TW201004135A - Amplifier design with biasing and power control aspects - Google Patents

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201004135 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於積體電路（1C)，且更特定言之係關於1C放 大器設計。 【先前技術】 放大器係諸如通信傳輸器及接收器之積體電路（1C)器件 中的重要建置區塊。放大器通常經設計以向輸入信號提供 所要增益，同時最小化整體功率消耗及/或輸出信號中之 失真位準。放大器設計常常需要做出某些折衷以達成所要 之效能位準，例如，針對良好線性而折衷低功率消耗或針 對精細解析度而折衷大動態範圍。 將需要具有用以放鬆此等設計折衷以允許較大設計靈活 性以及改良整體放大器效能之技術。 【發明内容】 本發明之一態樣提供一種放大器，其包含：一主電路， 其包含複數個電晶體，該複數個電晶體包含一第一電晶 體，該主電路進一步包含一輸入信號，該輸入信號經AC 耦合至該主電路之一輸入節點，該輸入節點經耦合至該第 一電晶體，該主電路進一步包含一輸出信號，該輸出信號 係在該主電路之一輸出節點處產生；及一複本電路，其包 含複本電晶體’該等複本電晶體匹配於該主電路中之該複 數個電晶體，該等複本電晶體以與在該主電路中該複數個 電晶體彼此耦合相同之方式彼此耦合，該複本電路具有相 對應於該主電路之該輸入節點及該輸出節點的一輸入節點 139105.doc 201004135 及一輸出節點，該複本電路之該輸入節點經耦合至該複本 電路之該輸出節點。 本發明之另一態樣提供一種用於操作放大器電路之方 法，該放大器電路包含複數個電晶體，該複數個電晶體包 含一第一電晶體，該放大器電路進一步包含一輸入信號， 該輸入信號經AC耦合至該放大器電路之一輸入節點，該 輸入節點經搞合至該第一電晶體，該放大器電路進一步包 含一輸出信號，該輸出信號係在該放大器電路之一輸出節 點處產生，該方法包含將一複本電路中之一第一複本電晶 體之偏壓電壓耦合至該放大器電路之該第一電晶體，該複 本電路包含複本電晶體，該等複本電晶體匹配於該放大器 電路中之該複數個電晶體，該等複本電晶體以與在該放大 器電路中該複數個電晶體彼此耦合相同之方式彼此耦合， 該複本電路具有相對應於該放大器電路之該輸入節點及該 輸出節點的一輸入節點及一輸出節點，該複本電路之輸入 節點經_合至該複本電路之輸出節點。 本發明之又一態樣提供一種用於將信號放大至複數個功 率位準中之一者的方法，該方法包含選擇性地接通一放大 器電路内的複數個子放大器電路，該複數個子放大器電路 包含各自具有一第一大小之第一複數個子放大器電路及各 自具有一第二大小之第二複數個子放大器電路，該第二大 小大於該第一大小。 本發明之又一態樣提供一種放大器電路，其包含複數個 電晶體，該複數個電晶體包含一第一電晶體，該放大器電 139105.doc -6- 201004135 路進一步包含一輸入信號，該輸入信號經AC耦合至該放 大器電路之一輸入節點，該輸入節點經搞合至該第一電晶 體，該放大器電路進一步包含一輸出信號，該輸出信號係 在該放大器電路之一輸出節點處產生，該放大器包含：用 於將一複本電路中之一第一複本電晶體之偏壓電壓耦合至 該放大Is電路之該第一電晶體的構件*該複本電路包含複 本電晶體，該等複本電晶體匹配於該放大器電路中之該複 數個電晶體’該等複本電晶體以與在該放大器電路中該複 數個電晶體彼此耦合相同之方式彼此耦合，該複本電路具 有相對應於該放大器電路之該輸入節點及該輸出節點的一 輸入節點及一輸出節點，該複本電路之輸入節點經由一反 饋模組而耦合至該複本電路之輸出節點。 【實施方式】 圖1描繪使用數位反相器或「推挽」架構之放大器的先 前技術實施。在圖1中，電晶體MP1及MN1之閘極經短接 在一起，且MP 1及MN1之汲極亦經短接在一起。