TWI433453B - 射頻功率放大器 - Google Patents

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TWI433453B
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Description

射頻功率放大器
本發明係討論有關於一種射頻功率放大器。
在移動通訊終端之前端部分，提供射頻功率放大器(radio-frequency power amplifier)放大例如射頻信號的功率，以及放大射頻輸出信號的功率。例如，日本專利第2005-123764號，對此種射頻功率放大器已有描述。
日本專利第6-258404號提出一個包含單晶片振盪電路的數位積體電路，回應外部控制信號而輸出射頻信號。
功率放大器將輸入信號規格所要求之預定頻帶放大至規格要求的預定振幅(增益)。因此，功率放大器的測試包含輸入預定頻帶的射頻輸入信號到該功率放大器，以測試射頻輸出信號功率及信號失真測試，和測量電流消耗。
在測試過程中，一般而言，將射頻測試探針連接到晶圓級元件以提供射頻輸入信號至該元件，並且透過另一類似的測試探針取得放大的射頻輸出信號。
然而，該射頻測試探針相當昂貴。此外，因為測試探針需要同時接觸元件晶片，而在一時間使用多個測試探針測試多個元件晶片有結構性困難。該昂貴的測試方法導致了功率放大器價格高。
鑑於上述習知技術之缺失，本發明主要目的在於提供一種射頻功率放大器，該射頻功率放大器包括：輸入匹配電路，係包含至少一個電感器，該輸入匹配電路接收輸入信號和匹配彼此輸入阻抗；放大器，係放大經過輸入匹配電路的輸入信號；以及測試電路，係包括：電容器，其透過第一測試開關連接至該輸入匹配電路的電感器；負阻電晶體，係設置於該電感器和第一電壓源端之間且第二測試開關設置於該電感和該負阻電晶體之間；以及電流源電晶體，係設置於第二電壓源端和該電感器之間。
在測試時，將該第一和第二測試開關和該電流源電晶體開啟，使該電感器和該測試電路形成振盪電路，而在正常運作時，將該第一和第二測試開關和電流源晶體關閉。
如第1圖所示，係一般性說明射頻功率放大器的方塊圖。該射頻功率放大器10包括作為第一電壓源端之接地端GND和作為第二電壓源端之電源供應端VDD。如第1圖所示，晶片內的接地線被省略。射頻輸入信號RFIN經過輸入匹配電路12被輸入到第一級放大電路A1。於第1圖之例中，三個放大電路A1、A2和A3係透過其間之匹配電路14和15連接。該放大電路A1、A2和A3依序將射頻輸入信號RFIN放大，並且第三級放大電路A3的輸出自射頻功率放大器輸出，作為透過輸出匹配電路16之輸出信號RFOUT。偏壓產生電路17提供之偏壓電壓Vg1、Vg2和Vg3分別至放大電路A1、A2和A3。
串列轉並列介面(Serial-to-Parallel Interface,SPI)接收輸入串列資料SDIN，並輸出並列數位資料至數位控制器19。基於並列數位資料，控制器19控制偏壓產生電路17產生的偏壓電壓值。
根據目前的實施例，電感-電容(LC)振盪電路可與輸入匹配電路12之電感器配置。具體來說，測試電路設置於輸入匹配電路12旁，在測試時，在控制器19之控制下，產生控制信號SW1、SW2和SW3，以連接測試電路至電感器進而構成振盪電路。該振盪電路所產生的振盪信號輸入到放大電路A1作為測試輸入信號。
射頻功率放大器10還包括一個檢測輸出信號之功率(或輸出電壓或增益)的功率感測器18，使得無需做電壓轉換就可以由功率輸出端PDOUT檢測到輸出功率(或輸出電壓或增益)，進而取得類比電壓。此外，檢測到的輸出功率(或輸出電壓或增益)可經由類比數位轉換器(Analog-to-Digital Converter,A/D)轉換為數位信號，該信號可串列輸入至SPI，然後由串列資料輸出端SDOUT獲得輸出。同步時鐘脈波SCLK和晶片選擇信號輸入XCS分別為SPI的輸入端。
