本公開大體涉及電子設備，并且更特別地涉及用于可切換電容的系統(tǒng)和方法。

背景技術：

可調諧無源元件（諸如，電容器和電感器）被用在各種射頻（rf）電路中以實施用于天線和功率放大器的可調節(jié)匹配網絡，并且提供調節(jié)針對高頻濾波器的調諧。由于便攜設備的高需求和生產，可以在諸如蜂窩電話、智能電話和便攜計算機的產品中找到這種可調諧無源元件。在這種產品中提供對rf電路的調諧允許這些產品在各種rf條件中提供高性能rf傳輸和接收?？删幊陶{諧還在rf設備中是有用的，該rf設備被配置為在不同rf頻帶上操作和/或被配置為使用不同標準來操作。

可以以許多方式實施可調諧電容器。例如，可使用電壓受控電容器來提供可變電容。可以使用反向偏置二極管結來實施這種可變電容，該反向偏置二極管結具有與所應用的反向偏置電壓成反比的電容?？蓪嵤┛烧{諧電容的另一方式是通過使用可切換電容器的陣列，該陣列的各種元件經由可控制開關連接或斷開。在可切換電容器的設計中的一個挑戰(zhàn)是處理實施開關使用的晶體管的寄生電容的影響。與開關晶體管相關聯(lián)的這種寄生電容可能將附加電容添加到可切換電容，這可能降低電路的精度和調諧范圍和/或增大寄生負載。

技術實現(xiàn)要素：

根據實施例，一種可調節(jié)電容電路包括第一分支，第一分支包括具有與第一電容器串聯(lián)耦合的負載路徑的多個晶體管。一種操作可調節(jié)電容電路的方法包括通過選擇性接通和關斷多個晶體管的晶體管對電容進行編程，其中多個晶體管中的每個晶體管的負載路徑在該晶體管接通時是電阻性的，并且在該晶體管關斷時是電容性的。

附圖說明

為了更完整理解本發(fā)明以及其優(yōu)點，現(xiàn)在參考結合附圖進行的以下描述，在附圖中：

圖1圖示常規(guī)可編程電容電路；

圖2a-2e圖示各種說明性開關網絡；

圖3a-3b圖示實施例可編程電容電路；

圖4圖示利用與串聯(lián)可編程電容并聯(lián)的二進制加權的電容器的實施例可編程電容電路；

圖5圖示實施例集成電路的框圖；

圖6圖示另外實施例可編程電容電路；

圖7a-7b圖示可編程電容電路ic的示意圖和對應布局圖；

圖8a-8c圖示實施例可編程電容ic的性能測量的圖形；

圖9a-9e圖示利用實施例可編程電容電路的實施例rf電路；以及

圖10圖示實施例方法的流程圖。

在不同圖中的對應數字和符號通常指代對應部分，除非另外指示。圖被繪制以清楚圖示優(yōu)選實施例的相關方面，并且不一定按比例繪制。為了更清楚圖示某些實施例，指示相同結構、材料或工藝步驟的變型的字母可遵循圖號。

具體實施方式

下面詳細討論當前優(yōu)選實施例的作出和使用。然而應當領會到，本發(fā)明提供可以在各種各樣的具體上下文中體現(xiàn)的很多可應用發(fā)明概念。討論的具體實施例僅僅說明作出和使用本發(fā)明的具體方式，并且不限制本發(fā)明的范圍。

將關于在具體上下文（針對可切換電容的系統(tǒng)和方法，該可切換電容可以被用在rf電路中以提供對天線、匹配網絡和濾波器的調諧）中的優(yōu)選實施例來描述本發(fā)明。本發(fā)明還可被應用于包括其它電路的其它系統(tǒng)和應用，該其它電路利用可編程電容（諸如，數字可調諧振蕩器）以能夠實現(xiàn)寬輸出頻率范圍。

在本發(fā)明的實施例中，可切換電容電路包括多個可切換電容分支，使得可以根據各種分支的電容的和來選擇可編程電容。分支中的至少一個包括與固定電容串聯(lián)耦合的多個串聯(lián)連接的rf開關晶體管?？刂破鞅慌渲脼檫x擇性接通和關斷串聯(lián)連接的開關晶體管的晶體管，使得關斷的晶體管的寄生電容和固定電容的串聯(lián)組合形成小的可編程電容，小的可編程電容可用于精細調諧可切換電容電路的電容。在一些實施例中，具有串聯(lián)連接的rf開關晶體管的第一分支可與具有二進制加權電容器的多個可切換電容分支并聯(lián)耦合。在這種實施例中，控制器可以根據二進制代碼來選擇二進制加權分支并且根據溫度計代碼來選擇第一分支的串聯(lián)連接開關晶體管。一些實施例的優(yōu)點包括相對于較大總電容對電容值中的精細增加的改變進行編程用于增大的精度調諧比率的能力。