一輸入信 號IN係經由電容器C而AC耦合至電晶體MP1及MN1之閘 極，而可自MP 1及MN 1之汲極得到輸出信號OUT。電晶體 MNE及MPE經串聯耦合至MN1及MP1，且視情況經提供以 基於控制信號EN及互補控制信號EN1而啟用或停用放大 器。在一項實施中，輸入信號及輸出信號可為射頻（RF)信 號。 為了確保放大器保持於線性操作範圍中，放大器為「自 偏壓」的.，亦即，輸入係經由電阻器RFB而DC搞合至輸 139105.doc 201004135 出。儘管自偏壓為用於達成線性之簡單技術，但其大體允 許較小靈活性來（例如）獨立於線性操作範圍而調整放大器 電流偏壓。此電路之另一特性在於其增益可能對過程變化 以及電源電壓VDD與接地之間的任何寄生電阻敏感。 圖2描繪根據本發明之放大器實施例。圖2中之電路包含 一放大器200、一電流偏壓模組2 1 0及一複本偏壓模組 220。在所展示的實施例中，藉由電流偏壓模組2 10所產生 之電壓電壓VB1加偏壓於放大器200之NMOS電晶體MN1， 且藉由複本偏壓模組220所產生之電壓VB2加偏壓於放大 器200之PMOS電晶體MP1。 為了產生偏壓電壓VB 1，電流偏壓模組2 1 0包括一電流 源Ibiasl，其與電晶體MN1B及MNEB串聯耦合。電晶體 MN1B及MNEB可經設計以複製放大器200中之電晶體MN1 及MNE之組態，例如，MN1B及MNEB可經設計以具有與 MN1及MNE類似的拓撲及大小比。電晶體MN1B之閘極經 耦合至汲極以產生電壓VB 1 b，該電壓VB 1 b經由RC網路 205耦合至電晶體MN1之閘極作為偏壓電壓VB1。RC網路 205視情況提供在電壓VB 1與VB 1 b之間以更好地使輸入信 號IN與電流偏壓模組2 1 0隔離。 電壓VB lb與VB1之間的耦合將放大器200之電流偏壓固 定為Ibiasl之倍數。此倍數可基於MN1之大小與MN1B之大 小的比率來確定。注意，電流偏壓模組2 1 0中之電晶體 MNEB經設計以「複製」放大器200中之電晶體MNE，此 允許電流偏壓模組2 10與放大器200之間的電流鏡射中之較 139105.doc 201004135 大準確度。 如早先描述，精由複本偏壓核組220所產生之電壓vb2 加偏壓於電晶體MP1。複本偏壓模組220包括複本電晶體 MPER、MP1R、MN1R及MNER，其複製放大器200中之對 應電晶體MPE、MP1、MN1及MNE之組態。總而言之，該 等複本電晶體可稱為構成複本放大器225。 在圖2中，複本放大器22 5如下產生用於放大器220之適 當偏壓電壓VB2。複本放大器225之輸出節點225a經搞合 至差動放大器AR之正節點’該差動放大器ar將複本放大 器225之輸出電壓與參考電壓Vref進行比較。放大器ar輸 出一電壓AR_out，其經反饋至電晶體MP1R之閘極。作為 該反饋之結果’ MP1R之閘極偏壓經調整以保持複本放大 器225之輸出電壓225a接近參考電壓Vref。MP1R之閘極電 壓或AR_out經由電阻器RB而DC耦合至放大器2〇〇中之電晶 體MP1之閘極作為電壓VB2。因為放大器2〇〇之DC特性經 預期匹配複本放大器225之DC特性，所以放大器200之輸 出電壓OUT之DC位準經預期匹配複本偏壓模組22〇中所設 定的參考電壓Vref。 在一實施例中’複本放大器225中之電晶體之大小可等 同於放大器200中之對應電晶體的大小或為其之固定倍 數。在另一實施例中，放大器200可併有經並聯耦合之電 晶體MPE、MP 1、MN1及MNE的多個執行個體，且複本電 晶體可包括主放大器200中之經並聯耗合之電晶體的單一 執行個體，如本文中關於圖7進一步描述。 139105.doc 201004135 為了進一步複製放大器200之特性，複本放大器225中之 MN1R之偏壓電壓可自用於加偏壓於放大器2〇〇中之mni的 相同電塵取得。舉例而言，電晶體MN1R之閘極可耦合至 由電流偏壓模組2 1 0產生之電壓VB 1 b。