TWI442695B - 在接收器射頻前端達成高選擇性之方法 - Google Patents
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Description
本揭示案大體而言係關於電路，且更具體言之，係關於改良適合於無線通信及其他應用的接收器前端之選擇性。
在低功率無線接收器設計中，主要的難題由在類似於所欲之信號的頻率之頻率下操作之強(亦即，相對較高振幅)阻斷信號(blocker)或干擾信號之存在提出。舉例而言，在大致1575 MHz下操作之全球定位系統(GPS)接收器可接收到來自在大約1700 MHz下操作之CDMA無線通信系統的顯著干擾。此等阻斷信號可能影響接收器之若干重要態樣之設計，例如，線性、本地振盪器(LO)相位雜訊、失配容差、功率消耗等。對於零中頻(IF)及低IF收發器設計，在頻率上接近所欲之信號的強干擾信號可與LO之雜訊旁頻帶混合以產生可能使接收器之效能降級的非吾人所樂見之雜訊產物(稱為相互混頻之現象)。
無線接收器之用於將所接收射頻(RF)信號轉換至適當的IF信號之部分被稱作RF前端。RF前端通常包括低雜訊放大器(LNA)、混頻器及通常一額外的可控制增益或轉導級。
圖1說明一實例習知RF前端電路。如所示，RF前端電路10包括一LNA 12、一轉導(gm)級14及LO級16。RF前端電路10在LNA 12處自一外部匹配電路5接收RF信號，該外部匹配電路由各種電容器及電感器形成以提供對非吾人所樂見之頻帶外RF信號之某斥拒。LNA 12提供所接收RF信號的相對低雜訊放大且將放大之正交信號I及Q輸出至gm級14。gm級14及LO級16可分別包括多個轉導器件及多個混頻器件，用於操縱正交信號I及Q以提供適當之IF信號。
在降頻轉換後，通常在接收器之類比基頻電路中斥拒強阻斷信號及干擾信號。然而，歸因於其在頻譜中與所關注頻帶之接近性，通常在RF頻率下不存在顯著的衰減。因此，雖然在類比基頻電路中提供選擇性及放鬆其處之線性及動態範圍要求係可行的，但RF前端線性要求及LO相位雜訊要求仍保持嚴格。
在RF前端中衰減強阻斷信號之一方法為在LNA之輸入端或輸出端處使用經調諧至單一阻斷信號頻率的電感電容(LC)陷波器。此技術可減輕由相對較高功率阻斷信號提出之設計難題(視將LC陷波器置放於何處而定包括或排除LNA)。然而，若陷波器用於LNA之輸入端處，則陷波器需要額外匹配組件且可能使電路之雜訊指數顯著降級，雜訊指數為對由RF信號鏈中之組件造成的信雜比(SNR)之降級之習知量測。為了防止雜訊指數降級，可在LNA之輸出端處以晶片上方式置放LC陷波器，但此使得難以在陷波器中達成高品質因數(Q因數，或簡單地「Q」)及獲得附近阻斷信號頻率之顯著衰減。Q因數提供系統振盪之頻率與其耗散能量之速率的比較。較高的Q因此指示相對於振盪頻率的較低能量耗散速率，因此振盪較緩慢地逐漸停止，此使得高Q理想地用於窄頻帶應用，諸如，上述LC陷波器。然而，即使高Q晶片上電感器可行，其亦通常為過大的。
為了在不使用大晶粒面積之情況下達成高Q晶片上電感，常使用基於回轉器之主動電感電路。此等回轉器電路用以使用通常需要比實際電感器少的晶粒空間之主動器件來模擬積體電路(IC)中之電感性元件。存在可用以在某程度上控制電路之Q因數(藉此達成在給定阻斷信號頻率下的任意銳衰減分布)的經修改之回轉器之若干熟知實例。然而，此等主動電路之雜訊回應通常更為寬頻，尤其是歸因於反向頻率雜訊增頻轉換產生之雜訊回應。此額外雜訊導致在所欲之信號頻帶中的雜訊指數之顯著降級。
在RF前端中提供選擇性之另一方法利用有時用於差動LNA中之槽電路(或負載槽)。
圖2說明具有一負載槽之習知差動LNA。如所示，LNA 200包括一輸入(或轉導)級210、一電流緩衝級220、一負載槽230及一尾電流源250。輸入級210包括第一轉導器件212及第二轉導器件214(例如，NMOS電晶體)。電流緩衝級220包括一對(cascode)疊接電晶體222及224(例如，NMOS電晶體)。負載槽230由槽電感器232及槽電容器234形成。負載槽230亦包括一電阻Rtank 236，其可為實體電阻器或可僅表示負載槽230中之其他元件之實阻抗。除了負載槽電阻Rtank 236之外，LNA 200之輸出電阻經說明為Rout-LNA 270，且由LNA 200饋入的下一級(例如，圖1之轉導級14)之輸入電阻經說明為圖2中之Rin-next 240。
