線性范圍放大的包絡檢測器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種線性范圍放大的包絡檢測器（ED），該包絡檢測器包括電壓模式ED芯，所述電壓模式ED芯包括用于檢測RF信號輸入的電壓包絡的并行檢測晶體管。檢測晶體管利用尺寸并針對電流進行配置以使晶體管在亞閾值操作區(qū)域中偏壓。ED芯被配置為通過檢測晶體管可變地控制偏置電流，其中，偏置電流根據RF信號輸入的電壓幅值變化以放大ED的線性范圍，同時檢測晶體管繼續(xù)在亞閾值區(qū)域中操作。線性化器電路可以被配置為基于來自ED輸出的反饋輸入來控制偏置電流?？砂┘墝Ｓ肁B類放大器的增益可編程電壓放大器位于ED芯之前，以使發(fā)射器輸出電壓適應ED芯的輸入范圍，從而擴大ED的線性范圍。
【專利說明】線性范圍放大的包絡檢測器
[0001]相關申請的交叉參考
[0002]本發(fā)明要求于2012年9月26號向美國專利局提交的美國申請US13/627，099的優(yōu)先權，其全部內容結合于此作為參考。
【技術領域】
[0003]本發(fā)明涉及一種包絡檢測器，更具體地，涉及一種消除對外部包絡檢測器或過度工廠開環(huán)功率校準的需要的線性范圍放大的ED芯，以及可以與ED芯一起使用的線性化器及專用AB類放大器。
【背景技術】
[0004]電子和通信技術應廣大客戶需求而快速發(fā)展，從而導致廣泛采用數字驅動設備，這里只列舉一部分:移動電話、智能手機和全球定位設備(GPS)。包絡檢測器(ED)檢測從這些蜂窩設備的發(fā)射器(TX)輸出的射頻(RF)信號的電壓幅值，以進行校準或功率檢測。例如，TX輸出的包絡或峰值信息可用于校準L0FT (本地振蕩器(L0)饋通)、IQ (同相/正交)失配和功率電平控制。包絡檢測器也可用于電壓放大器供給的包絡跟蹤，以便在輸出較低時通過減少供給來節(jié)省電力。峰值與均值之比以及TX輸出的動態(tài)范圍可能要求與蜂窩發(fā)射器集為一體的EC芯有嚴格的線性范圍。在ED轉換期間，±0.5dB內的線性精度對正確校準和包絡跟蹤來說可以是預期的。

【發(fā)明內容】

[0005]根據本發(fā)明的一實施方式，提供了一種包絡檢測器，包括:電壓模式包絡檢測器(ED)芯，包括用于檢測射頻(RF)信號輸入的電壓包絡的并行檢測晶體管；其中，該檢測晶體管被配置為在亞閾值操作區(qū)域中被偏壓；以及其中，該包絡檢測器芯被配置為通過該檢測晶體管可變地控制偏置電流，其中，該偏置電流根據該射頻信號輸入的電壓幅值而變化，使得該檢測晶體管繼續(xù)在該亞閾值區(qū)域中操作。
[0006]進一步地，該檢測晶體管包括第一對晶體管和第二對晶體管，該第一對晶體管通過來自該射頻信號輸入的差分輸入進行驅動以生成正包絡檢測器輸出，該第二對晶體管被配置為生成負包絡檢測器輸出，該包絡檢測器芯進一步包括:用于該第一對晶體管和該第二對晶體管的電流偏置晶體管，其中，該電流偏置晶體管的偏置電壓確定該每一對檢測晶體管的偏置電流，該偏置電壓根據該正差分包絡檢測器輸出和該負差分包絡檢測器輸出來確定。
[0007]進一步地，該檢測晶體管被配置有一定尺寸并針對電流進行配置以在該亞閾值操作區(qū)域中偏壓，該包絡檢測器還包括:線性化器電路，被配置有連接至該正差分包絡檢測器輸出和該負差分包絡檢測器輸出的差分放大器，該線性化器電路被配置為生成與該正差分包絡檢測器輸出和該負差分包絡檢測器輸出之間的差成正比的偏置電壓，以在盡管擴大了射頻信號輸入的電壓幅值范圍也保持該檢測晶體管在亞閾值區(qū)域中操作的同時，放大該包絡檢測器的線性范圍。