又，可藉由用於控 制放大器200之電晶體MNE及MPE之相同電壓EN及EN，加 偏壓於複本放大器225之電晶體MNER及MPER。在一替代 實施例中，；MNER可始終經加偏壓為高，且MPER可始終 經加偏壓為低。 自以上描述，一般熟習此項技術者將認識到，可做出對 圖2中所示之電路拓撲之各種修改，同時仍使用本發明之 技術。舉例而言，可自替代實施例省略電晶體Mne及 MPE連同電流偏壓模組及複本偏壓模組中之其對應複 本此外，可自複本偏壓電路一起省略電晶體MNER& MPER，因為其可視為在該等電晶體完全接通時具有可忽 略之包壓降之紐路。此外，本發明之技術可容易應用於以 替代方式使用電流偏壓模組加偏壓於pM〇s電晶體Mp 1且 使用複本偏壓模組加偏壓於NM〇s電晶體Mm，其中具有 適當修改。此等實施例預期在本發明之範疇内。 圖3A展示拫據本發明之複本偏壓之一通用實施例，其中 一通用放大器300係使用一複本偏壓模組32〇來加偏壓。大 體而言，放大H 300可包括使用任意拓撲㈣合之電晶 體，而複本放大器325可包括使用「複製」放大器之拓 撲的拓撲而耦合的電晶體。舉例而言，複本放大器325中 之電晶體之大小可經選擇以匹配放大器则中之電晶體的 139105.doc -10- 201004135 大小’以在一恆定比例因數内。此外，放大器3〇〇中之電 晶體之偏壓位準（包括一第一偏壓電壓Vbias 1)亦可在可能 時提供至複本放大器325中之對應電晶體。 在圖3A中’差動放大器AR提供負反饋以調整複本電晶 體325之偏壓，以在複本放大器325之輸出處產生所要位準 Vref。複本電晶體之偏壓電壓可接著經由電阻器RB而耦合 至主放大益300作為偏壓電壓vbias2。 圖3B描繪根據本發明之複本偏壓的一替代實施例，其中 輸入信號IN係藉由單一 AC耦合電容器⑴耦合至主放大器 300。在圖3B中，複本放大器325之反饋組態產生單一偏壓 電壓VB以加偏壓於主放大器3 〇〇。 上文描述之技術可大體應用於任何放大器應用。在一實 施例中其可應用於用於射頻（RF)傳輸器之驅動器放大器 之設計。 上文已揭示用於提供用於加偏壓於放大器之複本電路的 技術。下文進一步揭示用於使用複本電路以最小化歸因於 構成電晶體之非線性係數的失真來設計放大器電路之 技術。 對於共同源極NMOS或PMOS放大器而言’小信號汲極 至源極電流ids可表達如下（等式1 ): 1ds = gm Vgs+gm2 Vgs2 + gm3 Vgs3+... 其中Vgs表示小信號閘極至源極電壓，gm表示第—階器件轉 導，gw表示第二階器件轉導，等等。該第一階轉導“通 常經選擇以向放大器提供所要增益。在積體電路中，項 139105.doc •11 - 201004135 gM及gm3作用於放大器輸出處之非線性失真。根據本發 明，藉由如下描述而針對主動電晶體選擇適當的器件大小 及電流偏壓（或電壓），項§]11可經選擇以提供所要之放大器 增益，而項gm3可經最小化或消除。 在一實施例中，上文對共同源極放大器之分析可應用於 圖2之推挽放大器200，其可視為並聯耦合至共同源極 PMOS放大器之共同源極NM〇s放大器。為了說明用於推 挽放大器之設計程序之一實施例，圖4分別描繪圖2之整個 推挽放大器200之第三階轉導的曲線，連同構成主動電 晶體MP1及MNligm3p&gm3n的曲線。轉導值相對於施加 至電晶體MP1或MN1之偏壓電壓VB來繪製曲線。在圖* 中，電晶體MIM及MNi經假設為分別具有大小霄?及撕〆 自圖4注意，大體上存在用於Mm或Μρι之偏壓電壓範 圍，其範圍自VI至V2(圖4中所示），其中整個推挽放大器 之gm3接近零。為了設計該放大器，偏壓電壓VB可經設定 在此範圍内’而電晶體MP1及MN1之大小經選擇以針對所 要之放大器增益達成適當gml。在一實施例中，偏壓電壓 VB可由電流偏壓模組21 0或複本偏壓模組22〇設定。 一般熟習此項技術者將瞭解，電路設計者可經由（例如） 電細電路模擬、實驗室量測或任何其他技術來知曉圖4中 之曲線及因此適當的電壓範圍V1至V2。 根據本發明之另一恶樣，提供用以改變放大器之輸出功 率控制步長之技術。 