專利名稱：放大設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種》文大設(shè)備和》文大方法。
背景技術(shù)：
一種用于超寬帶應(yīng)用的低噪放大器可以包括兩個(gè)級(jí)聯(lián)的放大
器，其中每個(gè)放大器具有分路升高負(fù)載(shunt-peak load )。當(dāng)在第
二放大器中利用分路升高負(fù)載時(shí)，需要附加的負(fù)載電感器，其相對(duì)
于晶體管和其他無(wú)源組件耗費(fèi)很大的硅面積。
在結(jié)構(gòu)遭受較差的頻率響應(yīng)的情況下，第二級(jí)可以省略電感器。 在該i兌明書中對(duì)之前出版的文檔的列出或討"i侖不應(yīng)作為對(duì)該文
檔是現(xiàn)有技術(shù)的 一 部分或公知常識(shí)的承認(rèn)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)第一方面，提供一種放大設(shè)備，包括
具有第一分^各升高電^各(shunt-peak circuitry)的第一放大電3各 以及具有第二分路升高電路的第二放大電路，其中該放大設(shè)備配置 用于提供工作帶寬，第一和第二放大電路對(duì)其上的信號(hào)進(jìn)行放大， 并且其中第二分路升高電路配置用于使用至少部分第一分路升高電路。
第二分路升高電路使用的部分第一分路升高電路可以包括電感 元件。
第一分路升高電路可以包括第一負(fù)載路徑，其具有與電感元件 串聯(lián)的第一電阻元件，并且其中第二分路升高電路可以包括第二負(fù) 載路徑，其具有與第一分路升高電路的電感元件串聯(lián)的第二電阻元件。第 一 和第二負(fù)載路徑可以配置用于將第 一 和第二放大電路的各 個(gè)輸出耦合至電源。
第一分路升高電路可以包括第一電容元件并且第二分路升高電 路可以包括第二電容元件。
第一電容元件可以配置為與第一負(fù)載路徑并聯(lián)，并且第二電容 元件可以配置為與第二負(fù)載路徑并聯(lián)。
第 一 電容元件可以配置用于將第 一 放大電路的輸出耦合至電 源，并且第二電容元件可以配置用于將第二放大電路的輸出耦合至 電源。
第 一 放大電路可以包括差分放大器的正極側(cè)或負(fù)極側(cè)中 一 個(gè)的 部分，并且第二放大電路可以包括差分》文大器的正才及側(cè)和負(fù)極側(cè)中 另一個(gè)的部分。
才艮據(jù)第二方面，才是供一種》丈大方法，包括
使用第 一 和第二分路升高電路以及第 一和第二放大電路來(lái)提供
工作帶寬；以及
在第二分路升高電路中使用至少部分第一分路升高電路。
根據(jù)第三方面，提供一種放大設(shè)備，包括
第一放大裝置，具有第一分路升高裝置以及第二放大裝置，具 有第二分路升高裝置，其中放大設(shè)備配置用于提供工作帶寬，第一 和第二放大裝置對(duì)工作帶寬上的信號(hào)進(jìn)行放大，并且其中第二分路 升高裝置配置用于使用至少部分第一分路升高裝置。
才艮據(jù)第四方面，提供一種放大方法，包括
使用第 一和第二放大電路以及第 一和第二分路升高電路來(lái)放大
工作帶寬上的信號(hào)的步驟；以及
在第二分路升高電路中使用至少部分第一分路升高電路的步驟。
本發(fā)明單獨(dú)地或以各種組合包括一個(gè)或多個(gè)方面、實(shí)施方式或 特征，而不論是否組合地或單獨(dú)地特別說(shuō)明(包括聲明)。 上述概述是示例性和非限制性的。


現(xiàn)在，僅通過(guò)示例的方式、參考附圖進(jìn)行描述，在附圖中
圖1A示出了具有諧振負(fù)載的低噪放大器的電路圖IB示出了圖1A的放大器的等效電路；
圖2示出了具有分路升高負(fù)載的放大器的等效電路；
圖3示出了兩個(gè)級(jí)聯(lián)的圖2所示類型的放大器的等效電路；
圖4示出了第一級(jí)具有分路升高負(fù)載并且第二級(jí)具有RC負(fù)載的
放大器的等效電路；
圖5示出了具有共享的分路升高負(fù)載的放大設(shè)備的等效電路； 圖6示出了圖2至圖5的放大器電壓增益(以dB為單位)如何
隨頻率改變；
圖7示出了具有定標(biāo)的電壓增益的圖6的部分；
圖8示出了具有針對(duì)圖5的放大設(shè)備的參數(shù)改變的附加軌跡的
圖6的部分；
圖9示出了具有共享的分路升高負(fù)載的差分放大設(shè)備； 圖10示出了表示方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1A和圖IB示出了具有諧振負(fù)載12的電感退化低噪放大器10。
低噪放大器的諧振負(fù)載12包括電阻器14、電感器16和電容器 18。諧振頻率由電感器16和電容器18設(shè)置。-3(18帶寬通常是幾百 MHz,并且其取決于由電阻器14的值限定的諧振負(fù)載12的阻抗水 平。可以通過(guò)降低電阻器14的值增加帶寬。
諧振負(fù)載12的工作帶寬對(duì)于例如超寬帶(UWB)的寬帶應(yīng)用來(lái) 說(shuō)太窄。為此，可以使用圖2中所示的分路升高負(fù)載22。分路升高 負(fù)載22包括第一路徑24,其將放大器20的輸出節(jié)點(diǎn)26耦合至電源 28,第一路徑24包括串聯(lián)的電阻器30和電感器32;還包括第二路
6徑34,其將輸出節(jié)點(diǎn)26耦合至電源28,第二路徑34包括電容器36。 分路升高負(fù)載22的操作通過(guò)選擇電阻器30和電感器32的合適值來(lái) 優(yōu)化。
電容器36表示輸出節(jié)點(diǎn)26上的所有電容負(fù)載。通過(guò)由電阻器 30和電容器36形成的極來(lái)限制最大工作頻率。電阻器30的值不能 太大，從而避免使最大工作頻率降級(jí)。因此，分路升高負(fù)載22的阻 抗水平是有限的。在現(xiàn)代深亞微米CMOS工藝中，單個(gè)晶體管的自 增益是低的。結(jié)果，例如，從具有分路升高負(fù)載22的單級(jí)放大器獲 得的電壓增益比從具有RLC諧振器的窄帶放大器獲得的低。因此， 需要第二級(jí)放大器來(lái)荻得足夠的增益和信號(hào)擺幅，如圖3和圖4所 示。
圖3示出了兩個(gè)如圖2所示類型的級(jí)聯(lián)的》丈大器20a、 20b。由 于在第二放大器20b中使用分路升高負(fù)載22b,則需要附加的負(fù)載電 感器32b，相比于晶體管和其他無(wú)源組件，該電感器32b耗費(fèi)了太多 的硅面積。該集成電路(IC)的面積可能約為用于圖2的放大器20 的集成電i 各面積的兩倍。
可替換地，第二級(jí)可以省略電感器，如圖4所示。該結(jié)構(gòu)遭受 比具有類似的電阻器30c和電容器36c值的基礎(chǔ)分路升高負(fù)載更差 的頻率響應(yīng)。
圖5示出了具有共享的分路升高負(fù)載的放大設(shè)備100的等效電路。
放大設(shè)備100包括具有第一分路升高電路106的第一放大電路 102和具有第二分路升高電3各108的第二》丈大電^各104。第一和第二 分路升高電路106、 108配置用于最大化第一和第二放大電路102、 104的工作帶寬。
第一分路升高電路106包括具有與電感元件114串聯(lián)的第一電 阻元件112的第一負(fù)載路徑110。第二分路升高電路108包括具有與 第一分路升高電路106的電感元件114串聯(lián)的第二電阻元件118的 第二負(fù)載路徑116。第一負(fù)載路徑110配置用于將第一放大電路102的輸出120耦合至電源122。第二負(fù)載路徑116配置用于將第二》文大 電路104的輸出124耦合至電源122。第一分路升高電路106包括第 一電容元件126,并且第二分路升高電路108包括第二電容元件128。 第一電容元件126配置為與第一負(fù)載路徑110并聯(lián)，并且第二電容 元件128配置為與第二負(fù)載路徑116并聯(lián)。第一電容元件126配置 用于將第一放大電路102的輸出120耦合至電源122，并且第二電容 元件128配置用于將第二放大電3各104的輸出124耦合至電源122。
這樣，第二分路升高電路108配置為使用第一分路升高電路106 的電感元件114。這具有兩個(gè)主要益處。其一，相比于圖2的具有分 路升高負(fù)載的單級(jí)放大器，該配置導(dǎo)致更寬的工作帶寬以及增加的 增益。其二，不需要附加的電感器。因此，第二級(jí)放大器所需的硅 面積沒有顯著增加總布局面積。
圖6示出了圖2至圖5的放大器電壓增益(以dB為單位)如何 隨頻率改變。
圖5的放大設(shè)備100具有如圖6所示的低頻極。此外，在較高 頻處存在零值，其消除了低頻極的影響并且導(dǎo)致幾GHz的特定頻率 區(qū)域處的平坦增益響應(yīng)。
相比于具有分路升高負(fù)載的單級(jí)放大器(如圖2所示放大器) 的帶寬，平坦區(qū)域尤其擴(kuò)展了帶寬。也獲得了增益的增加。因?yàn)榈?二級(jí)放大器的晶體管和電阻器的物理大小顯著小于電感器的布局大 小，在不付出顯著增加布局面積的代價(jià)的情況下，獲得了增益/帶寬 的改進(jìn)。
