[发明专利]低噪声电荷泵

说明书

公开了低噪声电荷泵。在某些实施例中，电荷泵包括：电荷泵输出端子，其提供电荷泵电压；开关电容器；以及多个开关，其在电荷泵的充电操作期间对开关电容器进行充电并且在电荷泵放电操作期间将开关电容器连接至电荷泵输出端子。开关在充电操作和放电操作之间无重叠地操作，使得电荷泵以低噪声操作。

技术领域

本发明的实施例涉及电子系统，且特别地涉及用于射频电子装置的电荷泵。

背景技术

射频(RF)通信系统可利用DC-DC电源转换来增强工作性能。通常，需要或期望超过电池电压的电压，而在其他情况下，则利用显著小于电池电压的电压。电荷泵是一种DC-DC电源转换器，其接收输入电压并基于输入电压生成更高或更低的电压。例如，电荷泵可使用电容器作为能量存储元件，以将输入电压转换为较高电压或较低电压。

具有一个或多个电荷泵的RF通信系统的示例包括但不限于移动电话、平板电脑、基站、网络接入点、便携式计算机和可穿戴电子装置。功率放大器给RF信号提供放大，该RF信号的频率范围约为30kHz至300GHz，例如，用于第五代(5G)蜂窝通信中的频率范围1(FR1)为约410MHz至约7.125GHz的范围。

发明内容

在某些实施例中，本申请涉及一种前端系统。前端系统包括：射频开关；开关控制器，其被配置为在开关使能信号的第一状态下采用电荷泵电压偏置射频开关；以及电荷泵，其被配置为在电荷泵输出端子处生成电荷泵电压。电荷泵包括：开关电容器；以及多个开关，其被配置为在电荷泵的充电操作期间对开关电容器进行充电并且在电荷泵的放电操作期间将开关电容器连接至电荷泵输出端子。多个开关被配置为在充电操作和放电操作之间无重叠地进行操作。

在各个实施例中，电荷泵由高功率供电电压和地电压供电，电荷泵电压小于地电压。

在多个实施例中，电荷泵包括反相器，该反相器具有电连接至开关电容器的第一端的输出。根据一些实施例，多个开关包括连接在开关电容器的第二端与参考电压之间的一对充电开关，以及连接在开关电容器的第二端与电荷泵输出端子之间的一对放电开关。根据多个实施例，所述一对充电开关在充电操作期间闭合并且在放电操作期间断开，并且所述一对放电开关在放电操作期间闭合并且在充电操作期间断开。根据各种实施例，在从充电操作到放电操作的转换期间，所述一对充电开关中的一个充电开关断开并且所述一对充电开关中的另一个充电开关闭合。根据一些实施例，在从充电操作到放电操作的转换期间，所述一对放电开关中的一个放电开断开并且所述一对放电开关中的另一个放电开关闭合。根据多个实施例，所述一对充电开关中的第一充电开关由第一时钟相位信号控制，所述反相器的输入接收相对于所述第一时钟相位信号延迟的第二时钟相位信号，以及所述一对充电开关中的第二充电开关由相对于第二时钟相位信号延迟的第三时钟信号相位控制。根据各种实施例，所述一对放电开关中的第一放电开关由所述第一时钟相位信号的反相版本控制，并且所述一对放电开关中的第二放电开关由所述第三时钟相位的反相版本控制。根据一些实施例，反相器由高功率供电电压和地电压供电。

在若干实施例中，电荷泵还包括：振荡器，其被配置为生成第一多个时钟信号相位；以及组合逻辑，其被配置为处理第一多个时钟信号相位以生成第二多个时钟信号相位，所述多个开关的至少一部分由第二多个时钟信号相位控制。

在各个实施例中，电荷泵包括多个级，其包含第一级和第二级，第一级包括多个开关和开关电容器。根据多个实施例，多个开关部分地由来自第二级的时钟信号控制。

在某些实施例中，本申请涉及一种产生电荷泵电压的方法。该方法包括：在电荷泵的充电操作期间使用多个开关对开关电容器进行充电；无重叠地将电荷泵从充电操作转换到放电操作；以及在放电操作期间将开关电容器连接至电荷泵输出端子。

在各个实施例中，该方法还包括使用高功率供电电压和地电压来向电荷泵供电，并且在电荷泵输出端子处提供小于地电压的电荷泵输出电压。