圖5描繪具有恆定輸出功率控制步長之驅動器放大器的 139105.doc -12- 201004135 先前技術實施。在圖5中，—放大器包括複數N個並聯搞合 母子放大器由A.n表示，且每一子放大器 包含具有寬度α W之主動電晶體’其中α為—比例常數錢 為一大小常數。放大器輸出信號〇υτ之功率位準可藉由接 通或斷開：等子放大器之選定子集來控制。舉例而言，啟 用子放大盗A · 1以選擇最低六φ 伴取低功羊位準，而另外啟用子放大 器A.2以選擇第二低功率位準，等等，直至同時啟用所有 :放大nmN以選擇最高功率位準為止。在所展示之 實施中，最高功率位準對應於總電晶體寬度Ν α W。注 J，由於每一子放大器具有相同之相關聯主動電晶體寬 f所以放大器之輸出功率位準可以恆 疋增1線性地增加。 放大器之功率位準亦可藉由改變提供至該等子放大器之 1多個偏塵電麼來選擇。在一實施例中，可向所有子放 大态提供單一偏壓電壓，1 大器之輸出功率位準。 爛時調整所有子放 ^康本發明，可使功率控制步長在放大器之輸出功率範 圍内不均勾，使得在較低輪出功率位準處提供較小步長， 而在李父商輸出功率位準處提供較大步長。以此方式 較低功率位準提供比對於較高輸出功率位準好、 :可能為有利的’因為功率控制位準(諸如，用於傳：哭 器放大器之功率控制位準）常常以對數或分貝_ 早位而非線性單位來指定。 圖6描緣本發明之一實施例，其中子放大器幻至A.M各 I39105.doc -13- 201004135 自包含具有大小β丨w之主動電晶體，而子放大器a(m+i) 至A.N各自包含具有大小p2 w之主動電晶體，其中㈣I。 根據本發明，傳輸功率位準可如下分配。啟用子放大器 A.1以選擇最低功率位準，而另外啟用子放大器八〕以選擇 第一低功率位準，等等，直至同時啟用子放大器Α· 1至 A.M以選擇第Μ低功率位準為止。為了進—步增加功率， 另外啟用子放大器Α·(Μ+1)，且接著啟用子放大器 Α.(Μ+2) ’ #等，直至同時啟用所有子放大器至η以 選擇最高功率位準為止。在所展示之實施財，最高功率 位準對應於總電晶體寬度[Μ βι+(Ν_Μ)^] w。 自以上論述可見’在較低功率位準處以βι W之步長且在 較高功率位準處以P2 w控制放大器輸出功率。假設 β2>β】，則對於較低功率位準提供比對於較高輸“率位 準好之解析度。 在一貝施例中，圖6之實 •々 ^ "7干1IL平可經設定 :等於，5之先前技術實施的最高功率位準，使得該兩項 貝把之最大可達成功率位準為相同的。在此實施例中，h 及Pi如下約束：[Μ βι+(Ν_Μ)ρ2]=α N。舉例而言，假」 :養’ ·可為5’ βι可為3,叫可為7。由於圖6中之： :轭例之功率控制步長小於圖6之實施在低輸出功率位準 :的功率控制步長，所以圖6之實施例之對應電流消耗將 在低輸出功率位準處較低。 —般熟習此項技術者將瞭解，根據本發明，相異步長之 數目可大於圖6中所示之兩個(β2及β〇。步長及對應子放大 I39105.doc -14- 201004135 器大小可隨增加之功率位準而單調增加。 圖7描繪利用本發明之各種態樣之推挽放大器的一實施 例在圖7中，主放大器700包括複數個子放大器A.丨至 A.N °該等子放大器A n中之每一者可由對應控制信號亂打 及ΕΝ.ηι啟用或停用。子放大器八丨至尤厘各自包含分別具 有相關之電晶體寬度βι Wp及βι Wn的主動1>1^〇8及^以〇8

電晶體，而子放大器A.(M+1)至Α·Ν各自包含具有相關聯寬 度β2 Wp及β2 wn的主動電晶體。 在圖7中，藉由自電流偏壓模組71〇導出之閘極電壓vbi 加偏壓於每一子放大器之主動NM〇s電晶體，如本文中早 先柄述。藉由自複本偏壓模組72〇導出之閘極電壓加 偏壓於每一子放大器之主動pM〇s電晶體，如本文中早先 述在A知例中，電流偏壓模組7 10及複本偏壓模组 72〇可使用電晶體大小02純用於偏壓。在—實施例中，、偏 壓模組可使用Κβι中之較低者以在偏壓中實現較大準確 度。 圖8描緣根據本發明之方法的一實施例。