[发明专利]具有改进线性化的放大器

说明书

技术领域

本发明大体来说涉及电路，且更明确地说涉及一种适用于无线通信及其它应用的放大器。

背景技术

放大器通常用于各种电子装置以提供信号放大。举例来说，无线通信系统中的接收器可包括低噪声放大器(LNA)以放大经由通信信道接收的低振幅信号。LNA常常为接收信号所遇到的第一有源电路且因此可显著地影响接收器的性能。因此，非线性可影响随后级的设计(且常常对其具有更严格的要求)以满足对接收器的总体性能要求。因此，除其它优势外，具有更线性的LNA可减轻对其它级的性能要求，其可引起接收器的较低功率消耗及较小的电路面积。

接收器(或其中的有源装置)的线性可通过输入参考三阶截取点(IIP3)加以表征。通常，对比输入射频(RF)信号来标绘输出RF信号及三阶互调产物。随着输入RF信号增加，IIP3为所要输出RF信号与三阶产物在振幅上变得相等的理论点。IIP3为外推值，因为有源装置在达到IIP3点之前进入压缩。

已设计各种电路以改进通用放大器(例如LNA)的IIP3。举例来说，已显示修改的衍生叠加(MDS)方案在硅中运行良好，从而实现大于+10dBm的IIP3。(例如)在维拉狄米·阿帕林(Vladimir Aparin)及劳伦斯E·拉森(Lawrence E.Larson)的“用于使低噪声放大器的FET线性化的经修改的衍生叠加方法(Modified Derivative Superposition method for Linearizing FETs for Low-Noise Amplifiers)”，IEEE微波理论和技术汇刊(IEEE Trans.On Microwave Theory and Techniques)(第52卷，第3号，2005年2月，第571-581页)中更详细地描述MDS。然而，此方案的局限性中的一者为其窄带频率操作区域，从而使得其对宽带应用(例如TV调谐器、超宽带系统等)来说不合意。在后失真(PD)方案中，一个装置的非线性由另一装置对抗。(例如)在那姆索·金姆(Namsoo Kim)等人的“使用有源后失真线性化的蜂窝带CDMA 0.25um CMOS LNA(A Cellular-band CDMA 0.25um CMOS LNA Linearized using Active Post-Distortion)”，IEEE JSSC(第41卷，第7号，2006年7月，第1532-1536页)中更详细地描述PD方案。然而，此方案也对频率敏感，从而也使得其对宽带应用来说不合意。在自适应偏置方案中，跨导(g_m)级使用基于输入电压而改变的尾电流。(例如)在S·森古塔(S.Sengupta)的“自适应偏置的线性跨导体(Adaptively-biased Linear Transconductor)”，IEEE CAS-I(第52卷，第11号，2005年11月，第2369-2375页)中更详细地描述此方案。常规自适应偏置放大器实质上为宽带，但遭受共模抑制比(CMRR)问题。

图1说明实例常规自适应偏置、差分对放大器电路。如所示，放大器100包括g_m级110、电流缓冲器级120、尾电流源级(tail current source stage)130及自适应偏置电路160。g_m级110包括两个晶体管112及114(例如，JFET)，其分别称作M1及M2。可将输入电压Vin差分地施加到M1及M2的栅极。举例来说，在图1中，将+Vin/2施加到M1的栅极，且将-Vin/2施加到M2的栅极。电流缓冲器级120包括级联晶体管122及124(例如，JFET)，其分别称作M3及M4。M3及M4共同组成级联对。尾电流源级130包括两个尾电流源晶体管132及134(例如，JFET)，其分别称作M5及M6。自适应偏置电路160将DC偏置电压分别提供到晶体管M5及M6的栅极。自适应偏置电路160包括电平移位器162及164，其分接放大器100的输出(即，分别地，晶体管M3与M1之间的连接，及晶体管M4与M2之间的连接)，且将其作为电压参考Vsh反馈到尾电流源级130(即，分别到晶体管M5及M6的栅极)。可使用(例如)简单的源极跟随器来实施电平移位器162及164。放大器100还包括负载102及104。因此，负载102及104提供阻抗以将放大器100中的电流转换为输出电压，且可实施为电阻器、电感器等。