輸入級210經組態以自外部匹配電路5接收RF信號，如上
文參看圖1所描述。尾電流源級250經組態以將電流提供至輸入級210，且可以多種方式加以實施，如此項技術中所熟知。LNA 200係藉由偏壓電壓VDD加DC偏壓，且疊接器件222及224係藉由疊接偏壓電壓Vcasc加偏壓。如所示，藉由在疊接器件222之上部端子處(亦即，負載槽側)提供正輸出電壓Vout+且在另一疊接器件224之對應的上部端子處提供負輸出電壓Vout-，在輸出級280處產生一輸出信號。將與輸出級280並聯耦接(亦即，跨越LNA 200之正輸出Vout+及負輸出Vout-)之元件或元件的表示考慮為LNA 200之「輸出網路」的一部分。
負載槽230使LNA 200能夠提供經調諧之頻率回應，藉此在某一程度上斥拒頻帶外信號。然而，藉由此方法達成的選擇性之量通常受到在LNA 200之輸出網路處的元件之有限Q之限制。具體言之，LNA 200之Q因數視輸出網路之等效實部阻抗Req-LNA而定，其中Req-LNA可經如下判定：Req
-LNA
=Rtank
∥Rout
-LNA
∥Rin
-next
。 (1)
因此，理論上，藉由將等效電阻Req-LNA保持為高，可達成高Q。然而，在典型的製程技術中，即使藉由使用具有相對較低負載槽電阻Rtank 236之高Q電容器及電感器，仍難以自此網路得到8或8以上之等效Q，且頻帶外阻斷信號斥拒因此僅限於幾分貝(dB)。
本發明之例示性實施例係針對用於改良適合於無線通信及其他應用之接收器前端的選擇性之電路、系統及方法。
因此，一實施例可包括一種裝置，其包含一放大器，其中該放大器包含：一輸出級，其由提供一正輸出電壓之一正輸出端子及提供一負輸出電壓之一負輸出端子形成；一負載槽，其與該輸出級並聯耦接且經組態以對在該放大器處接收之信號進行濾波；及一負電阻塊，其與該輸出級及該負載槽並聯耦接。
另一實施例可包括一種放大一信號之方法，該方法包含：在一輸入級處接收一輸入信號；回應於該輸入信號，提供一輸出信號，該輸出信號包括在一正輸出端子處之一正輸出電壓及在一負輸出端子處之一負輸出電壓；在該正輸出端子及該負輸出端子處對該輸入信號進行濾波；及提供在該正輸出端子與該負輸出端子之間的一負電阻。
另一實施例可包括一種放大器，其包含：用於接收一輸入信號之構件；用於回應於該輸入信號提供一輸出信號之構件，該輸出信號包括在一正輸出端子處之一正輸出電壓及在一負輸出端子處之一負輸出電壓；用於在該正輸出端子及該負輸出端子處對該輸入信號進行濾波之構件；及用於提供在該正輸出端子與該負輸出端子之間的一負電阻之構件。
附圖經呈現以幫助本發明之實施例的描述，且經提供僅用於該等實施例之說明且並非對其之限制。
在針對本發明之具體實施例的以下描述及相關圖式中揭示了本發明之態樣。可在不脫離本發明之範疇的情況下設計替代實施例。另外，將不詳細描述本發明之熟知元件，或將省略該等元件，以免混淆本發明之相關細節。
詞「例示性」在本文中用以意謂「充當實例、例項或說明」。本文中描述為「例示性」之任一實施例未必被解釋為與其他實施例相比較佳或有利。同樣，術語「本發明之實施例」並不要求本發明之所有實施例包括所論述之特徵、優點或操作模式。
本文中使用之術語僅用於描述特定實施例之目的，且並不意欲限制本發明之實施例。如本文中所使用，單數形式「一」及「該」意欲亦包括複數形式，除非上下文另有清晰指示。應進一步理解，當術語「包含」及/或「包括」在本文中使用時，其指定了規定特徵、整體、步驟、操作、元件及/或組件之存在，但並不排除一或多個其他特徵、整體、步驟、操作、元件、組件及/或其群組的存在或添加。