在圖8中，在步 驟8〇〇處，將電流偏壓模組中之—偏壓電壓麵合至放大器 電路之-第-電晶體。在步驟㈣處，將複本電路中之一 偏壓電壓耗合至該放大器電路中之—第二電晶體。在步驟 820處，將複本電路之—輸_合至反饋放大器。在步驟 处將輸入彳5號Ac耦合至放大器電路。在步驟84〇 處，使用啟用電晶體來選擇性地接通及斷開如所㈣㈣ 數個放大器電路。 】39105.doc •15· 201004135 f於本文所描述之教示，應顯而易見，本文中所揭示之 ^可獨立於任何其他態樣來實施，且此等態樣_之兩者 =兩者::上可以各種方式組合。在_或多個例示性實施例 "，：描述之功能可以硬體、軟體、韌體或其任何組合實 把。若以軟體實施，則該算汾处可从* 可作為一或多個指令或程 =馬而儲存於電腦可讀媒體上或經由電腦可讀媒體傳輸。 電細可讀媒體包括電腦儲存媒體與通信媒體（包括有助於 將電腦程式自—個地方越孩$ s 個地方轉移至另-個地方的任何媒體)兩 與錯存媒版可為可由電腦存取的任何可用媒體。借助於 實例且非限制，此等電腦可讀媒體可包含RAM、R0M、、 卿職、CD_ROM或其他光碟儲存器件、磁碟儲存哭件 或^他磁性儲存器件’或可用於載運或儲存所要的呈指人 或貝料結構之形式的程式碼且可由電腦存取的任何其他媒 體。可將任何連接恰當地稱為電腦可讀媒體。舉例而 言，若使用同轴電境、光纖電缓' 雙絞線、數位用戶線 (DSL)，或諸如紅外、無線電及微波之無線技術而自網 站、伺服器或其他遠端源傳輸軟體，則同軸電境、光纖電 ’見又紅線、DSL，或諸如紅外、無線電及微波之盔 術包括在媒體之定義中。如本文中所使用，磁碟及切勺 括緊密光碟（CD)、雷射光磾 # ^ '、匕 干、)宙射先碟、光碟、數位化通用光碟 (DVD)、軟性磁碟及藍光光碟，其中磁碟通常以磁性方式 再生資料，而光碟用雷射以光學方式再生資料。以上各: 之組合亦應包括在電腦可讀媒體之範疇内。 在本說明書中及在申請專利範圍中，將理解，當—元件 139105.doc -16- 201004135 被稱作「連接至」或「耦接至」另一元件時，其可直接連 接或耦接至另一元件或者可存在介入元件。對比而言，當 一兀件被稱作「直接連接至」或「直接耦接至」另一元件 時’不存在介入元件。 已描述多個態樣及實例。然而，對此等實例之各種修改 係可此的且本文中所呈現之原理亦可應用於其他態樣。 - 此等及其他態樣係在以下申請專利範圍之範疇内。 p 【圖式簡單說明】 圖1描繪使用數位反相器或「推挽」架構之先前技術放 大器的一實施； 圖2描繪根據本發明之電路，其包含一放大器2〇〇、一電 流偏壓模組210及一複本偏壓模組22〇 ;. 圖3 A展不根據本發明之複本偏壓的通用實施例，其中一 通用放大器300係使用一複本偏壓模組32〇來加偏壓； 圖3B描繪根據本發明之複本偏壓之替代實施例，其中輸 (J 人信號W係藉由單一AC輕合電容器Ci而搞合至主放大器 300 ； 圖4描繪分別在給定構成電晶體MP1及MN1之固定大小

Wp及Wn時推挽放大器之非線性轉導與偏壓電壓VB丨之 • 間的關係之曲線圖； 圖5彳田繪具有恆定功率控制步長之驅動器放大器之一先 前技術實施； 圖6描緣本發明之一實施例，其中子放大器ai至八财 自包含具有大小h w之主動電晶體，而子放大器A (M+1) 139105.doc 17 201004135 至A.N各自包含具有大小β2 W之主動電晶體，其中β2>β!; 圖7描繪利用本發明之各種態樣之推挽放大器的一實施 例；及 圖8描繪根據本發明之方法的一實施例。 【主要元件符號說明】 200 放大器 205 RC網路 210 電流偏壓棋組 220 複本偏壓模組 225 複本放大器 225a 輸出節點/輸出電壓 300 通用放大器 320 複本偏壓模組 325 複本放大器/複本電晶體 700 主放大器 710 電流偏壓模組 720 複本偏壓模組 A.1 子放大器 A.(M+1) 子放大器 A.Μ 子放大器 Α.