圖1a圖示包括二進制加權電容器104、106、108和110的常規(guī)數字可調諧電容器電路100，該電容器中的每個分別耦合到串聯(lián)開關120、122、124和126。電容器104、106、108和110的值分別是2ⁿ*c0、2*c0、c0和c0/2。電容器104、106、108和110中的每個耦合到輸出焊盤102，以及靜電放電（esd）保護晶體管113。可以例如使用金屬-絕緣體-金屬（mim）電容器或多個串聯(lián)耦合的這種電容器來實施這些電容器。開關120、122、124和126中的每個連接到輸出焊盤103，使得在輸出焊盤102和103之間的電容量是使用數字信號dn、d2、d1和d0可控的。例如，如果信號d2在邏輯高，由此接通串聯(lián)開關122，并且信號dn、d2、d1和d0或者在邏輯低，由此關斷串聯(lián)開關120、124和126，則在輸出焊盤102處看到的電容負載是大約2*c0。開關120、122、124和126是使用串聯(lián)晶體管118來實施的，該串聯(lián)晶體管118每個經由電阻器118連接到它們的相應控制電壓。如所示的，數字可編程電容級（step）的數量取決于分支的數量。因此，為了增加較小的級用于更精確的電容器設置，更多的分支可被添加并且耦合到二進制輸入字的最低有效位（lsb）。

關于添加更多分支到數字可調諧電容器電路的一個問題是最小可編程電容被相應分支的寄生電容限制。這種寄生電容可以例如由于到固定電容器104、106、108和110的襯底電容的寄生板，或由于開關120、122和124當它們被關斷時的寄生電容而引起。一般，多分支可調諧電容器電路的電容可以被表達為：

，（1）

其中c是多分支可調諧電容器電路的總電容，n是分支的數量，cion是當第i分支被接通時第i分支的電容，并且cioff是當第i分支被關斷時第i分支的電容，并且被第i分支的寄生電容主導。調諧比率tr可以被進一步定義為：

，（2）

其中cmax是當所有分支的所有晶體管被接通時根據等式（1）的多分支可調諧電容電路的最大電容，并且cmin是當所有分支的所有晶體管被關斷時根據等式（1）的多分支可調諧電容電路的最小電容。可從等式（1）和（2）看出，調諧比率可由最小電容cmin限制。相應地，添加更多l(xiāng)sb分支以便增加數字可調諧電容器電路100的精度具有由于附加分支的寄生關斷電容引起的收益遞減。

在本發(fā)明的實施例中，分辨率的附加lsb可以通過使用串聯(lián)堆疊的開關晶體管的關斷電容來增加。在實施例中，可使用rf開關的寄生電容來實施可編程電容器分支。圖2a圖示包括mos晶體管msw的rf開關，mos晶體管msw的負載路徑串聯(lián)耦合并且mos晶體管msw的柵極連接經由串聯(lián)柵極電阻器rgate耦合到柵極電壓發(fā)生器vgate。在圖2a的實施例中，內部源/漏極連接經由電阻器rds耦合到地。在一個示例中，實施例電阻器rds可以是大約400kω，然而可使用其它值。如示出的，晶體管msw是使用nmos器件實施的，然而可使用pmos器件或在cmos-體、使用薄或厚膜絕緣體上硅（soi）的cmos-soi、gaas-hemt或其它fet晶體管類型技術中的其它晶體管類型來實施晶體管msw。在一些情況中，還可使用pin二極管。

如示出的，mos晶體管msw具有柵漏電容cgd和柵源電容cgs。當電阻rgate具有充分大于cgd和cgs的電容性阻抗的阻抗時，這些寄生重疊電容當晶體管msw被關斷時在所有mos晶體管msw上對稱地散布。因此，在輸入節(jié)點in和輸出節(jié)點out之間的電容近似是柵漏電容cgd和柵源電容cgs的串聯(lián)組合。圖2b圖示其中使用串聯(lián)電阻器rds來偏置mos晶體管msw的源/漏連接的替代實施例（rf開關）。

在實施例中，使用共柵極配置中的晶體管的堆疊來實施可編程電容器。假設rgate具有高歐姆值，串聯(lián)堆疊mos晶體管的總體寄生關斷電容是：

,（3）

其中w是晶體管寬度，cgs是柵/源和柵/漏重疊電容，并且n是串聯(lián)耦合的晶體管的數量。如可通過以上等式看出的，總體寄生關斷電容coff隨著n減小而增大并且隨著n增大而減小。