如第2圖所示，根據目前的實施例，係為該射頻功率放大器的三個放大電路。輸入匹配電路12、三個放大電路A1、A2和A3及其間之匹配電路14和15，分別連接於三個放大電路A1、A2和A3係繪示於第2圖。
輸入匹配電路12包括輸入電容器Cin和包含初級(primary)和次級(secondary)電感器L1和L2的變壓器。當射頻輸入信號RFIN輸入到初級電感器L1，該變壓器將射頻輸入信號RFIN轉換成正比於電感L1和L2匝數的電壓及反比於匝數的電流，例如，電感L1電壓V1和電流I1將產生2V1電壓和I1/2電流於電感器L2兩端n10和nx10。因此，次級電感器L2阻抗Z2將4倍高於輸入端輸入阻抗Z1=V1/I1(Z2=4V1/I1=4＊Z1)。所以，該轉換後的輸入阻抗Z2將匹配第一級放大電路A1的高輸入阻抗Z3。
該變壓器將於次級電感器L2產生與輸入信號RFIN相同頻率和相反相位的射頻信號。請參照第2圖，該相位相反的射頻信號將分別被第一級放大器中的N型通道(N-channel)電晶體N1和Nx1，第二級放大器中的N型通道(N-channel)電晶體N2和Nx2和第三級放大器中的N型通道(N-channel)電晶體N3和Nx3所放大。換句話說，三個放大電路A1、A2和A3將依序放大射頻差動信號，如果每個放大器的增益是X分貝(dB)，信號總共會被放大3倍X分貝的增益。
第一級放大電路A1包括N型電晶體N1和Nx1，其閘極接收電感器L2兩端n10和nx10相位相反的射頻信號、大電阻R1和Rx1、小電阻R2和Rx2、一個射頻扼流線圈(RF choke coil)係設置於電晶體N1和Nx1之汲極端n11和nx11之間和電源端Vdd。電感器L2兩端n10和nx10相位相反的射頻信號分別被電晶體N1和Nx1放大，並且可於電晶體n11和nx11汲極端取得具放大且相位相反的射頻信號。
第二級放大電路A2透過包含電容器C1和Cx1及電阻R3和Rx3的匹配電路14連接到第一級放大電路A1之輸出端n11和nx11，然後再連接到第二級放大電路A2輸入端，第二級放大電路A2具有和第一級放大電路A1等效之配置。閘極偏壓電壓Vg2經過電阻R4和Rx4提供偏壓於N型電晶體N2和Nx2閘極，而且射頻扼流線圈RFC2連接至汲極端n12和nx12。第一級放大電路A1輸出端n11和nx11的射頻信號會被放大，並且被放大的射頻信號可於汲極端n12和nx12取得。
第三級放大電路A3透過包含電容器C2和Cx2及電阻R4和Rx4的匹配電路15連接到第二級放大電路A2之輸出端n12和nx12，然後再連接到第三級放大電路A3輸入端，第三級放大電路A3具有和第一級放大電路A1等效之配置。閘極偏壓電壓Vg3經過電阻R6和Rx6提供偏壓於電晶體N3和Nx3閘極。如第3圖所示，射頻扼流線圈RFC3連接至電晶體N3和Nx3之汲極端。第二級放大電路A2輸出端n12和nx12的射頻信號會被放大，並且被放大的射頻信號RFOUT1和RFXOUT1將可於汲極端取得。
可變控制的輸入射頻信號RFIN增益是用來作為控制功率放大器的增益。閘極偏壓電壓Vg1、Vg2和Vg3被設為最佳值，並且使得功率放大器用相同增益放大輸入射頻信號RFIN，無論其輸入射頻信號增益如何。
第3圖係該功率放大器之輸出匹配電路16的電路圖，射頻扼流線圈RFC3連接至第三級放大電晶體N3和Nx3汲極端之間，該扼流線圈RFC3的功能是作為初級電感器，初級電感器RFC3與次級電感器L3將構成一個變壓器，次級電感器L3連接至輸出RFOUT和接地GND之間。該輸出RFOUT將成為單相射頻輸出信號，並連接天線AT。
如果該變壓器電感RFC3和L3匝數比為1：16，輸出匹配電路16會增加其輸出阻抗Z4的四倍，也就是說，產生輸出阻抗Z5=4＊Z4。據此，藉由選擇適當的變壓器匝數，輸出阻抗Z5便可與天線的阻抗相匹配。
