專利名稱：并聯(lián)校正放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及調(diào)制電源級,該調(diào)制電源級包括開關(guān)電源(switched supply)和用于校正開關(guān)電源中的誤差以生成調(diào)制電源電壓的校正級。本發(fā)明具體地(但是非專門地)與將調(diào)制電源電壓提供到RF放大器有關(guān)?，F(xiàn)有技術(shù)的描述英國專利No. 2398648描述了一種包括開關(guān)電源級和誤差校正級的特別有利的調(diào)制電源級。開關(guān)電源級根據(jù)在優(yōu)選實施例中代表將由RF (射頻)放大器來放大的信號的參考信號選擇多個電源電壓中的一個。誤差校正級包括誤差校正放大器，并且提供用于校正開關(guān)電源電壓中的誤差的誤差校正電壓，從而將更加準確的電源電壓傳遞到RF放大器。
設(shè)置誤差校正級以實現(xiàn)開關(guān)電源級的快速校正。在輸出功率和帶寬之間存在折衷。由于更高功率校正放大器的增加的寄生要素和結(jié)合部件，輸出功率的增加容易導(dǎo)致帶寬的減小。此外，當有利地使用變壓器來將開關(guān)電源電壓和誤差校正電壓結(jié)合時，對于增加的功率處理所必要的變壓器尺寸的增加導(dǎo)致增加的漏電感、繞組間電容、以及隨之引起的帶寬損失。本發(fā)明的目的是提供一種針對在英國專利No. 2398648中描述的有利的調(diào)制電源的改進，并且具體地，提供在誤差校正級中的改進。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提出了一種電源級，該電源級包括用于根據(jù)代表期望電源的參考信號來生成中間電源信號的裝置；和多個調(diào)節(jié)裝置，所述多個調(diào)節(jié)裝置中的每一個都被設(shè)置為根據(jù)生成的中間電源信號和所述參考信號來生成跟蹤所述參考信號的經(jīng)調(diào)節(jié)的電源信號?？梢赃M一步設(shè)置有電流求和裝置，所述電流求和裝置用于對多個生成的經(jīng)調(diào)節(jié)的電源信號進行求和，以提供具有更高的輸出電流能力的輸出電源電壓。該更高的輸出電流能力優(yōu)選地為比任何單獨的經(jīng)調(diào)節(jié)的電源信號的電流能力高的電流能力。輸出電源級可以被提供作為到RF放大器的電源信號。 每一個經(jīng)調(diào)節(jié)的電源信號被提供作為到包括相應(yīng)的多個RF放大器的RF放大器級的電源信號，每一個經(jīng)調(diào)節(jié)的電源信號提供用于一個RF放大器的電源。用于生成電源信號的裝置可以被設(shè)置為根據(jù)所述參考信號來選擇多個電源電壓中的一個?？梢栽O(shè)置用于將所述電源信號與多個校正信號中的每一個結(jié)合以生成多個經(jīng)調(diào)節(jié)的電源信號的多個結(jié)合裝置。每一個調(diào)節(jié)裝置可以包括用于生成校正信號的校正放大器，其中，每一個校正放大器接收代表在所述參考信號和所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電源信號的總和之間的差的信號作為輸入。每一個結(jié)合裝置可以包括變壓器。所述電源信號可以連接到每一個變壓器的原級繞組的接頭，并且各個校正信號連接到每一個變壓器的次級繞組的接頭，經(jīng)調(diào)節(jié)的電源信號形成在每一個變壓器的所述次級繞組的另一個接頭。所述求和裝置可以包括所述變壓器的在其上形成了所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電源信號的所述接頭之間的連接。所述中間電源信號可以是電壓源信號并且所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電源信號是電壓源信號。根據(jù)本發(fā)明，提出了一種生成輸出電源信號的方法，所述方法包括以下步驟根據(jù)代表期望電源的參考信號來生成中間電源信號；以及，根據(jù)所述中間電源信號和所述參考信號來生成跟蹤所述參考信號的多個經(jīng)調(diào)節(jié)的電源信號。所述方法可以進一步包括以下步驟將所述多個經(jīng)調(diào)節(jié)的電源電壓提供作為到相應(yīng)的多個并聯(lián)連接的放大器的電源信號。