圖2c圖示可如何使用nmos開關晶體管來當晶體管接通時實施電阻并且當晶體管關斷時實施電容的圖。在實施例中，在nmos晶體管的柵極和源極之間的正電壓vgate被施加以接通nmos晶體管來實現(xiàn)ron的漏源電阻。在另一方面，可通過在nmos晶體管的柵極和源極之間施加關斷nmos晶體管的電壓來關斷nmos晶體管。在一些實施例中，在nmos晶體管的柵極和源極之間施加負電壓-vgate，以確保溝道完全關斷。當晶體管關斷時，跨越nmos晶體管的漏極和源極看到寄生電容coff。在一些實施例中，使用體浮動技術，在該技術中開關晶體管的襯底是左浮動并且未被偏置的。在這種實施例中，有可能利用正電壓（例如1.5v）來偏置晶體管來接通晶體管，并且利用地或零電壓偏置晶體管來關斷晶體管。可實施這種晶體管而不使用電荷泵來生成負電壓，由此節(jié)約將被電荷泵消耗的附加功率和硅面積。然而，在一些情況中，使用浮體技術可以權衡一些rf性能。

圖2d和2e圖示在一些實施例中可如何使用與固定電容器cfixed串聯(lián)耦合的一串聯(lián)堆疊nmos晶體管來實施具有低電容寄生的可編程電容。如在圖2d中示出的，串聯(lián)堆疊nmos晶體管msw與電容器cfixed串聯(lián)耦合。每個晶體管具有柵極電阻器rgate，耦合在該晶體管的柵極和該晶體管的相應控制電壓發(fā)生器之間，以便從控制電壓發(fā)生器的可能低的阻抗去耦晶體管msw的柵漏電容。電阻器rds與晶體管msw的負載路徑并聯(lián)耦合結合偏置電阻器rb耦合在串聯(lián)耦合器件的負載路徑中的中間點和地之間，提供偏置電壓給所有開關晶體管。在實施例中，rd是大約40kω，并且電阻器rb是大約1mω，以防止rf信號被耦合到地。替代地，可使用其它值和/或可使用其它偏置電壓。在一些實施例中，可在晶體管的柵極和源極之間施加諸如1.5v的正電壓，以便接通該晶體管，并且可在晶體管的柵極和源極之間施加諸如-1.5v的負電壓，以便關斷該晶體管。在替代實施例中，可根據被驅動的特定晶體管的特定特性來施加其它電壓。

圖2e是圖2d的電路的可編程電容的等效電路。在此，每個nmos晶體管的關斷電容被建模為電容器cp，該電容器cp由nmos晶體管的每個rch的導通溝道電阻經由開關sw來選擇性短路。在操作期間，各種開關被接通和關斷以便對與電容器cfixed串聯(lián)耦合的晶體管鏈的總電容進行編程。例如，當所有開關sw閉合時，這與當所有晶體管msw被接通時的情況對應，可編程電容具有大約cfixed的最大電容。另一方面，當所有開關打開時，這對應于其中所有晶體管msw被關斷的情況，可編程電容電路的總電容是固定電容器cfixed和每個晶體管msw的寄生關斷電容cp的串聯(lián)組合。相應地，通過關斷所有晶體管msw，選擇最小電容。

應當領會到，在各種實施例中，可使用任意數量的串聯(lián)堆疊晶體管來實施實施例可編程電容器。在一些情況中，增大晶體管的數量具有減小在每個晶體管器件上看到的電壓應力的添加益處。在各種實施例中，串聯(lián)晶體管的數量是電容級的數量的函數，以及在其中高幅度信號被施加跨越可編程電容器的情況下經受電壓應力所需要的晶體管的數量的函數。照此，用于實施可選擇電容的晶體管可以如圖3所示的那樣被分組在一起。

圖3圖示包括耦合在端口1和端口2之間的開關組302、304和306的可編程電容器300，開關組302、304和306被用于實施實施例串聯(lián)切換電容。如示出的，組302具有串聯(lián)耦合的由控制信號ctl1控制的三個nmos開關晶體管，組304具有由控制信號304控制的兩個nmos開關晶體管，并且組306具有由控制信號ctln控制的單個nmos開關晶體管。通過每組使用多個晶體管，可增強可編程電容器300的電壓處理。在各種實施例中，可編程電容器300可具有任意數量的開關組。在一些實施例中，組302、304和306與固定電容器（諸如mim電容器）串聯(lián)耦合。替代地，組302、304和306在沒有介入的固定電容器的情況下直接耦合在端口1和2之間。為了維持可編程電容器300的電容特性，至少一個晶體管組被保持關斷。

