TWI424303B

TWI424303B - 用於產生一參考電壓之電路及方法及具有用於產生一參考電壓之電路之一可攜式收發器

Info

Publication number: TWI424303B
Application number: TW099133627A
Authority: TW
Inventors: Andre G Metzger; Anise M Azizad; Aleksey Lyalin; Peter Phu Tran
Original assignee: Skyworks Solutions Inc
Priority date: 2009-10-02
Filing date: 2010-10-01
Publication date: 2014-01-21
Also published as: US8350418B2; CN102129266A; HK1160239A1; TW201137557A; KR20110036689A; KR101195704B1; US20110080153A1; CN102129266B

Description

用於產生一參考電壓之電路及方法及具有用於產生一參考電壓之電路之一可攜式收發器

可攜式通信裝置(諸如蜂巢式電話)使用一或多個功率放大器以在傳輸之前放大一資訊信號。在一些應用中，將一外部電壓源供應至該功率放大器以為該功率放大器提供隔離於該功率放大器之一電力供應電壓之一參考電壓。然而，在許多應用中，可在不提供一外部參考電壓之一系統中實施一功率放大器。在此等系統中，必須在功率放大器晶粒(或晶片)上產生該參考電壓。

遺憾地，歸因於製程、電壓及溫度(PVT)變化及其他因素，在功率放大器晶片上產生一準確且穩定的參考電壓可成為難題。此在Ⅲ-V族半導體製造過程中尤其係難題，諸如砷化鎵(GaAs)異質接面雙極電晶體(HBT)技術(當前主導手機功率放大器市場)。

此外，因為提供至一功率放大器電路之電力供應電壓(通常由一電池提供)在使用中由於充電及汲取電力循環而在輸出電壓中產生波動，所以提供獨立於該電池電壓之波動之一參考電壓亦成為難題。

因此，期望存在一種在一功率放大器晶片上產生一穩定參考電壓之方法。

本發明之實施例包含一種用於產生一參考電壓之電路，其包括：一第一電晶體，其經組態以接收一參考系統電壓，該第一電晶體經組態為一電流源，該第一電晶體經組態以提供獨立於該參考系統電壓之一電流；複數個二極體裝置，其等經組態以接收由該第一電晶體提供的電流；及一第二電晶體，其與該複數個二極體裝置相關聯，該第二電晶體經組態以補償該第一電晶體中之製程變化，使得該複數個二極體裝置提供至少部分補償該等製程變化之一參考電壓。

亦提供其他實施例。熟習此項技術者將自對隨附圖式及下文詳細描述之考察對本發明之其他系統、方法、特徵及優點獲得更深一層之瞭解。期望所有此等額外系統、方法、特徵及優點包含在此描述中、在本發明之範圍內且受隨附申請專利範圍保護。

參考隨附圖式可更好地理解本發明。該等圖式中之組件不需要按規定比例，但說明本發明之原理。此外，在該等圖式中，相同的參考數字指代所有不同圖中之對應部分。

用於產生一參考電壓之電路及方法一般在硬體中予以實施。然而，控制用於產生一參考電壓之電路及方法之信號之一或多者可在軟體中或硬體(例如，使用一硬體感測器)與軟體之組合中予以實施。當在硬體中實施時，可使用特定硬體元件實施用於產生一參考電壓之電路及方法。當在軟體中至少部分產生用於產生一參考電壓之電路及方法之控制信號之一或多者時，該軟體部分可用於精確控制在一參考電壓電路及與一裝置相關聯之一偏壓電路中之各種組件之操作態樣。此軟體可儲存於一記憶體中且可由一適宜指令執行系統(微處理器)執行。用於產生一參考電壓之電路及方法之硬體實施可包含以下技術之任何或一組合(此技術中所有習知的)：離散電子組件、具有用於根據資料信號實施邏輯功能之邏輯閘之一離散邏輯電路、具有適當邏輯閘之一專用積體電路、一可程式化閘陣列(PGA)、一場可程式化閘陣列(FPGA)、一單獨的、為偏壓目的專門設計的積體電路，等等。

