用于偏置RF电路的系统和方法技术方案

本文公开了用于偏置RF电路的系统和方法。根据一个实施例，一种电路包括复制输入晶体管、第一复制共源共栅晶体管、有源电流源和有源共源共栅偏置电路。有源电流源被配置为通过调节复制输入晶体管的控制节点的电压来将流过第一复制共源共栅晶体管和复制输入晶体管的电流设置为预定值。有源共源共栅偏置电路包括耦合到第一复制共源共栅晶体管的控制节点的第一输出。有源共源共栅偏置电路被配置为通过调节第一复制共源共栅晶体管的控制节点的电压来将复制输入晶体管的漏极电压设置为预定电压。

【技术实现步骤摘要】
用于偏置RF电路的系统和方法
本专利技术一般地涉及电子设备，并且更具体地涉及用于偏置RF电路的系统和方法。
技术介绍
诸如蜂窝电话、GPS接收器和支持Wi-Fi的笔记本电脑和平板电脑等与无线通信系统一起使用的电子设备通常包含信号处理系统，其具有到模拟世界的接口。这样的接口可以包括有线和无线接收器，其接收发射的功率并且将接收的功率转换为可以使用模拟或数字信号处理技术来解调的模拟或数字信号。典型的无线接收器架构包括低噪声放大器(LNA)，其放大可以由天线接收的非常小的信号并且将经放大的信号传递到随后的放大和/或信号处理阶段。通过在LNA处提供增益，使得后续增益处理阶段对噪声不敏感，从而实现较低的系统噪声系数。LNA电路通常包含至少一个晶体管和输入匹配网络。可以由诸如电感器和电容器等一个或多个无源器件组成的输入匹配网络的目的是提供与诸如天线、滤波器、RF开关或其他电路等前一级的阻抗匹配和/或噪声匹配。LNA实现还可以包括输出匹配网络、偏置网络和其他电路结构。在无线接收器非常靠近发射器的一些无线应用场景中，例如，在无线路由器附近操作的支持Wi-Fi的设备的情况下，无线设备的RF前端可能暴露在非常高的信号电平。因此，为了保持足够的线性度，LNA可以被配置为具有可变增益，或者可以在高信号环境中完全被旁路。然而，向LNA提供可变增益功能的附加的复杂性对于在各种增益设置下保持良好的噪声和失真性能提出了附加的挑战。
技术实现思路
根据一个实施例，一种电路包括复制输入晶体管、第一复制共源共栅晶体管、有源电流源和有源共源共栅偏置电路。有源电流源被配置为通过调节复制输入晶体管的控制节点的电压来将流过第一复制共源共栅晶体管和复制输入晶体管的电流设置为预定值。有源共源共栅偏置电路包括耦合到第一复制共源共栅晶体管的控制节点的第一输出，并且有源共源共栅偏置电路被配置为通过调节第一复制共源共栅晶体管的控制节点的电压来将复制输入晶体管的漏极电压设置为预定电压。附图说明为了更完整地理解本专利技术及其优点，现在参考以下结合附图的描述，在附图中：图1A示出了示例性可变增益LNA和相关联的偏置发生器的示意图，并且图1B示出了可以用于图1A的可变增益LNA中的电平移位器电路；图2示出了实施例可变增益LNA和相关联的偏置发生器的示意图；图3A示出了另一实施例可变增益LNA的示意图；并且图3B示出了图3A中所示的电路的一部分的半导体布局的平面图；图4A示出了另一实施例可变增益LNA的示意图；并且图4B示出了图4A中所示的电路的一部分的半导体布局的平面图；图5示出了利用实施例LNA的实施例RF系统；图6示出了总结关于电源电压的偏置设置和增益设置的表格；图7示出了实施例VCO；以及图8示出了实施例方法。除非另有指示，否则不同附图中的相应数字和符号通常指代相应的部分。绘制附图是为了清楚地说明优选实施例的相关方面，并且附图不一定按比例绘制。为了更清楚地说明某些实施例，指示相同结构、材料或处理步骤的变化的字母可以在图号之后。具体实施方式下面详细讨论当前优选实施例的制作和使用。然而，应当理解，本专利技术提供了可以在各种具体上下文中实施的很多适用的专利技术概念。所讨论的具体实施例仅说明制作和使用本专利技术的具体方式，并不限制本专利技术的范围。将关于具体上下文中的优选实施例、用于可变增益低噪声放大器(LNA)的系统和方法以及相关联的偏置发生器来描述本专利技术。在一个实施例中，诸如具有输入晶体管和一个或多个共源共栅晶体管的LNA等的RF电路使用具有相应的复制输入晶体管和一个或多个相应的复制共源共栅晶体管的复制偏置结构来被偏置。第一放大器用于通过控制与对应于RF电路中的电感负载的一个或多个复制共源共栅晶体管串联的电阻器两端的电压来设置复制偏置结构中的电流，并且第二放大器通过控制一个或多个复制共源共栅晶体管的栅极电压来设置复制输入晶体管两端的电压。