本發(fā)明涉及RF放大器。

背景技術(shù)：

低噪聲放大器LNA和可變?cè)鲆娣糯笃鱒GA可用于基站中。中等功率放大器MPA和功率放大器PA也可用于基站中，例如用于小型小區(qū)基站的PA。這些放大器可用于接收和發(fā)射RF陣式中，且可級(jí)聯(lián)。因此，在過載條件下，這些放大器的輸出處的最大RF飽和功率Psat也可(臨時(shí))存在于輸入處。RF放大器應(yīng)能夠在400到4000MHz范圍內(nèi)的RF頻率下處理這些高(例如大于20dBm(100mW))輸入功率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種RF放大器，所述RF放大器包括：

輸入晶體管，該輸入晶體管具有輸入晶體管基極端子、輸入晶體管集電極端子和輸入晶體管發(fā)射極端子；

簡(jiǎn)并組件，該簡(jiǎn)并組件連接在輸入晶體管發(fā)射極端子與接地端子之間；以及

保護(hù)晶體管，該保護(hù)晶體管具有保護(hù)晶體管基極端子、保護(hù)晶體管集電極端子和保護(hù)晶體管發(fā)射極端子；

其中輸入晶體管基極端子連接到保護(hù)晶體管發(fā)射極端子，且保護(hù)晶體管基極端子連接到輸入晶體管發(fā)射極。

這種RF放大器可有利地提供針對(duì)大RF輸入功率的良好穩(wěn)健性，同時(shí)保持良好RF性能。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，保護(hù)晶體管的發(fā)射極區(qū)域小于輸入晶體管的發(fā)射極區(qū)域的40％。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，簡(jiǎn)并組件包括簡(jiǎn)并電感。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，保護(hù)晶體管的基極-發(fā)射極結(jié)直接跨越輸入晶體管的基極-發(fā)射極結(jié)連接。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，RF放大器另外包括串聯(lián)晶體管。串聯(lián)晶體管可具有串聯(lián)晶體管基極端子、串聯(lián)晶體管集電極端子和串聯(lián)晶體管發(fā)射極端子。串聯(lián)晶體管發(fā)射極端子可連接到輸入晶體管的輸入晶體管集電極端子。串聯(lián)晶體管基極端子可連接到偏置電路。串聯(lián)晶體管集電極端子可連接到RF輸出端子。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，RF放大器可另外包括ESD保護(hù)電路。ESD保護(hù)電路可包括一個(gè)或多個(gè)第一ESD保護(hù)二極管，該一個(gè)或多個(gè)第一ESD保護(hù)二極管在第一極性中串聯(lián)連接在RF輸出端子與接地端子之間。一個(gè)或多個(gè)第一ESD保護(hù)二極管的串聯(lián)電路可具有連接到RF輸出端子的陰極端子，和連接到接地端子的陽極端子。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，ESD保護(hù)電路包括一個(gè)或多個(gè)第二ESD保護(hù)二極管，該一個(gè)或多個(gè)第二ESD保護(hù)二極管在與第一極性相反的第二極性中與ESD箝位電路串聯(lián)連接在RF輸出端子與接地端子之間。一個(gè)或多個(gè)第二ESD保護(hù)二極管的串聯(lián)電路可具有直接或間接連接到RF輸出端子的陽極端子，和直接或間接連接到接地端子或連接到ESD箝位電路的陰極端子。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，RF放大器可另外包括電流傳感器電路，該電流傳感器電路被配置成將穿過輸入晶體管的電流電平與一個(gè)或多個(gè)閾值電平比較，且提供表示比較的結(jié)果的輸出信號(hào)。電流傳感器電路可包括感測(cè)電阻器，該感測(cè)電阻器被配置成在與流動(dòng)穿過輸入晶體管的電流電平相對(duì)應(yīng)的電平下傳導(dǎo)電流。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，電流傳感器電路包括感測(cè)晶體管，該感測(cè)晶體管具有感測(cè)晶體管基極端子、感測(cè)晶體管集電極端子和感測(cè)晶體管發(fā)射極端子。感測(cè)晶體管發(fā)射極端子可連接到輸入晶體管集電極端子。感測(cè)晶體管集電極端子可連接到感測(cè)電阻器的端子。感測(cè)晶體管基極端子可連接到偏置電路。

可提供一種包括本文中所公開的任何RF放大器的集成電路。

可提供一種集成電路，所述集成電路包括：

從第一信號(hào)輸入端子到第一信號(hào)輸出端子的第一信號(hào)通道，其中該第一信號(hào)通道包括低噪聲放大器，該低噪聲放大器包括本文中所公開的任何RF放大器；以及

從第二信號(hào)輸入端子到第二信號(hào)輸出端子的第二信號(hào)通道，其中該第二信號(hào)通道包括低噪聲放大器，該低噪聲放大器包括本文中所公開的任何RF放大器；

其中該集成電路提供為倒裝芯片。

雖然本發(fā)明容許各種修改和替代形式，但其細(xì)節(jié)已經(jīng)借助于實(shí)例在圖式中示出且將詳細(xì)地描述。然而，應(yīng)理解，超出所描述的特定實(shí)施例的其它實(shí)施例也是可能的。也涵蓋落在所附權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等效物和替代實(shí)施例。