雖然特定參考一可攜式收發器描述，但可在能夠提供一參考電壓之任何電子裝置中實施用於產生一參考電壓之電路及方法。用於產生一參考電壓之電路及方法特別適用於不可用一互補裝置之技術。舉例而言，下文在一合併GaAs HBT場效電晶體(FET)技術中描述用於產生一參考電壓之電路之實施例。在該等實例中展示的FET係與具有類似於一空乏模式(d模式)金屬半導體場效電晶體(MESFET)之特性之HBT整合之一特殊裝置。此整合的電路製造技術通常被稱為BiFET，但存在替代術語及整合技術以組合一HBT及一FET。此外，雖然將一d模式FET整合為僅雙極(BJT或HBT)製程係有利的，但具有可用的僅增強模式(e模式)FET之製程亦可用於利用待描述的電路及方法產生一參考電壓。

此外，用於產生一參考電壓之電路及方法亦可應用於矽(Si)雙極製程，但其主要應用於Ⅲ-Ⅴ族材料系統中之半導體技術中，諸如砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)、氮化鎵(GaN)及Ⅲ-Ⅴ族材料之其他組合，包含三重及四重半導體組合。

圖1係繪示一簡化可攜式通信裝置100之一方塊圖。在一實施例中，該可攜式通信裝置100可係一可攜式蜂巢式電話。可在具有一RF傳輸器之任何裝置中實施用於產生一參考電壓之電路及方法之實施例，且在此實例中，在一可攜式通信裝置100中實施。圖1中繪示的該可攜式通信裝置100意欲係一蜂巢式電話之一簡化實例且繪示可實施用於產生一參考電壓之電路及方法之許多可能應用之一者。一般技術者將瞭解一可攜式蜂巢式電話之操作，並且省略其本身之實施細節。該可攜式通信裝置100包含一基帶子系統110、一收發器120及一前端模組(FEM)130。雖然未清楚展示，該收發器120一般包含用於準備用於放大及傳輸之一基帶資訊信號之調變及增頻轉換電路，且包含用於接收及降頻轉換一RF信號為一基帶資訊信號以恢復資料之濾波及降頻轉換電路。該收發器120之操作細節為熟習此項技術者所熟知。

該基帶子系統一般包含通過一系統匯流排112耦合之一處理器102(其可係一通用或專用微處理器)、記憶體114、應用程式軟體104、類比電路元件106、數位電路元件108、一電流/電壓(I/V)感測器117及功率放大器軟體155。該系統匯流排112可包含實體及邏輯連接以將上述元件耦合在一起且使其等能夠相互協作。

一輸入/輸出(I/O)元件116通過連接124連接至該基帶子系統110，一記憶體元件118通過連接126連接至該基帶子系統110且一電源122通過連接128連接至該基帶子系統110。舉例而言，該I/O元件116可包含一麥克風、一小鍵盤、一揚聲器、一指標裝置、使用者介面控制元件及允許使用者提供輸入命令且接收來自該可攜式通信裝置100之輸出之任何其他裝置或系統。

該記憶體118可係任何類型的揮發或非揮發記憶體，且在一實施例中，該記憶體118可包含快閃記憶體。該記憶體元件118可永久安裝在該可攜式通信裝置100中，或可係一可抽換式記憶體元件，諸如一可抽換式記憶體卡。

舉例而言，該電源122可係一電池或其他可再充電電源，或可係將AC電力轉換至由該可攜式通信裝置100使用的正確電壓之一轉接器。在一實施例中，該電源可係提供一大約3.6伏(V)標稱電壓輸出之一電池。然而，該電源之輸出電壓範圍大約可自3.0伏至6.0伏。

該處理器102可係執行該應用程式軟體104以控制該可攜式通信裝置100之操作及功能之任何處理器。該記憶體114可係揮發或非揮發記憶體，且在一實施例中，該記憶體114可係儲存該應用程式軟體104之非揮發記憶體。若在一軟體中實施用於產生一參考電壓之電路及方法之控制邏輯部分，則該基帶子系統110亦包含功率放大器軟體155，功率放大器軟體155可與由該微處理器102或由另一處理器執行之控制邏輯協作，以控制用於產生一參考電壓之電路及方法及/或下文待描述的該功率放大器200之操作之至少一些態樣。在一實施例中，該I/V感測器117接收來自該功率放大器200之效能資訊且提供一輸入至該功率放大器軟體155，使得可控制該功率放大器200之各種態樣。

