[發明專利]將推挽放大器校準到低二階失真

有效

• 申請號: 201480084622.5
• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號: CN107223309B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 亨利克·斯約蘭達
• 申請（專利權）人: 瑞典愛立信有限公司
• 主分類號: H03F1/32
• 分類號: H03F1/32;H03F3/30
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 黃亮

一種集成電路包括第一放大器電路，所述第一放大器電路具有被配置為被校準到低二階失真的推挽放大器。所述集成電路還包括具有至少一個推挽放大器(20，21)的第二放大器電路(15)，其中，晶體管的尺寸之間的尺寸比能夠通過調節至少一個晶體管器件的尺寸來調節。該尺寸比可被連續調節為多個值，且針對每個值，確定在施加了測試信號(LO_in)的情況下推挽放大器的第一輸出信號(V₁)和在沒有施加測試信號的情況下推挽放大器的第二輸出信號(V₂)。確定使推挽放大器輸出信號(V₁，V₂)之差最接近于零的尺寸比，并根據所確定的尺寸比，對第一放大器電路的推挽放大器進行校準。

技術領域

本發明涉及包括具有至少一個推挽放大器的放大器電路在內的電子集成電路、包括至少一個這種電子集成電路在內的電子裝置、以及校準這種電子集成電路的方法。

背景技術

模擬信號處理用于許多電子系統，且通常模擬信號處理使用用于放大模擬信號的電路。這種電子系統的示例是用于射頻信號的直接轉換接收機，該接收機是移動電話中最流行的接收機類型。在這樣的接收機中，射頻信號或其下變頻版本在被轉換至數字域以供進一步處理之前通常在模擬信號處理中被放大和/或濾波。因此，與此有關的相關組成部分是放大器、混頻器、濾波器和模數轉換器。

這種接收機的性能很大程度上取決于模擬信號處理，因此相關的組成部分需要滿足一些嚴格的要求。尤其，它們必須顯示出足夠高的線性度，從而可以使失真最小化。在大多數電子系統中不希望有偶階非線性，并且偶階非線性對直接轉換接收機的性能特別有害。因此，在這樣的接收機中，在整個模擬信號路徑上對偶階線性有非常嚴格的要求。應注意，偶階非線性的最相關類型是二階非線性，且因此經常使用該術語作為替代。

偶階非線性是晶體管固有的。最流行的是使用MOS晶體管，它是具有純二階非線性的理想平方律器件。雙極晶體管具有強非線性的指數特性。

通過使用差分電路可以降低或消除偶階非線性。消除的程度取決于電路的兩半之間的匹配。然而，在蜂窩接收機的設計中，為了節省成本，趨勢是使用針對移動電話收發機的單端輸入而不是差分輸入，這降低了使用這種類型的消除的可能性。

另一個最近的趨勢是減少天線和接收機之間的濾波量，以要求提高線性度。通常，天線濾波器(例如，SAW(表面聲波)濾波器)已在天線和模擬信號處理之間使用。去除天線濾波器意味著：在單端的收發機芯片的輸入端將存在非常強的干擾。然后偶階非線性將在接收機的單端部分(即低噪聲放大器)中產生強低頻信號，并且如果未被阻擋，則也將在差分部分(即基帶)中產生強低頻共模信號。這些信號將減少所需信號的余量，因此應被最小化。更重要的是：在去除了天線濾波器的情況下，強帶外信號可能在低噪聲放大器中進行互調，并且如果互調產物與要接收的信號處于相同的頻率，則會阻擋接收。互調可能由于偶階和奇階非線性這二者而發生。

在這些情況下可以使用的放大器類型是推挽放大器。推挽放大器通常采用在兩個供電電壓(通常為正供電電壓和負供電電壓或接地)之間串聯布置的一對互補的具有相反導電類型的晶體管器件來實現。晶體管器件之一被布置為從正供電電壓向負載提供電流，而另一個被布置為從負載向地或負供電電壓灌入(sink)電流。這種放大器類型是令人感興趣的的，特別是因為其具有兩個晶體管器件的對稱結構意味著理論上偶階諧波被消除，使得可以避免或至少減少偶階非線性。此外，推挽放大器結構簡單，并且具有低功耗和相對高的增益。

如果兩個互補晶體管器件被設計為除了導電類型相反之外具有相同的模擬特性，則放大器級的偶階非線性應該非常低或為零。然而，在集成電路上制作放大器期間，兩個晶體管器件通常在不同的工藝步驟中形成，這意味著在實踐中，由于制作公差，針對兩個互補晶體管器件難以得到相同的模擬特性，且因此在放大器級仍然存在一定量的偶階非線性。因此，在實踐中，推挽放大器對于該應用似乎不像其理想狀態下應當的那樣有益，除非可以解決制作公差的問題。