Ν 子放大器 AR 差動放大器 ARout 電壓 Cl AC 耦合電容器 139105.doc •18- 201004135 ΕΝ 控制信號 ΕΝ' 互補控制信號 Ibias1 電流源 IN 輸入信號 ΜΝ1 電晶體 MN1B 電晶體 MN1R 複本電晶體 MNE 電晶體 MNEB 電晶體 MNER 複本電晶體 MP1 電晶體 MP1R 複本電晶體 MPE 電晶體 MPER 複本電晶體 OUT 輸出信號/輸出電壓 RB 電阻器 RFB 電阻器 VB 偏壓電壓 VB1 閘極電壓/偏壓電壓 VBlb 電壓 VB2 閘極電壓/偏壓電壓 Vbias 偏壓電壓 Vbias 1 第一偏壓 Vbias2 第二偏壓 139105.doc •19- 201004135 VDD Vref 電源電壓 參考電壓 139105.doc -20

Claims (1)

1. 201004135 七、申請專利範圍： 1. 一種放大器，其包含： 一主電路，其包含複數個電晶體，該複數個電晶體包 含一第一電晶體，該主電路進一步包含一輸入信號，該 輸入信號經AC辆合至該主電路之一輸入節點，該輸入節 點經耦合至該第一電晶體，該主電路進一步包含一輸出 信號，該輸出信號係在該主電路之一輸出節點處產生；及 一複本電路，其包含複本電晶體，該等複本電晶體匹 f、 & 配於該主電路中之該複數個電晶體，該等複本電晶體係 以與在該主電路中該複數個電晶體彼此耦合相同之方式 彼此耦合，該複本電路具有相對應於該主電路之該輸入 節點及該輸出節點的一輸入節點及一輸出節點，該複本 電路之該輸入節點經耦合至該複本電路之該輸出節點。 2. 如請求項1之放大Is ’該主電路之該複數個電晶體具有 為該等對應複本電晶體之一固定倍數的寬度。 I ; 3.如請求項1之放大器，該放大器為一用於一傳輸器之驅 動器放大器。 4. 如請求項1之放大’該輸入信號及該輸出信號為射頻 • (RF)信號。 5. 如請求項1之放大器，該主電路包含一第一推挽放大器 電路，該第一推挽放大器電路包含一第一 NMOS電晶體 及一第一PMOS電晶體。 6. 如請求項5之放大器，該第一電晶體為該第一NMOS電晶 體。 139105.doc 201004135 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 如請求項5之放大器，該第一電晶體為該第一 PMOS電p 體。 如請求項7之放大器’該主電路之該輸入信號經耦合至 該第一 NMOS電晶體之閘極及該第一 PM〇S電晶體之㈤ 極。 如請求項8之放大器，該複本電路之該輸出節點經由〜 反饋模組而耦合至該複本電路之該輸入節點，該反饋模 組包含一反饋放大器以用於調整第一複本電晶體之偏壓 電壓，以將該複本電路之該輸出節點處的電壓驅動至— 參考電壓。 士明求項9之放大器，其進一步包含一電流偏壓模組， D亥第NMOS電晶體之該閘極經揭合至該電流偏壓模 組’該電流偏壓模組包含一電流源，該電流源_聯耦合 至、、丄—極體連接之第一鏡射NMOS電晶體，該第— 顺⑽電晶體之壓經#合至該第—鏡^nm〇s電曰 體之閘極。 & 炙敌大沾，琢弟一鏡射電晶體之 極經麵合至相對應於該主電路中之該第-NM〇S電 的肩複本電路中之—電晶體之閘極。 如請求項5之放大器，其進一步包含： 二:：個啟用電晶體’其串聯耦合至該第一推挽 ，该至少一個啟用電晶體經組態以回應於一 =而選擇性地接通該第-推挽放大器電路厂 如明求項12之放大器，1亥至少-個啟用電晶體包含 139105.doc 201004135 連接至該第一NMOS電晶體之一NM〇s電晶體及串聯連镇 至該第一 PMOS電晶體之一 PM0S電晶體。 Μ•如請求項12之放大器，該主電路包含複數個子放大器電 路，其中該複數個子放大器電路中之每—者經組態以壤 擇性地接通或斷開。 15. 如請求項14之放大n ’該複數個子放大器電路包含各自 具有-第-大小之第一複數個子放大器電路及各自具有 -第-大小之第二複數個子放大器電路，該第二大小大 於該第一大小。 16. 如請求項15之放大器，其令： 該第-複數個子放大器電路可组態以產生第一複數個 功率位準；且 該第二複數個子放大器電路可組態以產生第二複數個 功=位準，該第二複數個功率位準中之每—者高於該第 一複數個功率位準中之每一者。 