러 전류를 기반으로 상기 벅 전압의 크기를 제어하도록 구성되어 있는 벅 컨버터; 및
    포락선 신호를 기반으로 출력 전류를 생성하고 상기 출력 전류를 이용하여 상기 벅 전압의 크기를 조정함으로써 전력 증폭기 공급 전압을 생성하도록 구성되어 있고 상기 출력 전류의 크기에 관련해서 상기 에러 전류의 크기를 변경함으로써 상기 벅 컨버터를 제어하도록 구성되어 있는 에러 증폭기를 포함하는 MCM.
  28. 제27항에 있어서, 상기 에러 증폭기는 상기 포락선 신호를 수신하도록 구성된 제1 입력, 제2 입력 및 상기 전력 증폭기 공급 전압을 생성하도록 구성된 출력을 포함하는 MCM.
  29. 제28항에 있어서, 상기 에러 증폭기의 제2 입력과 상기 에러 증폭기의 출력 사이에 전기적으로 연결된 피드백 회로를 더 포함하는 MCM.
  30. 제28항에 있어서, 상기 에러 증폭기의 출력과 상기 전력 증폭기 공급 전압 사이에 배치된 AC 커플링 커패시터를 더 포함하는 MCM.
  31. 제27항에 있어서, 상기 전력 증폭기 공급 전압을 수신하도록 구성된 전력 증폭기를 더 포함하는 MCM.
  32. 전력 증폭기 공급 전압을 생성하기 위한 포락선 추적 시스템으로서,
    배터리 전압으로부터 조정 전압을 생성하도록 구성되어 있고 상기 전력 증폭기 공급 전압의 저 주파수 성분에 기반을 두고 있는 저 주파수 피드백 신호를 이용하여 상기 조정 전압의 전압 크기를 제어하도록 구성되어 있는 DC-DC 컨버터; 및
    포락선 신호와 상기 전력 증폭기 공급 전압의 고 주파수 성분에 기반을 두고 있는 고 주파수 피드백 신호를 이용하여 출력 전류를 생성하도록 구성되어 있고 상기 출력 전류를 이용하여 상기 조정 전압의 크기를 조정함으로써 상기 전력 증폭기 공급 전압을 생성하도록 구성되어 있는 에러 증폭기를 포함하는 포락선 추적 시스템.
  33. 제32항에 있어서, 상기 에러 증폭기는 상기 포락선 신호를 수신하도록 구성된 제1 입력, 상기 고 주파수 피드백 신호를 수신하도록 구성된 제2 입력 및 상기 출력 전류를 생성하도록 구성된 출력을 포함하는 포락선 추적 시스템.
  34. 제33항에 있어서, 상기 에러 증폭기의 출력과 상기 전력 증폭기 공급 전압 사이에 전기적으로 연결된 AC 커플링 커패시터를 더 포함하는 포락선 추적 시스템.
  35. 제34항에 있어서, 상기 고 주파수 피드백 신호를 생성하도록 구성된 피드백 회로를 더 포함하는 포락선 추적 시스템.
  36. 제35항에 있어서, 상기 피드백 회로는 상기 에러 증폭기의 출력과 상기 에러 증폭기의 제2 입력 사이에 전기적으로 연결된 제1 피드백 저항기, 및 상기 에러 증폭기의 제2 입력과 전력 저 공급 전압 사이에 전기적으로 연결된 제2 피드백 저항기를 포함하는 포락선 추적 시스템.
  37. 제34항에 있어서 상기 에러 증폭기는 상기 배터리 전압을 이용하여 전력을 공급받는 포락선 추적 시스템.
  38. 제32항에 있어서, 상기 조정 전압과 상기 전력 증폭기 공급 전압 사이에 전기적으로 연결된 인덕터를 더 포함하는 포락선 추적 시스템.
  39. 제32항에 있어서, 상기 DC-DC 컨버터는 상기 조정 전압을 생성하도록 구성된 벅 컨버터를 포함하는 포락선 추적 시스템.
  40. 제32항에 있어서, 여과된 전력 증폭기 공급 전압을 생성하기 위해서 상기 전력 증폭기 공급 전압을 여과하도록 구성된 저역 통과 필터를 더 포함하고, 상기 저 주파수 피드백 신호는 부분적으로 상기 여과된 전력 증폭기 공급 전압에 기반을 두고 있는 포락선 추적 시스템.
  41. 제40항에 있어서, 상기 여과된 전력 증폭기 공급 전압을 기준 전압에 비교함으로써 상기 저 주파수 피드백 신호를 생성하도록 구성된 비교기를 더 포함하는 포락선 추적 시스템.