所述方法可以進一步包括以下步驟對所述多個經(jīng)調(diào)節(jié)的電源信號求和以提供輸出電源電壓。所述方法可以進一步包括以下步驟將經(jīng)求和后的經(jīng)調(diào)節(jié)的電源電壓提供作為到放大器的電源信號。生成中間電源信號的步驟可以包括根據(jù)所述參考信號來選擇多個電源電壓中的一個。所述方法可以進一步包括以下步驟代表在所述參考信號和輸出信號之間的誤差的校正信號，生成所述參考信號的多個放大的版本，以及將每一個放大的版本與所述中間電源信號結(jié)合以生成多個經(jīng)調(diào)節(jié)的電源信號。


現(xiàn)在將參考附圖描述本發(fā)明，其中圖I例示了包含校正級的示例性的調(diào)制電源級，該校正級包括根據(jù)本發(fā)明的并聯(lián)校正放大器；圖2例示了用于使用變壓器結(jié)合器傳遞電源電壓的圖I的校正級的示例實施方式；以及圖3例示了用于將電源電壓傳遞到并聯(lián)RF放大級的圖I的校正級的示例實施方式。
具體實施例方式現(xiàn)在參考示例性實施方式通過示例的方式來描述本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識至IJ，為了便于理解而描述實施方式，并且本發(fā)明不限于所描述的任何實施方式的具體內(nèi)容。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。在下面的描述中，在不同的圖中使用相同的附圖標記，附圖標記在一個圖中指示的元件對應(yīng)于在另一個圖中的元件。圖I例示了根據(jù)本發(fā)明的原理的調(diào)制電源的示例性實施方式。該示例性實施方式基于在英國專利No. 2398648中公開的調(diào)制電源結(jié)構(gòu)。一般地由附圖標記100指示的示例性調(diào)制電源生成來自開關(guān)電源級的粗略的電源電壓。包括校正放大器的校正級提供用于所述粗略的電源電壓的高帶寬校正，使得調(diào)制電源的輸出電壓為經(jīng)校正的電壓。根據(jù)將在下面進一步地討論的本發(fā)明的原理，校正級的校正放大器實施為兩個或更多個并聯(lián)放大器。這實現(xiàn)了在調(diào)制電源級的操作和實施方面的改進，以及在其中實施了調(diào)制電源級的總體架構(gòu)的操作和實施方面的改進。進一步參考圖1，調(diào)制電源級100包括差分塊102、開關(guān)電源級104和縮放塊150，這通?？梢员徽J為是粗略電源級。差分塊102接收在輸入線路112上的參考信號REF作為第一輸入。參考信號REF代表將由RF放大器放大的信號，針對該信號，調(diào)制電源級將生成電源電壓。參考信號REF例如可以是表示將由RF放大器放大的信號的包絡(luò)。
差分塊102的輸出形成到開關(guān)電源級104的輸入。如在現(xiàn)有技術(shù)中已知的，開關(guān)電源級被設(shè)置為根據(jù)在其輸入端的信號而在其輸出端生成從多個確定的電壓電平中的一個生成的電壓。然而，本發(fā)明不限于開關(guān)電源的使用。開關(guān)電源級104的在線路116上的輸出為經(jīng)切換的電壓源Vsw。經(jīng)切換的電壓源Vsff形成到縮放塊150的輸入，該縮放塊150在將信號提供作為到差分塊102的第二輸入之前對該信號進行縮放。因此，差分塊102生成到開關(guān)電源的輸出，該輸出代表在(理想的)參考信號和開關(guān)電源的輸出端的實際信號之間的誤差。根據(jù)該誤差信號，開關(guān)電源104切換在其輸出端的電源信號。圖I沒有描繪出粗略電源級的完整的實施，它也沒有必要描繪出粗略電源級的必要元件。如在現(xiàn)有技術(shù)中已知的，差分塊102、開關(guān)電源級104和縮放塊150示例性地說明示例性實施方式，并且也可以要求包括另外的功能元件。