17·如吻求項12之放大器’該主電路包含複數個推挽放大器 ，路，每-推挽放大器電路串料合至至少—個啟用電 晶體’該複數個至少-個啟用電晶體中之每—者經组態 乂回應於-廷擇性啟帛信號而選擇性地接通該複數個推 挽放大器電路中之每一者。 18. 如請求項17之放大器 自具有一第一大小之 具有一第二大小之第 大小大於該第一大小 ’該複數個推挽放大器電路包含各 第一複數個推挽放大器電路及各自 二複數個推挽放大器電路，該第二 〇 139105.doc 201004135 1 9.如請求項1 8之放大器，該第一大小對應於一第一 NMOS 寬度及一第一 PM0S寬度，該第二大小對應於一第二 NMOS寬度及一第二PM0S寬度，該第一 NM0S寬度與該 第二NMOS寬度之間的比率等於該第一大小與該第二大 小之間的比率，該第一PMOS寬度與該第二PMOS寬度之 間的比率亦等於該第一大小與該第二大小之間的該比 率。 20.如請求項19之放大器，其中： 該第一複數個推挽放大器電路經選擇性啟用以產生第 一複數個功率位準；且 該第二複數個推挽放大器電路經選擇性啟用以產生第 二複數個功率位準，該第二複數個功率位準中之每一者 高於該第一複數個功率位準中之每一者。 2 1.如請求項20之放大器，該複數個推挽放大器電路進一步 包含各自具有一第三大小之第三複數個推挽放大器電 路，該第三複數個推挽放大器電路經選擇性啟用以產生 第三複數個功率位準，該第三複數個功率位準中之每一 者高於該第二複數個功率位準中之每一者。 22. 如請求項10之放大器，該電流偏壓模組產生一偏壓電壓 以最小化該主電路中之一電晶體之一比第一階高的轉 導。 23. —種用於操作一放大器電路之方法，該放大器電路包含 複數個電晶體，該複數個電晶體包含一第一電晶體，該 放大器電路進一步包含一輸入信號，該輸入信號經AC耦 139105.doc -4- 201004135 合至該放大器電路之一輸入節點，該輸入節點經耦合至 該第一電晶體，該放大器電路進一步包含一輸出信號， 該輸出信號係在該放大器電路之一輸出節點處產生，該 方法包含： 將一複本電路中之一第一複本電晶體之偏壓電壓耦合 至該放大器電路的該第一電晶體，該複本電路包含複本 電晶體，該等複本電晶體匹配於該放大器電路中之該複 數個電晶體5該等複本電晶體以與在該放大電路中該 複數個電晶體彼此耦合相同之方式彼此耦合，該複本電 路具有相對應於該放大器電路之該輸入節點及該輸出節 點的一輸入節點及一輸出節點，該複本電路之該輸入節 點經耦合至該複本電路之該輸出節點。 24. 如請求項23之方法，該主電路之該複數個電晶體具有為 該等複本電晶體之一固定倍數的寬度。 25. 如請求項23之方法，該放大器電路為用於一傳輸器之一 驅動器放大器。 26. 如請求項23之方法，該輸入信號及該輸出信號為射頻 (RF)信號。 27. 如請求項23之方法，該放大器電路包含一第一推挽故大 器電路，該第一推挽放大器電路包含一第一 NMOS電晶 體及一第一PMOS電晶體。 28. 如請求項27之方法，該第一電晶體為該第一 NMOS電晶 體。 29. 如請求項27之方法，該第一電晶體為該第一 PMOS電晶 139105.doc 201004135

   30 31 32 33. =請429之方法’其進—步包含將該放大器電路之該 入耗號AC轉合至該第一NM〇s電晶體 PM〇S電晶體之閘極。 弟 項3。之方法’其進_步包含將該複本電路之該輪^ #合至—反饋放大器以用於調整該第-複本電晶 ϋ電壓’以將該複本電路之該輪出節點處 壓驅動至一參考電壓。 电 ^，項31之方法’其進—步包含將該第—麵s電晶 入—亥閘極耦合至一電流偏壓模組’該電流偏壓模組包 一電/,α源5亥電流源串聯耦合至一經二極體連接之第 鏡射NMOS電晶體，該第—NM〇s電晶體之閘極偏遷經 0至該第一 NMOS電晶體之閘極。 如凊求項27之方法，其進一步包含： 將至少一個啟用電晶體串聯耦合至該第一推挽放 電路；及 & 34. 