如進一步示出的，具有多于一個開關晶體管的組302和304包括耦合在組的開關晶體管的每個的相應柵極之間的電阻器rg1，和耦合在組的開關晶體管之一的柵極與組的相應控制信號之間的柵極電阻器rg2。通過將電阻器rg1耦合在每個組晶體管的相應柵極之間，由每個組的最頂上的晶體管的柵極看到的阻抗可被保持高，以進一步降低由于由產生控制信號ctl1、ctl2和ctln的電路呈現(xiàn)的低阻抗而被耦合到ac地的柵漏電容的影響。在一個實施例中，電阻器rg1和rg2是大約150kω。替代地，可使用其它值。在本發(fā)明的替代實施例中，每個組302、304和306中的每個晶體管的柵極可與其自己相應的柵極電阻器并聯(lián)地連接到其相應的控制信號。

在一些實施例中，組302、304和306被接連接通，經由控制信號ctl1以組302開始，并且經由控制信號ctln以最后的組306結束?？删幊屉娙萜?00的所得到的編程電容取決于與接通晶體管串聯(lián)在一起的所有關斷晶體管的電容。在一些情況下，可調諧電容可以由于一個晶體管的寄生電容被除以關斷晶體管的數量而具有非線性調諧特性。假定每個晶體管msw具有相同尺寸，圖3a中圖示的可編程電容器300的可調諧電容具有根據以下等式的非線性行為：

，（4）

其中表示堆疊的一個關斷晶體管的寄生電容，并且表示在相同分支堆疊晶體管內的關斷晶體管的數量。

圖3b圖示另一實施例可編程電容器320，另一實施例可編程電容器320包括固定電容器c1和cn，和由控制信號ctl1、ctl2、ctl3和ctln控制的串聯(lián)連接的nmos晶體管322、324、326和330，以及分組在一起在組328中并且由控制信號ctl4控制的nmos晶體管328a和328b。在實施例中，使用低值mim電容器來實施電容器c1和cn。因為低值mim電容提供高阻抗，所以施加在端口1和端口2之間的電壓應力可被集中在電容器c1和cn上，而不是在串聯(lián)連接的nmos晶體管322、324、326、328a、328b和330上。

圖4圖示具有多個分支的實施例多位可編程電容器400，多個分支包括與開關晶體管串聯(lián)的多個電容c0。由與開關420串聯(lián)耦合的電容器404和與開關422串聯(lián)耦合的電容器406表示這些分支。如示出的，電容器406具有2*c0的值并且電容器404具有2ⁿ*c0的值。在各種實施例中，另外分支也可與示出的分支并聯(lián)耦合，該另外分支具有直到2^n-1*c0值的c0的其它二進制加權倍數。根據以上描述的實施例，包括與串聯(lián)連接的晶體管426串聯(lián)耦合的電容器408的另外分支可用于實施多位可編程電容器400的lsb。在操作期間，可通過接通和關斷串聯(lián)連接晶體管406的各種晶體管來選擇多位可編程電容器400的lsb。在一些實施例中，以上描述并且關于串聯(lián)連接晶體管426實施的串聯(lián)可編程分支的概念也可被應用到其它分支的開關塊420和422。而且，在一些實施例中，各種分支的電容可并入非二進制加權。

在實施例426中，根據以上描述的等式（4），由晶體管堆疊生成的全局寄生電容是一個關斷晶體管的寄生電容除以在關斷模式中的晶體管的數量。相應地，包括電容器408和串聯(lián)連接晶體管426的lsb分支400的全局電容clsb是:

，(5)

其中c0是電容器408的電容，是當所有晶體管關斷時串聯(lián)連接開關426的電容。

圖5圖示可用于實施實施例可編程電容電路的實施例集成電路（ic）500的框圖。如示出的，ic500包括控制器501，控制器501具有經由接口管腳510耦合到數字接口總線dig并且耦合到實施例可編程電容電路的輸入，實施例可編程電容電路由實施可編程電容的msb的二進制加權電容器塊504和實施可編程電容的lsb的與電容器507串聯(lián)的串聯(lián)連接晶體管塊506表示，如關于本文實施例討論的那樣。二進制加權電容器塊504和可編程電容和串聯(lián)連接晶體管塊506中的每個彼此并聯(lián)耦合并且耦合到管腳102和103。在實施例中，控制器501包括耦合到數字總線dig的串行接口502。可例如使用spi接口和i2c接口、mipi/rffe或本領域已知的其它串行接口來實施串行接口502。在本發(fā)明的替代實施例中，也可使用并行接口來實施串行接口502。