另外，許多實施例係依據待由(例如)計算器件之元件執行之動作序列來描述。應認識到，本發明之各種態樣可以許多不同形式來具體化，已預期所有該等形式皆在所主張標的物之範疇內。此外，對於本文中描述之實施例中之每一者而言，任何此等實施例之對應形式可在本文中被描述為(例如)「經組態以執行所描述之動作的邏輯」。
如以上在[先前技術]中所論述，在習知差動LNA中達成的選擇性之量通常受到負載槽之有限Q、輸出阻抗及在其輸出網路處可見的下一級輸入阻抗之限制。雖然在理論上，可藉由將此等元件之實部阻抗保持為相對較低從而導致相對較高的輸出網路等效電阻Req-LNA而達成高Q，但在實務上，此產生相對較小的Q之改良。相比之下，本發明之實施例提供在輸出網路處之一額外負電阻塊來藉由增加Req-LNA而增強Q。舉例而言，藉由將具有-Rneg之電阻的負電阻塊添加至輸出網路，可如下判定根據本發明之實施例的等效電阻Req：
如自等式(2)可見，可將LNA之等效電阻任意增加1/(1-Req-LNA/Rneg)因數，此導致任意高的Q。只要將Rneg保持為比Req-LNA高，則Req將為正且系統將穩定。因此，可達成較高正等效實部阻抗Req-LNA，此將輸出回應之Q增加至所欲之位準，且因此改良接收器RF前端之選擇性。
圖3說明根據本發明之各種實施例的具有添加之負電阻之LNA 300之輸出網路。
如所示，類似於LNA 200，LNA 300包括一電流緩衝級220及一負載槽230。電流緩衝級220包括一對疊接電晶體222及224(例如，NMOS電晶體)。負載槽230由槽電感器232及槽電容器234形成。負載槽230亦包括一電阻Rtank 236，其可為實際電阻器或可僅表示負載槽230中之其他元件之實阻抗。除了負載槽電阻Rtank 236之外，LNA 200之輸出電阻經說明為Rout-LNA 270，且由LNA 200饋入的下一級(例如，圖1之轉導級14)之輸入電阻經說明為圖3中之Rin-next 240。
LNA 300係藉由偏壓電壓VDD加DC偏壓，且疊接器件222及224係藉由疊接偏壓電壓Vcasc加偏壓，此類似於圖2中所說明之加偏壓。亦類似於圖2之輸出信號，如圖3中所示，藉由在疊接器件222之上部端子處(亦即，負載槽側)提供正輸出電壓Vout+且在另一疊接器件224之對應的上部端子處提供負輸出電壓Vout-，在輸出級280處產生一輸出信號。應瞭解，在圖3中未說明的LNA 200之其餘元件(例如，輸入級、尾電流源等)可大體上類似於圖2中所示之對應元件而實施。
LNA 300進一步包括與負載槽230及輸出級280並聯耦接(亦即，跨越正輸出Vout+及負輸出Vout-)之一負電阻塊350。如上所論述，負電阻塊350將負電阻-Rneg提供至LNA 300之輸出網路以增加整體等效電阻Req。
應瞭解，可以許多方式實施圖3之負電阻塊350。如以下將更詳細地描述，下列圖4至圖9展示根據本發明之各種實施例的負電阻塊350之各種實例設計。然而，應瞭解，圖4至圖9中展示之實例設計僅為了說明目的而提供且並不意欲表示可能的實施之詳盡清單。
圖4說明根據本發明之一實施例的一實例負電阻塊350。
如所示，圖4之負電阻塊350包括交叉耦接至LNA 300之輸出端的第一轉導(gm)器件402及第二轉導(gm)器件404(例如，NMOS電晶體)。亦即，gm器件402在第一端子(例如，汲極)處耦接至LNA 300之正輸出Vout+，且在第二端子(例如，閘極)處耦接至LNA 300之負輸出Vout-。相比之下，gm器件404在第一端子(例如，汲極)處耦接至LNA 300之負輸出Vout-，且在第二端子(例如，閘極)處耦接至LNA 300之正輸出Vout+。圖4之負電阻塊350進一步包括耦接至每一gm器件402及404之第三端子(例如，源極)的調諧電壓源Vtune 450。Vtune 450可組態以提供所欲之電壓位準且將在以下更詳細地描述。