35. 啟用該至少一個啟用電晶體以選擇性地接通該第一推 挽故大器電路。 π求項33之方法，該至少一個啟用電晶體包含串聯連 接至该第一 NMOS電晶體之一 NM〇s電晶體及串聯連接至 該第一PMOS電晶體之一 pM〇s電晶體。 π求項33之方法，該放大器電路包含複數個推挽放大 态電路，該方法進一步包含： 冬至少一個啟用電晶體串聯耗合至每一推挽放大器電 139105.doc 201004135 路；及 選擇性地啟用該複數個至少一個啟用電晶體中之每一 者以選擇性地接通該複數個推挽放大器電路中之每一 者。 ' 36.如β求項35之方法，該複數個推挽放大器電路包含各自 具有一第—大小之第一複數個推挽放大器電路及各自具 有第—大小之第二複數個推挽放大器電路，該第二大 ^ 小大於該第一大小。 37·如咕求項36之方法，該第一大小對應於一第一 寬 度及一第一 PMOS寬度，該第二大小對應於一第：nm〇s 見度及一第二PMOS寬度，該第一 NM〇s寬 —寬度之間的比率等於該第一大小與該^大t 間的比率HPM〇s寬度與該第二pM〇s寬度之間的 比率亦等於該第一大小與該第二大小之間的該比率。 3 8.如請求項36之方法，其進一步包含： 〇 選擇性地接通該第—複數個推挽放大器電路以產生第 一複數個功率位準；及 選擇性地接通該第二複數個推挽放大器電路以產生第 - 二複數個功率位準，該第二複數個功率位準中之每一者 • 高於該第一複數個功率位準中之每一者。 39. 如請求項33之方法，該放大器電路包含複數個子放大器 電路’該方法進一步包含： 選擇性地接通該複數個子放大器電路中之每一者。 40. 如請求項39之方法，該複數個子放大器電路包含各自具 139105.doc 201004135 有-第-大小之第-複數個子放大器電路及各自具有一 第二大小之第二複數個子放大器電路，該第二大小大於 該第一大小。 41·如請求項40之方法，其進一步包含： 選擇性地接通該第一複數個子放大器電路以產生第一 複數個功率位準；及 選擇性地接通該第二複數個子放大器 複數個功率位準，該第二複數個功率位 於該第一複數個功率位準中之每一者。 42. 一種用於將一信號放大至複數個功率位準中之一者的方 法’該方法包含： 選擇性地接通一放大器電路 电塔円之複數個子放大器電 :’該複數個子放大器電路包含各自具有—第一大小之 第-複數個子放大器電路及各自具有—第二 複數個子放大器電路，兮筮__ 屯峪-亥第—大小大於該第一大小。 43. 如凊求項42之方法，其進一步包含： 也接通該第—複數個子放大器電路以產生第一 複數個功率位準；及 k擇[生地接通該第二複數個子放大器電 複數個功率位準，哕篦_ > 乂產生第一 ^ 早。亥弟~禝數個功率位準中之备一去古 於该第一複數個功率位準中之每一者。 问 仏-種放大器電路，其包含複數個 體包含一第—+曰 遠稷數個電晶 ”，j电晶體’該放大器電路進〜步包含-輸入 仏虎δ亥輸入信號經AC耦合至嗲敖+ % + 祸口至°亥放大益電路之-輸入節 139105.doc 201004135 點，該輸入節點經耦合至該第一電晶體，該放大器電路 進一步包含一輸出信號，該輸出信號係在該放大器電路 之一輸出節點處產生，該放大器包含： 用於將一複本電路中之一第一複本電晶體之偏壓電壓 耦合至該放大器電路之該第一電晶體的構件，該複本電 路包含複本電晶體，該等複本電晶體匹配於該放大器電 路中之該複數個電晶體，該等複本電晶體以與在該放大 器電路中該複數個電晶體彼此耦合相同之方式彼此耦 合，該複本電路具有相對應於該放大器電路之該輸入節 點及該輸出節點的一輸入節點及一輸出節點，該複本電 路之該輸入節點經由一反饋模組而耦合至該複本電路之 該輸出節點。 45.如請求項44之放大器，該主電路之該複數個電晶體具有 為該等複本電晶體之一固定倍數的寬度。 46·如請求項44之放大器，該放大器電路為用於一傳輸器之 一驅動器放大器。 47.如請求項44之放大器，該輸入信號及該輸出信號為射頻 (RF)信號。 139105.doc