[0008]進一步地，該包絡檢測器還包括:電壓偏置發(fā)生器，用于調整該檢測晶體管的偏置電壓以遵循與該檢測晶體管匹配的該電壓偏置發(fā)生器的閾值電壓變化，并在工藝、電壓和溫度(PVT)角上保持該正包絡檢測器輸出和該負包絡檢測器輸出的基本恒定的偏置電壓。
[0009]進一步地，該電流偏置晶體管的源極接地連接，并且其中，該電壓偏置發(fā)生器包括:連接至電源的電流偏置塊；具有連接至該電流偏置塊的柵極和漏極的電壓偏置晶體管；以及連接在該電壓偏置晶體管的源極與地之間的電阻器。
[0010]進一步地，該檢測晶體管為高壓晶體管并利用低供給電壓進行操作，使得該檢測晶體管可以可靠地容忍大電壓擺幅。
[0011]進一步地，該射頻信號輸入包括蜂窩發(fā)射器(TX)的輸出，該包絡檢測器還包括:多個電壓放大器，串聯定位于該蜂窩發(fā)射器輸出與該包絡檢測器芯之間的增益級中以提供該包絡檢測器的總線性電壓范圍，其中，該多個電壓放大器的末級電壓放大器驅動該包絡檢測器芯并包括被配置為在該包絡檢測器芯的全線性電壓范圍內操作的AB類射頻放大器。
[0012]進一步地，該總線性電壓范圍包括高達約60分貝(dB)并且該包絡檢測器芯的該全線性電壓范圍包括高達約20dB。
[0013]進一步地，定位在第一增益級處用于接收該蜂窩發(fā)射器輸出的該電壓放大器被配置為在操作和任何增益設置變化期間保持接通，以防止該蜂窩發(fā)射器輸出發(fā)生過大負載變化并啟動跳動。
[0014]根據本發(fā)明的又一實施方式，提供了一種線性化器電路，包括:差分放大器，包括被配置為分別從包絡檢測器(ED)接收差分正輸出和差分負輸出的第一晶體管和第二晶體管；第一阻抗，連接在該第一晶體管的源極和該第二晶體管的源極之間；該差分放大器進一步包括:第三晶體管和第四晶體管，具有分別連接至該第一晶體管的漏極和該第二晶體管的漏極的漏極，并分別通過在該第三晶體管和該第四晶體管的柵極處互連的第二阻抗和第三阻抗而由該第一晶體管和該第二晶體管的該漏極驅動；以及該線性化器電路還包括位于該第四晶體管的該漏極處并被配置為驅動該包絡檢測器的偏置晶體管的線性化器輸出，該偏置晶體管被配置為設置該包絡檢測器的包絡檢測晶體管的偏置電流。
[0015]進一步地，該第一晶體管和該第二晶體管為p型晶體管，且該第二晶體管和該第四晶體管為η型晶體管，該線性化器電路還包括:第五ρ型晶體管和第六ρ型晶體管，彼此串聯連接并連接至該第一晶體管的該源極以將第一偏置電流提供給該第一晶體管和該第三晶體管；以及第七Ρ型晶體管和第八Ρ型晶體管，彼此串聯連接并連接至該第二晶體管的該源極，以將第二偏置電流提供給該第二晶體管和該第四晶體管。
[0016]進一步地，該線性化器電路還包括:第九晶體管，具有連接至該第五晶體管和該第七晶體管的柵極的柵極；第十晶體管，具有連接至該第六晶體管和該第八晶體管的柵極的柵極，其中，該第九晶體管和該第十晶體管彼此串聯連接并被配置為通過驅動該第五晶體管至該第八晶體管來設置該第一偏置電流和該第二偏置電流；以及電流偏置塊，用于通過該第九晶體管和該第十晶體管生成第三偏置電流。
[0017]進一步地，該第一晶體管至該第十晶體管以及該電流偏置塊被配置為使得該線性化器輸出包括與用于驅動該偏置晶體管的正負包絡檢測器輸出(ν_)之間的差成正比的偏置電壓，以在盡管擴大了射頻信號輸入的電壓幅值范圍也保持該檢測晶體管在亞閾值區(qū)域中操作的同時，放大該包絡檢測器的線性范圍。
[0018]進一步地，該線性化器電路還包括在該第十晶體管的該漏極與該電流偏置塊之間彼此串聯連接的第四阻抗和第五阻抗，其中，該第九晶體管的柵極連接至該第十晶體管的該漏極，并且該第十晶體管的柵極連接在該第四阻抗和該第五阻抗之間。