圖4之負電阻塊350實施為被稱作負gm電路的一類負電阻電路中之一者。一般而言，負gm電路提供與一或多個所包括之主動器件之轉導成反比的一負電阻-Rneg，轉導係基於電路之偏壓條件。舉例而言，圖4之負gm電路的負電阻之量值|Rneg|等於2/gm，其中gm在此處為gm器件402及404中之每一者的轉導。Vtune 450可藉由對gm器件402及404加偏壓而經調整至所欲之位準，藉此使自每一gm器件402及404之第二端子至第三端子之電壓降(例如，Vgate-Vsource)變動(該電壓降判定每一者之轉導)。因此，可將gm設定至任意所欲之值，且因此，可根據特殊應用系統要求等按需要調整Rneg。
圖5說明根據本發明之另一實施例的一實例負電阻塊350。
如所示，圖5之負電阻塊350包括交叉耦接至LNA 300之輸出端的第一gm器件402及第二gm器件404(例如，NMOS電晶體)，如以上參看圖4所描述。圖5之負電阻塊350進一步包括耦接至每一gm器件402及404之第三端子(例如，源極)之一調諧電流源550。調諧電流源550經說明為接收調諧電流Itune且提供經鏡射之電流以對gm器件402及404加偏壓之電流反射鏡。Itune可為(例如)可程式化電流源(其在此項技術中係熟知的)，且可由在LNA 300外部的電路(未圖示)提供。
圖5之負電阻塊350設計亦被考慮為負gm電路，且圖5之負gm電路350的負電阻之量值|Rneg|亦與其轉導成反比。類似於圖4之Vtune，Itune控制負gm電路之轉導，及因此，負電阻-Rneg之值。
圖5之設計提供簡單低雜訊負gm電路，其中轉導由偏壓電流Itune控制。然而，此設計之缺點中之一者在於，負電阻之量實質上由外部偏壓電流Itune固定。另一缺點為額外非線性之引入。因此，此設計可適合於需要較低複雜性電路(以節省空間等)同時容許有限線性之應用。
圖6說明根據本發明之另一實施例的一實例負電阻塊350。
如所示，圖6之負電阻塊350包括交叉耦接至LNA 300之輸出端的第一gm器件402及第二gm器件404(例如，NMOS電晶體)，如以上參看圖4所描述，且包括耦接至每一gm器件402及404之第三端子(例如，源極)之調諧電流源550，如以上參看圖5所描述。此外，圖6之負電阻塊350進一步包括分別耦接於gm器件402及404之第三端子與調諧電流源550之間的可變電阻器602及604。
圖5之負電阻塊350設計亦被考慮為負gm電路，且圖6之負gm電路350的負電阻之量值|Rneg|亦與其轉導成反比。類似於圖5，Itune控制負gm電路之轉導，及因此，負電阻-Rneg之值。然而，因為gm器件402及404各自電阻性耦接至圖6之設計中的調諧電流源550，所以可藉由調整可變電阻器602及604之電阻值以控制偏壓來進一步調諧每一gm器件402及404之轉導以按需要提供負電阻。與圖5之設計不同，圖6之設計提供超出外部提供之調諧電流Itune單獨之負電阻調諧的負電阻調諧。
因此，與圖5之設計相比，圖6之設計提供額外可調諧性，且亦允許設計者針對所欲量之負電阻-Rneg對線性加以取捨。然而，此設計之缺點中之一者在於可變電阻器602及604之添加的電阻需要用於適當功能性之較高電流以及IC中之額外餘裕空間。因此，此設計可適合於需要較大靈活性同時能夠適應額外複雜性之應用。
圖7說明根據本發明之另一實施例的一實例負電阻塊350。
如所示，圖7之負電阻塊350包括交叉耦接至LNA 300之輸出端的第一gm器件402及第二gm器件404(例如，NMOS電晶體)，如以上大體上參看圖4所描述。然而，與圖4至圖6之先前設計不同，gm器件402在其第二端子(例如，閘極)處經由第一電容器712電容性耦接(亦被稱作AC耦接)至LNA 300之負輸出Vout-，且gm器件404在其第二端子(例如，閘極)處經由第二電容器714電容性耦接至LNA 300之正輸出Vout+。另外，與圖5及圖6之先前設計不同，圖7之負電阻塊350包括一調諧電流源750，其分別經由電阻器702及704電阻性耦接至每一gm器件402及404之第二端子(例如，閘極)。在此設計中，gm器件402及404之第二端子(例如，閘極)亦經由第三電容器740電容性耦接至接地，且gm器件402及404之第三端子(例如，源極)直接耦接至接地。