如第4圖所示，係說明本發明第一實體例功率放大器的電路圖。請參照第2圖所示，測試電路12A將連接於功率放大器輸入匹配電路12的電感L2，該測試電路12A包括電容器C10和Cx10、一對負阻電晶體N11和Nx11、以及一對電流源電晶體P10和Px10。該電容器C10和Cx10分別通過第一開關S1和Sx1連接到電感器L2端n10和nx10，該負阻電晶體N11和Nx11分別通過第二測試開關S2和Sx2連接到電感器L2端n10和nx10，以及連接到第一電壓源端GND，電流源電晶體P10和Px10分別設置於電感器L2端n10和nx10與第二電壓源端電源供應電壓Vdd之間。
第一和第二測試開關S1和Sx1、S2和Sx2與負阻電晶體N11和Nx11分別由N型通道電晶體實現，電流源電晶體P10和Px10分別由P型通道電晶體實現，控制信號SW1控制著第一和第二測試開關S1和Sx1，S2和Sx2。同樣的，控制信號SW2控制著電流源電晶體P10和Px10開啟或關閉。
另一選擇，第一測試開關S1和Sx1可分別設置於電容C10、Cx10和接地GND之間。在此種情況下，當第一測試開關處於關閉時，電容器C10和Cx10不運作，當第一測試開關處於開啟時，電容器C10和Cx10係分別連接到電感L2兩端點n10和nx10。
在正常運作時，控制信號SW1之電壓是0V和控制信號SW2之電壓等於電源供應電壓Vdd。所以第一和第二測試開關S1和Sx1、S2和Sx2以及電流源電晶體P10和Px10都處於關閉狀態。因此，功率放大器之輸入匹配電路12將如第2圖所示，以同樣方式配置。
另一方面，當進行測試時，控制信號SW1電壓被設為電源供應電壓Vdd和控制信號SW2電壓被設為0V，使得第一和第二測試開關S1和Sx1、S2和Sx2以及電流源電晶體P10和Px10都處於開啟狀態。所以電容器C10和Cx10，電流源電晶體P10和Px10以及負阻電晶體N11和Nx11分別連接到電感器L2，構成一個LC振盪電路。如第5圖所示，係說明LC振盪電路的配置圖。
請參照第5圖，係說明本發明第一實施例LC振盪電路的電路圖。如第5圖所示，該LC振盪電路的構成是由處於開啟狀態的第一和第二測試開關S1和Sx1、S2和Sx2，以及如第4圖所示的測試電路12A電流源電晶體P10和Px10。第一和第二測試開關S1及Sx1、S2和Sx2自第5圖省略。
該LC振盪電路包括連接到電感L2兩端的一對電容器C10和Cx10，因而構成一個LC振盪電路。該LC振盪電路還包括閘極施以控制信號SW2(0 V)之電流源電晶體P10和Px10，及交叉連接一負阻電晶體閘極於另一負阻電晶體汲極與交叉連接一負阻電晶體汲極於另一負阻電晶體閘極之負阻電晶體N11和Nx11。因為當汲極端n10、nx10電壓增加時，汲極電流降低，而汲極端n10、nx10電壓降低時，汲極電流增加，該負阻電晶體N11和Nx11具有等效於負電阻之功能。該電流源電晶體和負阻電晶體的組成，使得LC電路能繼續振盪。
如第5圖所示，第4圖之輸入匹配電路12的電感L2和測試電路12A構成LC振盪電路。該LC振盪電路汲極端n10和nx10產生相位相反的射頻信號，由於在測試過程中，LC振盪電路產生相位相反的射頻信號，所以，沒有必要從晶片外部來源透過測試探針提供射頻輸入信號RFIN。此外，由於LC振盪電路使用輸入匹配電路12的電感器，所以不需要提供額外的電感器作為振盪電路使用。因此，LC振盪電路可被包含在晶片內，但卻不需要加入佔據龐大面積的電感器元件。
相較於由反相器所組成的環型振盪電路，LC振盪電路的振盪頻率較不易受到製程變化而造成電晶體特性變化。
在測試時，如第1圖所示，控制器19控制著控制信號SW1和SW2電壓為電源供應電壓Vdd或接地電壓0 V，此目的為了使LC振盪電路產生之射頻輸入信號到功率放大器第一級放大電路A1的電晶體N1和Nx1閘極。由於射頻輸入信號的產生，功率放大器可以進行檢查，以確定功率放大器是否運作正確，例如功率放大器是否能夠提供適當的輸出功率，以及功率放大器電流消耗是否在指定的範圍內。