相比于圖3和圖4的放大器，放大設(shè)備100在具有一致分量值 的高頻處提供了較低的增益，如圖6所示。當(dāng)圖2至圖5的放大器 的增益響應(yīng)定標(biāo)到感興趣頻帶處的OdB,則放大設(shè)備100具有最高 -3dB的截止頻率，如圖7所示。此外，可以通過(guò)增加電阻元件112、 118的值，為平坦頻率區(qū)域處的較高增益平衡放大設(shè)備100的高通頻 率，如圖8所示。此外，如果第一和第二放大電路102、 104的增益 (gw)增加，則增益和帶寬都增加。
8因此，在需要寬的工作帶寬但不能增加片上電感器數(shù)量的情況 下，設(shè)備100提供了改進(jìn)的放大器總體性能。
圖9示出了具有共享的分路升高負(fù)載的差分放大設(shè)備200。設(shè)備 200包括正極側(cè)202和負(fù)極側(cè)204。
正極側(cè)202包括放大電路206、第一分路升高電路208和第二分 路升高電路210。第一分路升高電路208包括與電感元件214串聯(lián)的 電阻元件212。第二分路升高電路210包括電阻元件216和電容元件 218。第二分路升高電路210的電阻元件216被耦合至負(fù);f及側(cè)204的 第一分^各升高電^各220的電感元件219。
負(fù)極側(cè)204包括放大電路222、第一分路升高電路224和第二分 路升高電路226。第一分路升高電路224包括與電感元件219串聯(lián)的 電阻元件228。第二分路升高電^各226包括電阻元件228和電容元件 230。第二分路升高電路226的電阻元件228被耦合至正才及側(cè)202的 第一分^各升高電^各206的電感元件214。
放大設(shè)備200旨在用作超寬帶接收器中的本地振蕩器緩沖器。 由于正極側(cè)和負(fù)極側(cè)之間的180度相移，正極側(cè)的分路升高電路交 叉連接至負(fù)極側(cè)的分路升高電路。
在變形中，兩個(gè)電感元件214、 218可以是單個(gè)差分電感器的一 部分。
圖10示出了表示放大方法的流程圖，包括(1002 )使用第一分 路升高電路和第二分路升高電路以最大化第 一放大電路和第二放大 電路的工作帶寬，并且(1004 )在第二分路升高電路中使用至少部 分第一分路升高電路。
本發(fā)明適用于無(wú)線接收器、集成電路、低噪放大器、緩沖器以 及具有寬帶工作帶寬的應(yīng)用，例如寬帶碼分多址(WCDMA)、超寬 帶(UWB)以及無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)系統(tǒng)。應(yīng)該指出，本發(fā)明不 僅限于互補(bǔ)金屬氧化硅(CMOS)低噪放大器，并且還可以在所有兩 級(jí)放大器(例如本地振蕩器(LO )緩沖器)以及各種半導(dǎo)體技術(shù)(例 如，雙極結(jié)型晶體管(BJT)技術(shù))中使用。應(yīng)該理解，前述電路可以具有除了所述功能之外的其他功能， 并且這些功能可以由相同的電路執(zhí)行。
因此，申請(qǐng)人單獨(dú)地公開了在這里描述的每個(gè)獨(dú)立的特征以及 兩個(gè)或更多此類特征的任何組合以達(dá)到這樣的程度，即，此類特征 或組合能夠基于本說(shuō)明書、按照本領(lǐng)域的技術(shù)人員的公知常識(shí)而作 為整體來(lái)實(shí)現(xiàn)，而不論此類特征或特征的組合是否解決這里公開的 任何問題，并且不是對(duì)于權(quán)利要求書范圍的限制。申請(qǐng)人指示本發(fā) 明的多個(gè)方面可以包括任何此類獨(dú)立的特征或特征的組合。根據(jù)前
面的描述，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員明顯的是可以在本發(fā)明的范圍
內(nèi)進(jìn)4亍各種^f奮改。
雖然已經(jīng)示出、描述并指出了如應(yīng)用于本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的 基本的新穎性特征，但是應(yīng)該理解對(duì)所述設(shè)備和方法的形式以及細(xì) 節(jié)上的各種省略、替換和改變可以由本領(lǐng)域的4支術(shù)人員在不脫離本