在實施例中，串行接口502從總線dig讀取包括msb和lsb的電容控制字。msb被直接發(fā)送到二進制加權電容器504，而lsb由耦合在串行接口502和串聯(lián)連接晶體管506之間的二進制到溫度計解碼器508處理。在一些實施例中，二進制到溫度計解碼器508的輸出耦合到鄰近串聯(lián)連接晶體管，使得鄰近器件隨著溫度計代碼增大和減小被激活和去激活?？墒褂帽绢I域已知的數字電路來實施控制器501。在一些實施例中，可使用電平移位緩沖器520和522來移位在控制器501中使用的邏輯電平到針對在二進制加權電容器塊504和串聯(lián)連接晶體管塊506內的開關的電壓電平。

在一些實施例中，用于激活二進制加權電容器504的二進制編碼還例如經由鏈路512被路由到串聯(lián)連接晶體管506。而且，在一些實施例中，二進制編碼還可用于利用溫度計編碼來激活位。例如，一個寄存器（未示出）生成二進制編碼位（7位）的全部數字，而第二寄存器基于最后幾個最低有效位（例如2位）生成溫度計代碼。在這種實施例中，為了更高的靈活性，可使最后幾個位并入混合二進制/溫度計編碼方案。

應當理解，ic500是用于實施例可編程電容器系統(tǒng)的實施例實施方式的很多示例中的僅一個。在替代實施例中，可使用其它電路。例如在一個替代實施例中，可使用查找表來將用于選擇電容值的輸入代碼映射到用于編程二進制加權電容器塊504和串聯(lián)連接晶體管塊506的開關信號。這種實施方式可例如用于校準和/或線性化電容對（vs）輸入代碼響應。例如在一些實施例中，串聯(lián)連接晶體管塊506可以具有可用作校準位的額外編程電平。在一些實施例中，被使用的特定過程的全局容差可通過應用代碼偏移以補償偏移電容進行校準。例如，如果mim電容器的容差是大約+/-7%,則可應用+/-7%的偏移電容。該偏移電容可以被應用到總的位中的一個或多個，使得剩余位保持不變。可從現(xiàn)有l(wèi)sb位分配校準位，其中一些范圍被犧牲，或可使用附加分支實施校準位。在一些實施例中，可通過板或系統(tǒng)制造商在rf系統(tǒng)的生產期間對校準進行編程。在一些實施例中，還可使用查找表來產生從輸入代碼到輸出電容的非線性映射。

圖6圖示包括n個分支的可編程電容600的具體示例實施例，每個分支包括兩個電容器，每個電容器具有2^n-1*c1的值。然而，為了說明的簡單性僅示出第一lsb分支602、第二分支604、和msb分支606。而且，為了說明的簡單性，每個分支被示出有六個晶體管。在替代實施例中，可使用較多或較少的晶體管。如示出的，與第二分支604和msb分支606相關聯(lián)的控制信號ctlb和ctln連接到所有開關晶體管的柵極，而控制信號ctl1a、ctl2a、ctl3a、ctl4a和ctlna連接到lsb分支602內的不同晶體管和/或晶體管組。如進一步示出的，存在耦合到控制信號ctl4a的兩個晶體管的組，而剩余晶體管被示出耦合到它們自己的個體晶體管。應當理解到，在替代實施例中，在lsb分支602內的各種晶體管可被分組或不分組。在一些實施例中，分離控制如由分支602實施的分支中的個體晶體管還可被應用到其它分支604和606中的一個或多個，以便提供更精細的分辨率和更高的編程靈活性。

圖7a圖示實施例集成電路（ic）700的示意圖，該集成電路700實施可編程電容，該可編程電容具有7位的粗分辨率加上根據以上描述的實施例由個體可選擇的串聯(lián)連接晶體管的兩個分支提供的附加細分辨率。如示出的，ic700包括七個分支。第一分支包括與兩個120ff電容器串聯(lián)耦合的個體可尋址串聯(lián)連接晶體管702，并且第二分支包括與兩個320ff電容器串聯(lián)耦合的個體可尋址串聯(lián)連接晶體管704。第一分支的晶體管是使用20位控制信號ctl<1:20>a可尋址的，以選擇范圍從非常低的電容到大約60ff電容的電容，并且第二分支的晶體管是使用20位控制信號ctl<1:20>b可尋址的，以選擇范圍從非常低的電容到大約160ff的電容的電容。在各種實施例中，經由控制信號ctl<1:20>b，第二分支被編程為具有大約120ff的標稱電容，然而，可在操作期間使用任何可選擇值。在一些實施例中，串聯(lián)連接晶體管702和704分別具有20個串聯(lián)連接晶體管m1a到m20a和m1b到m20b。替代地，串聯(lián)連接晶體管702和704可通過將多個晶體管分組在一起以接收相同控制信號來包含多于20個晶體管。