以上論述并不意圖呈現(xiàn)當(dāng)前或?qū)頇?quán)利要求集的范圍內(nèi)的每一個(gè)實(shí)例實(shí)施例或每一個(gè)實(shí)施方案。以下圖式和具體實(shí)施方式還例示了各種實(shí)例實(shí)施例。結(jié)合附圖考慮以下具體實(shí)施方式可以更全面地理解各種實(shí)例實(shí)施例。

附圖說明

現(xiàn)將參看附圖僅借助于實(shí)例描述一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，在附圖中：

圖1示出具有靜電放電(ESD)保護(hù)的RF放大器；

圖2示出RF放大器的實(shí)例實(shí)施例；

圖3a到3d示出RF放大器的替代實(shí)例實(shí)施例；

圖4示出垂直軸上的hFE降級(jí)、水平軸上的輸入功率的曲線；

圖5示出圖3a的RF放大器的傳輸線脈沖(TLP)表征；

圖6示出可包括本文中所公開的RF放大器中的一個(gè)或多個(gè)的集成電路的實(shí)例實(shí)施例；

圖7示出也提供ESD保護(hù)的RF放大器的另一實(shí)例實(shí)施例；

圖8示出具有電流傳感器電路的RF放大器的實(shí)例實(shí)施例；以及

圖9示出具有電流傳感器電路的RF放大器的另一實(shí)例實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

低噪聲放大器LNA和可變?cè)鲆娣糯笃鱒GA可用于基站中。中等功率放大器MPA和功率放大器PA也可用于基站中，例如用于小型小區(qū)基站的PA。這些放大器可用于接收和發(fā)射RF陣式中，且可級(jí)聯(lián)。因此，在過載條件下，這些放大器的輸出處的最大RF飽和功率Psat也可(臨時(shí))存在于輸入處。RF放大器應(yīng)能夠在400到4000MHz范圍內(nèi)的RF頻率下處理這些高(例如大于20dBm(100mW))輸入功率。

圖1示出具有靜電放電(ESD)保護(hù)的RF放大器100或類似產(chǎn)品。在一些實(shí)例中，RF放大器100可包括此項(xiàng)技術(shù)中已知的但圖1中未示出的額外組件，例如匹配電路、偏置電路和穩(wěn)定性電路。RF放大器100包括輸入晶體管102，該輸入晶體管102出于輸入匹配或憑借串聯(lián)反饋改進(jìn)線性的原因可電阻式(寬帶放大器)或電感式(窄帶放大器)簡(jiǎn)并在發(fā)射極中。

RF放大器100還包括ESD二極管104和簡(jiǎn)并組件，該簡(jiǎn)并組件在此實(shí)例中為簡(jiǎn)并電感106。ESD二極管104的陽極連接到接地端子108，且ESD二極管104的陰極連接到輸入晶體管102的基極端子。簡(jiǎn)并電感106連接在輸入晶體管102的發(fā)射極端子與接地端子108之間。

在大于20dBm(其等于100mW)的輸入功率Pin下，將存在超過約3V(假定50Ω系統(tǒng))的峰值電壓。原則上，這將增加輸入晶體管102的基極-發(fā)射極電壓的DC偏壓電平?；鶚O-發(fā)射極電壓在接通狀態(tài)中可為約0.7-0.8V，且在斷開狀態(tài)中為約0V。此大Pin的正向峰值可由輸入晶體管102的(極其)穩(wěn)健的前向基極-發(fā)射極二極管操作安全地吸收。因此，前向基極-發(fā)射極電壓應(yīng)不超出約1V。

在檢查圖1中的電路后，可能期望ESD二極管104將限制負(fù)向峰值并保護(hù)輸入晶體管102的基極-發(fā)射極以實(shí)現(xiàn)逆向電壓。然而，可能情況并非如此，因?yàn)椋?/p>

●ESD二極管104可能不夠快(以遵循RF放大器可能必需的GHz頻率)；以及

●ESD二極管104并不直接跨越輸入晶體管102的基極-發(fā)射極連接(因?yàn)楹?jiǎn)并電感106連接在輸入晶體管102的發(fā)射極端子與接地端子108之間)。

就ESD保護(hù)而言，圖1的RF放大器(當(dāng)恰當(dāng)?shù)卦O(shè)定尺寸時(shí))可為ESD順應(yīng)＞＞2kV HBM(人體模型)。正脈沖/zap可由輸入晶體管102處置。負(fù)脈沖/zap可由ESD二極管104處置。

圖2示出RF放大器200的實(shí)例實(shí)施例。RF放大器200包括輸入晶體管202，該輸入晶體管202具有輸入晶體管基極端子、輸入晶體管集電極端子和輸入晶體管發(fā)射極端子。RF放大器200還包括連接在輸入晶體管發(fā)射極端子與接地端子208之間的簡(jiǎn)并電感206。簡(jiǎn)并電感206為簡(jiǎn)并組件的實(shí)例，在其它實(shí)例中簡(jiǎn)并組件可包括簡(jiǎn)并電阻。