圖7之負電阻塊350設計亦被考慮為負gm電路，且圖7之負gm電路的負電阻之量值|Rneg|亦與其轉導成反比。然而，此設計允許與圖6之設計相比較大的設計控制，因為電容性耦接允許在不同電壓下對gm器件402及404之閘極及汲極加DC偏壓。
因此，圖7之設計提供良好線性及低雜訊，同時允許設計者較準確地設定負電阻-Rneg之所欲之量。然而，此設計的缺點中之一者為寄生電容自耦接電容器702及704之引入。因此，此設計可適合於需要較精確的調諧同時能夠有效地處置非吾人所樂見之寄生效應之應用。
圖8說明根據本發明之另一實施例的一實例負電阻塊350。
如所示，圖8之負電阻塊350包括第一負gm級810及第二負gm級820，其各自大體上類似於圖7之負gm電路。具體言之，每一負gm級810及820包括：交叉耦接至LNA 300之輸出端的第一gm器件402及第二gm器件404(例如，NMOS電晶體)，如以上參看圖4所描述；一第一AC耦接電容器712，其在gm器件402之第二端子(例如，閘極)處將gm器件402耦接至LNA 300之負輸出Vout-；一第二耦接電容器714，其在gm器件404之第二端子(例如，閘極)處將gm器件404耦接至LNA 300之正輸出Vout+；及電阻器702及704，其分別將每一gm器件402及404之第二端子(例如，閘極)電阻性耦接至偏壓電流(未圖示)。第一負gm級810交叉耦接至LNA 300之輸出端，如以上參看圖4所描述，而第二負gm級820按相同方式在第一級的gm器件402及404之第三端子(例如，汲極)處交叉耦接至第一負gm級810之輸出端。除了第一負gm級810及第二負gm級820之外，圖8之負電阻塊350進一步包括：兩個電流源830及840，其在第二級的gm器件402及404之第三端子(例如，汲極)處耦接至第二負gm級820之輸出端；及一電阻器R 850，其跨越第二負gm級820之輸出端而耦接。
將圖7之負電阻塊350考慮為線性跨導(translinear)負電阻電路，其中負電阻之量值|Rneg|等於電阻器R 850之電阻。此設計提供良好線性，且電路之AC耦接偏壓允許足夠餘裕空間。然而，額外電路複雜性引入雜訊且需要較多電流來操作。因此，此設計可適合於需要較大線性同時能夠適應額外複雜性及電流要求之應用。
前述圖4至圖8各將負電阻塊說明為經外部加偏壓之基於調諧之負電阻電路。然而，負電阻塊350不限於僅此等類型之負電阻電路，而是可經實施為任一合適的負電阻器件、電路或系統。舉例而言，負電阻塊350可替代地實施為具有可變輸出電阻器之雙電流反射鏡，如將在以下更詳細地論述。
圖9說明根據本發明之另一實施例的一實例負電阻塊350。
如所示，圖9之負電阻塊350包括第一電流反射鏡910及第二電流反射鏡920。第一電流反射鏡910經由其gm器件(例如，NMOS電晶體)之第一端子(例如，汲極)耦接至LNA 300之輸出端，且經由第一電流反射鏡第三端子(例如，源極)及第二電流反射鏡第一端子(例如，汲極)耦接至第二電流反射鏡920。圖9之負電阻塊350進一步包括一輸出可變電阻器R 930，其在量值上等於由此電路提供之負電阻|Rneg|。因此，可變電阻器R 930可經調整以提供所欲之電阻。在此設計中，電流反射鏡910及920具有相對較高的轉導，其維持足夠的準確性，但可能需要較多電流來操作。應瞭解，此設計可用以不僅在差動電路應用且亦在單端應用中提供負電阻。
前述諸圖之設計提供可變線性及雜訊效能。電路之線性可由輸入參考三階截取點(IIP3)表徵。IIP3為所欲之輸出RF信號與三階乘積(third-order product)在振幅上變得相等之理論點。由於在到達IIP3點前主動器件進入壓縮狀態，所以IIP3為外插值。如在[先前技術]章節中簡潔地論述，電路之雜訊可由雜訊指數(NF)表徵。NF量測由RF信號鏈中之組件造成的信雜比(SNR)之降級。
表1出於說明目的提供在若干選定設計間比較IIP3及NF之實例模擬資料。表1中之資料經表示為與無添加之負電阻的習知LNA設計(例如，圖3之設計)之差
圖10為說明在存在強干擾信號之情況下使用根據本發明之各種實施例的負電阻塊之信號斥拒之曲線圖。