該類比電路106及該數位電路108包含信號處理、信號轉換及將由該I/O元件116提供之一輸入信號轉換為待傳輸之一資訊信號之邏輯。類似地，該類比電路106及該數位電路108包含信號處理、信號轉換及將由該收發器120提供之一接收信號轉換為含有恢復資訊之一資訊信號之邏輯。舉例而言，該數位電路108可包含一數位信號處理器(DSP)、一FPGA或任何其他處理裝置。因為該基帶子系統110包含類比及數位元件兩者，所以其有時被稱為一混合信號電路。

在一實施例中，FEM 130包含一傳輸/接收(T/R)切換器142及一功率放大器200。該T/R切換器142可係一雙工器、一同向雙工器或任何其他分離一傳輸信號與一接收信號之實體或邏輯裝置或電路。依據該可攜式通信裝置100之實施，該T/R切換器142可經實施以提供半雙工或全雙工功能。由該收發器120提供之一傳輸信號通過連接136引導至該功率放大器200。如下文將詳細描述，該功率放大器200可經實施以包含用於產生一參考電壓之一電路，其可以補償該功率放大器200內之製程變化及電壓變化之方式，有效提供一參考電壓至該功率放大裝置(不考慮電池電壓)。該功率放大器200之輸出通過連接138提供至該T/R切換器142，且接著通過連接144提供至一天線146。

由該天線146接收之一信號通過連接144提供至該T/R切換器142，該T/R切換器142通過連接134將該接收的信號提供至該收發器120。

在一實施例中，該基帶子系統110通過連接152將一或多個控制信號提供至該功率放大器200。連接152可經實施作為離散連接或作為具有多個信號之一匯流排。在一實施例中，通過連接152將一功率、或模式選擇、信號、一功率放大器啟用信號、一或多個參考電壓位準及其他用於一或多個切換元件之控制信號提供至該功率放大器200。

圖2A係繪示一基礎電壓參考產生電路150之一例示性圖式。該電路150包括一電流源151及一個二極體箝位電路164。

在一實施例中，該電流源151包括使用自Ⅲ族及Ⅴ族之半導體材料(通常稱為一Ⅲ-Ⅴ半導體)製成之一空乏模式(d模式)FET 156及一電阻器154。然而，亦可使用矽或其他材料或材料系統建構一d模式FET，且此一裝置在本發明之範圍內。

在圖2A中展示的實施例中，由該FET 156及該電阻器154形成之該電流源151使系統電力供應電壓V_cc 自節點162上之參考電壓V_ref (有時稱為V_clamp )解耦合。在FET 156之源極處由該電阻器154提供的回饋有助於使電流源151之回應對該系統電力供應電壓V_cc 之變化減敏。然而，該FET 156作用為具有或不具有該電阻器154之一電流源。可藉由將FET 156之閘極及FET 156之源極簡單地連接至節點162而省略電阻器154。然而，具有或不具有電阻器154之兩種電流源拓樸皆引入裝置參數敏感性。所熟知關鍵FET製程參數(諸如FET之導通臨限電壓V_t )及描述在一閘極-源極電壓V_gs =0(例如，當FET 156之閘極連接至節點162時)之汲極電流之參數I_DSS 。

圖2A之該電流源151對該參數V_t 敏感，如自模型化該FET前向主動汲極至源極電流之基礎方程式得知：，其中K係用於曲線擬合之一模型化參數。

只要V_ds >V_gs -V_t ，此方程式保持該電流Ids之一允許近似值。省略電阻器154時，該FET 156之閘極-源極電壓V_gs 設定為V_gs =0且僅由該擬合參數K及製程參數V_t 求解該電流Ids。此偏壓條件(V_gs =0)亦定義用於特徵化d模式FET之該模型化參數I_DSS 。只要V_ds >V_gs -V_t ，該電流源對該汲極終端上之變化(諸如電力供應波動)相對減敏。當含有電阻器154時(如圖2A中)，該FET 156與該電阻器154之組合繼續充當一電流源，但該電阻器154增加負回饋。可藉由設定V _gs =I _ds ‧R 求解Ids之二次方程式，其中R係電阻器154之值。