輸入晶體管基極端子連接到RF輸入端子210。輸入晶體管集電極端子連接到RF輸出端子212。應(yīng)了解，在一些實(shí)例中，RF輸出端子212不是包括RF放大器200的集成電路的外部端子。下文參看圖7更詳細(xì)描述此類實(shí)例。

圖2的RF放大器200包括保護(hù)晶體管204，該保護(hù)晶體管204具有保護(hù)晶體管基極端子、保護(hù)晶體管集電極端子和保護(hù)晶體管發(fā)射極端子。輸入晶體管基極端子連接到保護(hù)晶體管發(fā)射極端子，且保護(hù)晶體管基極端子連接到輸入晶體管發(fā)射極。在此實(shí)例中，保護(hù)晶體管集電極端子連接到RF輸出端子212，但其可連接到任何任意節(jié)點(diǎn)，或甚至保持為斷路。

如下文將論述，以此方式將保護(hù)晶體管204連接到輸入晶體管202改進(jìn)了RF放大器200的輸入穩(wěn)健性，尤其針對(duì)大RF輸入功率。穩(wěn)健性改進(jìn)能夠形成在裝置的壽命期間改進(jìn)的可靠性。并且，在本文中所公開的一些實(shí)例中，可連同必需的ESD順應(yīng)性一起實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的穩(wěn)健性。

出人意料地，已發(fā)現(xiàn)使用與輸入晶體管202相同類型(但不必相同大小)的保護(hù)晶體管204能夠在輸入穩(wěn)健性方面提供特別好的結(jié)果。也就是說，用于提供快速保護(hù)的二極管(保護(hù)晶體管204的基極-發(fā)射極結(jié))與應(yīng)被保護(hù)的二極管(輸入晶體管202的基極-發(fā)射極結(jié))相同。當(dāng)背靠背連接時(shí)(如圖2中)，基極-發(fā)射極結(jié)的頑固的前向特性對(duì)弱逆向特性施加影響，從而形成其中正向和負(fù)向Pin均可被箝位到約1V的安全電壓的情形。以此方式，保護(hù)晶體管204的基極-發(fā)射極結(jié)直接跨越輸入晶體管的基極-發(fā)射極結(jié)連接。

為使對(duì)RF性能參數(shù)的不利影響最小，保護(hù)晶體管裝置204(就發(fā)射極區(qū)域Ae而言)可比輸入晶體管202的小。針對(duì)圖2的實(shí)例，已發(fā)現(xiàn)，將輸入晶體管202和相對(duì)較小保護(hù)晶體管204背靠背連接可實(shí)現(xiàn)良好輸入穩(wěn)健性，并且還滿足ESD要求。如從下文的描述將了解，保護(hù)晶體管204的發(fā)射極區(qū)域可小于輸入晶體管202的發(fā)射極區(qū)域的40％、30％、25％或20％，而不對(duì)RF放大器200的RF性能具有顯著影響。

本文獻(xiàn)中所公開的實(shí)例中的一個(gè)或多個(gè)可非常適于SiGe技術(shù)，例如NXP的所確立的Qubic技術(shù)。此SiGe技術(shù)可用于提供極小晶體管，例如具有0.3um²的發(fā)射極區(qū)域的晶體管。在Qubic4Xi平臺(tái)中，超βHBT可具有約1.5V的BVebo值(基極-發(fā)射極結(jié)的反向擊穿電壓，表示逆向穩(wěn)健性)，下限為1V。這與一些GaAs裝置的大于7V的值形成對(duì)比。因此，利用SiGe裝置的本文中所公開的RF放大器中的一個(gè)或多個(gè)可尤其得益于輸入穩(wěn)健性的改進(jìn)，因?yàn)榇祟怰F放大器中的輸入晶體管可被認(rèn)為具有弱逆向穩(wěn)健性(BVebo)。

保護(hù)晶體管204可提供快速保護(hù)二極管的功能性，且可實(shí)施為晶體管，甚至具有弱逆向穩(wěn)健性的晶體管。在其它實(shí)例中，肖特基二極管可用作保護(hù)裝置，代替保護(hù)晶體管204的基極-發(fā)射極連接。肖特基二極管可為有利的，因?yàn)樗纱鎯?chǔ)與保護(hù)晶體管204相比更少的電荷。

圖2的RF放大器200能夠?yàn)檩斎刖w管202的接通狀態(tài)和斷開狀態(tài)兩者提供保護(hù)，并且還由于RF輸入端子210處的大擺幅的負(fù)部分的快速箝位而提供保護(hù)。

圖2的RF放大器可為ESD順應(yīng)＞＞2kV HBM。正脈沖/zap可再次由輸入晶體管202處置。負(fù)脈沖/zap可由保護(hù)晶體管204處置。因此，可不需要單獨(dú)ESD二極管。下文參看圖5論述此ESD順應(yīng)性。