第三分支包括與兩個640ff電容器串聯(lián)耦合的晶體管706，第四分支包括與兩個1.25pf電容器串聯(lián)耦合的晶體管708，第五分支包括與兩個2.5pf電容器串聯(lián)耦合的晶體管710，第六分支包括與兩個5pf電容器串聯(lián)耦合的晶體管712，并且第七分支包括與兩個10pf電容器串聯(lián)耦合的晶體管714。每個晶體管組706、708、710、712和714中的所有晶體管連接到它們相應的控制信號ctlc、ctld、ctle、ctlf和ctlg，因此每個晶體管組706、708、710、712和714起著開關的作用，該開關選擇相應分支電容器。相應地，第三分支具有320ff的可選擇電容，第四分支具有625ff的可選擇電容，第五分支具有1.25pf的可選擇電容，第六分支具有2.5pf的可選擇電容，并且第六分支具有5pf的可選擇電容。應當理解的是，在本發(fā)明的替代實施例中，可使用個體可選擇串聯(lián)連接晶體管的附加分支，個體分支的電容器的值可以是不同的，可使用比七個分支更多或更少的分支，并且可以串聯(lián)堆疊比20個晶體管更多或更少的晶體管。雖然未在ic700中精確地二進制加權所有分支，但是可應用二進制加權到其它實施例。

圖7b圖示了與圖7a的示意圖對應的實施例集成電路（ic）700的布局圖，以及第一和第二分支的電容器的詳細視圖730。在實施例中，ic700是使用130nm體cmos工藝實施的，在該工藝中利用至少1.5v來驅動開關晶體管以接通晶體管并且以不大于-1.5v驅動晶體管來關斷晶體管。然而，在替代實施例中，可使用其它工藝。

圖8a-8c圖示對應于圖7的布局的實施例可編程電容電路的測量結果的圖形。圖8a圖示在針對分辨率的開始七位在900mhz獲得的測量電容對輸入代碼的圖形，該分辨率的開始七位未利用從串聯(lián)連接晶體管構造的實施例lsb電容元件的精細調諧能力。如示出的，可編程電容值的范圍從大約1pf到大約13pf。圖8b圖示其中利用從串聯(lián)連接晶體管構造的實施例lsb電容元件的精細調諧能力的測量電容對輸入代碼的圖形。在該測量中，結合實施例精細調諧技術來使用開始的兩個60ff和120fflsb電容器。如示出的，使用實施例可編程電容系統(tǒng)和方法，2.5ff精度是可能的。

圖8c圖示針對具有實施例精細調諧和不具有實施例精細調諧的可編程電容器的兩個情況的q因子對輸入代碼的圖形。如示出的，在開始32個輸入代碼處，使用實施例精細調諧系統(tǒng)和方法的可編程電容的q因子低于不具有實施例精細調諧系統(tǒng)的可編程電容。針對電容器的q因子可被定義為：

（6）

其中r是串聯(lián)電阻，c是電容器的電容，并且f是以其獲得q因子測量的頻率。針對較低輸入代碼的q因子的降低可以是由于在lsb分支中的串聯(lián)連接開關晶體管的串聯(lián)電阻引起的。應當理解，在圖8a-8c中圖示的測量結果僅僅是實施例系統(tǒng)性能的具體示例。在本發(fā)明的替代實施例中，測量性能可能變化。

圖9a-9e圖示其中可并入實施例可編程電容器的各種電路。這種電路可以被并入例如在蜂窩手持設備和其它rf系統(tǒng)內。圖9a圖示可調諧阻抗匹配電路900，該可調諧阻抗匹配電路900可用在rf電路中，例如以匹配在rf電路和/或天線或其它電路的輸出處的阻抗到特性阻抗（諸如50ω）或到其它阻抗。如示出的，可調諧阻抗匹配電路900是包括在分流分支中的可編程并聯(lián)諧振電路和在串聯(lián)分支中的可編程串聯(lián)諧振電路的pi網絡。每個諧振電路包括可變電容器和可變電感器?？梢岳缡褂帽疚墓_的實施例可編程電容器電路來實施每個可變電容器。應當理解的是，匹配電路900是可使用實施例可編程電容器而使用的很多匹配網絡拓撲的僅一個示例。

圖9b圖示實施例并聯(lián)表面聲波（saw）電路910，和圖9c圖示實施例串聯(lián)表面聲波（saw）電路920，每個電路包括可變電容器912、可變電感器914和saw濾波器916。在操作期間，每個電路的中心頻率是使用可變電容器912和可變電感器914精細可調的。在各種實施例中，可以例如使用本文公開的實施例可編程電容器電路來實施每個可變電容器。saw電路910和920可例如被用作濾波器rf系統(tǒng)，以提供調諧精度和寬調諧范圍。在替代實施例中，可以使用baw濾波器、fbar諧振器或其它諧振器電路來實施電路910和920。