例如，在開關(guān)電源級104的輸出端可以要求輸出濾波器。本發(fā)明不涉及粗略電源級的實施，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，針對例示出的粗略電源級的替代、修改或改進是可能的。進一步參考圖1，調(diào)制電源級100還包括差分塊106、校正級160(下面將進一步詳細地描述)、電流結(jié)合器級178和縮放塊152，這通常可以被認為是誤差校正路徑。差分塊106接收在線路129上的經(jīng)延遲的參考信號REF (表示為REFja)作為第一輸入。在線路129上的經(jīng)延遲的參考信號REFJgg由延遲塊131生成，該延遲塊131接收在線路112上的參考信號作為它的輸入。差分塊106的輸出形成到校正級160的輸入，根據(jù)本發(fā)明的原理，該校正級160包括兩個或更多個并聯(lián)的校正放大器。在例示的示例中，為了清楚和簡明，示出了兩個并聯(lián)的校正放大器。然而，一般地，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，本發(fā)明的原理擴展到任何數(shù)量的并聯(lián)校正放大器n。n個放大器中的每一個的高頻率帶寬大于具有n倍的功率處理能力的單個放大器的帶寬。示例性的校正級160示例性地包括第一校正放大器162、第二校正放大器164、第一結(jié)合器170和第二結(jié)合器172。第一校正放大器162和第二校正放大器164中的每一個接收差分塊106的輸出作為輸入。第一校正放大器和第二校正放大器中的每一個分別生成在線路166和168上的輸出，所述輸出分別形成到結(jié)合器170和結(jié)合器172的輸入。一般地，對于n個并聯(lián)校正放大器，設(shè)置了 n個結(jié)合器。由在線路116上的經(jīng)切換的電壓源Vsw提供針對結(jié)合器170和結(jié)合器172中的每一個的第二輸入。每一個結(jié)合器170和172因此將相應(yīng)的校正放大器170和172的輸出與開關(guān)電源電壓Vsw結(jié)合以在結(jié)合器170和172的輸出端提供在輸出線路174和176上的相同的校正電源電壓。校正級160因此在其輸出端提供多個相同的經(jīng)校正的開關(guān)電源電壓。一般地，校正級160提供n個經(jīng)校正的開關(guān)電源電壓。應(yīng)該理解的是，校正級生成多個相同的校正電源電壓代表理想的情形。在實際中，由于例如部件容差或操作條件，多個校正電源電壓可能不是相同的。校正電源電壓因此可以理解為基本上相同。一般地，可以認為，校正級設(shè)置多個調(diào)節(jié)裝置，每一個調(diào)節(jié)裝置被設(shè)置為根據(jù)來自開關(guān)電源的電源信號和參考信號生成跟蹤參考信號的經(jīng)調(diào)節(jié)的選定的電源電壓。在第一實施方式中，如在圖I中所示，設(shè)置結(jié)合器級178，該結(jié)合器級178接收在線路174和176上的經(jīng)校正的開關(guān)電源電壓作為輸入。相同的經(jīng)校正的開關(guān)電源電壓形成到結(jié)合器級178的電流結(jié)合器180的各個輸入。電流結(jié)合器180結(jié)合經(jīng)校正的開關(guān)電源電壓 以提供在線路120上的高功率的經(jīng)校正的開關(guān)電源電壓Vott作為輸出。一般地，結(jié)合器級178結(jié)合來自n個經(jīng)校正的開關(guān)電源電壓的電流以提供具有高電流能力的單個輸出電壓。在線路120上的輸出電壓Vqut被反饋通過縮放塊152，以提供到差分塊106的第二輸入。因此，校正級的校正放大器操作以放大輸出電壓與延遲的(理想)參考信號比較后的誤差。在校正級中的兩個或更多個并聯(lián)放大器的設(shè)置實現(xiàn)了在沒有高頻率帶寬損失的情況下的更高的輸出功率。為了利用單個校正放大器產(chǎn)生相同的輸出功率，將會存在高的頻率帶寬損失。