該二極體箝位電路164包括一或多個二極體，此實施例中使用PN接面二極體元件繪示，且圖2A中使用三個二極體元件166、168及172予以繪示。該等二極體166、168及172之非線性前向導通特性用於在節點162處產生至少部分補償該電流Ids之變化的一相對恆定參考電壓(V_ref 或V_clamp )。當處於前向主動模式時可由一恆定電壓降代表一理想二極體。一實際二極體具有一較不理想回應，其遵循由描述之一指數曲線，其中V _TH 係熱電壓，其中V _TH 在室溫下大約係26 mV，且n係用於任意給定製程介於1與2之間範圍之理想因數。藉由此方程式，在節點162之該電壓V_ref 之變化在Iref之一有限範圍內係最小的，其中Iref等於該電流源151之Ids。可藉由將先前方程式中之Ids設定為該二極體箝位電路164之電流Id獲得V_ref 之一解答。

圖2B係繪示包括一單一電阻器電流源171及一個二極體箝位電路164之一基礎電壓參考產生器電路之一替代實施例之一例示性圖式。使用一單一電阻器154實施該電流源171，其中I =。對電壓之一小變化ΔV ，將由ΔI =Δ給出電流變化ΔI 。當ΔV <<V 時，則ΔI <<I ，且功能接近一電流源之功能。當該系統中僅存在V _cc 之微小波動時及/或若不能獲得一d模式FET，圖2B中展示的結構可係有效的。

圖3係繪示包含用於產生一參考電壓之電路之一實施例之一功率放大器系統200之一例示性圖式。用於產生一參考電壓之電路之實施例可用於補償該FET 208之V _t 及I _DSS 之變化，其具有與圖2A之該FET 156類似的功能。提供至該FET 208之參考系統電壓被稱為「V _ccref 」，以將其與電力供應電壓V _cc 區分開。舉例而言，可藉由一控制器(圖中未展示)自該電路200予以外部提供該參考系統電壓V _ccref ，或可在與該電路200相關聯之電路中產生該參考系統電壓V _ccref 。或者，在一些實施例中，該參考系統電壓V _ccref 可等於或等同於該系統電力供應電壓V _cc 。此外，該參考系統電壓V _ccref 之變化程度可不同於與該系統電力供應電壓V _cc 之一變化程度。此外，V _ccref 與V _cc 可彼此獨立波動。

該功率放大器系統200包含一參考電壓電路210、一偏壓電路250及一電晶體放大器270。一射頻(RF)輸入信號通過一「DC阻隔」電容器276耦合至該電晶體放大器270之基極終端271。一電感器274作用為一RF扼流圈以阻止RF能量到達該偏壓電路250。雖然繪示為一單一電晶體放大器270，但該電晶體放大器270亦可代表數個並聯的RF電晶體放大器裝置。在圖3繪示的該實施例中，該偏壓電路250繪示該參考電壓電路210之許多可能使用及應用之一者。該參考電壓電路210之其他變更及其他應用係可能的。此外，圖3展示的該偏壓電路250之組態係可使用由該參考電壓電路210提供的該參考電壓V _ref 設定該電晶體放大器270之偏壓條件之一偏壓電路之一實例。

該偏壓電路250包括充當一電流源之一電阻器256。該電阻器256耦合至該參考電壓節點216且耦合至一電晶體262之一閘極終端263且耦合至一電晶體266之一集極終端265。該電晶體262接收連接261上之該系統電力供應電壓。該電晶體262之源極終端264耦合至該電晶體266之一基極終端267且通過該電感器274耦合至該電晶體放大器270之基極終端271。該電晶體放大器270係功率放大器輸出階段且該電晶體266與該電晶體放大器270形成一電流鏡。一電流鏡經完善明文記載並且為一般技術者所理解。該電晶體262係被稱為該電晶體270之一「電流增益(beta)輔助電路」。該電晶體放大器270之該集極終端273形成該放大器270之RF輸出且通過一電感器277連接至連接272上之系統電力供應電壓V _cc 。該RF輸出通過一電容器278耦合於該節點273之外部。該電流Icc 係該電晶體放大器270之集極電流。此外，該電壓參考電路210不限於涉及一RF放大器階段之偏壓之應用。如下文將詳細闡述，通過電阻器256之該電流控制至電晶體放大器270之偏壓電流。