如第6圖所示，係說明本發明第一實施例測試電路的變化型式。該變化型式包括三組測試開關S1、Sx1和電容器C10、Cx10：S1a、Sx1a、C10a、Cx10a、S1b、Sx1b、C10b、Cx10b、S1c、Sx1c、C10c和Cx10c。該電容器的電容比例設為1:2:22 ，例如頻率控制信號SW3a，SW3b和SW3c可以選擇三對電容器中的任何一個作為適當改變具有8階的LC振盪電路電容值。藉由電容器電容值可變控制，使得LC振盪電路頻率f=1/2π(CL)變為可變控制。當電容器電容值增加，LC振盪電路頻率會降低。
如第4及6圖所示，控制信號SW1控制著測試開關S2和Sx2，然而，使用單獨的信號SW3a、SW3b和SW3分別控制開關S1a和Sx1a、S1b和Sx1b、以及S1c和Sx1c。
此外，電流源電晶體P10、Px10變更為三組電流源電晶體：P10a和P10xa、P10b和Px10b、以及P10c和Px10c。例如，電流源電晶體閘寬(gate width)比例設為1：2：22 。藉由增益控制信號SW2a、SW2b和SW2c的使用來選擇適合三組電流源電晶體之總閘寬，因此，LC振盪電路輸出信號之振幅(增益)變為7階。當電流源電晶體總閘寬增加，輸出信號振幅(增益)也會增加。
如第7圖所示，係說明第二實施例功率放大器的電路圖。測試電路12A被設置於如第2圖所示的功率放大器之輸入匹配電路12電感器L1和L2相同架構之中。在測試電路12A中，電容器C10a、C10b和C10c兩端分別連接到電感器L1之與接地GND端相反之端。藉由第一測試開關S1a、S1b和S1c，電容器的兩端分別連接電感器L1及接地GND之間，測試電路12A還包括一對負阻電晶體N11、Nx11和一對電流源電晶體P10、Px10。負阻電晶體N11和Nx11兩端分別經過第二測試開關連接到電感器L2端n10和nx10，以及第一電壓源端GND。電流源電晶體P10、Px10的兩端則分別連接到電壓源電壓Vdd和電感L2端n10和nx10，該電流源電晶體被改為四對電流源電晶體P10a和Px10a、P10b和Px10b、P10c和Px10c以及P10d和Px10d。
如第4及6圖所示的第一實施例，在正常運作時，第一和第二測試開關及電流源電晶體處於關閉狀態，然而在測試時，將處於開啟狀態。
如第7圖所示的第二實施例。三個電容器C10a、C10b和C10c的兩端分別經過第一開關S1a、S1b和S1c連接到接地端GND與初級電感器L1。例如，該電容器的電容比例設為1：2：22 。如此，在正常運作時，從電感器L2看入的阻抗Z2可被微調。在測試時，由於電流源電晶體P10、Px10，負阻電晶體N11、Nx11，以及寄生電容Cpa所構成的振盪電路，會因為初級電感器L1電流對電容器C10a、C10b和C10c做充電和放電而造成振盪，使得於電感器L2產生電流。因此，根據連接電容器的數目，將可改變振盪的頻率f。
第二實施例與第一實施例相同，三個電容C10a、C10b和C10c的電容比例設為1：2：22 ，藉由頻率控制信號SW3a、SW3b和SW3c來選擇三個電容器中的任何一個，因而使得電容器電容值變成具有8階的變化。通過這種方式，在正常運作時，阻抗Z2可做微調，而在測試時，LC振盪電路頻率可做微調。同樣的，四對電流源電晶體P10a和Px10a、P10b和Px10b、P10c和Px10c、以及P10d和Px10d之比例設為1：2：22 ：23 ，而且藉由增益控制信號SW2a、SW2b、SW2c和SW2d，總閘寬成為具有15階的變化。
第二實施例的測試電路12A並不要求提供位於電感器L2兩端的電容器，因此能在晶片上佔用很小的面積。此外，第二實施例的測試電路12A能夠對輸入阻抗和振盪頻率做微調。
如第8及9圖所示，係說明測試振盪電路的振盪運作特性範例。在第6圖的測試電路中，在測試時，以測試元件中的數位信號SDIN為基礎，第1圖的控制器19將控制信號SW1電壓設為電源Vdd。因此，測試電路12A的負阻電晶體N11和Nx11，電感器L2和寄生電容構成一個振盪電路。