按照相同的原理，在校正級中的兩個或更多個并聯(lián)放大器的設(shè)置相對于相同的功率實現(xiàn)了擴展的高頻率帶寬。一般地，優(yōu)點可能是增加的帶寬和功率的混合。因此，可以(i)在沒有減小高頻率帶寬的情況下增加功率，或者(ii)在沒有減小功率的情況下增加高頻率帶寬，或者(iii)前述兩者的組合。在優(yōu)選布置中，結(jié)合器170和172實施為變壓器。當結(jié)合器實施為變壓器時，本發(fā)明具有特定的優(yōu)點。與單個高功率校正放大器與單個更高功率的變壓器-結(jié)合器一起地使用的情形相比，每一個變壓器可以制造得更小一些并且具有增加的高頻率帶寬。參考圖2描述將變壓器用作結(jié)合器170和172并且揭示結(jié)合器180的功能可以實現(xiàn)的方式的示例性實施方式。校正放大器162的在線路166上的輸出被提供作為到變壓器202的原級繞組的第一接頭的輸入。變壓器202的原級繞組的第二接頭連接到電學上的地。變壓器202的次級繞組的第一接頭連接到在線路116上的開關(guān)電源電壓Vsw。變壓器202的次級繞組的第二接頭連接到輸出信號線路174。按照這種方式，變壓器的設(shè)置和連接導(dǎo)致在次級繞組的第二接頭處生成的并且因此在線路174上生成的經(jīng)校正的開關(guān)電源電壓。校正放大器164的在線路168上的輸出被提供作為到變壓器204的原級繞組的第一接頭的輸入。變壓器204的原級繞組的第二接頭連接到電學上的地。變壓器204的次級繞組的第一接頭連接到在線路116上的開關(guān)電源電壓Vsw。變壓器204的次級繞組的第二接頭連接到輸出信號線路176。按照這種方式，變壓器的設(shè)置和連接導(dǎo)致在次級繞組的第二接頭處生成的并且因此在線路176上生成的經(jīng)校正的開關(guān)電源電壓。
按照這種方式，校正級160生成在線路174和176上的兩個相同的經(jīng)校正的開關(guān)電源電壓。接收經(jīng)校正的開關(guān)電源電壓的圖2中的示例性結(jié)合級178通過電連接變壓器的輸出而結(jié)合來自經(jīng)校正的開關(guān)電源電壓的電流。因此已經(jīng)看出，兩個輸出線路連接在一起，并且在線路120上提供經(jīng)校正的開關(guān)電源電壓輸出VOTT。如在圖2中所示的原理擴展到n個變壓器，并且n個變壓器輸出電連接從而提供總的輸出。為了完整，在圖2中，示出了 RF放大器210，調(diào)制電源電壓級可以被布置為將電源電壓提供給該RF放大器。由在線路120上的經(jīng)校正的開關(guān)電源電壓來提供電源電壓。示例性地，RF放大器放大在線路212上的輸入信號并且提供在線路214上的經(jīng)放大的輸出。每一個校正放大器162和164 (以及相關(guān)聯(lián)的變壓器繞組)可以是從電源軌的兩個二等分引出的推拉布置。然而，為了示例和簡化的目的，在圖2中基于單個電源軌來描述本發(fā)明。 根據(jù)上述的本發(fā)明的一般優(yōu)點，因為變壓器可以制造得物理地更小一些，所以由于減小的寄生要素(變壓器的漏電感和繞組間電容)，其中在線路174和176上的各個變壓器輸出信號結(jié)合以饋送到單個RF放大器的圖2的布置實現(xiàn)了針對給定功率水平的增加的帶寬?；蛘?，可以在沒有降低帶寬的情況下提供更多的功率。為了實現(xiàn)該目的，相同尺寸和帶寬的n個變壓器(由n個校正放大器驅(qū)動)可以作為單級設(shè)計并聯(lián)地使用以饋送到單個高功率的RF放大器。然而，如在現(xiàn)有技術(shù)中已知的，由于與RF放大器所基于的晶體管相關(guān)聯(lián)的限制，單個RF放大器可以操控的功率是有限制的。因此，在高功率放大的領(lǐng)域中已知的是，將RF放大器分為多個級，并且并聯(lián)地設(shè)置兩個或更多個RF放大器，它們連接以放大相同的輸入信號并且將它們的輸出結(jié)合。如此的并聯(lián)放大器布置可以有利地與本發(fā)明結(jié)合。在第二實施方式中，修改了上述的圖I和圖2的布置。參考圖3對此進行示例說明。在圖3中僅例示了對于理解修改所必要的圖I的部分。參考圖3，圖I的結(jié)合級178被省去。