虽然闭环反馈用于设置复制偏置结构本身中的电流和电压，但复制偏置结构以开环方式向RF电路提供偏置电压。因此，落在第一放大器和第二放大器的带宽内的互调产物不会显著降低RF电路的线性度。在一个实施例中，可变增益LNA电路通过改变耦合到一个或多个共源共栅晶体管的栅极的阻抗来提供可调增益。当高阻抗耦合到一个或多个共源共栅晶体管的栅极时，LNA的增益减小，以及当低阻抗耦合到一个或多个共源共栅晶体管的栅极时，LNA的增益增加。通过在耦合到输入晶体管的栅极的输入电感器与耦合到输入晶体管的源极的退化电感器之间提供电感性耦合的前馈路径来进一步调节可变增益LNA的增益。当电感性耦合的前馈路径被激活时，可变增益LNA的增益减小，并且当电感性耦合的前馈路径被去激活时，可变增益LNA的增益增加。图1A示出了示例性LNA100，LNA100包括输入晶体管126、与输入晶体管126串联耦合的共源共栅晶体管122和124、输出电感器108以及退化电感器128和130。电感器108也可以被称为电感性上拉电路。与输入晶体管126的栅极串联耦合的电感器118提供RF输入匹配。输入晶体管126以及共源共栅晶体管122和124可以如图所示使用NMOS晶体管来实现，或者可以使用其他器件类型来实现，包括但不限于双极晶体管和PHEMT晶体管。在操作期间，可以通过使用开关晶体管132旁路退化电感器130来改变LNA100的增益。因此，电感器130也可以被称为可选择的电感器。例如，当使用晶体管132旁路退化电感器130时，LNA100在高增益条件下操作。另一方面，当晶体管132截止时，由于与退化电感器128串联耦合的退化电感器130的附加阻抗，LNA100在较低增益条件下操作。在本公开中，诸如晶体管122、124、126和132等各种公开的NMOS晶体管的沟道或主电流路径可以称为负载路径，并且这些晶体管的源极/漏极端子可以称为负载路径端子。在非NMOS晶体管中，主电流路径和连接到主电流路径的端子也可以称为负载路径和负载路径端子。使用放大器110和134来对LNA100进行偏置。使用包括参考电流源106、电阻器104和放大器110的有源电流源来控制流过晶体管122、124和126的电流。耦合在放大器110的输出与RF输入端口RIN之间的电阻器116用于防止放大器110的低输出阻抗在高频下加载输入端口。在操作期间，参考电流源106引起电流流过电阻器104。具有连接到电阻器104和电感器108的输入的放大器110调节晶体管126的栅极电压，直到电感器108两端的电压基本上等于电阻器104两端的电压。因此，如果使用与电感器108类似的材料构造电阻器104，则可以控制通过电感器108的电流，使得它是由参考电流源106提供的电流的缩放版本。例如，如果使用集成电路上的特定金属层构造电感器108并且如果使用来自与电感器108相同的层的金属电阻器构造电阻器104，则通过电感器108的电流将跟踪通过电阻器104的电流。根据一个具体示例，如果使用来自第一金属层的100个正方形构建电感器108，并且使用来自相同的第一金属层的1000个正方形构建电阻器104，则流过电感器108的电流是流过电阻器104的电流的10倍，因为电阻器104的电阻是电感器108的电阻的1/10。耦合在电源输入端口VDD与电阻器104之间的低通滤波器1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电路，包括：复制输入晶体管，包括被配置为与RF电路的输入晶体管的控制节点耦合的控制节点；第一复制共源共栅晶体管，与所述复制输入晶体管串联耦合，所述第一复制共源共栅晶体管包括被配置为与所述RF电路的第一共源共栅晶体管的控制节点耦合的控制节点；有源电流源电路，具有与所述复制输入晶体管的所述控制节点耦合的第一输出，所述有源电流源电路被配置为通过调节所述复制输入晶体管的所述控制节点的电压来将流过所述第一复制共源共栅晶体管和所述复制输入晶体管的电流设置为预定值；以及有源共源共栅偏置电路，包括与所述第一复制共源共栅晶体管的所述控制节点耦合的第一输出，所述有源共源共栅偏置电路被配置为通过调节所述第一复制共源共栅晶体管的所述控制节点的电压来将所述复制输入晶体管的漏极电压设置为预定电压。