[0019]根據本發(fā)明的又一實施方式，提供了一種包絡檢測器，包括:電壓模式包絡檢測器(ED)芯，包括用于檢測射頻(RF)信號輸入的電壓包絡的第一對并行檢測晶體管和第二對并行檢測晶體管，其中，該檢測晶體管被配置為在亞閾值操作區(qū)域中被偏壓，該第一對晶體管通過來自該射頻信號輸入的差分輸出進行驅動以生成正包絡檢測器輸出，該第二對晶體管被配置為生成負包絡檢測器輸出；該包絡檢測器芯進一步包括用于該第一對晶體管和該第二對晶體管的電流偏置晶體管，其中，該電流偏置晶體管的偏置電壓確定每一對檢測晶體管的偏置電流；以及線性化器電路，被配置有連接至該差分正包絡檢測器輸出和該差分負包絡檢測器輸出的差分放大器，該線性化器電路被配置為生成與該正包絡檢測器輸出和該負包絡檢測器輸出之間的差成正比的偏置電壓，以在盡管擴大了射頻信號輸入的電壓幅值范圍也保持該檢測晶體管在亞閾值區(qū)域中操作的同時，放大該包絡檢測器的線性范圍。
[0020]進一步地，該差分放大器包括配置為分別接收該差分正包絡檢測器輸出和該差分負包絡檢測器輸出的第一晶體管和第二晶體管，其中，該線性化器電路進一步包括:連接在該第一晶體管的源極和該第二晶體管的源極之間的第一阻抗；該差分放大器進一步包括第三晶體管和第四晶體管，具有分別與該第一晶體管的漏極和該第二晶體管的漏極耦合的漏極并分別通過在該第三晶體管的柵極和該第四晶體管的柵極處互連的第二阻抗和第三阻抗由該第一晶體管和該第二晶體管的該漏極驅動；其中，該線性化器電路的該偏置電壓在該第四晶體管的該漏極處生成。
[0021]進一步地，該第一晶體管和該第二晶體管為P型晶體管，并且該第二晶體管和該第四晶體管為η型晶體管，并且該線性化器電路進一步包括:第五P型晶體管和第六P型晶體管，彼此串聯連接并連接至該第一晶體管的該源極，以將第一偏置電流提供給該第一晶體管和該第三晶體管；第七P型晶體管和第八P型晶體管，彼此串聯連接并連接至該第二晶體管的該源極，以將第二偏置電流提供給該第二晶體管和該第四晶體管；第九晶體管，具有連接至該第五晶體管和該第七晶體管的該柵極的柵極；第十晶體管，具有連接至該第六晶體管和該第八晶體管的柵極的柵極，其中，該第九晶體管和該第十晶體管彼此串聯連接并被配置為通過驅動該第五晶體管至該第八晶體管來設置該第一偏置電流和該第二偏置電流；以及電流偏置塊，用于通過該第九晶體管和該第十晶體管生成第三偏置電流。
[0022]進一步地，該射頻信號輸入包括蜂窩發(fā)射器(TX)的輸出，該包絡檢測器還包括:多個電壓放大器，串聯定位于在在該蜂窩發(fā)射器輸出與該包絡檢測器芯之間的增益級中以提供該包絡檢測器的總線性電壓范圍，其中，該多個電壓放大器的末級電壓放大器驅動該包絡檢測器芯并包括被配置為在該包絡檢測器芯的全線性電壓范圍內操作的AB類射頻放大器。
[0023]進一步地，該總線性電壓范圍包括高達約60分貝(dB)并且該包絡檢測器芯的該全線性電壓范圍包括高達約20dB。
[0024]進一步地，定位在第一增益級處用于接收該蜂窩發(fā)射器輸出的該電壓放大器被配置為在操作和任何增益設置變化期間保持接通，以防止該蜂窩發(fā)射器輸出發(fā)生過大負載變化并啟動跳動。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]參照以下附圖和描述將更好地理解本發(fā)明。在圖中，類似的參考編號在不同的視圖中指的是對應部件。
[0026]圖1是示出了在蜂窩發(fā)射器(TX)中的包絡檢測器(ED)的典型布置的示例電路。
[0027]圖2A和圖2B分別是(a)包絡檢測器的Vtjut對Vin (TXout peak)或Vwt/Vin的曲線圖以及(b)圖2A的VJVin的斜率(用分貝(dB)表示)的曲線圖。
[0028]圖3A、圖3B和圖3C是分別使用(a)運算放大器、(b)電流模式操作跨導放大器(OTA)、(c)采用互補金屬氧化物半導體(CMOS)器件的電壓模式ED的示例性傳統包絡檢測