根據(jù)已知原理，由調(diào)制電源級提供電源電壓的RF放大器被修改為兩級并聯(lián)的RF放大器302和304。兩個RF放大器302和304連接以放大在線路306上的相同的輸入信號，并且(通過沒有示出的但是在本領(lǐng)域技術(shù)人員的范圍內(nèi)的方式)將它們的輸出結(jié)合到輸出線路308上。在線路174和176上的兩個相同的經(jīng)過誤差校正的開關(guān)電源電壓分別連接到RF放大器302和304的電源端子。因此，在該第二實施方式中，來自兩個校正放大器的經(jīng)校正的電源電壓沒有被結(jié)合，而是直接地傳遞到相應(yīng)的RF放大器。一般地，n個經(jīng)校正的電源電壓可以將電源電壓傳遞到n個并聯(lián)的RF放大器。進一步的修改也是可能的，例如，n個經(jīng)校正的電源電壓的一個或更多個子集結(jié)合以便于傳遞到多個RF放大器中的一個。在圖3中所示的根據(jù)第二實施方式的布置中，必要的是，來自n個校正放大器的各個經(jīng)校正的電壓信號結(jié)合，從而提供用于反饋路徑的信號，以提供差分塊106的第二輸入。因此，在圖3中例示了電壓結(jié)合器310，該電壓結(jié)合器接收在線路174和176上的經(jīng)校正的電壓信號作為輸入，并且將結(jié)合的信號提供給縮放塊152 (參考圖I的示例)。在圖3的示例性布置中，RF放大器302和304優(yōu)選地是相同的。通過在圖3中所示的第二實施方式的布置可以實現(xiàn)另外的優(yōu)點。理想的是，在電壓源調(diào)制器的輸出和RF晶體管的電源輸入之間的路徑長度盡可能地短。如這里所述，通過使用分布式的校正放大器，與使用單個高功率校正放大器的情形相比，到RF放大器的路徑長度可以保持得更短一些。這獲得了改善的高頻率性能。例如，在其中調(diào)制電源和放大級設(shè)置在分離的IC上的布置中，通過控制裝置的物理輸出和物理輸入的位置，可以實現(xiàn)路徑長度的減小。為了舉例說明本發(fā)明及其實施方式的目的，這里已經(jīng)通過參考特定的示例和實施方式描述了本發(fā)明。本發(fā)明不限于這里描述的任何實施方式的具體內(nèi)容。任何實施方式的 任何特征可以與其它實施方式的特征相結(jié)合地實施，沒有實施方式是例外的。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種電源級，所述電源級包括用于根據(jù)代表期望電源的參考信號來生成中間電源信號的裝置；和多個調(diào)節(jié)裝置，所述多個調(diào)節(jié)裝置中的每一個都被設(shè)置為根據(jù)生成的中間電源信號和所述參考信號來生成跟蹤所述參考信號的經(jīng)調(diào)節(jié)的電源信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電源級，其中，進一步設(shè)置有電流求和裝置，所述電流求和裝置用于對多個生成的經(jīng)調(diào)節(jié)的電源信號進行求和，以提供具有更高輸出電流能力的輸出電源電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源級，其中，所述輸出電源級被提供作為到RF放大器的電 源信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電源級，其中，每一個經(jīng)調(diào)節(jié)的電源信號被提供作為到包括相應(yīng)的多個RF放大器的RF放大器級的電源信號，每一個經(jīng)調(diào)節(jié)的電源信號提供用于一個RF放大器的電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求I到4中的任何一項所述的電源級，其中，用于生成電源信號的裝置被設(shè)置為根據(jù)所述參考信號來選擇多個電源電壓中的一個。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項所述的電源級，其中，設(shè)置有用于將所述電源信號與多個校正信號中的每一個結(jié)合以生成多個所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電源信號的多個結(jié)合裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電源級，其中，每一個調(diào)節(jié)裝置包括用于生成校正信號的校正放大器，其中，每一個校正放大器接收代表在所述參考信號和所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電源信號的總和之間的差的信號作為輸入。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的電源級，其中，每一個結(jié)合裝置包括變壓器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電源級，其中，所述電源信號連接到每一個變壓器的原級繞組的接頭，并且各個校正信號連接到每一個變壓器的次級繞組的接頭，經(jīng)調(diào)節(jié)的電源信號形成在每一個變壓器的所述次級繞組的另一個接頭上。
10.根據(jù)權(quán)利要求6到9中的任何一項引用權(quán)利要求2或3時所述的電源級，其中，所述求和裝置包括在所述變壓器的其上形成了所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電源信號的所述接頭之間的連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求I到10中的任何一項所述的電源級，其中，所述中間電源信號是電壓源信號，并且所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電源信號是電壓源信號。
12.—種生成輸出電源信號的方法，所述方法包括以下步驟根據(jù)代表期望電源的參考信號來生成中間電源信號；以及，根據(jù)所述中間電源信號和所述參考信號來生成跟蹤所述參考信號的多個經(jīng)調(diào)節(jié)的電源信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，所述方法進一步包括以下步驟將所述多個經(jīng)調(diào)節(jié)的電源電壓提供作為到相應(yīng)的多個并聯(lián)連接的放大器的電源信號。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，所述方法進一步包括以下步驟對所述多個經(jīng)調(diào)節(jié)的電源信號求和以提供輸出電源電壓。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，所述方法進一步包括以下步驟將經(jīng)求和后的經(jīng)調(diào)節(jié)的電源電壓提供作為到放大器的電源信號。
16.根據(jù)權(quán)利要求12到15中的任何一項所述的方法，其中，生成中間電源信號的步驟包括根據(jù)所述參考信號來選擇多個電源電壓中的一個。
17.根據(jù)權(quán)利要求12到16中的任何一項所述的方法，所述方法進一步包括以下步驟代表在所述參考信號和輸出信號之間的誤差的校正信號，生成所述參考信號的多個放大的 版本，以及將每一個放大的版本與所述中間電源信號結(jié)合以生成所述多個經(jīng)調(diào)節(jié)的電源信號。
全文摘要
公開了一種電源級及其控制方法，該電源級包括用于根據(jù)代表期望電源的參考信號來生成中間電源信號的裝置；和多個調(diào)節(jié)裝置，所述多個調(diào)節(jié)裝置中的每一個都被設(shè)置為根據(jù)生成的中間電源信號和所述參考信號來生成跟蹤所述參考信號的經(jīng)調(diào)節(jié)的電源信號。
文檔編號H03F3/68GK102812633SQ201080060992
公開日2012年12月5日 申請日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月27日
發(fā)明者杰拉德·維蓬尼 申請人:努吉拉有限公司