[发明专利]用于过程变化和电源调制的准确偏置跟踪

说明书

有关申请的交叉引用

本申请要求对Leong等人的、标题为“Accurate Bias Tracking for Process Variation and Supply Modulation”、于2010年12月23日提交的第61/426,740号美国临时申请的优先权，出于所有目的通过引用其整体将其并入于此。

技术领域

本发明的实施例主要地涉及电流镜电路，并且更具体而言，本发明的实施例涉及用于电流镜电路中的过程变化和电源调制的准确偏置跟踪。

背景技术

除非这里另有明示，在本节中描述的方式不是在本申请中的权利要求的现有技术并且未由于包含于本节而被承认为现有技术。

电流镜是被配置为通过控制电路的另一支路中的电流来复制电路的一个支路中的电流，使得无论电路上的负载是否改变都保持电路的输出电流恒定。复制的电流可以用于DC电源或者AC电源。电流镜在多种应用(比如功率放大)中有用。放大器可以被被配置为接收RF信号并且放大RF信号的功率。为了用放大的功率准确再现RF信号，可以通过电流镜偏置功率放大器，使得功率放大器的电流保持恒定。

图1是已知电流镜100的简化示意图。电流镜包括偏置支路105和功率放大器(PA)核心110。偏置支路105包括串联的晶体管M1和M3，并且PA核心包括串联的晶体管M2和M4。电流镜的晶体管是MOSFET。为了方便，晶体管M1、M2、M3和M4这里有时分别称为M1、M2、M3和M4而无前缀项“晶体管”。M1和M2源极连接到电源Vdd，其中M1经由受控电流源112连接到Vdd并且M2源极经由电感器115连接到Vdd。连接M1的源极和栅极以定义栅极-源极节点，该节点连接到M2的栅极以偏置M2。第一Vout1节点设置于电感器115与M2的源极之间。

M3和M4漏极连接到接地，其中M4漏极经由电感器120连接到接地。连接M3的漏极和栅极以定义栅极-漏极节点，该节点连接到M4的栅极以偏置M4。第二Vout2节点设置于电感器120与M4的漏极之间。M1和M3充当针对Vdd的分压器，其中在M1与M3之间的节点X应当是Vdd/2。类似地，M2和M4充当分压器，其中在节点Y的电压也应当是Vdd/2。节点Y是用于向PA核心中的AC输入的输入节点。

为了电流镜100的准确电流映射，在M1与M3之间的节点X的电压应当跟踪在M2与M4之间的节点Y的电压。然而节点X的电压可能不确定。在节点X的电压的不确定性使得节点Y多于或者少于Vdd/2，这影响电流镜并且由此影响PA核心的线性范围。

发明内容

本发明的实施例主要地涉及电流镜电路，并且更具体而言，本发明的实施例涉及用于电流镜电路中的过程变化和电源调制的准确偏置跟踪。

根据本发明的一个实施例，一种电流镜包括耦合到功率放大器核心的偏置支路。偏置支路包括在电压源与接地之间串联配置的第一和第二晶体管以及在电压源与接地之间耦合的分压器。偏置支路还包括被配置为接收分压器的分压电压和在第一晶体管与第二晶体管之间的节点的电压作为输入的运算放大器。运算放大器被被配置为如果在节点的电压升至在分压电压以上或者降至分压电压以下则驱动第二晶体管的栅极以将节点拉向分压电压。功率放大器核心包括在电压源与接地之间串联配置的第三晶体管和第四晶体管。耦合第一晶体管的栅极和第三晶体管的栅极。耦合第二晶体管的栅极和第四晶体管的栅极。

根据一个具体实施例，第一晶体管和第二晶体管与第三晶体管和第四晶体管互补。

根据另一具体实施例，分压电压是电压源的电压除以二。

根据另一具体实施例，分压器包括串联的第一电阻器、第二电阻器和第三电阻器，其中第一电阻器耦合到电压源，第三电阻器耦合到接地，并且第二电阻器耦合于第一电阻器与第三电阻器之间。第一晶体管的第一源极-漏极区域和第二源极-漏极区域分别耦合到电压源和第二晶体管的第一源极-漏极区域。第二晶体管的第二源极-漏极区域耦合到接地。偏置支路还包括第二运算放大器，第二运算放大器具有：第一输入，耦合到第一晶体管的第一源极-漏极区域；第二输入，在第一电阻器与第二电阻器之间耦合到分压器并且被配置为接收电压源的第二分压电压。第二运算放大器还包括：输出，被配置为如果在第二节点的第二电压升至第二分压电压以上或者降至第二分压电压以下则驱动第一晶体管的栅极以将第二节点拉向第二分压电压。

根据另一具体实施例，偏置支路还包括在第一晶体管的第一源极-漏极区域与栅极之间设置的耦合电容器。