器。
[0029]圖4是與圖3C的ED類似但產生正負或差分電壓輸出的示例性傳統包絡檢測器
-!-H
Λ ο
[0030]圖5是示出了在亞閾值偏置區(qū)中操作檢測晶體管的包絡檢測器芯與線性化器以及最后一個可以是專用AB類放大器的幾個放大器的相關性的高級電路圖。
[0031]圖6Α和圖6Β分別是I?和ln(10(b))對b的曲線圖，其中，Ik(b)是階數k和
6 = |的修正貝塞爾函數。
[0032]圖7是圖4的ED芯的Vtjut對Vin的曲線圖，其示出了幫助改變ED晶體管的電流偏置的區(qū)域。
[0033]圖8是圖4的ED芯的Vwt對Vin的斜率的曲線圖，其示出了優(yōu)選較小的偏置電流的區(qū)域以及優(yōu)選較大的偏置電流的區(qū)域。
[0034]圖9是通過ED晶體管的亞閾值偏置電流的可變控制利用反饋線性化器增強的ED芯的示例電路圖。
[0035]圖1OA和圖1OB是具有反饋線性化器的隨偏置變化的ED芯的示例電路。
[0036]圖1lA至圖1lD是示例性完整ED芯電路，其包括具有多模式適應的額外可編程性功能的反饋線性化器。
[0037]圖12是典型的射頻(RF)放大器的示例電路。
[0038]圖13A和圖13B是充當圖5和圖9至圖11的包絡檢測器的前級驅動器的專用AB類RF放大器的示例電路。
[0039]圖14是圖5和圖9至圖11的ED芯的輸出的線性范圍改進的曲線圖。
[0040]圖15是圖14的曲線圖的曲線的斜率的曲線圖。
[0041]圖16是由預制微芯片測得的ED輸出斜率(用分貝(dB)表示)與TX輸出功率的曲線圖，其示出了由圖5的相應增益放大器級通過增益放大器級之間的可變重疊而增加的額外線性范圍。
[0042]圖17A和圖17B分別是(a)在圖5和圖9至圖11的ED的輸出處檢測的示例包絡的曲線圖，以及(b)具有隨ED的線性范圍改變的包絡的ED的示例調幅電壓輸入。
[0043]圖18是在工藝、電壓和溫度(PVT)角期間模擬的具有線性化器的包絡檢測器的Vout對Vin的示例曲線圖。
【具體實施方式】
[0044]以下討論參照線性范圍和精度增強的包絡檢測器(ED)，其添加了 LOFT (本地振蕩器(LO)饋通)、IQ (同相/正交)失配和閉環(huán)功率電平控制的校準功能。此外，增強的高性能ED設計減少了工廠校準點的數量，并且可以不需要外部包絡檢測或過度工廠開環(huán)功率校準，從而使移動電話(或其他無線應用)芯片的制造有更高的成本效益。增益和偏置可編程性的特征也使增強的ED的ED芯對不同包絡和峰值檢測來說更普遍，以便在以后芯片生產和應用中進行校準。
[0045]高性能ED在設計上也是節(jié)能和節(jié)省面積的。包括電壓放大器的整個包絡檢測器僅占據大約0.1mm2的芯片空間。此外，通過利用檢測晶體管的亞閾值偏置，專門設計的AB類放大器以及放大器在不需要時減少放大器的電流的可編程性使得增強的ED相當節(jié)能。在某些實現中，例如，ED芯是整個ED設計的一部分，并平均消耗1.2V電源的約200uA。
[0046]增強的ED使設置偏置以增強操作線性的反饋信號的并入自動化。該自動化反饋能力與不同增益級的可編程性結合，使得增強的ED設計可用于多模式解決方案。例如，ED可以與包括采用以下簡單標準列表的產品的下一代產品一起使用:全球移動通訊系統(GSM)、第二代(2G)、通用分組無線業(yè)務(GPRS)、第三代(3G)、第三代合作伙伴計劃(3GPP)、增強型數據速率GSM演進技術(EDGE )、第四代(4G)(移動WiMax和LTE )和寬帶碼分多址接A(W-CDMA),以及其他高頻帶和低頻帶標準。
