專利名稱：單端端口中具有參考增強的不平衡變壓器及其方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施例總體上涉及一種不平衡變壓器，更具體地講，涉及在單端端口中具有參考增強的不平衡變壓器功能。
背景技術(shù)：
在CMOS集成電路中，由于缺少從CMOS基底的頂層到CMOS基底的背部的通孔的不完美的接地參考，因此通常以不同形式設(shè)計功能塊的設(shè)計。因此，單端塊(例如RF功率放大器)需要從單端端口到差分端口的轉(zhuǎn)換或者從差分端口到單端端口的轉(zhuǎn)換，這種轉(zhuǎn)換通常被表示為平衡到不平衡(不平衡變壓器)。由于這種轉(zhuǎn)換主要來自于從平衡端口到不平衡端口的磁耦合，因此，這種轉(zhuǎn)換沒有共享相同的參考。在功率放大器的輸出匹配中，不平衡輸出端口的沒有明確定義的參考通常引起不平衡變壓器轉(zhuǎn)換的損耗。因此，最好在不平衡輸出端口具有參考增強以使轉(zhuǎn)換的損耗最小化，換句話說，提高功率放大器中的效率。圖1示出具有變壓器輸出匹配的傳統(tǒng)功率放大器系統(tǒng)100的框圖。在圖1中，為了阻抗匹配和不平衡變壓器的功能，在CMOS功率放大器(PA) 101的輸出時常使用變壓器120。 在阻抗匹配的功能有助于在輸出端口提供高輸出產(chǎn)生時，附加的平衡到不平衡轉(zhuǎn)換通常產(chǎn)生更多損耗。所述損耗并不僅僅由于變壓器120的品質(zhì)因數(shù)，而且還由于缺乏用于不平衡端口的精確的公共參考。圖2示出在傳統(tǒng)功率放大器系統(tǒng)200中噪聲的影響。如圖2所示，傳統(tǒng)變壓器220 具有初級線圈204和次級線圈205。傳統(tǒng)變壓器220在初級線圈204中具有第一參考點 206，并在次級線圈205中具有第二參考點207。寄生元件208、209、210可形成不完美且不穩(wěn)定的寄生網(wǎng)絡(luò)，所述寄生網(wǎng)絡(luò)允許在第一參考點206和第二參考點207之間進行一些有限通信。然而，由于寄生元件208、209和210提供的不完美且不穩(wěn)定的寄生網(wǎng)絡(luò)，因此并不保證參考點206和207在電參考電平上相等。實際上，如果任何噪聲212和214出現(xiàn)在參考點206和207上，則如PA輸出信號206和變壓器輸出信號213的比較所示，初級線圈204 和次級線圈205之間的耦合波動。耦合中的波動在像具有不完美的參考的接合線的功率放大器那樣的大信號操作中更加嚴重。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明示例性實施例，存在一種功率放大器系統(tǒng)。所述功率放大器系統(tǒng)可包括功率放大器，具有差分輸出；變壓器，至少具有初級線圈和次級線圈，其中，初級線圈連接到功率放大器的差分輸出，其中，初級線圈包括中央抽頭，其中，次級線圈包括第一端口和第二端口，第一端口提供系統(tǒng)輸出；電連接件，將初級線圈的中央抽頭與次級線圈的第二端口進行連接。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，存在一種方法。所述方法可包括配置用于參考增強的變壓器，所述變壓器至少具有初級線圈和次級線圈，其中，初級線圈包括中央抽頭，其中，次級線圈包括第一端口和第二端口，其中，所述配置包括將第二端口和初級線圈的中央抽頭進行電連接以提供用于參考增強的公共參考；通過變壓器的初級線圈接收功率放大器的差分輸出；通過變壓器，將差分輸出從平衡信號轉(zhuǎn)換為在次級線圈的第一端口得到的不平衡信號。根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例，存在另一種系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可包括配置用于參考增強的變壓器，所述變壓器至少具有初級線圈和次級線圈，其中，初級線圈包括中央抽頭，其中，次級線圈包括第一端口和第二端口 ；其中所述配置包括將第二端口和初級線圈的中央抽頭進行電連接以提供用于參考增強的公共參考；通過變壓器的初級線圈接收功率放大器的差分輸出；通過變壓器將差分輸出從平衡信號轉(zhuǎn)換為在次級線圈的第一端口得到的不平衡信號。


已經(jīng)概括地描述了本發(fā)明，現(xiàn)在將參照附圖進行描述，其中，沒有必要按比例來繪制附圖，其中圖1示出具有變壓器輸出匹配的傳統(tǒng)功率放大器系統(tǒng)的框圖。圖2示出傳統(tǒng)功率放大器系統(tǒng)的變壓器輸出匹配。圖3示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的初級線圈的參考被饋給次級線圈的參考點的本發(fā)明示例性實施例。圖4示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的圖3的實施例的示例性改變，其中，利用多個段或線圈來實現(xiàn)初級線圈和次級線圈中的一個或者二者。圖5示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的利用公共參考變壓器的示例性方法。
具體實施例方式現(xiàn)在將在下面參照附圖更全面地描述本發(fā)明示例性實施例，在附圖中示出了本發(fā)明的一些實施例，而非全部實施例。實際上，可以以很多不同形式來實現(xiàn)這些發(fā)明，而不應該認為這些發(fā)明限于這里闡述的實施例；相反，提供這些實施例，從而本公開將滿足適當?shù)姆尚枰?。相同的標號始終表示相同的部件。圖3示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的利用公共參考不平衡變壓器的示例性功率放大器系統(tǒng)300。根據(jù)本發(fā)明示例性實施例，功率放大器系統(tǒng)300的組件中的一個組件或者全部組件可被實現(xiàn)為集成電路，或者被實現(xiàn)為CMOS基底的一部分。通常，根據(jù)本發(fā)明示例性實施例，示例性的公共參考不平衡變壓器可將初級線圈的參考饋給次級線圈的參考，從而提供兩個線圈的公共參考。根據(jù)本發(fā)明示例性實施例，初級線圈和次級線圈之間的公共參考的存在可在將在初級線圈的功率放大器的平衡輸出轉(zhuǎn)換為在次級線圈的不平衡輸出時減少損耗。同樣，根據(jù)本發(fā)明示例性實施例，初級線圈和次級線圈之間的公共參考的使用可減少單端輸出中基于在初級線圈和次級線圈之一或者二者中存在的噪聲所引起的波動。還參照圖3，可使用具有至少一個初級線圈305的變壓器320來實現(xiàn)示例性的公共參考不平衡變壓器，其中，所述初級線圈305被感應地耦合到至少一個次級線圈306。根據(jù)本發(fā)明示例性實施例，初級線圈305的兩個單獨的端或端口中的每一個可被連接到功率放大器301的各個差分輸出端口，所述功率放大器301可以是CMOS功率放大器。因此，初級線圈305可從功率放大器301接收平衡的輸出信號。初級線圈305還可包括經(jīng)過RF扼流器303連接到DC偏置源302的中央抽頭端口。根據(jù)本發(fā)明示例性實施例，可通過中央抽頭端口饋給DC偏置源以對功率放大器301的一個或多個組件進行偏置。根據(jù)本發(fā)明示例性實施例，次級線圈306可具有經(jīng)過居間電容器307連接到系統(tǒng)輸出端口的第一端或者端口 (例如，單端端口)，所述居間電容器可以是隔直電容器或者其他隔直元件。因此，系統(tǒng)輸出端口可提供不平衡信號，所述不平衡信號由被配置為不平衡變壓器的變壓器320提供的平衡到不平衡的轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生。根據(jù)本發(fā)明示例性實施例，為了使變壓器320的平衡到不平衡轉(zhuǎn)換而引起的損耗最小化，初級線圈305的參考可經(jīng)一個或多個電連接件被饋給次級線圈306的參考。根據(jù)本發(fā)明示例性實施例，可使用金屬線來實現(xiàn)所述的電連接。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明示例性實施例，通過經(jīng)過電容器304將初級線圈305的第一參考308與次級線圈306的第二參考 309電連接而增強不明確的公共參考，所述電容器304可以作為隔直電容器操作。在不脫離本發(fā)明示例性實施例的情況下，可用另一種隔直元件(比如一組電容器)來代替電容器 304。根據(jù)本發(fā)明示例性實施例，經(jīng)過初級線圈305的中央抽頭端口可獲得第一參考308，而從次級線圈306的第二端或端口可獲得第二參考309。因此，初級線圈305上的PA輸出信號310 (例如平衡信號)可以與次級線圈306上的信號312 (例如不平衡信號)共享公共參考。假如是這種共享的公共參考，外部噪聲311將不會實質(zhì)上影響初級線圈305和次級線圈306之間的耦合。因此，次級線圈306的單端端口的輸出信號312可沒有外部噪聲311 引起的波動或者具有最小的波動。應該理解，上述的中央抽頭端口有時而非總是位于初級線圈108的中央。實際上， 作為選擇，在不脫離本發(fā)明示例性實施例的情況下，中央抽頭端口可不同于確切的中心。圖4示出圖3的變形，在圖4中，可對于初級線圈和次級線圈之一或者所述初級線圈和次級線圈二者使用多個段或線圈，來實現(xiàn)示例性的公共參考變壓器。如圖4所示，初級線圈305可至少包括第一段或第一線圈402以及第二段或第二線圈404。更具體地講，第一段或第一線圈402的第一端可連接到PA301的第一差分輸出。第一段或第一線圈的第二端可連接到第二段或第二線圈404的第一端，第二段或第二線圈404的第二端可連接到PA 301的第二差分輸出。以相似的方式，次級線圈306可同樣包括第一段或第一線圈406以及第二段或第二線圈408。第一段或第一線圈406的第一端可經(jīng)過信號端端口提供輸出信號，所述輸出信號在被用作系統(tǒng)輸出之前，可被隔直電容器307或者其他隔直元件處理。第一段或第一線圈406的第二端可連接到第二段或第二線圈408的第一端。第二段或第二線圈408的第二端可提供用于次級線圈306第二參考309?？蓮奈挥诘谝欢位虻谝痪€圈402 和第二段或第二線圈404之間的端口或抽頭獲得用于初級線圈的第一參考308。因此，根據(jù)本發(fā)明示例性實施例，可通過將初級線圈305的第一參考308和次級線圈306的第二參考 309連接來增強公共參考。圖5示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的利用公共參考變壓器的方法。根據(jù)本發(fā)明示例性實施例，在塊505中，可配置變壓器以具有公共參考增強。如這里所述的，所述變壓器至少可具有初級線圈和次級線圈。次級線圈還可包括連接到DC偏置源的中央抽頭。感應地耦合到初級線圈的次級線圈可包括第一端口和第二端口，其中，第一端口提供輸出信號 (例如，單端、不平衡信號)。所述變壓器的配置可包括將次級線圈的第二端口和初級線圈的中央抽頭進行電連接。另外，比如隔直電容器的電容器或其他元件可位于次級線圈的第二端口和初級線圈的中央抽頭之間。應該理解，如上所述，所述變壓器可與參照圖3或圖4 描述的變壓器相似地配置。在配置了變壓器505之后，如塊510所示，可從功率放大器向變壓器的初級線圈提供差分輸出。在塊515中，初級線圈可被感應地耦合到變壓器的次級線圈。這樣，所述變壓器可將接收的PA差分輸出從平衡信號轉(zhuǎn)換為不平衡信號，其中，可在次級線圈的第一端口提供所述不平衡信號。隔直電容器或元件可被應用到次級線圈的第一端口的輸出以獲得系統(tǒng)輸出。得益于前面的描述和相關(guān)附圖的教導，這些發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將想到這里闡述的本發(fā)明的很多修改或其他實施例。因此，應該理解，本發(fā)明并不限于公開的特定實施例，并且修改或其他實施例也將被包括在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。盡管這里采用了特定術(shù)語， 但是這些術(shù)語只用于一般和描述的含義，而不是為了限制目的。
權(quán)利要求
1.一種功率放大器系統(tǒng)，包括 功率放大器，具有差分輸出；變壓器，至少具有初級線圈和次級線圈，其中，初級線圈連接到功率放大器的差分輸出，其中，初級線圈包括中央抽頭，其中，次級線圈包括第一端口和第二端口，第一端口提供系統(tǒng)輸出；電連接件，將初級線圈的中央抽頭與次級線圈的第二端口進行連接。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述電連接件包括位于初級線圈的中央抽頭和次級線圈的第二端口之間的電容器。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，電容器作為隔直電容器工作。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，功率放大器的差分輸出形成平衡信號，其中，所述系統(tǒng)輸出是不平衡信號，其中，所述變壓器是用于將平衡信號轉(zhuǎn)換為不平衡信號的不平衡變壓器。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，功率放大器是CMOS功率放大器。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，在次級線圈的第一端口和系統(tǒng)輸出之間提供隔直電容器。