推挽式驅動器、集成電路和用于在輸出處生成信號的方法
【技術領域】
[0001]本公開涉及推挽式驅動器(push-pull driver)、發(fā)射機、接收機、收發(fā)機、集成電路、用于在輸出處生成信號的方法以及相應的軟件相關的實現(xiàn)方式。
【背景技術】
[0002]在許多應用中，驅動器電路被用于不同用途，例如在放大器電路的框架中，用于控制放大器電路或者用于將輸入與輸出相分離，以便例如允許阻抗匹配，在此僅給出幾個示例。一種驅動器架構是推挽式驅動器架構，該架構包括一對有源器件、電路或者類似物，這對有源器件、電路或者類似物交替地向相連接的負載供應電流或者從相連接的負載中抽取電流。
[0003]例如，在許多移動發(fā)射機、接收機或收發(fā)機應用中，推挽式驅動器可被用于例如控制功率放大器電源。在這些系統(tǒng)中，存在以下挑戰(zhàn):一方面僅向功率放大器供應足夠的能量以允許功率放大器在不存在例如由被供應給功率放大器的能量缺乏導致的失真風險的情況下可靠地進行操作，另一方面又要盡可能地節(jié)省更多的能量以允許相應的系統(tǒng)操作更長時間。在移動通信應用中，使用包絡跟蹤系統(tǒng)表示控制功率放大器電源的一種途徑。
[0004]在設計這樣的系統(tǒng)時，除節(jié)省能量之外，還必須考慮到其他設計目標。這些設計目標例如可以是這樣的實現(xiàn)方式的總體復雜度、它在失真和操作方面的可靠性、可用空間、以及其他參數(shù)。因此，存在改進先前提到的設計目標和參數(shù)之間的折中的挑戰(zhàn)。
[0005]然而，在其他應用領域和技術領域中，在設計和操作相應系統(tǒng)時也存在類似的挑占戈。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此，存在改進節(jié)省能量、相應實現(xiàn)方式的總體復雜度、魯棒且可靠的操作、以及其他參數(shù)和設計目標之間的折中的需求。
[0007]該需求可通過推挽式驅動器、發(fā)射機、接收機、收發(fā)機、集成電路、用于在輸出處生成信號的方法和相應的軟件相關的實現(xiàn)方式來滿足。
【附圖說明】
[0008]下面將僅通過示例的方式描述電路、設備、裝置、和/或方法的一些示例。在此上下文中，將參考附圖。
[0009]圖1示出了基于推挽式驅動器的傳統(tǒng)包絡跟蹤系統(tǒng)的簡化框圖；
[0010]圖2示出了包絡跟蹤系統(tǒng)中根據(jù)示例的推挽式驅動器的簡化框圖；
[0011]圖3示出了根據(jù)示例的推挽式驅動器的電路圖；
[0012]圖4示出了根據(jù)示例的推挽式驅動器的操作；
[0013]圖5示出了根據(jù)另一示例的推挽式驅動器的電路圖；
[0014]圖6示出了根據(jù)另一示例的推挽式驅動器的電路圖；
[0015]圖7示出了根據(jù)另一示例的、包括不止兩個耦合電容器的推挽式驅動器的電路圖；
[0016]圖8示出了根據(jù)示例的、包括根據(jù)示例的推挽式驅動器的發(fā)射機、接收機、或收發(fā)機；
[0017]圖9示出了根據(jù)示例的、包括根據(jù)示例的推挽式驅動器的的集成電路的簡化框圖；以及
[0018]圖10示出了根據(jù)示例的、用于在輸出處生成信號的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0019]現(xiàn)在將參考示出了一些示例的附圖更全面地描述各個示例。在附圖中，為了清楚，可以夸大線條、層、和/或區(qū)域的厚度。
[0020]因此，盡管示例可以具有各種修改和替代形式，但是附圖中的說明性示例在此將被詳細描述。然而，應該理解的是，并不旨在將示例限制到所公開的特定形式，相反地示例覆蓋了落入本公開的范圍內(nèi)的所有修改、等同、和替代。貫穿附圖的描述，相同的標號指代相同或者相似的元件。另外，概括性的參考標號將用于指代不止一個結構、元件、或對象，或者用于同時描述不止一個結構、元件、或對象。由相同的、類似的或者概括性的參考標號指代的對象、結構和元件可被等同地實現(xiàn)。然而，一個、一些或所有屬性、特征和尺寸也可因元件而異。
