[發明專利]電壓?電流轉換器和射頻收發器

在審

• 申請號: 201611029959.3
• 申請日: 2016-11-15
• 公開（公告）號: CN106873693A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 葉恩祥;葉子禎;羅安訓
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司11409
• 代理人: 章社杲,李偉

技術領域

本發明的實施例涉及半導體領域，更具體地涉及電壓-電流轉換器和射頻收發器。

背景技術

射頻(RF)發射結構利用電壓-電流(V2I)轉換器以將全波電壓輸入轉換為用于在RF信道上方發射的半波電流輸出，諸如無線發射。例如，在諸如發射或接收信號的無線電操作期間，長期演變(LTE)利用一個或多個V2I轉換器。

在理想(例如，理論上)的情況中，V2I轉換器的輸入具有較高的阻抗，使得基本上沒有電流流至V2I轉換器中。電流的缺乏在輸入端處生成虛擬接地，這造成輸入端表現得仿佛耦合至地(例如，為了計算由一個或多個附加的電路元件生成的電流的目的，在輸入端處的電壓有效地為零)。虛擬接地向V2I轉換器提供線性特性。在全波輸入的負周期期間，常規的V2I系統不能提供虛擬接地，導致當輸出波形接近零時的非線性特性。圖1示出了V2I轉換電路的典型的非線性輸出的一個實施例。當電壓輸入信號接近零時(例如，過渡至輸入電壓信號的負周期或從輸入電壓信號的負周期過渡)，常規的V2I轉換器缺乏良好的虛擬接地，導致具有非線性部分52的電流輸出50。理想的波形54示出為虛線且表示不含非線性部分的理論輸出波。一些常規的V2I系統能夠在窄帶寬內提供線性特性，但是不能在大帶寬上提供高線性和高性能。常規的V2I系統包括導致輸出信號下降至V2I轉換器的靜態電流(quiescent current)56以下的過程變化(process variations)。當輸出信號下降至靜態電流56以下時，引入附加的變化和非線性。

發明內容

本發明的實施例提供了一種電壓-電流轉換器，包括：轉換器電路，具有輸入節點、放大信號節點以及輸出端，其中，所述輸入節點配置為接收輸入電壓信號，并且所述輸出端配置為提供半波電流信號；晶體管，具有柵極、源極和漏極，其中，所述輸入節點耦合至所述源極或所述漏極中的一個，以及所述放大信號節點耦合至所述柵極，其中，在所述輸入電壓信號的負周期期間，所述晶體管提供電流并且在所述轉換器電路的所述輸入節點處保持預定的非零電壓；以及過程跟蹤穩定器，在所述源極或所述漏極中的另一個處耦合至所述晶體管，其中，所述過程跟蹤穩定器配置為生成用于所述晶體管的控制電壓，并且其中，當所述輸入電壓信號為零時，所述控制電壓配置為在所述轉換器電路的所述輸出節點處保持預定的非零電流。

本發明的實施例還提供了一種射頻收發器，包括：變壓器；以及電壓-電流轉換器，包括：轉換器電路，具有輸入節點、放大信號節點以及輸出端，其中，所述輸入節點配置為接收輸入電壓信號；晶體管，具有柵極、源極和漏極，其中，所述輸入節點耦合至所述源極或所述漏極中的一個，以及所述放大信號節點耦合至所述柵極；以及過程跟蹤穩定器，在所述源極或所述漏極的另一個處耦合至所述晶體管，其中，所述過程跟蹤穩定器配置為生成用于所述晶體管的控制電壓，并且其中，當所述輸入電壓信號為零時，所述控制電壓配置為在所述轉換器電路的所述輸出節點處保持預定的非零電流。

本發明的實施例還提供了一種射頻收發器，包括：變壓器，耦合至多個電路路徑；多個電壓-電流轉換器，其中，所述多個電路路徑的每個都包括來自所述多個電壓-電流轉換器的電壓-電流轉換器，所述電壓-電流轉換器的每個都包括：轉換器電路，具有輸入節點、放大信號節點以及輸出端，其中，所述輸入節點配置為接收輸入電壓信號；晶體管，具有柵極、源極、和漏極，其中，所述漏極耦合至所述輸入節點并且所述柵極耦合至所述放大信號節點；以及過程跟蹤穩定器，耦合至所述晶體管的所述源極，其中，所述過程跟蹤穩定器配置為在所述源極處生成過程跟蹤電壓，其中，所述過程跟蹤穩定器配置為生成用于所述晶體管的控制電壓，以及其中，當所述輸入電壓信號為零時，所述控制電壓配置為在所述轉換器電路的所述輸出節點處保持預定的非零電流。

附圖說明

當結合附圖進行閱讀時，根據下面詳細的描述可以更好地理解本發明的實施例。應該強調的是，根據工業中的標準實踐，對各種部件沒有按比例繪制。實際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以被任意增大或縮小。

圖1是示出了具有與電壓輸入信號的過渡期(或零交叉)對應的非線性部分的常規V2I轉換器的半波電流輸出的圖表。

圖2示出了根據一些實施例的包括多個電壓-電流轉換器的RF收發器。

圖3示出了根據一些實施例的圖2的RF收發器的第一電壓-電流轉換器的電流路徑。

圖4示出了根據一些實施例的具有虛擬接地的電壓-電流轉換器。