圖3a到3d示出RF放大器的替代實(shí)例實(shí)施例。將不必參看圖3a到3d描述已經(jīng)參看圖2描述過的特征。

在圖3a中，保護(hù)晶體管集電極端子連接到接地端子308a。

在圖3b中，保護(hù)晶體管集電極端子連接到輸入晶體管發(fā)射極端子與簡(jiǎn)并電感306b之間的節(jié)點(diǎn)。以此方式，保護(hù)晶體管集電極端子也連接到保護(hù)晶體管基極端子。

在圖3c中，保護(hù)晶體管集電極端子連接到RF輸入端子310a，RF輸入端子310a還連接到輸入晶體管基極端子和保護(hù)晶體管發(fā)射極端子。

在圖3d中，保護(hù)晶體管集電極端子保持?jǐn)嚅_/浮動(dòng)。

圖3a到3d中每個(gè)圖的RF放大器的共同之處是輸入晶體管和保護(hù)晶體管的基極-發(fā)射極結(jié)的背靠背連接。圖3b和3c的RF放大器還可提供閂鎖靈敏度方面的優(yōu)點(diǎn)。圖3c的RF放大器還可有利地對(duì)噪聲指數(shù)僅具有小的負(fù)面影響。從圖3a到3d應(yīng)了解，保護(hù)晶體管的集極可連接到任何任意節(jié)點(diǎn)，或甚至如圖3d中保持為斷開。

本文中所公開的RF放大器中的一個(gè)或多個(gè)可在SiGe技術(shù)中實(shí)施。在此技術(shù)中，在逆向發(fā)射極-基極偏壓的情況下，熱載流子可導(dǎo)致發(fā)射極周界處的界面狀態(tài)。該界面狀態(tài)可引起對(duì)基極電流Ib的非理想貢獻(xiàn)，基極電流Ib預(yù)期與發(fā)射極周界Pe成比例。集極電流Ic與發(fā)射極區(qū)域Ae成比例。因此，如果存在熱載流子，我們將預(yù)期晶體管(NPNβ或hFE)的增益減小，因?yàn)镮b增加而Ic保持大體恒定。由于熱載流子，NPN晶體管壽命被限定為10％β(hFE)降級(jí)的時(shí)間。在一些實(shí)例中，最大所允許NPN逆向發(fā)射極-基極電壓為1.5V。

已發(fā)現(xiàn)，圖2和3a到3d的RF放大器提供針對(duì)逆向發(fā)射極-基極降級(jí)的解決方案。這也已通過應(yīng)用類測(cè)量得到驗(yàn)證，如下文參看圖4所論述。

圖4示出垂直軸上的hFE降級(jí)和水平軸上以dBm計(jì)的Pin(輸入功率)的曲線。圖4中的曲線示出在偏壓接通和斷開的情況下的hFE降級(jí)。hFE等于輸入晶體管的電流增益Ic/Ib。當(dāng)在每一個(gè)自然數(shù)的Pin(0、1、2…29、30dBm)下對(duì)輸入晶體管加壓持續(xù)(僅)60秒且在兩個(gè)自然數(shù)的Pin之間在進(jìn)行測(cè)量時(shí)示出hFE的降級(jí)。在1.95GHz的頻率和25℃的溫度下進(jìn)行操作。

圖4以第一曲線測(cè)量值示出針對(duì)根據(jù)圖1的電路的產(chǎn)品。從圖4的第一曲線可見，在約Pin＝25dBm處，逆向發(fā)射極-基極降級(jí)很大程度上波動(dòng)，且hFE降級(jí)急劇下降。

圖4以第二和第三測(cè)量值403、405示出針對(duì)根據(jù)圖3a的電路的兩個(gè)產(chǎn)品。第二曲線403與在加壓期間偏置電路接通的情況下的操作有關(guān)。第三曲線405與在加壓期間偏置電路斷開的情況下的操作有關(guān)。從圖4中的這些曲線可見，在Pin＝24dBm＝250mW處，保護(hù)晶體管開始有助于輸入穩(wěn)健性，因?yàn)閔FE降級(jí)水平停止如此快速地下降，且隨后開始提高。這與如第一曲線401所示的圖1的電路的操作形成對(duì)比，對(duì)于第一曲線401，hFE降級(jí)在大于25dBm的Pin電平下急劇下降。并且，在加壓期間偏置電路接通的情況下的操作(第二曲線403)比在加壓期間偏置電路斷開的情況下的操作(第三曲線405)產(chǎn)生略為改善的hFE性能。

用于提供圖4的結(jié)果的電路包括：

具有90um²的發(fā)射極區(qū)域(Ae)的輸入晶體管；以及

具有33um²的發(fā)射極區(qū)域(Ae)的保護(hù)晶體管。

這些組件預(yù)期提供與大容限(例如約4.6kV處的預(yù)期故障電平)的2kV HBM ESD順應(yīng)性。在此實(shí)例中的保護(hù)晶體管的發(fā)射極區(qū)域?yàn)檩斎刖w管的發(fā)射極區(qū)域的約37％。從圖4可見，在此實(shí)例中的組件的尺寸并不對(duì)RF性能具有顯著負(fù)面影響。