[0021]將會理解的是，當元件被描述為被“連接”或者“耦合”到另一元件時，該元件可以被直接連接或者耦合到另一元件，或者可以存在介于它們之間的元件。相反，當元件被描述為“直接連接”或者“直接耦合”到另一元件時，不存在介于它們之間的元件。用于描述元件之間的關系的其他詞語應該被以相似的方式理解(例如，“在……之間”和“直接在……之間”、“相鄰”和“直接相鄰”等)。
[0022]這里使用的術語僅用于描述特定示例的目的，而不旨在限制示例。如這里所使用的，單數(shù)形式“一”、“一個”、以及“該”還旨在包括復數(shù)形式，除非上下文中以其他方式清楚地給出指示。還將理解的是，術語“包括”、“包含”、“具有”、和/或“含有”在被用在本文中時，用于指定所給出的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、和/或組件的存在，而不用于排除一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件、和/或它們的群組的存在或者添加。
[0023]除非以其他方式定義，否則這里使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)具有與示例所屬領域的普通技術人員通常所理解的相同的含義。還應該理解的是，例如通用字典中定義的術語之類的術語應該被解釋為具有與它們在相關技術背景下的含義相一致的含義，而不被解釋為理想化的或者過于正式的意思(除非這里定義為這樣表達的)。
[0024]在許多應用領域和在許多技術領域中，驅動器被用于不同用途，例如在對輸入信號進行放大以獲得此輸入信號的放大版本作為輸出信號或者將電路的不同部分分離的放大器或者去耦電路的框架中，用于例如進行相應的阻抗匹配(僅列舉了兩個示例)。然而，在其他領域，驅動器電路也可被用于不同用途。
[0025]可以比其他架構更高效地操作的一種驅動器架構是推挽式驅動器架構。在推挽式驅動器中，可使用例如一對有源器件、電路或者類似物來交替地向耦合到推挽式驅動器的負載供應電流或者從耦合到推挽式驅動器的負載中抽取電流。示例例如出自放大器的領域，其中推挽式放大器比單端放大器更高效。
[0026]下面，將主要關注出自移動設備的示例，盡管示例遠遠不限于此應用。盡管在下面的移動通信設備中，將使用這些設備中包括的電路、器件以及架構來進行更詳細地的展示和解釋，但示例還可被用于其他技術領域以及其他應用中。換而言之，發(fā)射機、接收機或收發(fā)機應用僅僅表示可采用根據(jù)示例的推挽式驅動器的示例。
[0027]在諸如移動通信設備之類的移動設備中，節(jié)省能量一般是更重要的設計目標之一，因為它可允許相應的設備運行更長的時間段。在許多這些設備中，功率放大器或類似的電路可被用于例如在對經(jīng)放大的信號進行預處理、處理或發(fā)射之前對輸入信號進行放大。
[0028]相應系統(tǒng)設計者遇到的挑戰(zhàn)之一可能是待放大的信號的幅度的變化，這可導致能量的浪費(在所供應的功率過大的情形中)或者失真(當所供應的能量不足以允許由功率放大器對信號進行不受擾動的放大時)。在這些系統(tǒng)中，推挽式驅動器可被用于包絡跟蹤系統(tǒng)中，其提供了具有足夠高的能量以允許峰峰信號生成的合適驅動器電源，同時在另一方面，與較低的幅度同相，電源信號的量級也可降低。
[0029]圖1示出了包絡跟蹤系統(tǒng)100的一部分的示意框圖，其可以是移動通信設備的一部分。包絡跟蹤系統(tǒng)100包括功率放大器110的電源觸點(contact)，操作功率放大器110所需的能量可被供應至該電源觸點。
[0030]功率放大器電源被劃分為兩種成分，DC(直流)或準DC電源信號成分(通過去耦電感器120被耦合到功率放大器的電源觸點)和AC (交流)電源信號成分。電感器120將DC電源信號與AC成分或者頻率相關的信號相分離。DC電源例如也可被稱作DC電流。經(jīng)由DC電源，恒定的、準恒定的、或者緩慢變化的電源信號可被提供至功率放大器110。然而，經(jīng)由DC電源提供的信號也可包括更高頻率成分。
[0031]電源信號的相應AC成分可通過推挽式驅動器130來提供，該推挽式驅動器經(jīng)由耦合電容器140被耦合到功率放大器110的電源觸點。耦合電容器140、電感器120、以及功率放大器110的電源觸點被耦合至電源節(jié)點150。