圖9d圖示包括放大器934的rf系統(tǒng)930，放大器934具有耦合到其輸入的可調諧輸入匹配網絡932和耦合到其輸出的可調諧匹配網絡936。放大器934可以例如表示lna、rf驅動器放大器或rf功率放大器（pa）。在各種實施例中，在可調諧輸入匹配網絡932和/或可調諧匹配網絡936內的可變電容器可以是使用實施例可編程電容器來實施的。例如，在其中放大器934是lna的情況下，可調諧輸入匹配網絡932可被調諧以在實施例可編程電容器的幫助下改進系統(tǒng)的噪聲系數。在其中放大器934是pa的情況下，可調諧輸出匹配網絡936可用于在實施例電容器的幫助下改進放大器934的功率效率。

圖9e圖示包括輸入端口、傳輸端口、耦合端口和隔離端口的實施例定向耦合器940。定向耦合器940包括磁性變壓器944和在磁性變壓器的端口當中耦合的各種電容。利用電阻器zterm端接耦合器的隔離端口。通過利用根據本文公開的實施例實施的可變電容器942調諧端接電阻器，可通過改變可變電容器942的電容來優(yōu)化耦合器的方向性。在各種實施例中，端接電阻zterm的值在大約20ω和100ω之間，盡管該范圍外的電阻也可以取決于應用及其特定規(guī)范被實施。

圖10圖示操作包括第一分支的可調節(jié)電容電路的實施例方法1000，該第一分支包括具有與第一電容器串聯(lián)耦合的負載路徑的多個晶體管。在步驟1002中，接收二進制代碼。如上文關于圖5描述的，可經由串行數字接口或其它類型的數字接口來接收該二進制代碼（步驟1002）。在步驟1004中，將接收到的二進制代碼的lsb轉換為溫度計代碼。接著，在步驟1006中根據溫度計代碼來接通和關斷第一分支的多個串聯(lián)連接晶體管中的晶體管。在步驟1008中，應用接收的二進制代碼的msb到與第一分支并聯(lián)耦合的二進制加權的多個可切換電容器。

在此概述本發(fā)明的實施例。其它實施例也可被理解為形成本文提交的說明書和權利要求的整體。一個一般方面包括一種操作包括第一分支的可調節(jié)電容電路的方法，該第一分支包括具有與第一電容器串聯(lián)耦合的負載路徑的多個晶體管。該方法包括通過選擇性接通和關斷多個晶體管中的晶體管對電容進行編程，其中多個晶體管中的每個晶體管的負載路徑在該晶體管接通時是電阻性的，并且在該晶體管關斷時是電容性的。

實施方式可包括以下特征中的一個或多個。方法，在該方法中對電容進行編程還包括選擇性激活與第一分支并聯(lián)耦合的可切換電容器。在一些實施例中，可調節(jié)電容電路包括至少一個另外的分支，該另外的分支包括具有與另外電容器串聯(lián)耦合的負載路徑的另外多個晶體管，并且對電容進行編程還包括選擇性接通和關斷另外多個晶體管中的晶體管。對電容進行編程還可包括選擇激活與第一分支并聯(lián)耦合的多個可切換電容器。

在一些實施例中，多個可切換電容器被二進制加權，并且對電容進行編程還包括：接收二進制代碼；應用二進制代碼的最高有效位到二進制加權的多個可切換電容器；將二進制代碼的最低有效位轉換為溫度計代碼；以及應用溫度計代碼到第一分支的多個晶體管的控制端子。在實施例中，選擇性接通和關斷多個晶體管的晶體管包括施加電壓到多個晶體管的控制端子。

另一一般方面包括一種可調節(jié)電容電路，該可調節(jié)電容電路包括耦合在第一端子和第二端子之間的可調節(jié)電容單元?？烧{節(jié)電容單元包括：第一電容器，具有耦合到第一端子的第一端和耦合到第一節(jié)點的第二端；多個可切換晶體管單元，具有串聯(lián)耦合在第一節(jié)點和第二端子之間的負載路徑，其中每個可切換晶體管單元包括控制端子和晶體管，每個可切換晶體管單元的負載路徑當第一信號電平被施加到可切換晶體管單元的控制端子時是電容性的，并且每個可切換晶體管單元的負載路徑當第二信號電平被施加到可切換晶體管單元的控制端子時是電阻性的?？烧{節(jié)電容電路還包括控制電路，該控制電路具有耦合到多個可切換晶體管單元的控制端子的輸出?？刂齐娐繁慌渲脼橥ㄟ^選擇性施加第一信號電平和第二信號電平到多個可切換晶體管單元的控制端子來調節(jié)可調節(jié)電容單元的電容。