該電壓參考電路210包含對該基於FET之電流源251及偏壓電路250之裝置參數之製程感應的變化提供補償之組件。圖2A中先前描述的該電流源151在圖3中展示為包括FET 208及電阻器214之電流源251。或者，在另一實施例中，可移除該電阻器214(將FET 208之閘極及源極連接在一起)，且在又一實施例中，可由該電阻器214提供一電流源而省略該FET 208，如圖2B中展示。在此一實施例中，可按比例調整該FET 228，如下文描述。

在圖3繪示的該實施例中，該二極體箝位電路220包括三個二極體。然而，因為依據導通電壓V _ccref 及其他要求來選擇二極體數量，所以沒有特定要求使用三個二極體。該第一二極體222繪示為一肖特基二極體(Schottky diode)，但其可係取決於給定製程中可用的二極體的任何類型二極體。該電晶體224係一基極-射極二極體，其繪示為基極與集極終端連接在一起之二極體連接的HBT。再次取決於導通電壓V _ccref 或其他要求，可用類似功能之任何類型的二極體取代該電晶體224。電晶體226將一額外基極-射極導通電壓加至該二極體箝位電路220。電晶體226之基極連接至該FET 228之該源極，且其集極連接至該FET 228之該閘極並連接至該電晶體224之該射極。

如先前提到的，該偏壓電路250形成一電流鏡，其使用該參考電壓V _ref 以控制該電晶體放大器270中之該偏壓電流。該電晶體放大器270之該集極終端273通過該電感器277連接至連接272上之系統電力供應電壓V _cc 。雖然展示為一FET，但可使用其他製程製作該「電流增益輔助電路」電晶體262。然而，因為在此實施例中該電晶體262被製成為一FET，所以其比該等HBT 266及270對製程變化更為敏感。藉由強制使該等電晶體266及270之基極-射極電壓Vbe 相等，鏡射且經按比例調整該電晶體266中之電流至該電晶體放大器270中(其通常大於電晶體266)。當由電晶體放大器270消耗的基極電流足夠大造成未正確按比例調整該鏡中之電流時，使用該電流增益輔助電路電晶體262。因為該電晶體放大器270在許多應用中用作為該RF放大器，當系統電力供應電壓V _cc (電池電壓)及參考系統電壓V _ccref 改變時，維持一實質上恆定偏壓電流通過電晶體放大器270係該參考電壓電路210及偏壓電路250之主要目標。

為協助偏壓電路250將供應實質上恆定偏壓電流至電晶體放大器270，該參考電壓電路210包含一補償電晶體228。該電晶體228相對於該等電晶體208及262經按比例調整且接著經最佳化以提供對該等電晶體208及262中之製程變化的補償。

有許多方式來實施該FET 228補償該FET 208及FET 262中之製程變化之方法，舉例而言，包含修改FET 228之按比例調整參數或修改流過該二極體箝位電路220之該電流。在一實施例中使用導致一FET具有一後閘極及一前閘極兩者之一處理技術，諸如美國專利第5,250,826號及美國專利第6,906,359號中展示的FET裝置，可能連接該補償FET 228使得其之後閘極短接至其之源極終端，且連接該等FET 208及262使得每一裝置之後閘極短接至其之閘極終端。在此一實施例中，FET 228具有比該等FET 208及262之V _t 更大的負V _t 。然而，在給定製程技術中FET 228之該V _t 將繼續追蹤該等FET 208及262之V _t 。以此方式，增強藉由該單一裝置FET 228補償FET 208及FET 262中之製程變化。

圖3中展示的所有該等裝置製造在相同晶粒上，且其等本身類似地回應於製程、操作電壓及操作溫度中之變化。回應於此等條件，相同種類的電晶體可定義為相似的裝置；製造在相同晶粒上的相同種類、類似比例、類似方向且使用相同處理技術的裝置。在由於製程及溫度之相同變化藉由該電流源251之I _ds 變化造成的變化之相反方向上，因為該電晶體228修改該參考電壓電路210之該輸出216之電壓V _ref 而實現補償。