[0047]以下討論進一步參照電壓模式包絡檢測器芯，其包括用于檢測射頻(RF)信號輸入的電壓包絡的并行檢測晶體管，該輸入可來自蜂窩發(fā)射(TX)輸出。ED芯可輸出正負或差分電壓ED輸出作為RF信號輸入的檢測包絡。檢測晶體管可以被配置有一定尺寸并針對電流進行配置以便在亞閾值操作區(qū)域中偏壓。ED芯可以配置為通過檢測晶體管可變地控制偏置電流，其中，偏置電流的變化與RF信號輸入的電壓幅值成正比，以便檢測晶體管繼續(xù)在亞閾值區(qū)域中操作。
[0048]在一個實例中，檢測晶體管可以包括被配置為輸出正ED輸出的一對晶體管以及被配置為輸出負ED輸出的一對晶體管。ED芯可以包括用于每對(或組)檢測晶體管的電流偏置晶體管，其中，電流偏置晶體管的偏置電壓確定每對檢測晶體管的偏置電流，該偏置電流根據正負差分ED輸出來確定。
[0049]在另一個實例中，線性化器可以連接在ED輸出與ED芯之間的反饋回路中，以便根據ED輸出的電壓幅值控制檢測晶體管的偏置電流。線性化器可以包括配置有與差分正負ED輸出連接的差分放大器的線性化器電路。線性化器電路可以被配置為生成電流偏置晶體管的偏置電壓，其正比于正負ED輸出之間的差，同時盡管偏置電流較大，檢測晶體管仍繼續(xù)在亞閾值區(qū)域中操作。
[0050]多個電壓放大器可以串聯定位于在所述蜂窩發(fā)射器輸出與所述包絡檢測器芯之間的增益級中以提供所述包絡檢測器的總線性電壓范圍。多個電壓放大器的直接驅動ED芯的末級電壓放大器可以是被配置為在ED芯的全線性范圍內操作的專用AB類RF放大器。
[0051]圖1是示出了在蜂窩發(fā)射器(TX)15內的包絡檢測器(ED)IO的典型布置的示例電路。電壓放大器驅動器5輸出對EDlO來說變成輸入的正(或差分)TX電壓輸出6和負(或差分)TX電壓輸出8。參照圖3和圖4來討論感測或檢測放大器功率的EDlO的不同傳統設計。
[0052]EDlO通過檢測TX電壓RF輸出信號的電壓峰值來檢測TX輸出6和8的電壓包絡。EDlO將檢測到的電壓包絡輸出至模數轉換器12，該模數轉換器在數字數據處理塊20進行處理之前提供要與來自蜂窩TX的其他部分的數字數據16結合的校準數據14。數字數據處理塊20在進行數字處理之后產生信號。
[0053]然后，一對數模轉換器22可以將處理后的同相正交(I&Q)數字信號轉換回模擬信號。同相/正交(I/Q)低通濾波器(LPF)和緩沖器塊26可進一步對模擬信號進行濾波和校準處理。然后，在通過電壓放大器驅動器5放大信號以傳輸之前，混頻器28可以利用時鐘30來調制進行濾波處理后的信號。在最終傳輸之前，可以進一步對放大信號進行濾波或處理。
[0054]圖2A是包絡檢測器的Vtjut對Vin (TXwt peak)或Vwt/Vin的曲線圖。圖2B是圖2A的Vwt/Vin的斜率(用分貝(dB)表示)的曲線圖，其中，將ED的有效線性范圍設置在最大IdB內，如V1^P'所示。因為包絡檢測器用于校準或功率檢測，所以相關算法在功率或電壓電平檢測過程中對最小線性精度提出要求。Vwt/Vin的斜率在理想情況下是保持不變的，如圖2A中的直線所示。包絡檢測的有效線性范圍由201og(VH/VL)確定。例如，當VhS 150mV且Vl 為 30mV 時，201og(VH/VL)大約等于 14dB。
[0055]圖3A、圖3B和圖3C是示例性的傳統包絡檢測器(ED)。
[0056]圖3A是使用之后跟隨有二極管Dl的反饋運算放大器(“opamp”)Al的ED。圖3A的ED可以由運算放大器的增益帶寬積限制，由此其可能不是高頻RF信號的最佳選擇，這主要取決于opamp的應用和選擇。
[0057]圖3B是基于電流模式操作跨導放大器(OTA)的ED，其中，0TA40由整流器42和峰值檢測器44跟隨。與圖3C的ED相比，圖3B的ED要求可能比較耗電的高速線性0ΤΑ。