圖5示出用作低噪聲放大器(LNA)的圖3a的RF放大器的傳輸線脈沖(TLP)表征。在垂直軸上示出電流，且在水平軸上示出電壓。如上文所指出，圖2的RF放大器可為ESD順應(yīng)的。針對(duì)圖3a的RF放大器，此順應(yīng)性由圖5中示出的TLP測(cè)量值得到驗(yàn)證。

圖5中的第一曲線511示出針對(duì)正ESD脈沖(RFin/GND(exdp)pos)的結(jié)果。接通電壓(Von)為約0.8V。在此實(shí)例中，LNA輸入晶體管(圖3a中的Q1)為NPN晶體管。圖5示出正ESD脈沖的故障電流電平為約8A，其對(duì)應(yīng)于大于8kV HBM的穩(wěn)健性。

圖5中的第二曲線513示出針對(duì)負(fù)ESD脈沖(RFin/GND(exdp)neg)的結(jié)果。接通電壓為約0.8V。在此實(shí)例中，保護(hù)晶體管(圖3a中的Q2)的基極-發(fā)射極結(jié)為HBT PA型，這只是可使用的一個(gè)實(shí)例布局類型。從圖5可見，負(fù)ESD脈沖的故障電流電平為約2.3A，其對(duì)應(yīng)于大于4kV HBM的穩(wěn)健性。

1A的TLP電流值(圖5中的垂直軸上)約等效于2kV HBM的ESD保護(hù)。對(duì)應(yīng)于1ATLP電流的測(cè)得的箝位電壓在圖5中為2.5V，且因此ESD功率電平為2.5W。如上文參看圖4所論述，保護(hù)晶體管在約250mW的功率電平下開始有助于輸入穩(wěn)健性。穩(wěn)健性功率電平(250mW)與必需ESD功率電平(2.5W)之間的這種區(qū)別是為何相對(duì)較小保護(hù)晶體管裝置可用于改進(jìn)輸入穩(wěn)健性的物理基礎(chǔ)，相對(duì)較小保護(hù)晶體管裝置可用于改進(jìn)輸入穩(wěn)健性是指有可能利用保護(hù)裝置僅針對(duì)大RF輸入功率而非針對(duì)ESD順應(yīng)性保護(hù)RF放大器。在利用此特征的那些情況下，在RF輸入處可存在處置ESD脈沖的單獨(dú)的ESD裝置(類似于如圖1所示的二極管)。

本文中所公開的電路中的一個(gè)或多個(gè)可用于成本效益和穩(wěn)健性重要的RF應(yīng)用中，包括蜂窩式基站中的應(yīng)用。在這些應(yīng)用中，服務(wù)質(zhì)量會(huì)很重要，因?yàn)?5-20年連續(xù)(24小時(shí)/天，7天/周)操作會(huì)需要良好可靠性。

圖6示出可包括本文中所公開的RF放大器中的一個(gè)或多個(gè)的集成電路(IC)620。在IC電平下，本文中所公開的RF放大器可用于作為高度集成基站產(chǎn)品(例如圖6的IC)的一部分的LNA中。

IC 620具有穿過該IC 620的兩個(gè)信號(hào)通道：從第一信號(hào)輸入端子(RFIN_M)622到第一信號(hào)輸出端子(LNA2OUT_M)624的第一/主信號(hào)通道；以及從第二信號(hào)輸入端子(RFIN_D)626到第二信號(hào)輸出端子(LNA2OUT_D)628的第二/分集信號(hào)通道。圖6的兩個(gè)通道(主_M和分集_D)具有良好隔離，在此實(shí)例中通過在倒裝芯片封裝技術(shù)中實(shí)施IC620(具有到層壓體的導(dǎo)電/銅柱)來提供該良好隔離。使用這些相對(duì)較短長(zhǎng)度的導(dǎo)電柱可提供比可用于其它技術(shù)中的相對(duì)較長(zhǎng)長(zhǎng)度的接合線更好的隔離。在一些實(shí)例中，還可在兩個(gè)通道(主_M和分集_D)之間使用深溝槽隔離(DTI)。

第一信號(hào)輸入端子(RFIN_M)622和第二信號(hào)輸入端子(RFIN_D)626是IC 620的外部端子，且可連接到相應(yīng)RF天線或之前的RF組件(比如雙工濾波器或RF開關(guān))。第一信號(hào)輸出端子(LNA2OUT_M)624和第二信號(hào)輸出端子(LNA2OUT_D)628也是IC 620的外部端子，且可連接到相應(yīng)混頻器，用于例如將處理后的信號(hào)下轉(zhuǎn)換到基帶。

IC 620的主塊是四個(gè)LNA 628、630、632、634；兩個(gè)DSA(數(shù)字步進(jìn)衰減器)636、638；一個(gè)SPDT(單刀雙擲)RF開關(guān)640；以及用于控制和通信的串行外圍接口(SPI)642。