  42. 제41항에 있어서, 상기 기준 전압을 생성하도록 구성된 기준 전압 생성기를 더 포함하는 포락선 추적 시스템.
  43. 제32항에 있어서, 여과된 전력 증폭기 공급 전압을 생성하기 위해서 상기 전력 증폭기 공급 전압을 여과하도록 구성된 고역 통과 필터를 더 포함하는 포락선 추적 시스템.
  44. 제43항에 있어서, 고 주파수 포락선 신호를 생성하기 위해서 상기 여과된 전력 증폭기 공급 전압을 상기 포락선 신호에 비교하도록 구성된 비교기를 더 포함하고, 상기 에러 증폭기는 상기 고 주파수 포락선 신호를 수신하도록 구성된 제1 입력, 상기 고 주파수 피드백 신호를 수신하도록 구성된 제2 입력 및 상기 출력 전류를 생성하도록 구성된 출력을 포함하는 포락선 추적 시스템.
  45. 무선 장치로서,
    배터리 전압으로부터 조정 전압을 생성하도록 구성되어 있고 제어 전압의 전압 레벨을 기반으로 상기 조정 전압의 전압 레벨을 제어하도록 구성된 DC-DC 컨버터를 포함하는 전력 관리 집적 회로(PMIC); 및
    무선 주파수(RF) 신호를 증폭하도록 구성된 전력 증폭기와 포락선 신호를 기반으로 출력 전류를 생성하도록 구성된 에러 증폭기를 포함하는 전력 증폭기 모듈 - 상기 에러 증폭기는 상기 출력 전류를 이용하여 상기 조정 전압의 전압 레벨을 조정함으로써 상기 전력 증폭기에 대한 전력 증폭기 공급 전압을 생성하도록 구성되어 있고, 상기 전력 증폭기 모듈은 적어도 부분적으로 상기 전력 증폭기 공급 전압을 기반으로 상기 제어 전압의 전압 레벨을 변경하도록 구성되어 있음 - 을 포함하는 무선 장치.
  46. 제45항에 있어서, 상기 RF 신호와 상기 포락선 신호를 생성하도록 구성된 송수신기를 더 포함하는 무선 장치.
  47. 제45항에 있어서, 상기 배터리 전압을 생성하도록 구성된 배터리를 더 포함하는 무선 장치.
  48. 제45항에 있어서, 상기 전력 증폭기 모듈은 상기 조정 전압과 상기 전력 증폭기 공급 전압 사이에 전기적으로 연결된 인덕터를 더 포함하는 무선 장치.
  49. 제45항에 있어서, 상기 전력 증폭기 공급 전압의 고 주파수 성분에 응답해서 변하는 피드백 신호를 생성하도록 구성된 피드백 회로를 더 포함하고, 상기 에러 증폭기는 상기 포락선 신호를 수신하도록 구성된 제1 입력, 상기 피드백 신호를 수신하도록 구성된 제2 입력 및 상기 출력 전류를 생성하도록 구성된 출력을 포함하는 무선 장치.
  50. 제49항에 있어서, 상기 전력 증폭기 모듈은 상기 에러 증폭기의 출력과 상기 전력 증폭기 공급 전압 사이에 전기적으로 연결된 AC 커플링 커패시터를 더 포함하는 무선 장치.
  51. 제45항에 있어서, 상기 전력 증폭기 모듈은 여과된 전력 증폭기 공급 전압을 생성하기 위해서 상기 전력 증폭기 공급 전압을 여과하도록 구성된 저역 통과 필터를 더 포함하고, 상기 제어 전압은 적어도 부분적으로 상기 여과된 전력 증폭기 공급 전압에 기반을 두고 있는 무선 장치.
  52. 제51항에 있어서, 상기 전력 증폭기 모듈은 상기 여과된 전력 증폭기 공급 전압을 기준 전압에 비교함으로써 상기 제어 전압을 생성하도록 구성된 비교기를 더 포함하는 무선 장치.
  53. 전력 증폭기 공급 전압을 생성하는 방법으로서,
    DC-DC 컨버터를 이용하여 배터리 전압으로부터 조정 전압을 생성하는 단계;
    제어 전압을 기반으로 상기 조정 전압의 크기를 제어하는 단계;
    에러 증폭기를 이용하여 포락선 신호를 기반으로 출력 전류를 생성하는 단계;
    상기 출력 전류를 이용하여 상기 조정 전압의 크기를 조정함으로써 전력 증폭기에 대한 전력 증폭기 공급 전압을 생성하는 단계; 및
    적어도 부분적으로 상기 전력 증폭기 공급 전압을 기반으로 상기 제어 전압의 전압 레벨을 변경함으로써 상기 DC-DC 컨버터를 제어하는 단계를 포함하는 방법.