更特定言之，通過該二極體箝位電路220之電流I _d 及該電流源251之該電流I _ds 根據V _ref =2Vbe +V _gs +V _d 產生一輸出信號V _ref ，其中Vbe 係跨電晶體224及226之基極-射極二極體之壓降(此處假設電晶體224及226為「相似」電晶體)，V _d 係跨該二極體222之二極體壓降，且V _gs 係自該補償FET 228之閘極至源極之壓降。該等二極體不是理想的，且跨該等二極體之該等壓降非依據I _ds 為恆定的；但隨根據先前提到的二極體方程式：增加I _ds 而增加。由於製造FET裝置之變化，已熟知V _t 隨I _DSS 逆變化，或換言之且舉例而言，若I _DSS 大於標稱值，則V _t 將小於標稱值。以更為通俗的方式來講，當通道變得更具傳導性時，將需要一更大負電壓來導通該「關斷」FET(實質上非傳導性)。熟習此項技術者應瞭解I _DSS (或當包含電阻器214時，簡單地為該電流源之I _DS )V _t 間之逆關係。當在前向主動模式下，當滿足條件V_ds >(V_gs -V_t )時，該等FET 208及228遵循先前提到的方程式：。明顯，若V _gs 增加或若V _t 減小，則I _ds 將增加。類似地，若V _gs 下降，則I _ds 減小。以此方式，當在積體電路中之所有FET中V _t 下降時(如當該半導體製程改變時期望的)，由該電流源251產生的該電流I _ds 增加。繼而，當由大量電流驅動該等二極體及電晶體時，跨電晶體224及226之基極-射極壓降Vbe 與跨二極體222之壓降Vd 之總和稍微增加。然而，遇到該補償電晶體228之閘極-源極電壓V _gs 之一較大降低之變化時，當恰當平衡該變化時，保持V _ref 幾乎恆定。恰當平衡該補償電路及二極體箝位電路220一般包含決定該電晶體228之適當實體尺寸、該二極體222之尺寸、該等電晶體224及226之尺寸，且決定通過該二極體箝位電路220之最佳電流。

若該電路200經設計使得該補償電晶體228中之該閘極-源極電壓V _gs 之變化可補償電晶體208與262兩者之製程變化，則對該偏壓電路中提供電流至該電晶體放大器270之類似裝置來說，電壓、製程及(在一些實施例中)溫度補償亦係可能的。當經受相同參數時，相似裝置使用本文描述的技術有效補償電壓及製程變化。然而，對於整個電路200，因為Vd 及Vbe 比該等FET之該V _t 具有較強溫度功能，所以較低有效地補償溫度變化。

用作為一電流源251之一單一電阻器214對該供應電壓V _cc 及/或該參考供應電壓V _ccref 為固定之一實施方案來說係非常有用的。此一實施方案之一實例係一無線LAN(WLAN)應用，其中V _ccref 及V _cc 兩者可連接至一固定電力供應器，諸如3.3伏或5伏。其他WLAN應用及非蜂巢式電話應用可包含用於一電腦之一無線傳輸器。在此一實施方案中，因為省略了該FET 208，可補償之唯一FET元件係電晶體262，其可由該電晶體228更為正確地補償。

另一替代實施方案更適合於使用一可變V _ccref 之一系統，其中V _ccref 具有相對高於RF電晶體技術之導通電壓之一最小值，舉例而言，在一技術中3.5伏<V _ccref <6伏，其中V _{be_ON} =1.4伏。在此一實施方案中，將該電晶體262實施為一雙極裝置係有利的。在此一實施方案中，該電晶體262經歷小製程變化且該補償電晶體228僅可補償該電流-源極電晶體208。

圖4係繪示包含圖3之用於產生一參考電壓之電路之一替代實施例之一例示性圖式。

圖4之功率放大器系統300類似於圖3之該功率放大器系統200，且將用參考數字命名3XX指定類似元件，其中圖4中之「XX」指代圖3中之一類似元件。偏壓電路350包含一FET電晶體352。該電晶體352使該偏壓電路350中之偏壓電流隔離於來自參考產生器電路310中之電流。此外，該二極體箝位電路320包含補償該電晶體352中之製程變化之一組件。

該參考電壓電路310包含與該二極體箝位電路320相關聯之一額外補償電晶體380。該電晶體380類似於圖3之電晶體228之功能。該電晶體380之閘極終端382連接至該電晶體324之集極終端。該電晶體380之汲極終端384連接至連接316上之參考電壓V _ref ，且該電晶體380之源極終端386耦合至該電晶體328之汲極終端329且耦合至該電晶體324之基極。