在第一信號(hào)通道中處理所接收的RF信號(hào)的IC 620的組件為：

●第一輸入LNA(LNA1_M)628，該第一輸入LNA(LNA1_M)628具有連接到第一信號(hào)輸入端子(RFIN_M)622的輸入端子和連接到第一輸入LNA輸出端子(LNA1OUT_M)的輸出端子，是IC 620的外部引腳/端子。

●第一DSA 636，該第一DSA 636具有連接到第一DSA輸入端子(DSAIN_M)的輸入端子和連接到第一輸出LNA 630的輸入端子的輸出端子。第一DSA輸入端子(DSAIN_M)為IC 620的外部引腳/端子。在使用中，外部濾波器電路可連接在第一輸入LNA輸出端子(LNA1OUT_M)與第一DSA輸入端子(DSAIN_M)之間。

●第一輸出LNA 630，該第一輸出LNA 630具有連接到第一DSA636的輸出端子的輸入端子和連接到第一信號(hào)輸出端子(LNA2OUT_M)624的輸出端子。

第二信號(hào)通道具有以如針對(duì)第一信號(hào)通道所描述的相同方式連接的對(duì)應(yīng)組件。第二信號(hào)通道包括第二輸入LNA(LNA1_D)632、第二DSA 638和第二輸出LNA 634。

第一輸入LNA 628和第二輸入LNA 632(LNA1_M和LNA1_D)是天線之后的第一放大器。因此，這些組件尤其容易受(例如)因至接收路徑中的功率放大器(PA)泄漏而導(dǎo)致的過載條件影響。因此，第一輸入LNA 628和第二輸入LNA 632可尤其得益于使用圖2和3a到3d的RF放大器中的一種RF放大器來改進(jìn)IC 620的輸入穩(wěn)健性。

圖7示出也能夠提供RFout ESD保護(hù)的RF放大器700的另一實(shí)例實(shí)施例。此處將不必再次描述圖7中已經(jīng)參看圖2描述過的特征。

圖7的RF放大器700包括串聯(lián)晶體管750。串聯(lián)晶體管750具有串聯(lián)晶體管基極端子、串聯(lián)晶體管集電極端子和串聯(lián)晶體管發(fā)射極端子。串聯(lián)晶體管發(fā)射極端子連接到輸入晶體管702的輸入晶體管集電極端子。串聯(lián)晶體管集電極端子連接到RF輸出端子712。以此方式，串聯(lián)晶體管750的導(dǎo)電通道、輸入晶體管702的導(dǎo)電通道和簡(jiǎn)并電感706串聯(lián)連接在接地端子708與RF輸出端子712之間。

串聯(lián)晶體管基極端子可連接到偏置電路(未示出)，該偏置電路可在適當(dāng)電壓(例如2V)下提供低歐姆電壓源特性。串聯(lián)晶體管750可增加開環(huán)電壓增益和RF放大器700的RF輸入到輸出隔離。此外，串聯(lián)晶體管750可改進(jìn)針對(duì)大RF輸出電壓的穩(wěn)健性，因?yàn)橥ǔ４?lián)晶體管的BVcbo比輸入晶體管702等共同發(fā)射極配置的輸入晶體管的BVceo大得多。

在此實(shí)例中，RF放大器700還包括任選ESD保護(hù)電路758。ESD保護(hù)電路758包括一個(gè)或多個(gè)(在此實(shí)例中，兩個(gè))第一ESD保護(hù)二極管752，該第一ESD保護(hù)二極管752串聯(lián)連接在RF輸出端子712與接地端子708之間。在此實(shí)例中，RF輸出端子712為在上面設(shè)置RF放大器700的IC的外部端子。一個(gè)或多個(gè)第一ESD保護(hù)二極管752的串聯(lián)電路具有連接到RF輸出端子712的陰極端子和連接到接地端子708的陽極端子，使得第一ESD保護(hù)二極管752在第一極性中連接在RF輸出端子712與接地端子708之間。在此實(shí)例中，第一ESD保護(hù)二極管752可在RF輸出端子712處傳導(dǎo)負(fù)ESD脈沖。

ESD保護(hù)電路758還包括一個(gè)或多個(gè)(在此實(shí)例中，三個(gè))第二ESD保護(hù)二極管754，該第二ESD保護(hù)二極管754與ESD箝位電路756串聯(lián)連接在RF輸出端子712與接地端子708之間。ESD箝位電路756(其也可被稱作撬杠電路)可由RC觸發(fā)電路組成，RC觸發(fā)電路在跨越該電路的端子檢測(cè)到ESD事件dV/dt后即刻接通大NPN晶體管。因此，大NPN晶體管將吸收ESD電流，借此保護(hù)RF放大器700的功能電路。一個(gè)或多個(gè)第二ESD保護(hù)二極管754的串聯(lián)電路在第二極性中連接在RF輸出端子712與ESD箝位電路756之間，該第二極性與第一ESD保護(hù)二極管752的第一極性相反。第二ESD保護(hù)二極管754具有(直接或間接)連接到RF輸出端子712的陽極端子，和(直接或間接)連接到ESD箝位電路756的陰極端子。以此方式，第二ESD保護(hù)二極管754和ESD箝位電路756可串聯(lián)連接在RF輸出端子712與接地端子708之間，且可在RF輸出端子712處傳導(dǎo)正ESD脈沖。ESD箝位電路756當(dāng)在IC上可用時(shí)可連接到電源電壓VCC。