藉由控制器19，並且從測試元件來將頻率控制信號SW3a、SW3b和SW3c中的任一電壓設為電源供應電壓Vdd，電容器C10、Cx10電容值將可對振盪信號頻率做調整。如第8圖所示，係說明了垂直軸上的振盪頻率相對於水平軸上的電容值。
藉由控制器19，並且從測試裝置來將頻率控制信號SW2a、SW2b和SW2c中的任一電壓設為接地電壓GND，電流源電晶體P10、Px10閘寬將可對振盪信號振幅(增益)做調整。如第9圖所示，係說明了垂直軸上的振盪信號相對於水平軸上的電流供應電晶體閘寬。
如第6圖所示，當開關電晶體S2、Sx2的寄生電容為8pF和電容器C10、C10x電容值為0.8至0.6 pF，輸出振幅可在0.5至2.0V的範圍，以及如第8及9圖所示，頻率可在1.9至2.0 GHz的範圍。
在測試準備過程中，一個從外部輸入源輸入的已知增益射頻輸入信號RFIN，感測器將檢測該功率放大器的輸出功率，以及藉由測試電路選定的LC振盪電路中的任一電流源電晶體，以使可獲得相同輸出功率。因此，內部LC振盪電路的振盪信號增益可適當控制在所需的增益值。
然後，在測試中，測試裝置可用頻率控制信號對電容器的電容值做適當設定，以使得LC振盪電路頻率位於功率放大器規格的頻率範圍內，以及使用增益控制信號對電流源電晶體做適當設定，使得LC振盪電路信號強度位於功率放大器規格中的輸入信號RFIN強度範圍內。在測試中，該感測器檢測到功率放大器的輸出功率或最大輸出功率。
如第10圖所示，係說明第一實施例功率放大器的變化型。如第11圖所示，係說明LC振盪電路的電路圖。正如從圖示中可以看出。請參照第10及11圖，藉由測試電路12A所構成的LC振盪電路，以及電感器L2的組成是由P型通道電晶體組成的負阻電晶體P11、Px11和N型通道電晶體組成的電流源電晶體N10、Nx10。也就是說，第4及5圖的P型通道電晶體被N型通道電晶體所取代，並且，第4及5圖的N型通道電晶體被P型通道電晶體所取代。因此，第二測試開關S2也是用P型通道電晶體來實現，在測試時，控制信號SW1的電壓被設定為接地電壓0V，而在正常運作時，控制信號SW1的電壓被設定為電源供應電壓Vdd。控制信號SW2、SW3如第4圖所示相同。
如第10圖的變化型所示，第6及7圖的功率放大器之測試電路，其中負阻電晶體可由P型通道電晶體實現和電流源電晶體可由N型通道電晶體實現。
如第12圖所示，係說明第三實施例功率放大器的電路。該功率放大器包括一個包含輸入電容器Cin和電感器L10的輸入匹配電路12，和一個包含放大電晶體N1和射頻扼流圈RFC1的單相放大電路A1。射頻輸入信號RFIN從端點n20輸入經過電容器C0到放大電晶體N1的閘極。閘極偏壓電壓Vg1經過電阻R1提供放大電晶體N1的閘極。
該功率放大器包括一個連接到電感器L10兩端點n20和nx20的測試電路12A，輸入匹配電路12中的電感器L10和測試電路12A構成一個LC振盪電路，除了開關S3之外，測試電路12A與第6圖是一樣的，LC振盪電路與第5圖是相同的。
在正常運作中，控制信號SW1a電壓被設為0 V是為了關閉開關S2，SW1b電壓被設為Vdd是為了開啟開關S3，SW2a、SW2b和SW2c電壓被設為Vdd是為了關閉電流源電晶體P10、Px10k，以及SW3a、SW3b和SW3c電壓被設為0 V是為了關閉開關S1a、Sx1a、S1b、Sx1b、S1c和Sx1c。因此，電感器L10組成一個輸入匹配電路和三個放大電路A1、A2和A3，並將射頻輸入信號RFIN放大(A2和A3在此不做描述)。
另一方面，在測試中，控制信號SW1a電壓被設為Vdd是為了開啟開關S2和SW1b電壓被設為0 V是為了關閉開關S3，因而構成該LC振盪電路。SW2a、SW2b、SW2c的任意組合被設為0V是為了能開啟任一對電流源電晶體P10a和Px10a、P10b和Px10b、以及P10c和Px10c，使能對振盪輸出信號增益控制至所需的值，而且SW3a，SW3b和SW3c的任意組合被設為Vdd是為了能開啟任一對開關S1a和Sx1a、S1b和Sx1b、以及S1c和Sx1c，使能對振盪輸出信號頻率控制至所需的值。
