[发明专利]应用于无线接收器的放大器与相关方法

说明书

技术领域

本发明有关于一种应用于一无线接收器的放大器与相关方法，且特别有关于一种将一驱动晶体管维持于三极模式（亦称三极区或线性区）运作以实现无缝增益控制并提升线性度（linearity）的放大器与相关方法。

背景技术

无线科技已被广泛运用于网络系统、广播系统、定位系统、移动互联系统以及通讯系统。其中，用以接收无线信号的无线接收器则是无线科技最重要的环节之一。在现代的无线科技中，无线接收器以一天线接收无线信号、将接收的信号放大、将放大的信号与本地振荡信号混波、对混波后的信号进行滤波（例如低通或带通滤波），并进行数字模拟至数字转换而将滤波后的信号转换为数字信号，以使无线信号中携载的资讯、资料、声音/影像串流、封包及/或讯息能以数字信号处理。

在将接收的信号放大时，需考虑的重要因素包括噪声、频宽、控制增益的能力以及线性度。放大技术要求的是低噪声、高线性度与高频宽，以提供良好的噪声指数（noise figure）、低信号失真（distortion），并支援现代的各种调变方案，例如展频及/或频率多工。再者，为了充分运用模拟至数字转换的动态范围，亦需要精细的放大增益控制。对接收的信号而言，其信号强度（magnitude）会因种种因素而剧烈变化，例如无线传播环境/通道的改变，以及/或者无线讯源与接收器间距离的改变。强度不同的信号需以不同的增益放大，以使放大后的信号强度可以符合模拟至数字转换的完整动态范围。

一种常见的已知放大技术是以两级放大器实现增益控制；经无线接收的信号会先经由一低噪声放大器（low-noise amplifier，LNA）放大，再经由一可变增益放大器（variable-gain amplifier，VGA）放大。在此先前技术中，低噪声放大器通常是以步阶式增益控制（step gain control）实现增益粗调，可变增益放大器则实现增益细调。在低噪声放大器的步阶式增益控制中，低噪声放大器的增益只能由有限的数种增益等级中择一，无法细调至两相邻增益等级间的任意值。因此，已知技术需使用额外增设的可变增益放大器，以便用较为精细的增益控制填补在低噪声放大器增益等级间的间隙。然而，此种两级放大器架构会占用较大的实体布局面积，消耗较多的电流与功率，噪声也会较严重，因为要用更多的主动及/或被动元件来实现放大器架构。

发明内容

为克服已知技术的缺点，本发明提供一种具备无缝增益控制的放大器，例如一低噪声放大器，其可应用于无线接收器所需的放大功能。在无缝增益控制下，放大器的增益可以被无缝地细调为一增益范围中任意值。因此，放大技术的需求可用单一一级放大器满足，且此放大器还可增进线性度，其占用的布局面积也较小、消耗的功率较低，引发噪声也较低。

本发明的目的之一是提供一种可应用于无线接收器的放大器，其包括一输入端、一输出端、一第一区块、一第二区块与一反馈电路。输入端用以接收一输入信号，放大器即响应此输入信号而向输出端提供一输出信号。第一区块包括一第一端、一第二端与一增益控制端，分别耦接输入端、输出端与一增益控制信号，并包括一第一晶体管，运作于三极区。第二区块包括一第三端与一第四端，分别耦接输入端与输出端，并响应输入信号而于输出端导通一电流。反馈电路耦接于输入端与输出端间，用以在输入端与输出端间提供一反馈阻抗。

依据本发明一实施例，第一区块包括一第一晶体管与一第二晶体管。第一晶体管具有一第一栅极、一第一源极与一第一漏极；第一栅极与第一源极分别耦接第一端与一第一供应电压。第二晶体管具有一第二栅极、一第二漏极与一第二源极，分别耦接增益控制端、第二端与第一漏极。第二晶体管依据增益控制信号而调整第一漏极的电压。

依据本发明一实施例，第二区块包括一第三晶体管与一第四晶体管。第三晶体管具有一第三栅极、一第三源极与一第三漏极；第三栅极与第三源极分别耦接第三端与一第二供应电压。第四晶体管具有一第四栅极、一第四源极与一第四漏极，分别耦接一偏压电压、第三漏极与第四端。

依据本发明一实施例，放大器可依据增益控制信号调整输出信号相对于输入信号的增益，使增益控制信号的任意两相异值可以调整出相异的增益。

本发明的目的之一是提供一种控制一放大器的方法，放大器包括有一输入端、一输出端、一增益控制端与一第一晶体管，耦接输出端。此方法包括：由输入端接收一输入信号，以放大器向输出端提供一输出信号，并向增益控制端提供一增益控制信号，使第一晶体管可维持运作于三极区。