有利地，本文中所公開的RF放大器中的一個(gè)或多個(gè)可與電流監(jiān)視器/傳感器一起使用。這可有利于尤其關(guān)注輸入穩(wěn)健性的情況。參看圖6，電流監(jiān)視器可提供為輸入LNA(LNA1_M和LNA1_D)的一部分。已發(fā)現(xiàn)，LNA1級(jí)中存在過高或過低的電流電平能很好地指示損壞部分。電流監(jiān)視器可因此用于在LNA1處的電流不正確時(shí)對(duì)信號(hào)進(jìn)行標(biāo)記，在一些實(shí)例中該信號(hào)可由SPI傳送到系統(tǒng)。在一些實(shí)例中，可對(duì)兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行標(biāo)記，一個(gè)針對(duì)過高LNA電流，一個(gè)針對(duì)過低LNA電流。在基站應(yīng)用中，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商可利用此信息來更換損壞的電路板。

圖8示出具有電流傳感器/監(jiān)視器電路860的RF放大器800的實(shí)例實(shí)施例。此處將不必再次描述圖8中已經(jīng)參看圖7描述過的特征。電流傳感器電路860將穿過輸入晶體管802的電流電平與一個(gè)或多個(gè)閾值電平比較，且提供表示比較的結(jié)果的輸出信號(hào)。

圖8的RF放大器800包括具有第一輸出電感器端子和第二輸出電感器端子的輸出電感器862。第一輸出電感器端子連接到RF輸出端子812。

電流傳感器電路860包括感測(cè)電阻器864，該感測(cè)電阻器864連接在輸出電感器862的第二輸出電感器端子與VCC電壓供應(yīng)端子866之間。以此方式，感測(cè)電阻器864在與流動(dòng)穿過輸入晶體管802的導(dǎo)電通道(在輸入晶體管集電極端子與輸入晶體管發(fā)射極端子之間)的DC電流電平幾乎一致的電平下傳導(dǎo)DC電流。

電流傳感器電路860還包括比較器868，該比較器868具有連接到感測(cè)電阻器864的相應(yīng)末端的第一輸入端子和第二輸入端子。以此方式，比較器868接收表示流動(dòng)穿過輸入晶體管802的電流的信號(hào)。在此實(shí)例中，比較器868還在兩個(gè)閾值輸入端子(未示出)處接收兩個(gè)閾值/參考信號(hào)。比較器868將跨越感測(cè)電阻器864的電壓與兩個(gè)參考電壓信號(hào)比較。參考電壓信號(hào)中的一個(gè)表示指示穿過RF放大器的電流(該電流在一些應(yīng)用中可被稱為L(zhǎng)NA電流)何時(shí)過低的跳脫電平。另一參考電壓信號(hào)表示指示穿過RF放大器的電流何時(shí)過高的跳脫電平?？墒故欠褚呀?jīng)超出跳脫電平(高于上限閾值電平或低于下限閾值電平)的指示符在寄存器中可用，該指示符可經(jīng)由(任選地串行)數(shù)字接口傳送到系統(tǒng)。這些指示符可以是比較器868的輸出。

比較器868具有提供輸出信號(hào)的輸出端子，該輸出信號(hào)指示跨越感測(cè)電阻器864的電壓是否過高或過低。在此實(shí)例中，比較器868的輸出端子連接到數(shù)字接口870(該數(shù)字接口870的實(shí)例為圖6中的SPI組件)，以將輸出信號(hào)以適當(dāng)形式提供到電流感測(cè)輸出端子872以供后續(xù)處理。電流感測(cè)輸出端子872可以是在其中設(shè)置了RF放大器800的IC的外部端子。參看圖6，標(biāo)記為RST/SCLK/CS/SDIO/SDO的引腳可為IC的外部端子。標(biāo)記為SDIO和SDO的端子可提供是否已經(jīng)超出跳脫電平的指示符。

在此實(shí)例中，輸出線圈/電感器862與RF放大器800的其它組件集成在相同的IC上。這可使得能夠在輸出電感器862的冷側(cè)(其中存在微弱RF信號(hào))感測(cè)到穿過輸入晶體管802的電流。圖8中示出的所有組件可設(shè)置在相同集成電路(IC)上。

圖9示出具有電流傳感器/監(jiān)視器電路960的RF放大器900的實(shí)例實(shí)施例。此處將不必再次描述圖9中已經(jīng)參看圖8描述過的特征。

電流傳感器960包括類似于圖8的對(duì)應(yīng)組件的以下組件：感測(cè)電阻器964、比較器968和數(shù)字接口970。

在此實(shí)例中，電流傳感器960還包括感測(cè)晶體管951。感測(cè)晶體管951具有感測(cè)晶體管基極端子、感測(cè)晶體管集電極端子和感測(cè)晶體管發(fā)射極端子。感測(cè)晶體管發(fā)射極端子連接到輸入晶體管集電極端子。感測(cè)晶體管基極端子連接到串聯(lián)晶體管基極端子，串聯(lián)晶體管基極端子如上文所論述可連接到偏置電路。感測(cè)晶體管集電極端子連接到感測(cè)電阻器964以及比較器968的輸入端子。

