[发明专利]放大器电路

说明书

技术领域

本公开涉及放大器，具体地而非排除地，涉及一种例如在无线局域网(WLAN)应用中可以配置用于射频(RF)信号的低噪声放大器(LNA)。

背景技术

微波和毫米波频率放大器和LNA已经被越来越多地实现在转变频率(transit frequency)ft＞100GHz的硅双极型和金属-氧化物FET技术中。

发明内容

根据本发明的第一方面，提出了一种放大器电路，包括：输入端子，配置为接收射频输入信号；输出端子配置为提供射频输出信号；第一晶体管，具有第一集电极、第一发射极和第一基极；第二晶体管，具有第二集电极、第二发射极和第二基极；旁路开关；以及控制器。第一基极连接至输入端子和第二发射极；第一集电极连接至电路电压源和输出端子；第一发射极连接至地和第二基极；第二集电极连接至集电极电压源；以及旁路开关连接在第一基极和输出端子之间。控制器配置为根据射频输入信号的幅度级别按照正常操作模式或旁路操作模式来操作放大器电路，其中控制器配置为在正常操作模式下关断旁路开关，并且在旁路操作模式下接通旁路开关，以选择性地旁路第一晶体管。

如果控制器接通旁路开关以旁路第一晶体管，那么在不存在第二晶体管的情况下，将要求诸如串联隔离开关之类的器件以防止谐波信号产生。对于使用标准硅NMOS器件的放大器电路在高频下的操作来说，这种开关可能实施起来非常困难和昂贵，这至少部分地是由于过多的损耗引起的。有利地，放大器电路中的第二晶体管用于抵消放大器电路中的二次谐波失真。可以将第一晶体管看作是主放大器件，并且可以将第二晶体管看作是谐波抵消器件。

控制器可以配置为将射频输入信号的幅度级别与预定的幅度阈值进行比较，以确定是按照正常操作模式还是按照旁路操作模式操作。可能存在多个预定的阈值级别以说明滞后现象，并且控制器可以配置为将射频输入信号的幅度级别与所选择的预定幅度阈值进行比较。

控制器可以配置为当射频输入信号的幅度级别在预定的幅度阈值以上时按照旁路操作模式操作。控制器可以配置为当射频输入信号的幅度级别在预定幅度阈值以下时按照正常操作模式操作。

第一晶体管和第二晶体管可以匹配。也就是说，可以将第一和第二晶体管看作是等同或相同的晶体管，每一个均连接在如上所述的放大器电路中。第一晶体管和第二晶体管每一个均可以具有以下的一个或多个：相同的面积；相同的形状因子；相同的形状；以及相同的朝向。

通过匹配第一和第二晶体管，放大器电路有利地用于抵消二次谐波失真，而与任意过程变量无关。这是因为，由于晶体管匹配/等同导致电路关于第一和第二晶体管是对称的。

放大器电路可以包括偏置电路。控制器可以配置为控制偏置电路，使得在正常操作模式下偏置电路向第一晶体管的第一基极提供偏置电压。控制器可以配置为控制偏置电路，使得在旁路操作模式下偏置电压与第一晶体管的第一基极断开。放大器电路可以包括经由第一发射极偏置开关选择性地可连接至第一发射极的第一发射极偏置电压源。放大器电路可以包括经由第二发射极偏置开关选择性地可连接至第二发射极的第二发射极偏置电压源。控制器可以配置为在旁路操作模式下操作第一发射极偏置开关和第二发射极偏置开关，使得向第一发射极和第二发射极施加偏置电压。控制器可以配置为在正常模式下操作第一发射极偏置开关和第二发射极偏置开关，使得将偏置电压从第一发射极和第二发射极断开。

通过包括第一和第二电压源，有利地，可以将第一和第二晶体管偏置，这加强了对放大器电路中信号失真的消除，并且增加了放大器电路的线性度。

放大器电路可以包括第一电容器。第一电容器可以连接在输入端子和旁路开关之间的结与第一基极之间。放大器电路可以包括第二电容器。第二电容器可以连接在输入端子和旁路开关之间的结与第二发射极之间。

有利地，按照这种方式连接第一和第二电容器良好地维持了电路关于第一晶体管和第二晶体管的对称性，另外，这些电容器通过用作DC块来防止由第一和第二电压源提供的偏置彼此干扰。

第一发射极偏置电压源可以配置为供应电压，所述电压是第二发射极偏置电压源配置为供应的电压的实质上一半。由于电路的对称性，这种情况有利地出现，并且提供更加简单且可预测的放大器电路操作。

放大器电路可以包括：输入电容器，在输入端子与第一基极、第二发射极和旁路开关之间的结之间。放大器电路可以包括：输出电容器，在输出端子与旁路开关、第一集电极和电压源之间的结之间。