[发明专利]放大器电路

说明书

技术领域

本发明涉及放大器电路领域，并且特别涉及横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)放大器的差分放大器电路。

背景技术

LDMOS功率放大器电路广泛用于射频(RF)应用。传统的LDMOS设备(包括LDMOS功率放大器)一般使用低电阻率衬底，该衬底具有大约或者小于10mΩ*cm的电阻率。低电阻率衬底的使用限制LDMOS性能。

使用较高电阻率衬底可以改善有源LDMOS设备的最高频率和功率性能衰减和大大改善无源LDMOS设备(例如电感和传输线)。因此，驱使在LDMOS设备中使用较高电阻率衬底。

然而，对于在LDMOS设备中使用较高电阻率衬底的已知技术需要制造通过衬底的通孔用于接地连接。这种通孔的实现是复杂的并且是昂贵的。尽管如此，由于在LDMOS设备中使用较高电阻率衬底可以获得的性能方面的改善，所以已经开始(并正在进行)大量的投资和研究工作以便优化在较高电阻率衬底中使用这种通过衬底的通孔。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种差分放大器电路，该差分放大器电路用于基于LDMOS的放大器，该电路包括高电阻率衬底和独立的DC接地和AC接地。

本发明提出一种差分放大器电路使用高电阻率衬底。与使用传统的低电阻率衬底相比，使用高电阻率衬底可以改善有源LDMOS设备的最高频率和功率性能衰减和大大改善无源LDMOS设备(例如电感和传输线)。另外，不同于传统的使用高电阻率衬底的电路，本发明所提出的放大器电路可以不需要用于接地的通过衬底的通孔。因此，本发明的实施可以使能使用高电阻率硅衬底而不需要昂贵的通过硅的通孔。这种实施对未来的的LDMOS技术是有用的，特别是由于在通常使用的低电阻率硅衬底中的射频损失，目前传统的LDMOS技术在有源或者无源器件中的改进非常有限。

为了便于理解，高电阻率被认为是大约50Ω*cm或以上，优选地为100Ω*cm或以上，并且甚至更优选地1KΩ*cm或以上。相反的，低电阻率被认为是大约或小于10mΩ*cm。因此，本发明的实施例可以使用高电阻率衬底，该衬底具有的电阻率比传统的低电阻率衬底的电阻率(10mΩ*cm或者更小)大几个数量级。

通过实现使用高电阻率硅衬底而不需要用于接地的通过硅的通孔，本发明的实施例可以减少射频衬底损失同时避免复杂的和昂贵的通过衬底的通孔的制造。

本发明的实施例使用高电阻率衬底可以提供以下优点:

-改善晶体管衰减(在较宽的频率范围内，例如从1-2GHz升到3-4GHz，获得更高的Ft，恒定的功率密度和改善的效率)；和

-电感和传输线极大地改善Q。

实施例可以使用分离AC接地和DC接地的构思，其中AC接地是通过电路的差分操作提供的虚拟接地，和其中DC接地是物理电连接接地。这样，可以不需要用于接地的通过衬底的通孔。

在实施例中，可以通过两个源极连接的晶体管之间的源极到源极的连接提供虚拟接地。

高电阻率衬底可以包含硅和可以具有大于或等于50Ω*cm的电阻率。

根据本发明的一个方面，提供一种基于LDMOS的放大器，包括根据本发明的实施例的差分放大器电路。

通过示例的方式，本发明的实施例可以用于集成电路(IC)，单片微波集成电路(MMIC)，或者高功率射频放大器电路。因此实施例可以用于例如，移动通信基站或者其他的可以使用射频放大器电路的设备/系统。

附图说明

现在将将参考附图详细地描述本发明的实施例，其中：

图1示出了根据本发明实施例的用于LDMOS放大器的差分放大器电路的示意图；

图2示出了根据本发明实施例的MMIC放大器电路的平面图；

图3示出了根据本发明实施例的用于LDMOS放大器的末级差分(即推挽)放大器电路100的示意图；

图4示出了根据本发明实施例的封装的放大器电路的平面示意图，其中除去封装以示出电路和引线键合连接；

图5A示出了对于使用低电阻率衬底的多个传统的放大器电路，和对于根据本发明的实施例的使用高电阻率衬底的两个放大器电路，电感Q随着工作频率的变化；

图5B示出了对于使用低电阻率衬底的多个传统的放大器电路，和对于根据本发明的实施例的使用高电阻率衬底的两个放大器电路，串联电感随着工作频率的变化；和

图5C示出了对于使用低电阻率衬底的多个传统的放大器电路，和对于根据本发明的实施例的使用高电阻率衬底的两个放大器电路，串联电阻随着工作频率的变化。

具体实施方式