與第10圖相比較，第12圖第三實施例中，測試電路12A的P型通道電晶體被替換為N型通道電晶體，以及N型通道電晶體被替換為P型通道電晶體，因而組成如第11圖所示的LC振盪電路。
根據目前的實施例，在功率放大器中，自我測試電路包括一個具有高頻率精確度的單晶片LC振盪電路和一個單晶片輸出功率檢測器，為了能省略透過探針從晶片外部提供射頻輸入信號。因此，可降低功率放大器的測試成本。此外，由於單晶片LC振盪電路使用功率放大器的輸入匹配電路之電感器，所以不需要提供一個額外的電感器給LC振盪電路專用，因此，可以避免增加晶片的面積。
10．．．射頻功率放大器
12．．．輸入匹配電路
12A．．．測試電路
14．．．匹配電路
15．．．匹配電路
16．．．輸出匹配電路
17．．．偏壓產生電路
18．．．功率感測器
19．．．數位控制器
A1．．．放大電路
A2．．．放大電路
A3．．．放大電路
A/D．．．類比數位轉換器
AT．．．天線
C0．．．電容器
C1．．．電容器
C2．．．電容器
C10．．．電容器
C10a．．．電容器
C10b．．．電容器
C10c．．．電容器
Cin．．．輸入電容器
Cpa．．．寄生電容器
Cx0．．．電容器
Cx1．．．電容器
Cx10．．．電容器
Cx10a．．．電容器
Cx10b．．．電容器
Cx10c．．．電容器
Cx2．．．電容器
f．．．頻率
GND．．．接地
L1．．．電感器
L2．．．電感器
L3．．．電感器
N1．．．電晶體
N2．．．電晶體
N3．．．電晶體
n10．．．電感器之一端
N10．．．電晶體
n11．．．電感器之一端
N11．．．負阻電晶體
n12．．．電感器之一端
n20．．．電感器之一端
Nx1．．．電晶體
Nx2．．．電晶體
Nx3．．．電晶體
nx10．．．電感器之另一端
Nx10．．．電晶體
nx11．．．電感器之另一端
Nx11．．．負阻電晶體
nx12．．．電感器之另一端
P10．．．電晶體
P10a．．．電晶體
P10b．．．電晶體
P10c．．．電晶體
P10d．．．電晶體
PDOUT．．．功率輸出端
Px10．．．電晶體
Px10a．．．電晶體
Px10b．．．電晶體
Px10c．．．電晶體
Px10d．．．電晶體
P11．．．負阻電晶體
Px11．．．負阻電晶體
R1．．．電阻
R2．．．電阻
R3．．．電阻
R4．．．電阻
R5．．．電阻
R6．．．電阻
RFC1．．．射頻扼流圈
RFC2．．．射頻扼流圈
RFC3．．．射頻扼流圈
RFIN．．．射頻輸入信號
RFOUT．．．射頻輸出信號
RFXOUT1．．．射頻輸出信號
Rx1．．．電阻
Rx2．．．電阻
Rx3．．．電阻
Rx4．．．電阻
Rx5．．．電阻
Rx6．．．電阻
S1．．．開關
S1a．．．開關
S1b．．．開關
S1c．．．開關
S2．．．開關
S3．．．開關
SCLK．．．串列轉並列同步時鐘脈波
SDIN．．．串列轉並列輸入
SDOUT．．．串列轉並列輸出
SPI．．．串列轉並列介面
SW1．．．控制信號
SW1a．．．控制信號
SW1b．．．控制信號
SW2．．．控制信號
SW2a．．．控制信號
SW2b．．．控制信號
SW2c．．．控制信號
SW2d．．．控制信號
SW3．．．控制信號
SW3a．．．控制信號
SW3b．．．控制信號
SW3c．．．控制信號
Sx1．．．開關
Sx1a．．．開關
Sx1b．．．開關
Sx1c．．．開關
Sx2．．．開關
VDD．．．電壓源
Vdd．．．電壓源
Vg1．．．偏壓電壓
Vg2．．．偏壓電壓
Vg3．．．偏壓電壓
XCS．．．晶片選擇信號
Z1．．．阻抗
Z2．．．阻抗
Z3．．．阻抗
第1圖係一般性說明依據本發明的實施例之射頻功率放大器的方塊圖。
第2圖係依據本發明的實施例之射頻功率放大器之三個放大電路的電路圖。