展示針對在大致1575 MHz下操作之實例接收器(例如，GPS接收器)及在大約1700 MHz下操作之實例強阻斷信號(例如，CDMA無線通信系統)的模擬資料，其中已根據本文中提出之技術增強接收器之斥拒。說明自在-1000歐姆至-5000歐姆之實例範圍中的負電阻值之斥拒增強。應瞭解，此實例範圍僅為了說明目的提供，且視特殊應用設計要求而定，本文中提出之技術適用於廣闊範圍的任何負電阻量。如所示，對於所說明的最小負電阻值，達成所欲之信號的大致17 dB額外頻帶內增益，而在阻斷信號頻率下僅得到約1 dB之額外增益。因此，圖10說明可藉由使用根據本發明之各種實施例的負電阻塊取得在存在強干擾信號之情況下接收器之選擇性的顯著改良。
鑒於前述內容，應瞭解，本發明之實施例可包括用於執行本文中描述之功能、動作序列及/或演算法之方法。舉例而言，圖11為說明根據本發明之一實施例的用於放大所接收信號之方法之流程圖。如所示，該方法可包括：在一輸入級處接收一輸入信號(區塊1110)；回應於該輸入信號，提供一輸出信號，該輸出信號包括在一正輸出端子處之一正輸出電壓及在一負輸出端子處之一負輸出電壓(區塊1120)；在該正輸出端子及該負輸出端子處對該輸入信號進行濾波(區塊1130)；及提供在該正輸出端子與該負輸出端子之間的一負電阻(區塊1140)。
在一或多個例示性實施例中，所描述之功能可實施於硬體、軟體、韌體或其任何組合中。若實施於軟體中，則可將該等功能作為一或多個指令或程式碼而儲存於一電腦可讀媒體上或經由一電腦可讀媒體來傳輸。電腦可讀媒體包括電腦儲存媒體及通信媒體(包括有助於電腦程式自一處至另一處之傳送的任何媒體)。儲存媒體可為可由電腦存取之任何可用媒體。作為實例而非限制，此等電腦可讀媒體可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光碟儲存器、磁碟儲存器或其他磁性儲存器件或可用於以指令或資料結構之形式載運或儲存所要程式碼且可由電腦存取的任何其他媒體。又，將任何連接恰當地稱為電腦可讀媒體。舉例而言，若使用同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、數位用戶線(DSL)或無線技術(諸如紅外線、無線電及微波)而自一網站、伺服器或其他遠端源傳輸軟體，則同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、DSL或無線技術(諸如紅外線、無線電及微波)包括於媒體之定義中。如本文中所使用，磁碟及光碟包括緊密光碟(CD)、雷射光碟、光碟、數位化通用光碟(DVD)、軟性磁碟及藍光光碟，其中磁碟通常以磁性之方式再生資料，而光碟藉由雷射以光學之方式再生資料。以上之組合亦應包括於電腦可讀媒體之範疇內。
雖然前文之揭示內容展示本發明之說明性實施例，但應注意，在不脫離如隨附申請專利範圍所界定之本發明之範疇的情況下，可在本文中進行各種改變及修改。無需以任何特定次序執行根據本文中描述之本發明之實施例的方法項之功能、步驟及/或動作。此外，雖然可以單數形式描述或主張本發明之元件，但除非明確陳述對於單數之限制，否則亦預期複數形式。
5．．．外部匹配電路
10．．．RF前端電路
12．．．低雜訊放大器(LNA)
14．．．轉導(gm)級
16．．．本地振盪器(LO)級
200．．．差動LNA
210．．．輸入(或轉導)級
212．．．第一轉導器件
214．．．第二轉導器件
220．．．電流緩衝級
222．．．疊接電晶體/疊接器件
224．．．疊接電晶體/疊接器件
230．．．負載槽
232．．．槽電感器
234．．．槽電容器
236．．．負載槽電阻Rtank
240．．．Rin-next
270．．．Rout-LNA
280．．．輸出級
300．．．LNA
350．．．負電阻塊
402．．．第一轉導(gm)器件
404．．．第二轉導(gm)器件
450．．．調諧電壓源Vtune
550．．．調諧電流源
602．．．可變電阻器
604．．．可變電阻器