[0058]圖3C是采用互補金屬氧化物半導體(CMOS)晶體管(或其他類型的集成電路晶體管)50和電流源55的電壓模式ED。圖3C的ED可以更節(jié)能，但由于檢測器在較小信號電平下的性能劣化且在較大信號水平下性能飽和，因此無法提供足夠的線性范圍。
[0059]圖4是與圖3C的ED類似但產生正負或差分電壓輸出的示例性傳統ED芯60。ED芯60包括正半部61和負半部63，每個半部的配置大致相同，只是第一半部61的晶體管MO利用包絡檢測器的RF信號輸入進行驅動，而第二半部63的晶體管Ml不利用RF信號進行驅動。ED的第一半部61生成正電壓ED輸出(Vop)，而ED的第二半部63生成負電壓ED輸出(Von)，它們一起生成ED芯60的差分電壓輸出。
[0060]偏置電壓(VB)還驅動晶體管MO和Ml的柵極并在每個晶體管MO和Ml的相應源上設置直流(DC)電流源(I1, I2)以便分別設置MO和Ml的操作點和操作模式。晶體管MO和Ml可以是CMOS晶體管或任何其他類型的集成電路(IC)晶體管(比如雙極或場效應晶體管(FET))。本發(fā)明全文所引用的晶體管可以是任何類型或組合的晶體管。
[0061]偶次非線性度在Vop上產生電壓，使得DC電流(“I”)與晶體管MO的平均DC電流相匹配。偶次非線性度可以根據晶體管飽和區(qū)中的平方律、根據晶體管亞閾值區(qū)中的指數Ι/v方程或根據這兩者之間的轉換來確定。圖4的ED芯60通常飽和偏壓，其提供大約IOdB的線性范圍，這對TX多用途校準應用來說可能是不足的。當Ves大于閾值電壓時，晶體管飽和偏壓。
[0062]ED芯102的檢測晶體管(圖5或圖9的MO和Ml)可以在亞閾值偏置區(qū)中通過亞閾值偏置來進行操作，這由于指數Ι/v關系而變得可能。該亞閾值偏置增強了 Vop對RF輸入106和108的線性度，同時明顯節(jié)省了電力。
[0063]圖5是增強的包絡檢測器(ED)的高級電路圖，其示出了包絡檢測器芯102與反饋線性化器104和專用AB類放大器116的相關性。
[0064]反饋線性化器104可以根據輸入包絡振幅改變檢測晶體管的偏置，從而明顯改善ED芯102的線性范圍，同時降低ED的總功率。參照圖9和圖10更詳細地討論線性化器106。
[0065]多個電壓放大器，比如電壓放大器110、112和114(圖12)可以在串聯定位于在TX輸出與AB類放大器116之間的增益極中，足以提供如表1中列出的大約60dB的總線性范圍。每個增益級可以可變地進行控制。
[0066]專用AB類放大器116也可稱之為直接驅動ED芯102的AB類驅動器。AB類放大器116可以被配置為在ED100的全線性電壓范圍內提供信號，還為ED節(jié)電。因此，AB類放大器增強了 ED芯的可用性，因為輸入ED芯的RF信號可以接近大致IV的峰值。參照圖13A和圖13B更詳細地討論專用AB類放大器116。
[0067]根據表1確定增強的ED的設計規(guī)范。增強的ED的設計滿足或超出這些規(guī)范，下面更詳細地討論，而不需要過大的功率或面積代價。
[0068]表1
[0069]
【權利要求】
1.一種包絡檢測器，包括:電壓模式包絡檢測器(ED)芯，包括用于檢測射頻(RF)信號輸入的電壓包絡的并行檢測晶體管；其中，所述檢測晶體管被配置為在亞閾值操作區(qū)域中被偏壓；以及其中，所述包絡檢測器芯被配置為通過所述檢測晶體管可變地控制偏置電流，其中，所述偏置電流根據所述射頻信號輸入的電壓幅值而變化，使得所述檢測晶體管繼續(xù)在所述亞閾值區(qū)域中操作。