第3圖係本功率放大器之輸出匹配電路的電路圖。
第4圖係依據本發明的第一實施例的功率放大器的電路圖。
第5圖係依據本發明的第一實施例的電感-電容振盪電路(LC oscillator circuit)的電路圖。
第6圖係依據本發明的第一實施例的變異的測試電路圖。
第7圖係依據本發明的第二實施例的功率放大器的電路圖。
第8圖係第6圖中之測試電路之振盪操作之範例特性圖。
第9圖係第6圖所中之測試電路之振盪操作之另一範例特性圖。
第10圖係本發明的第一實施例的變異的功率放大器的電路圖。
第11圖係本發明的第一實施例的變異的電感-電容(LC)振盪電路的電路圖。
第12圖係依據本發明的第三實施例的功率放大器的電路圖。
12．．．輸入匹配電路
12A．．．測試電路
C0．．．電容器
Cx0．．．電容器
C10．．．電容器
Cin．．．輸入電容器
Cx10．．．電容器
GND．．．接地
L1．．．電感器
L2．．．電感器
N1．．．電晶體
Nx1．．．電晶體
N11．．．負阻電晶體
Nx11．．．負阻電晶體
P10．．．電晶體
Px10．．．電晶體
RFC1．．．射頻扼流圈
RFIN．．．射頻輸入信號
S1．．．開關
S2．．．開關
Sx1．．．開關
Sx2．．．開關
SW1．．．控制信號
SW2．．．控制信號
Vdd．．．電壓源
Vg1．．．偏壓電壓

Claims (13)

  1. 一種射頻功率放大器，係包括：輸入匹配電路，係包括至少一個電感器，該輸入匹配電路接收輸入信號和匹配彼此的輸入阻抗；放大器，係放大通過該輸入匹配電路的該輸入信號；測試電路，其包括；電容器，係配置為透過第一測試開關連接該輸入匹配電路的該電感器；負阻電晶體，係設置於該電感器及第一電壓源端之間，而且第二測試開關設置於該電感器及該負阻電晶體之間；以及電流源電晶體，係設置於第二電壓源端及該電感器之間，其中，在測試時，開啟該第一及第二測試開關和該電流源電晶體，使得電感器和該測試電路形成射頻振盪器，而在正常運作時，關閉該第一及第二測試開關和該電流源電晶體，使得電感器和該測試電路形成該輸入匹配電路。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之射頻功率放大器，其中，該電容器係包括一對電容器，係配置為透過該第一測試開關連接該電感器之兩端；該負阻電晶體係包括第一及第二負阻電晶體，係配置為透過該第二測試開關連接該第一及第二負阻電晶 體其中之一至該電感器的一端，而另一該負阻電晶體則連接至該電感器的另一端，每一該第一及第二負阻電晶體之閘極交叉連接至該第一及第二負阻電晶體中另一者的之汲極；以及該電流源電晶體係包括第一及第二電流源電晶體，該第一及第二電流源電晶體其中之一設置於該電感器其中一端和該第二電壓源之間，該第一及第二電流源電晶體中另一者設置於該電感器之另一端和該第二電壓源之間；以及在測試時形成之該射頻振盪器係在該電感器的兩端產生具有相反相位的射頻信號。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之射頻功率放大器，其中，提供複數組該第一測試開關和該電容器；以及在測試時，藉由頻率控制信號對該複數組該第一測試開關選擇性開啟以可變地控制該射頻振盪器的振盪頻率。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之射頻功率放大器，其中，提供複數組該電流源電晶體；以及在測試時，藉由增益控制信號對該複數組電流源電晶體選擇性開啟以可變地控制該射頻振盪器的輸出信號的增益。