該電晶體328及該電晶體380之組合補償該電晶體308、該電晶體352及該電晶體362中之製程及電壓變化。

在一無線應用中，如該電晶體放大器270(圖3)之情況，電晶體放大器370係一RF電晶體放大器階段，且該電流Icc 係該電晶體放大器370之集極電流。為獲得具有期望的RF特性之一飽和或線性放大器，該集極電流Icc 保持相對恆定係重要的。

自電感器374供應出現在該電晶體放大器370之該基極終端371之電壓且通過DC阻隔電容器376提供RF輸入。該電晶體放大器370之集極終端373形成該放大器370之RF輸出且通過一電感器377連接至連接372上之系統電壓V _cc 。該RF輸出通過一電容器378耦合至該節點373之外部。此外，該電壓參考電路310不限於涉及一RF放大器階段之偏壓之應用。

圖5係繪示使用nFET(n型場效電晶體)技術實施的包含用於產生一參考電壓之電路之一實施例之一例示性圖式。圖5中展示的該實施例繪示增強模式(E模式)贗高電子遷移率電晶體(PHEMT)技術。

該參考系統電壓V _ccref 通過一電阻器414提供至該參考電壓電路410。該參考電壓電路410包括實施為增強模式PHEMT(如上文提到的)裝置之一個二極體箝位電路420及電晶體裝置428與480。該二極體箝位電路420包括繪示為PN接面二極體但可使用其他技術實施之二極體422及424。圖中所示之FET電晶體480之汲極連接至節點416，但亦可連接至節點423。

連接416上之該參考電壓V _ref 連接至一選用之電晶體452之一閘極終端。該選用之電晶體452起作用以隔離該偏壓電路450中之偏壓電流與該參考電壓產生電路410中之電流，類似於圖4中之該電晶體352。該電晶體452之源極終端連接至一電阻器456。該電阻器456連接至一電晶體466之汲極終端465且連接至一選用之電晶體462之一閘極終端463。該電晶體462作用為一閘極電流(Ig )緩衝器，類似於圖4之該電晶體362。雖然大多數e模式PHEMT RF放大器電路標稱具有可忽略的閘極電流Ig ，但有時期望使用一閘極電流緩衝電晶體462以防止閘極電流洩漏或歸因於過度驅動而使該RF階段之Ig 非零情況。

在一無線應用中，電晶體放大器470係一RF電晶體放大器階段，且該電流Icc 係該電晶體放大器470之集極電流。如上文提到的，為獲得具有期望的RF特性之一飽和或線性放大器，該集極電流Icc 保持恆定係重要的。如本文描述的，由節點416處之電壓(V _ref )設定之該電流Icc 對藉由該二極體箝位電路420之製程變化減敏。該二極體箝位電路420有助於補償該等電晶體462及452中之製程及電壓變化(即，V _t 及I _DSS 變化)。此外，因為在圖5中展示的該實施例中該電晶體466及該電晶體放大器470係e模式PHEMT裝置，所以其等比一雙極裝置對製程變化更為敏感。因此，亦可由該二極體箝位電路420補償該電晶體466中及該電晶體放大器470中之製程變化。

由電感器474供應出現在該電晶體放大器470之閘極終端471之電壓且通過該DC阻隔電容器476提供RF輸入。該電晶體放大器470之汲極終端473形成該放大器470之RF輸出且通過一電感器477連接至連接472上之系統電壓V _cc 。該RF輸出通過一電容器478耦合於該節點473之外部。該電流Icc 係該電晶體放大器470之汲極電流。

圖6係描述圖3之用於產生一偏壓電壓之電路之一實施例之操作之一流程圖。在方塊602中，提供一電流源。在一實施例中，該電流源可係一電晶體(諸如電晶體208(圖3))或一電阻器(如圖2B中(元件154)及圖5中(元件414))。在方塊604中，該電晶體208接收一系統電力電壓供應且提供一電流至(舉例而言)配置為一個二極體箝位電路220之複數個二極體。跨該二極體箝位電路220之該壓降進行操作以提供一參考電壓V _ref 。該參考電壓V _ref 不依賴於提供至該電晶體208之該系統電壓。

在方塊606中，一額外電晶體228(圖3)修改跨該二極體箝位電路220之該二極體電壓，藉此補償其他主動裝置中之變化。在圖3之該實例中，因為形成該電流源之該電晶體208在電回應中類似於該電晶體228，所以該電晶體228可以與該電晶體208修改連接216(圖3)上之該參考電壓V _ref 之方式類似的方式修改跨該二極體箝位電路220之該電壓，使得該參考電壓V _ref 在製程及電壓波動範圍內保持實質上穩定。