[0032]電感器120在其電感值方面和電容器140在其電容值方面可被系統(tǒng)設計者選取為使得:DC電源信號和AC電源信號或成分的頻率可被饋送到電源節(jié)點150中，而限制干擾相應電源的操作的其他信號。換而言之，電感器120在其電感值方面可被選取為使得:通過耦合電容器140的AC電源成分至少在某種程度上與提供DC電源信號的電路相分離而不阻礙DC電源信號到達電源節(jié)點150。因此，電容器140的電容值可被系統(tǒng)設計者選取為使得DC電源信號或成分不干擾推挽式驅動器130的操作，但允許AC電源信號或成分到達電源節(jié)點150。
[0033]推挽式驅動器130被耦合到電源觸點160，該電源觸點160例如可提供穿過推挽式驅動器130的合適電源電流和/或電源電壓來允許它的操作。推挽式驅動器130還被耦合到參考電勢170的觸點。參考電勢例如可低于電源觸點160處存在的相應電源電勢。
[0034]通過反饋180，電源節(jié)點150還被耦合到運算放大器190的反相輸入端。包絡跟蹤信號或ET信號可被提供至運算放大器190的非反相輸入端。運算放大器的輸出端被耦合至推挽式驅動器130，基于此，電源信號的AC成分被提供給電源節(jié)點150。
[0035]在圖1中所示的包絡跟蹤系統(tǒng)100中，功率放大器110的電源信號的AC峰值因此由推挽式驅動器130來提供，該驅動器可被實現(xiàn)為寬帶驅動器。由于經(jīng)由電感器120耦合的DC信號，功率放大器110的電源信號可選地是經(jīng)DC偏移的。DC電源信號和AC電源信號可通過電感器120和耦合電容器140而彼此分離。
[0036]提供至推挽式驅動器130的電源電壓或電源電勢可足夠高以允許峰峰電壓生成，這最終可要求實現(xiàn)升壓變換器。然而，這樣的升壓變換器可在它的能量消耗方面負面地影響這樣的系統(tǒng)的總體效率，因為它在高電平和低電源電平或低電池電壓時的更低效率。另夕卜，實現(xiàn)相應的升壓變換器可能需要額外地付出設計努力。
[0037]圖2示出了包括根據(jù)示例的推挽式驅動器210的包絡跟蹤系統(tǒng)200的簡化框圖，其輸出端220被耦合到負載230，該負載在圖2中再次被示出為功率放大器240。功率放大器240例如可對應于圖1中所示的功率放大器110。
[0038]更具體一點，輸出端220被耦合到功率放大器240的電源觸點250，其被配置為向功率放大器240提供操作所必需的能量。經(jīng)由輸入端260，功率放大器240被提供以要放大的輸入信號，該輸入信號然后在它的輸出端270以放大形式被提供為功率放大器240的輸出信號。
[0039]然而，作為功率放大器240的替代，推挽式驅動器210可同樣被耦合到另一負載，例如電阻性負載等等。
[0040]推挽式驅動器210包括驅動器電路280，該電路被耦合到電源電勢的觸點290和參考電勢的觸點300。參考電勢例如可小于電源電勢。例如，參考電勢可與地電勢相一致，但也可以不同于地電勢。例如，在對稱驅動器電路280以及因此對稱的推挽式驅動器210的情形中，參考電勢例如可對應于負電源電勢。然而，還可使用任何其他參考電勢，例如地電勢和電源電勢之間的任何電勢。
[0041]推挽式驅動器210包括推級(push stage)310，其經(jīng)由第一耦合電容器320被耦合到推挽式驅動器210的輸出端220。推挽式驅動器210還包括挽級(pull stage) 330，其經(jīng)由第二耦合電容器340被耦合到推挽式驅動器的輸出端220。
[0042]因此，在電源電勢的觸點290處提供的驅動器電源可最終不被要求提供足夠的電壓范圍來覆蓋推挽式驅動器210的完全操作。電源電勢，也可被稱作相對于參考電勢的驅動器電源電壓，因此僅需要支持約全電壓擺幅的一半的峰值電壓生成。因此，最終可以將驅動器電源電壓以及因此的電源電勢減小至約圖1中所示更傳統(tǒng)方案的電壓的一半。
[0043]在不實現(xiàn)升壓變換器的情況下操作根據(jù)示例的推挽式驅動器210是可能的，該升壓變換器會降低總體實現(xiàn)的效率。例如，使用與升壓變換器相比具有更好效率的降壓變換器來提供電源電勢是可能的。甚至直接從對設備進行供電的電池的電池電壓中獲得必需的能量和必需的電源電勢是可能的。
[0044]然而，作為實現(xiàn)單個電容器140的替代，在根據(jù)示例的推挽式驅動器210中，至少兩個分離的耦合電容器320、340被用于分別將推級310和挽級330分離地耦合至推挽式驅動