  5. 一種射頻功率放大器，係包括：輸入匹配電路，係包括變壓器，其回應輸入初級電感器之輸入信號，而輸出差動輸入信號至次級電感器兩 端；第一及第二放大電晶體，係放大差動輸入信號；以及測試電路，其包括：一對電容器，該對電容器其中之一係配置為透過第一測試開關連接該次級電感器兩端之其中一端，以及該對電容器的另一個係配置為透過第一測試開關，連接該次級電感器兩端之另一端；第一及第二負阻電晶體，其中之一係設置於該次級電感器兩端其中之一及第一電壓源端之間，而第二測試開關則設置於該第一電壓源端及該負阻電晶體之間，且該第一及第二負阻電晶體的另一者係設置於該次級電感器兩端之另一端及該第一電壓源端之間，而該第二測試開關則設置於該第一電壓源端及負阻電晶體之間；以及電流源電晶體對，其中之一係設置於第二電壓源端及該次級電感器兩端之其中一端之間，以及該電流源電晶體對的另一者係設置於該第二電壓源端及該次級電感器兩端之另一端之間；以及其中，在測試時，該開啟第一及第二測試開關和該電流源電晶體對，使該電感器和該測試電路形成射頻振盪器，而在正常運作時，關閉該第一及第二測試開關和該電流源電晶體對。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之射頻功率放大器，其中， 提供複數組該第一測試開關和該電容器，以及在測試時，藉由頻率控制信號對該複數組第一測試開關選擇性開啟以可變地控制該射頻振盪器的振盪頻率。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之射頻功率放大器，其中，提供複數個該電流源電晶體對，以及在測試時，藉由增益控制信號對該複數個電流源電晶體對選擇性開啟，以可變地控制射頻振盪器的輸出信號之強度。
  8. 一種射頻功率放大器，係包括：輸入匹配電路，係包括變壓器，其回應輸入初級電感器之輸入信號，而輸出差動輸入信號於次級電感器兩端；第一及第二放大電晶體，係放大該差動輸入信號；以及測試電路，其包括：電容器，係配置為透過第一測試開關連接該初級電感器；第一及第二負阻電晶體，其中之一係設置於該次級電感器兩端其中一端及第一電壓源端之間，而第二測試開關係設置於該第一電壓源端及該負阻電晶體之間，且該第一及第二負阻電晶體的另一者係設置於該次級電感器之另一端及該第一電壓源端之間，而該第二測試開關係設置於該第一電壓源端及該負阻電晶體之 間，每一該第一及第二負阻電晶體之閘極交叉連接至該第一及第二負阻電晶體另一者之汲極；以及電流源電晶體對，其中之一係設置於第二電壓源端及該次級電感器兩端其中一端之間，以及該電流源電晶體對的另一者係設置於該第二電壓源端及該次級電感器之另一端之間，其中，在測試時，開啟該第一及第二測試開關和該電流源電晶體對，使得該電感器和該測試電路構成射頻振盪器，而在正常運作時，關閉該第一及第二測試開關和該電流源電晶體對。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之射頻功率放大器，其中，提供複數組該第一測試開關和該電容器，以及在測試時，藉由頻率控制信號對該複數組第一測試開關選擇性開啟以可變地控制該射頻振盪器的振盪頻率。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之射頻功率放大器，其中，提供複數個該電流源電晶體對；以及在測試時，藉由增益控制信號對該複數個電流源電晶體對選擇性開啟以可變地控制該射頻振盪器的輸出信號之強度。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之射頻功率放大器，復包括：功率感測器，係檢測該等放大電晶體的射頻輸出信號之功率；以及 輸出功率端，係輸出該功率感測器檢測之功率至該射頻功率放大器的外部。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之射頻功率放大器，復包括控制器，係在測試時，開啟該第一及第二測試開關和該電流源電晶體對。
  13. 如申請專利範圍第3項所述之射頻功率放大器，復包括控制器，係在測試時，依據從外部來源的控制信號，提供該頻率控制信號或該振幅控制信號至該第一開關或該電流源電晶體。
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