雖然已描述本發明之各種實施例，一般技術者應瞭解可能有更多在本發明之範圍內之實施例及實施方案。

100．．．可攜式通信裝置

102．．．處理器/微處理器

104．．．應用程式軟體

106．．．類比電路元件

108．．．數位電路元件

110．．．基帶子系統

112．．．系統匯流排

114．．．記憶體

116．．．輸入/輸出(I/O)元件

117．．．電流/電壓(I/V)感測器

118．．．記憶體/記憶體元件

120．．．收發器

122．．．電源

124．．．連接

126．．．連接

128．．．連接

130．．．前端模組(FEM)

132．．．連接

134．．．連接

136．．．連接

138．．．連接

142．．．傳輸/接收(T/R)切換器

144．．．連接

146．．．天線

150．．．基礎電壓參考產生電路

151．．．電流源

152．．．連接

154．．．電阻器

155．．．功率放大器軟體

156．．．場效電晶體(FET)

162．．．節點

164．．．二極體箝位電路

166．．．二極體

168．．．二極體

171．．．電流源

172．．．二極體

200．．．功率放大器/功率放大器系統

208．．．場效電晶體(FET)

210．．．參考電壓電路

214．．．電阻器

216．．．參考電壓節點

220．．．二極體箝位電路

222．．．第一二極體

224．．．電晶體

226．．．電晶體

228．．．場效電晶體(FET)/補償電晶體

250．．．偏壓電路

251．．．電流源

256．．．電阻器

261．．．連接

262．．．電晶體

263．．．閘極終端

264．．．源極終端

265．．．集極終端

266．．．電晶體

267．．．基極終端

270．．．電晶體放大器

271．．．基極終端

272．．．連接

273．．．集極終端/節點

274．．．電感器

276．．．電容器

277．．．電感器

278．．．電容器

300．．．功率放大器系統

308．．．電晶體

310．．．參考產生器電路/參考電壓電路

316．．．連接

320．．．二極體箝位電路

324．．．電晶體

328．．．電晶體

329．．．汲極終端

350．．．偏壓電路

352．．．場效電晶體(FET)

362．．．電晶體

370．．．電晶體放大器

371．．．基極終端

372．．．連接

373．．．集極終端/節點

374．．．電感器

376．．．電容器

377．．．電感器

378．．．電容器

380．．．電晶體

382．．．閘極終端

384．．．汲極終端

386．．．源極終端

410．．．參考電壓電路

416．．．節點

420．．．二極體箝位電路

422．．．電晶體

423．．．節點

424．．．電晶體

428．．．電晶體

450．．．偏壓電路

452．．．選用之電晶體

456．．．電阻器

462．．．選用之電晶體

463．．．閘極終端

470．．．電晶體放大器

471．．．閘極終端

472．．．連接

473．．．汲極終端

474．．．電感器

476．．．電容器

477．．．電感器

478．．．電容器

480．．．電晶體

482．．．閘極終端

484．．．汲極終端

486．．．源極終端

V_cc ．．．電力供應電壓

V_clamp (V_ref )．．．參考電壓

I_ds ．．．汲極至源極電流

V_ref ．．．參考電壓

V_ccref ．．．參考系統電壓/導通電壓/參考供應電壓

I_cc ．．．集極電流

圖1係繪示一簡化可攜式通信裝置之一方塊圖。

圖2A係繪示一基礎電壓參考產生電路之一例示性圖式。

圖2B係繪示一基礎電壓參考產生電路之一替代實施例之一例示性圖式。

圖3係繪示包含用於產生一參考電壓之一實施例之一功率放大器系統之一例示性圖式。

圖4係繪示包含圖3之用於產生一參考電壓之一替代實施例之一功率放大器系統之一例示性圖式。

圖5係繪示包含使用一增強模式nFET(n型場效電晶體)技術(諸如一贗高電子遷移率電晶體(PHEMT)技術)實施的用於產生一參考電壓之電路之一實施例之一功率放大器系統之一例示性圖式。

圖6係描述圖3及圖4之用於產生一偏壓電壓之電路之一實施例之操作之一流程圖。