發(fā)明的精神的情況下做出。例如，明確指出以基本相同的方式執(zhí) 行基本相同的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的結(jié)果的那些元件和/或方法步驟的所 有組合處于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。而且，應(yīng)該i/v識(shí)到，結(jié)合公開的本 發(fā)明的任何形式或?qū)嵤┓绞绞境龅暮?或描述的結(jié)構(gòu)和/或元件和/或 方法步驟可以并入任何其他公開的或描述的或建議的形式或?qū)嵤┓?式中作為設(shè)計(jì)的一般性選擇。因此，旨在僅如由所附權(quán)利要求書的 范圍所指示的那樣進(jìn)行限制。此外，在權(quán)利要求書中，裝置加功能 語(yǔ)句旨在將這里描述的結(jié)構(gòu)覆蓋為執(zhí)行記載的功能，并且不僅是結(jié) 構(gòu)性等同物，還有等同的結(jié)構(gòu)。因此，盡管螺釘和螺栓可能不是結(jié) 構(gòu)性等同物，其中螺釘采用圓柱表面來(lái)將木質(zhì)部分緊固到一起，而 螺栓采用螺旋表面，在緊固木質(zhì)部分的環(huán)境中，螺釘和螺栓可以是 等同的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種放大設(shè)備，包括具有第一分路升高電路的第一放大電路以及具有第二分路升高電路的第二放大電路，其中所述放大設(shè)備配置用于提供工作帶寬，所述第一和第二放大電路對(duì)所述工作帶寬上的信號(hào)進(jìn)行放大，并且其中所述第二分路升高電路配置用于使用至少部分所述第一分路升高電路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第二分路升高電路使用的部分所述第一分3各升高電3各包括電感元件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其中所述第一分路升高電路包括第一負(fù)載路徑，其具有與電感元件串聯(lián)的第一電阻元件，并且其中所述第二分路升高電路包括第二負(fù)載路徑，其具有與所述第一分路升高電路的所述電感元件串聯(lián)的第二電阻元件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述第一和第二負(fù)載路徑配置用于將所述第一和第二放大電路的各個(gè)輸出耦合至電源。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述第一分路升高電路包括第一電容元件并且所述第二分路升高電路包括第二電容元件。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述第一電容元件配置為與所述第 一 負(fù)載路徑并聯(lián)，并且所述第二電容元件配置為與所述第二負(fù)載路徑并聯(lián)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的設(shè)備，其中所述第一電容元件配置用于將所述第一放大電路的輸出耦合至電源，并且所述第二電容元件配置用于將所述第二放大電路的輸出耦合至電源。
8. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述第一放大電路包括差分放大器正極側(cè)或負(fù)極側(cè)中一個(gè)的部分，并且所述第二放大電路包括所述差分放大器正極側(cè)和負(fù)極側(cè)中另一個(gè)的部分。
9. 一種》文大方法，包4舌使用第一和第二放大電路以及第一和第二分路升高電路來(lái)放大工作帶寬上的信號(hào)；以及在所述第二分路升高電路中使用至少部分所述第一分路升高電路。
10. —種放大設(shè)備，包括具有第 一分路升高裝置的第 一放大裝置以及具有第二分路升高裝置的第二放大裝置，其中所述放大設(shè)備配置用于提供工作帶寬，所述第一和第二放大裝置對(duì)所述工作帶寬上的信號(hào)進(jìn)行放大，并且其中所述第二分路升高裝置配置用于使用至少部分所述第一分路升高裝置。
11. 一種放大方法，包括使用第 一 和第二放大電路以及第 一 和第二分^各升高電^各來(lái)放大工作帶寬上的信號(hào)的步驟；以及在所述第二分路升高電路中使用至少部分所述第 一分路升高電3各的步驟。
全文摘要
一種放大設(shè)備，包括具有第一分路升高電路的第一放大電路以及具有第二分路升高電路的第二放大電路，其中該放大設(shè)備配置用于提供工作帶寬，第一和第二放大電路對(duì)其上的信號(hào)進(jìn)行放大，并且其中第二分路升高電路配置用于使用至少部分第一分路升高電路。
文檔編號(hào)H03F1/42GK101569090SQ200680056765
公開日2009年10月28日 申請(qǐng)日期2006年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月22日
發(fā)明者J·科科維奧里, J·里納南 申請(qǐng)人:諾基亞公司