[發明專利]多繞組變壓器耦合的放大器

有效

• 申請號: 201410005796.X
• 申請日: 2014-01-07
• 公開（公告）號: CN103916090B
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: E·P·戈登
• 申請（專利權）人: 美國亞德諾半導體公司
• 主分類號: H03F3/195
• 分類號: H03F3/195
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 劉倜

技術領域

本發明大體涉及電子設備領域，并且更具體地，涉及一種多繞組變壓器耦合的放大器。

背景技術

射頻(RF)放大器逐漸用于許多應用，包括軍事、醫療、通信和消費應用。RF放大器的示例應用包括驅動至另一個高功率源、驅動發射天線、微波加熱以及激勵諧振空腔結構。RF放大器通常可以用于高性能信號鏈，其中失真性能、信噪比和低功耗是所期望的。RF放大器還用于通信中的發射機和接收機級以及其它信號處理設備。可靠、有效并且緊湊的放大器可以在不同應用中改進總體系統性能。

發明內容

一種集成電路包括RF放大器，所述RF放大器具有以兩條負反饋路徑耦合至增益設備的三股變壓器。三股變壓器包括第一繞組、第二繞組、第三繞組，第一電介質芯安置在第一繞組與第二繞組之間，并且第二電介質芯安置在第二繞組與第三繞組之間。第一繞組與第二繞組之間的第一繞組比率與第二繞組與第三繞組之間的第二繞組比率組合來設定RF放大器的總增益。在特定實施方案中，增益設備是晶體管，第一繞組耦合至晶體管的基極，第二繞組耦合至晶體管的集電極，并且第三繞組耦合至晶體管的發射極。

在特定實施方案中，第一繞組進一步耦合至RF放大器的輸入端，第二繞組進一步耦合至RF放大器的輸出端和電源，并且第三繞組進一步耦合接地(例如，參考電壓，在系統中根據所述參考電壓對其它電壓進行測量)。在一些實施方案中，可以將負反饋電阻耦合在發射極與第三繞組之間。在其它實施方案中，位于第一繞組與基極之間的交流阻塞扼流圈可以對雙極晶體管的基極提供直流偏壓。

在一些實施方案中，具有耦合至另一個增益設備的第二三股變壓器的額外RF放大器可以與RF放大器級聯來獲得更高增益放大，其中第二三股變壓器耦合至RF放大器的輸出端。可以在第二RF放大器的輸出端處提供匹配網絡來匹配輸出阻抗，并且可以在RF放大器的輸入端處提供另一個匹配網絡來匹配輸入阻抗。在另一個實施方案中，可以橫跨三股變壓器提供有源匹配網絡來匹配輸入阻抗。

附圖說明

為了提供對本發明及其特征和優點的更完整的理解，結合附圖來參考以下描述，其中相似參考數字代表相似部分，在附圖中：

圖1是根據一個實施方案的具有多繞組變壓器耦合的放大器的集成電路的簡化電路圖；

圖2A至圖2D是根據一個或多個實施方案的變壓器的示例細節的簡化框圖；

圖3是根據一個實施方案的集成電路的其它示例細節的簡化電路圖；并且

圖4是示出集成電路的實施方案的其它示例細節的簡化電路圖。

具體實施方式

根據一些實施方案，與當前可用RF放大器相比，本發明提供了一種位于更小芯片覆蓋面積(例如，半導體芯片面積)上的更線性的RF放大器。一般來說，典型芯片上變壓器可以大體配置為多端口式(例如，2端口、3端口、或4端口)設備。端口的數目可以基于變壓器的特定應用。例如，2端口變壓器可以用于差動電路中，例如，作為低噪聲放大器(LNA)電路中的源極負反饋電感器。3端口變壓器通常用作LNA和功率放大器(PA)電路中的單端至差動變換器(平衡-非平衡變換器)。4端口變壓器通常用于差動混合器電路。變壓器的特性(如耦合系數k、匝數比n和其它參數)可以取決于變壓器的物理結構而發生顯著變化。

變壓器通常用于增加放大器中晶體管的線性，或者設定放大器的增益。在一個配置中，包括初級繞組和次級繞組的常規變壓器可以耦合至晶體管的集電極和基極(其中一個繞組耦合至集電極，而另一個繞組耦合至基極)。每級RF放大器的增益(在具有多個晶體管的級聯放大器中)通常由變壓器比設定，以使輸出擺幅隨輸入電壓和每級的增益而變化。變壓器還可以提供輸出阻抗匹配。