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述電連接件為初級線圈和次級線圈二者提供公共參考。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，公共參考使變壓器將差分輸出從平衡信號轉(zhuǎn)換為在第一端口得到的不平衡信號，同時減輕由于噪聲引起的不平衡信號中的波動。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，初級線圈至少包括第一段或第一線圈以及第二段或第二線圈，第一段或第一線圈與第二段或第二線圈串行配置，其中，初級線圈的中央抽頭位于第一段或第一線圈與第二段或第二線圈的之間。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，中央抽頭還被連接到直流偏置源。
11.一種方法，包括配置用于參考增強的變壓器，所述變壓器至少具有初級線圈和次級線圈，其中，初級線圈包括中央抽頭，其中，次級線圈包括第一端口和第二端口，其中，所述配置包括將第二端口和初級線圈的中央抽頭進行電連接以提供用于參考增強的公共參考； 通過變壓器的初級線圈接收功率放大器的差分輸出；通過變壓器，將差分輸出從平衡信號轉(zhuǎn)換為在次級線圈的第一端口得到的不平衡信號。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，經(jīng)過電容器將初級線圈的中央抽頭與次級線圈的第二端口電連接。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，電容器作為隔直電容器工作。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，功率放大器是CMOS功率放大器。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括將隔直電容器連接到次級線圈的第一端口，其中，經(jīng)過隔直電容器獲得系統(tǒng)輸出。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，公共參考使變壓器將差分輸出從平衡信號轉(zhuǎn)換為在第一端口得到的不平衡信號，同時減輕由于噪聲引起的不平衡信號的波動。
17.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，初級線圈至少包括第一段或第一線圈以及第二段或第二線圈，第一段或第一線圈與第二段或第二線圈串行配置，其中，初級線圈的中央抽頭位于第一段或第一線圈與第二段或第二線圈的之間。
18.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，中央抽頭還被連接到直流偏置源。
19.一種系統(tǒng)，包括變壓器，用于參考增強，并至少具有初級線圈和次級線圈，其中，初級線圈包括中央抽頭，其中，次級線圈包括第一端口和第二端口 ；電連接件，將第二端口和初級線圈的中央抽頭進行電連接以提供用于初級線圈和次級線圈的公共參考；其中，變壓器的初級線圈被配置為接收功率放大器的差分輸出； 其中，變壓器被配置為將差分輸出從平衡信號轉(zhuǎn)換為在次級線圈的第一端口得到的不平衡信號。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，電連接件包括位于初級線圈的中央抽頭和次級線圈的第二端口之間的電容器或者電容器組。
全文摘要
提供了一種單端端口中具有參考增強的不平衡變壓器及其方法和系統(tǒng)。提供了用于具有參考增強的變壓器或不平衡變壓器功能的系統(tǒng)和方法。所述系統(tǒng)和方法可包括變壓器，用于參考增強，并至少具有初級線圈和次級線圈，其中，初級線圈包括中央抽頭，其中，次級線圈包括第一端口和第二端口；電連接件，將第二端口和初級線圈的中央抽頭進行電連接以提供用于初級線圈和次級線圈的公共參考。變壓器的初級線圈可被配置為接收功率放大器的差分輸出，變壓器可被配置為將差分輸出從平衡信號轉(zhuǎn)換為在次級線圈的第一端口可用的不平衡信號。
文檔編號H03F3/20GK102195573SQ20111003643
公開日2011年9月21日 申請日期2011年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月12日
發(fā)明者安奎煥, 樸倫緒, 李彰浩 申請人:三星電機株式會社