702．．．電阻器
704．．．電阻器
712．．．第一電容器
714．．．第二電容器
740．．．第三電容器
750．．．調諧電流源
810．．．第一負gm級
820．．．第二負gm級
830．．．電流源
840．．．電流源
850．．．電阻器R
910．．．第一電流反射鏡
920．．．第二電流反射鏡
930．．．輸出可變電阻器R
Itune．．．調諧電流
-Rneg．．．負電阻
Vcasc．．．疊接偏壓電壓
VDD．．．偏壓電壓
Vout+．．．正輸出電壓
Vout-．．．負輸出電壓
圖1說明一實例習知RF前端電路。
圖2說明具有一負載槽之習知差動LNA。
圖3說明根據本發明之各種實施例的具有添加之負電阻之LNA之輸出網路。
圖4說明根據本發明之一實施例的一實例負電阻塊。
圖5說明根據本發明之另一實施例的一實例負電阻塊。
圖6說明根據本發明之另一實施例的一實例負電阻塊。
圖7說明根據本發明之另一實施例的一實例負電阻塊。
圖8說明根據本發明之另一實施例的一實例負電阻塊。
圖9說明根據本發明之另一實施例的一實例負電阻塊。
圖10為說明在存在強干擾信號之情況下使用根據本發明之各種實施例的負電阻塊之信號斥拒之曲線圖。
圖11為說明根據本發明之一實施例的用於放大所接收信號之方法之流程圖。
220．．．電流緩衝級
222．．．疊接電晶體/疊接器件
224．．．疊接電晶體/疊接器件
230．．．負載槽
232．．．槽電感器
234．．．槽電容器
236．．．負載槽電阻Rtank
240．．．Rin-next
270．．．Rout-LNA
280．．．輸出級
300．．．LNA
350．．．負電阻塊
-Rneg．．．負電阻
Vcasc．．．疊接偏壓電壓
VDD．．．偏壓電壓
Vout+．．．正輸出電壓
Vout-．．．負輸出電壓
Claims (25)
- 一種用於無線通信之裝置，其包含一放大器，其中該放大器包含：一輸出級，其由提供一正輸出電壓之一正輸出端子及提供一負輸出電壓之一負輸出端子形成；一負載槽，其與該輸出級並聯耦接且經組態以對在該放大器處接收之信號進行濾波；及一負電阻塊，其與該輸出級及該負載槽並聯耦接，且具有一可調諧負電阻，其中該負電阻塊包含：一第一轉導器件，其具有耦接至該輸出級之該正輸出端子之一第一端子及耦接至該輸出級之該負輸出端子之一第二端子；及一第二轉導器件，其具有耦接至該輸出級之該負輸出端子之一第一端子及耦接至該輸出級之該正輸出端子之一第二端子，及其中該第一轉導器件及該第二轉導器件之該等第二端子分別電容性耦接至該輸出級之該負輸出端子及該輸出級之該正輸出端子，且該第一轉導器件及該第二轉導器件之該等第二端子各自電阻性耦接至一調諧電流源。
- 如請求項1之裝置，其中該負電阻塊為一負轉導電路，其經組態以基於包括於該電路中之一或多個主動器件之偏壓條件提供一負電阻。
- 如請求項1之裝置，其中該負電阻塊進一步包含：一調諧電壓源，其耦接至該第一轉導器件之一第三端子且耦接至該第二轉導器件之一第三端子，該調諧電壓源經組態以將一偏壓電壓提供至該第一轉導器件及該第二轉導器件。
- 如請求項1之裝置，其中該負電阻塊進一步包含：一調諧電流源，其耦接至該第一轉導器件之一第三端子且耦接至該第二轉導器件之一第三端子，該調諧電流源經組態以將一偏壓電流提供至該第一轉導器件及該第二轉導器件。
- 如請求項4之裝置，其中該調諧電流源為接收一外部調諧電流且提供一經鏡射之電流的一電流反射鏡。
- 如請求項4之裝置，其中該第一轉導器件及該第二轉導器件之該等第三端子各自電阻性耦接至該調諧電流源以提供該第一轉導器件及該第二轉導器件之所欲之偏壓。
- 如請求項1之裝置，其中該第一轉導器件及該第二轉導器件之該等第二端子電容性耦接至接地，且該第一轉導器件及該第二轉導器件之第三端子耦接至接地。
- 如請求項1之裝置，其中該負電阻塊進一步包含：一第三轉導器件，其具有耦接至該第一轉導器件之一第三端子的一第一端子、電容性耦接至該第二轉導器件之一第三端子的一第二端子及耦接至一第一調諧電流源 的一第三端子；一第四轉導器件，其具有耦接至該第二轉導器件之該第三端子的一第一端子、電容性耦接至該第一轉導器件之該第三端子的一第二端子及耦接至一第二調諧電流源的一第三端子；及一電阻器，其耦接至該第三轉導器件及該第四轉導器件之該等第三端子。