實施方式可包括以下特征中的一個或多個。可調節(jié)電容電路，在該電路中控制電路被配置為施加第一信號電平到多個可切換晶體管單元的第一組的控制端子，并且施加第二信號電平到多個可切換晶體管單元的第二組的控制端子。第一電容器可包括多個串聯(lián)連接的電容器。在一些實施例中，可調節(jié)電容電路還包括耦合在多個可切換電容器單元的負載路徑和第二端子之間的第二電容器?？刂齐娐房膳渲脼橥ㄟ^將鄰近的可切換晶體管單元的相應控制端子從第一信號電平接連轉變到第二信號電平來接連增大可調節(jié)電容單元的電容；并且通過將鄰近的可切換晶體管單元的相應控制端子從第二信號電平接連轉變到第一信號電平來接連減小可調節(jié)電容單元的電容。

在一些實施例中，控制電路包括二進制到溫度計解碼器，該二進制到溫度計解碼器包括耦合到鄰近可切換晶體管單元的相應控制端子的輸出端子。多個可切換晶體管單元中的每個可包括具有耦合到控制端子的柵極的rfmos晶體管，其中rfmos晶體管在第一信號電平被施加到柵極時關斷，并且rfmos晶體管在第二信號電平被施加到柵極時接通。在一些實施例中，多個可切換晶體管單元中的每個還包括耦合在rfmos晶體管的柵極與控制端子之間的柵極電阻器，和耦合在rfmos晶體管的漏極和源極之間的偏置電阻器。多個可切換晶體管單元中的至少一個可包括串聯(lián)耦合的多個rfmos晶體管，其中多個rfmos晶體管的柵極耦合到多個可切換晶體管單元的至少一個可切換晶體管單元的控制端子。在實施例中，多個可切換晶體管單元中的至少一個還包括耦合在多個rfmos晶體管的鄰近晶體管的柵極之間的第一串聯(lián)電阻器，和耦合在多個rfmos晶體管中的第一個與多個可切換晶體管單元的至少一個可切換晶體管單元的控制端子之間的第二電阻器。

在實施例中，最大電壓應力與多個可切換晶體管單元的可切換晶體管單元的數量成比例。在一些實施例中，最小電容級大小與多個可切換晶體管單元的多個可切換晶體管單元的數量成反比?？烧{節(jié)電容電路還可包括與可調節(jié)電容單元并聯(lián)耦合的可切換電容單元，其中可切換電容單元包括與第二電容器串聯(lián)耦合的開關晶體管。

另一一般方面包括一種電路，該電路具有耦合在第一端子和第二端子之間的第一分支，其中第一分支包括具有與第一電容器串聯(lián)耦合的負載路徑的第一晶體管，并且每個第一晶體管的負載路徑在第一晶體管接通時是電阻性的并且在第一晶體管關斷時是電容性的。該電路還包括與第一分支并聯(lián)耦合的可切換電容電路以及控制器，該控制器具有耦合到第一分支的第一晶體管的控制端子和可切換電容電路的控制端子的輸出端子。控制器被配置為通過選擇性接通和關斷第一分支的第一晶體管的晶體管對電路的電容進行編程。

實施方式可包括以下特征中的一個或多個。該電路還包括：耦合在第一端子和第二端子之間的第二分支，第二分支包括具有與第二電容器串聯(lián)耦合的負載路徑的第二晶體管，其中第二晶體管的每個第二晶體管的負載路徑在第二晶體管接通時是電阻性的，并且在第二晶體管關斷時是電容性的，并且控制器還被配置為通過選擇性接通和關斷第二分支的第二晶體管的晶體管對電路的電容進行編程。在一些實施例中，可切換電容電路包括耦合到多個對應開關的二進制加權電容器陣列；并且控制器被配置為對可切換電容電路進行編程包括接通和關斷多個對應開關中的開關。在一些實施例中，第一電容的電容是二進制加權電容器陣列的最小電容器的電容的一半。

在實施例中，控制器包括二進制到溫度計解碼器，該二進制到溫度計解碼器具有耦合到第一分支的第一晶體管的控制端子的輸出。該電路還可包括數字輸入接口，該數字輸入接口具有耦合到可切換電容電路的多個對應開關的最高有效位和耦合到二進制到溫度計解碼器的輸入端子的最低有效位。

本發(fā)明的實施例的優(yōu)點包括在可編程電容器的上下文中實施小的可編程電容器值和精細調諧的能力。這種實施例可用于實施精細可調諧匹配網絡、可調諧濾波器、定向耦合器和其它電路。

盡管參考說明性實施例描述了本發(fā)明，但是該描述不旨在以限制的意義進行解釋。說明性實施例以及本發(fā)明的其它實施例的各種修改和組合將對于本領域技術人員在參考描述時是顯而易見的。