2.根據權利要求1所述的包絡檢測器，其中，所述檢測晶體管包括第一對晶體管和第二對晶體管，所述第一對晶體管通過來自所述射頻信號輸入的差分輸入進行驅動以生成正包絡檢測器輸出，所述第二對晶體管被配置為生成負包絡檢測器輸出，所述包絡檢測器芯進一步包括:用于所述第一對晶體管和所述第二對晶體管的電流偏置晶體管，其中，所述電流偏置晶體管的偏置電壓確定所述每一對檢測晶體管的偏置電流，所述偏置電壓根據所述正差分包絡檢測器輸出和所述負差分包絡檢測器輸出來確定。
3.根據權利要求2所述的包絡檢測器，其中，所述檢測晶體管被配置有一定尺寸并針對電流進行配置以在所述亞閾值操作區(qū)域中偏壓，所述包絡檢測器還包括:線性化器電路，被配置有連接至所述正差分包絡檢測器輸出和所述負差分包絡檢測器輸出的差分放大器，所述線性化器電路被配置為生成與所述正差分包絡檢測器輸出和所述負差分包絡檢測器輸出之間的差成正比的偏置電壓，以在盡管擴大了射頻信號輸入的電壓幅值范圍也保持所述檢測晶體管在亞閾值區(qū)域中操作的同時，放大所述包絡檢測器的線性范圍。
4.根據權利要求2所述的包絡檢測器，還包括:電壓偏置發(fā)生器，用于調整所述檢測晶體管的偏置電壓以遵循與所述檢測晶體管匹配的所述電壓偏置發(fā)生器的閾值電壓變化，并在工藝、電壓和溫度(PVT)角上保持所述正包絡檢測器輸出和所述負包絡檢測器輸出的基本恒定的偏置電壓。
5.根據權利要求4所述的包絡檢測器，其中，所述電流偏置晶體管的源極接地連接，并且其中，所述電壓偏置發(fā)生器包括:連接至電源的電流偏置塊；具有連接至所述電流偏置塊的柵極和漏極的電壓偏置晶體管；以及連接在所述電壓偏置晶體管的源極與地之間的電阻器。
6.根據權利要求1所述的包絡檢測器，其中，所述檢測晶體管為高壓晶體管并利用低供給電壓進行操作，使得所述檢測晶體管可以可靠地容忍大電壓擺幅。
7.根據權利要求1所述的包絡檢測器，其中，所述射頻信號輸入包括蜂窩發(fā)射器(TX)的輸出，所述包絡檢測器還包括:多個電壓放大器，串聯定位于所述蜂窩發(fā)射器輸出與所述包絡檢測器芯之間的增益級中以提供所述包絡檢測器的總線性電壓范圍，其中，所述多個電壓放大器的末級電壓放大器驅動所述包絡檢測器芯并包括被配置為在所述包絡檢測器芯的全線性電壓范圍內操作的AB類射頻放大器。
8.根據權利要求7所述的包絡檢測器，其中，所述總線性電壓范圍包括高達約60分貝(dB)并且所述包絡檢測器芯的所述全線性電壓范圍包括高達約20dB。
9.根據權利要求7所述的包絡檢測器，其中，定位在第一增益級處用于接收所述蜂窩發(fā)射器輸出的所述電壓放大器被配置為在操作和任何增益設置變化期間保持接通，以防止所述蜂窩發(fā)射器輸出發(fā)生過大負載變化并啟動跳動。
10.一種線性化器電路，包括:差分放大器，包括被配置為分別從包絡檢測器(ED)接收差分正輸出和差分負輸出的第一晶體管和第二晶體管；第一阻抗，連接在所述第一晶體管的源極和所述第二晶體管的源極之間；所述差分放大器進一步包括:第三晶體管和第四晶體管，具有分別連接至所述第一晶體管的漏極和所述第二晶體管的漏極的漏極，并分別通過在所述第三晶體管和所述第四晶體管的柵極處互連的第二阻抗和第三阻抗而由所述第一晶體管和所述第二晶體管的所述漏極驅動；以及所述線性化器電路還包括位于所述第四晶體管的所述漏極處并被配置為驅動所述包絡檢測器的偏置晶體管的線性化器輸出，所述偏置晶體管被配置為設置所述包絡檢測器的包絡檢測晶體管的偏置電 流。
【文檔編號】H03F3/20GK103684293SQ201310269348
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年6月28日 優(yōu)先權日:2012年9月26日
【發(fā)明者】阿米爾·哈吉-阿卜杜勒哈米德, 邱雁琳 申請人:美國博通公司