- 如請求項1之裝置，其中該等轉導器件為NMOS電晶體，其包括作為該電晶體之一源極的一第一端子、作為該電晶體之一閘極的一第二端子及作為該電晶體之一汲極的一第三端子。
- 如請求項1之裝置，其中該負電阻塊包含：彼此耦接之第一電流反射鏡及第二電流反射鏡，其中該第一電流反射鏡在一端子處耦接至該輸出級之該正輸出端子且在另一端子處電阻性耦接至該輸出級之該負輸出端子。
- 如請求項1之裝置，其中該負電阻塊提供在範圍-1000歐姆至-5000歐姆(包括-1000歐姆及-5000歐姆)中之一負電阻。
- 如請求項1之裝置，其中該負載槽由一負載電感器及一負載電容器形成。
- 如請求項1之裝置，其進一步包含：一對疊接器件，其耦接至該輸出級且經組態以緩衝該放大器中之電流。
- 如請求項1之裝置，該放大器進一步包含：一轉導級，其經組態以接收一輸入電壓；及一電流源，其經組態以將電流提供至該轉導級。
- 如請求項1之裝置，其中該裝置為一低雜訊放大器(LNA)。
- 如請求項1之裝置，其中該裝置為一無線接收器。
- 如請求項1之裝置，其中該裝置為一全球定位系統(GPS)接收器。
- 一種放大一信號之方法，該方法包含：在一輸入級處接收一輸入信號；回應於該輸入信號，提供一輸出信號，該輸出信號包括在一正輸出端子處之一正輸出電壓及在一負輸出端子處之一負輸出電壓；在該正輸出端子及該負輸出端子處對該輸入信號進行濾波；及提供在該正輸出端子與該負輸出端子之間的一具有一可調諧負電阻之負電阻塊，其中該負電阻塊包含：一第一轉導器件，其具有耦接至該輸出級之該正輸出端子之一第一端子及耦接至該輸出級之該負輸出端子之一第二端子；及一第二轉導器件，其具有耦接至該輸出級之該負輸出端子之一第一端子及耦接至該輸出級之該正輸出端子之一第二端子，及 其中該第一轉導器件及該第二轉導器件之該等第二端子分別電容性耦接至該輸出級之該負輸出端子及該輸出級之該正輸出端子，且該第一轉導器件及該第二轉導器件之該等第二端子各自電阻性耦接至一調諧電流源。
- 如請求項18之方法，其中提供該負電阻包含：將電流傳遞通過該等轉導器件，其中該負電阻係基於該等轉導器件之一轉導。
- 如請求項19之方法，其中提供該負電阻進一步包含：對該等轉導器件加偏壓以將該轉導設定至一所欲之值。
- 如請求項18之方法，其中該提供之負電阻係在-1000歐姆至-5000歐姆的範圍中，包括-1000歐姆及-5000歐姆。
- 一種放大器，其包含：用於接收一輸入信號之構件；用於回應於該輸入信號提供一輸出信號之構件，該輸出信號包括在一正輸出端子處之一正輸出電壓及在一負輸出端子處之一負輸出電壓；用於在該正輸出端子及該負輸出端子處對該輸入信號進行濾波之構件；及用於提供在該正輸出端子與該負輸出端子之間的一可調諧負電阻之構件，其中該用於提供一可調諧負電阻之構件包含：一第一轉導器件，其具有耦接至該輸出級之該正輸出 端子之一第一端子及耦接至該輸出級之該負輸出端子之一第二端子；及一第二轉導器件，其具有耦接至該輸出級之該負輸出端子之一第一端子及耦接至該輸出級之該正輸出端子之一第二端子，及其中該第一轉導器件及該第二轉導器件之該等第二端子分別電容性耦接至該輸出級之該負輸出端子及該輸出級之該正輸出端子，且該第一轉導器件及該第二轉導器件之該等第二端子各自電阻性耦接至一調諧電流源。
- 如請求項22之放大器，其中該用於提供該負電阻之構件包含：用於傳遞電流之轉導構件，其中該負電阻係基於該轉導構件之一轉導。
- 如請求項23之放大器，其中該用於提供該負電阻之構件進一步包含：用於對該轉導構件加偏壓以將該轉導設定至一所欲之值之構件。
- 如請求項22之放大器，其中該提供之負電阻係在-1000歐姆至-5000歐姆的範圍中，包括-1000歐姆及-5000歐姆。
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