以此方式，感測(cè)晶體管951可被認(rèn)為是與串聯(lián)晶體管950并聯(lián)。感測(cè)晶體管951可具有相對(duì)于串聯(lián)晶體管950的發(fā)射極區(qū)域更小/縮小的發(fā)射極區(qū)域。在一些實(shí)例中，感測(cè)晶體管951可被熱耦合到串聯(lián)晶體管950。

當(dāng)輸出線圈(圖9中未示出)并不與RF放大器900集成在相同的IC上時(shí)，圖9的RF放大器900可特別有利。實(shí)際上，輸出線圈可作為離散組件連接到應(yīng)用板，這為待使用的具有不同組件值的不同輸出線圈提供設(shè)計(jì)自由。這些不同組件值可用于不同應(yīng)用，例如與不同頻帶一起使用。

本文中所公開的RF放大器中的一個(gè)或多個(gè)可用于基站系統(tǒng)中。

本文中所公開的RF放大器中的一個(gè)或多個(gè)可提供以下優(yōu)點(diǎn)：

●改進(jìn)針對(duì)大RF輸入功率的放大器穩(wěn)健性；和/或

●改進(jìn)輸入晶體管的基極電流降級(jí)，該基極電流降級(jí)否則將導(dǎo)致例如噪聲指數(shù)和線性等RF性能參數(shù)劣化。

以上圖式中的指令和/或流程步驟可按任何次序執(zhí)行，除非明確陳述特定次序。并且，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，雖然已論述一個(gè)實(shí)例指令集/方法，但本說明書中的材料也可通過多種方式組合從而產(chǎn)生其它實(shí)例，且應(yīng)在由此詳細(xì)描述提供的上下文內(nèi)理解。

在一些實(shí)例實(shí)施例中，上文描述的指令集/方法實(shí)施為功能和軟件指令，這些功能和軟件指令體現(xiàn)為可執(zhí)行指令集，這些指令在以所述可執(zhí)行指令編程和控制的計(jì)算機(jī)或機(jī)器上實(shí)現(xiàn)。這些指令經(jīng)加載以在處理器(例如一個(gè)或多個(gè)CPU)上執(zhí)行。術(shù)語處理器包括微處理器、微控制器、處理器模塊或子系統(tǒng)(包括一個(gè)或多個(gè)微處理器或微控制器)，或其它控制或計(jì)算裝置。處理器可指代單一組件或多個(gè)組件。

在其它實(shí)例中，本文示出的指令集/方法以及與本文示出的指令集/方法相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)和指令存儲(chǔ)在相應(yīng)存儲(chǔ)裝置中，所述存儲(chǔ)裝置實(shí)施為一個(gè)或多個(gè)非暫時(shí)性機(jī)器或計(jì)算機(jī)可讀或計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)媒體。這些計(jì)算機(jī)可讀或計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)媒體被認(rèn)為是物品(或制品)的一部分。物品或制品可以指代任何所制造的單一組件或多個(gè)組件。如本文所限定的非暫時(shí)性機(jī)器或計(jì)算機(jī)可用媒體不包括信號(hào)，但這些媒體可能夠接收和處理來自信號(hào)和/或其它暫時(shí)性媒體的信息。

本說明書中論述的材料的實(shí)例實(shí)施例可整體或部分經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)或基于數(shù)據(jù)的裝置和/或服務(wù)實(shí)施。這些可包括云、因特網(wǎng)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)裝置、臺(tái)式計(jì)算機(jī)、處理器、查找表、微控制器、消費(fèi)者設(shè)備、基礎(chǔ)架構(gòu)，或其它致能裝置和服務(wù)。如本文和權(quán)利要求書中可使用，提供以下非排他性定義。

在一個(gè)實(shí)例中，使本文論述的一個(gè)或多個(gè)指令或步驟自動(dòng)化。術(shù)語自動(dòng)化或自動(dòng)(及其類似變化)意味著使用計(jì)算機(jī)和/或機(jī)械/電氣裝置的設(shè)備、系統(tǒng)和/或過程的受控操作，而不需要人類干預(yù)、觀測(cè)、努力和/或決策。

應(yīng)了解，稱為耦合的任何組件可直接或間接耦合或連接。在間接耦合的情況下，在所謂經(jīng)過耦合或連接的兩個(gè)組件之間可設(shè)置額外組件，同時(shí)仍能夠?qū)崿F(xiàn)必需的功能性。

在本說明書中，已經(jīng)依據(jù)選定細(xì)節(jié)集合呈現(xiàn)實(shí)例實(shí)施例。然而，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將理解，可實(shí)踐包括這些細(xì)節(jié)的不同選定集合的許多其它實(shí)例實(shí)施例。所附權(quán)利要求書意圖涵蓋所有可能的實(shí)例實(shí)施例。