  54. 제21항에 있어서, 상기 출력 전류를 AC 커플링 커패시터를 통해서 상기 전력 증폭기 공급 전압에 제공하는 단계를 더 포함하는 방법.
  55. 제54항에 있어서, 피드백 회로를 이용하여 상기 에러 증폭기에 대한 고 주파수 피드백 신호를 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 고 주파수 피드백 신호는 상기 전력 증폭기 공급 전압의 고 주파수 성분에 응답해서 변하도록 구성되어 있는 방법.
  56. 제54항에 있어서, 상기 배터리 전압을 이용하여 상기 에러 증폭기에 전력을 공급하는 단계를 더 포함하는 방법.
  57. 제21항에 있어서, 저역 통과 필터를 이용하여 여과된 전력 증폭기 공급 전압을 생성하기 위해서 상기 전력 증폭기 공급 전압을 여과하는 단계와 상기 여과된 전력 증폭기 공급 전압을 기준 전압에 비교해서 상기 제어 전압을 생성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  58. 무선 주파수 시스템으로서,
    배터리 전압으로부터 조정 전압을 생성하도록 구성되어 있고 복수의 제어 전압을 이용하여 상기 조정 전압의 전압 레벨을 제어하도록 구성된 DC-DC 컨버터를 포함하는 전력 관리 집적 회로(PMIC); 및
    제1 무선 주파수(RF) 신호를 증폭하도록 구성된 제1 전력 증폭기와 상기 제1 RF 신호의 포락선을 기반으로 상기 조정 전압의 전압 레벨을 조정함으로써 상기 제1 전력 증폭기에 대한 제1 전력 증폭기 공급 전압을 생성하도록 구성된 제1 에러 증폭기를 포함하는 제1 전력 증폭기 모듈 - 상기 제1 전력 증폭기 모듈은 상기 제1 전력 증폭기가 적어도 부분적으로 상기 제1 전력 증폭기 공급 전압의 전압 레벨을 기반으로 인에이블될 때 상기 복수의 제어 전압 중 제1 제어 전압의 전압 레벨을 변경하도록 구성되어 있음 - ; 및
    제2 RF 신호를 증폭하도록 구성된 제2 전력 증폭기와 상기 제2 RF 신호의 포락선을 기반으로 상기 조정 전압의 전압 레벨을 조정함으로써 상기 제2 전력 증폭기에 대한 제2 전력 증폭기 공급 전압을 생성하도록 구성된 제2 에러 증폭기를 포함하는 제2 전력 증폭기 모듈 - 상기 제2 전력 증폭기 모듈은 상기 제2 전력 증폭기가 적어도 부분적으로 상기 제2 전력 증폭기 공급 전압의 전압 레벨을 기반으로 인에이블될 때 상기 복수의 제어 전압 중 제2 제어 전압의 전압 레벨을 변경하도록 구성되어 있음 - 을 포함하는 무선 주파수 시스템.
  59. 제58항에 있어서, 상기 제1 전력 증폭기 모듈은 상기 조정 전압과 상기 제1 전력 증폭기 공급 전압 사이에 전기적으로 연결된 제1 인덕터를 포함하고, 상기 제2 전력 증폭기 모듈은 상기 조정 전압과 상기 제2 전력 증폭기 공급 전압 사이에 전기적으로 연결된 제2 인덕터를 포함하는 무선 주파수 시스템.
  60. 제58항에 있어서, 폰 보드, 제1 인덕터, 및 제2 인덕터를 더 포함하고, 상기 제1 인덕터는 상기 폰 보드 상에서 상기 조정 전압과 상기 제1 전력 증폭기 공급 전압 사이에 전기적으로 연결되어 있고, 상기 제2 인덕터는 상기 폰 보드 상에서 상기 조정 전압과 상기 제2 전력 증폭기 공급 전압 사이에 전기적으로 연결되어 있는 무선 주파수 시스템.
  61. 제58항에 있어서, 제3 RF 신호를 증폭하도록 구성된 제3 전력 증폭기와 상기 제3 RF 신호의 포락선을 기반으로 상기 조정 전압의 전압 레벨을 조정함으로써 상기 제3 전력 증폭기에 대한 제3 전력 증폭기 공급 전압을 생성하도록 구성된 제3 에러 증폭기를 포함하는 제3 전력 증폭기 모듈 - 상기 제3 전력 증폭기 모듈은 상기 제3 전력 증폭기가 적어도 부분적으로 상기 제3 전력 증폭기 공급 전압의 전압 레벨을 기반으로 인에이블될 때 상기 복수의 제어 전압 중 제3 제어 전압의 전압 레벨을 변경하도록 구성되어 있음 - 을 더 포함하는 무선 주파수 시스템.
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