【技术特征摘要】
2017.10.09 US 15/728,2641.一种电路，包括：复制输入晶体管，包括被配置为与RF电路的输入晶体管的控制节点耦合的控制节点；第一复制共源共栅晶体管，与所述复制输入晶体管串联耦合，所述第一复制共源共栅晶体管包括被配置为与所述RF电路的第一共源共栅晶体管的控制节点耦合的控制节点；有源电流源电路，具有与所述复制输入晶体管的所述控制节点耦合的第一输出，所述有源电流源电路被配置为通过调节所述复制输入晶体管的所述控制节点的电压来将流过所述第一复制共源共栅晶体管和所述复制输入晶体管的电流设置为预定值；以及有源共源共栅偏置电路，包括与所述第一复制共源共栅晶体管的所述控制节点耦合的第一输出，所述有源共源共栅偏置电路被配置为通过调节所述第一复制共源共栅晶体管的所述控制节点的电压来将所述复制输入晶体管的漏极电压设置为预定电压。2.根据权利要求1所述的电路，进一步包括所述RF电路，所述RF电路包括所述输入晶体管和所述第一共源共栅晶体管。3.根据权利要求2所述的电路，其中所述RF电路是低噪声放大器电路。4.根据权利要求1所述的电路，进一步包括与所述第一复制共源共栅晶体管串联耦合的第二复制共源共栅晶体管，所述第二复制共源共栅晶体管包括被配置为与所述RF电路的第二共源共栅晶体管的控制节点耦合的控制节点，其中所述有源共源共栅偏置电路进一步包括与所述第二复制共源共栅晶体管的所述控制节点耦合的第二输出。5.根据权利要求4所述的电路，其中所述有源共源共栅偏置电路包括耦合在所述有源共源共栅偏置电路的所述第一输出与所述第二输出之间的电平移位电路。6.根据权利要求1所述的电路，其中所述有源电流源电路包括：参考电流源；第一电阻器，在第一节点处耦合在参考电压节点与所述参考电流源之间；第二电阻器，耦合在所述第一共源共栅晶体管的漏极与所述参考电压节点之间；以及第一放大器，具有耦合到所述第一节点的第一输入、耦合到所述第一共源共栅晶体管的漏极的第二输入和耦合到所述复制输入晶体管的所述控制节点的输出。7.根据权利要求1所述的电路，其中所述有源共源共栅偏置电路包括第二放大器，所述第二放大器具有耦合到所述复制输入晶体管的漏极的第一输入、耦合到偏置参考电压节点的第二输入和耦合到所述第一复制共源共栅晶体管的所述控制节点的输出。8.根据权利要求7所述的电路，进一步包括数模转换器，所述数模转换器具有耦合到所述偏置参考电压节点的输出。9.一种使用偏置电路来偏置RF电路的方法，所述RF电路包括与第一共源共栅晶体管串联耦合的输入晶体管，所述偏置电路包括与第一复制共源共栅晶体管串联耦合的复制输入晶体管，所述方法包括：通过调节所述复制输入晶体管的控制节点的电压来将流过所述第一复制共源共栅晶体管和所述复制输入晶体管的电流设置为预定值；通过调节所述第一复制共源共栅晶体管的控制节点的电压来将所述复制输入晶体管的漏极电压设置为预定电压；向所述RF电路的所述第一共源共栅晶体管的控制节点施加所述第一复制共源共栅晶体管的所述控制节点处的电压；以及向所述RF电路的所述输入晶体管的控制节点施加所述复制输入晶体管的所述控制节点处的电压。10.根据权利要求9所述的方法，其中设置流过所述第一复制共源共栅晶体管和所述复制输入晶体管的电流包括：测量耦合在参考电流源与参考电压节点之间的第一电阻器两端的第一电压与耦合在所述第一复制共源共栅晶体管的漏极与所述参考电压节点之间的第二电阻器两端的第二电压之间的电压差；使用放大器来放大所测量的电压差；以及向所述复制输入晶体管的所述控制节点施加经放大的所测量的电压差。11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：对电源电压进行低通滤波；以及向所述参考电压节点施加经低通滤波的电源电压。12.根据权利要求9所述的方法，其中将所述复制输入晶体管的漏极电压设置为预定电压包括：测量偏置参考电压节点处的电压与所述复制输入晶体管的所述漏极电压之间的电压差；使用放大器来放大所测量的电压差；以及向所述第一复制共源共栅晶体管的所述控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·伊尔科维，A·贝尼施，P·普凡，HD·霍尔穆斯，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE