具有面積有效實現方式的推挽式低噪放大器的製作方法
2023-10-05 15:03:04 1
專利名稱：具有面積有效實現方式的推挽式低噪放大器的製作方法
技術領域：
本公開涉及通信設備，並且更具體地涉及在通信設備中使用的推挽式 (push-pull)低噪放大器(LNA)。
背景技術：
此處提供的背景描述是為了總體上呈現本公開的上下文。在此所稱的本發明人的工作，就在此背景部分描述的工作的程度而言，以及就在提交時可能不被視為現有技術的本說明的方面，既不明確也不隱含地承認它們是本公開的現有技木。通信設備包括蜂窩設備、藍牙 (BT)設備、全球定位系統(GPQ設備以及網絡設備。網絡設備可遵守多種標準，比如由電氣和電子工程師協會(IEE^、第三代合作夥伴計劃 (3GPP)和其他標準組織提出的那些標準。通信設備典型地經由射頻(RF)收發器發送和接收RF信號。RF收發器有時可以被集成到這些設備中所使用的集成電路(IC)中。現在參考圖1，通信設備10包括收發器12-1、12-2、...以及12_N(統稱為收發器 12)，其中N是大於1的整數。收發器12可以遵守不同的通信標準。例如，收發器12-1可以遵守BT標準，收發器12-2可以遵守3GPP標準等等。有吋，通信設備10可以經由多個頻帶進行通信。因此，收發器12中的一些可以是多頻帶收發器。現在參考圖2A，RF收發器100包括發射RF信號的發射器102以及經由天線105 接收RF信號的接收器104。發射器102可以是超外差發射器、直接轉換發射器或其他合適的發射器。接收器104可以是超外差接收器、直接轉換接收器或其他合適的接收器。雖然示出了單個天線，但是RF收發器100可以經由多個天線發射和接收RF信號。 例如，這些多個天線可以被布置成多輸入多輸出(MIMO)配置。現在參考圖2B，接收器104典型地包括RF前端模塊106和RF下變頻器模塊108。 RF前端模塊106典型地包括低噪放大器(LNA) 110和濾波器112。LNA 110放大經由天線 105接收的RF信號。濾波器112對LNA 110的輸出進行濾波。RF下變頻器模塊108典型地包括LNA 114和下變頻混頻器116。LNA 114放大濾波器112的輸出。混頻器116可以通過使用布置成正交配置的混頻器118和混頻器120將 RF信號下變頻成基帶信號。振蕩器122和90度移相器IM分別產生對混頻器118和混頻器120進行鍾控的時鐘信號。混頻器118和混頻器120分別產生同相(I)和正交(Q)輸出， 這些輸出是用於對進一步處理的基帶處理電路的的輸入。因此，收發器典型地包括多個LNA。此外，多頻帶收發器典型地包括針對頻帶的多個 LNA。
發明內容
ー种放大器集成電路(IC)包括推挽式配置，該推挽式配置包括推級和挽級。第一線圈被配置成用於形成推級的第一負反饋電感(degeneration inductance) 0第二線圈被配置成用於形成挽級的第一負反饋電感。第一和第二線圈是同心的。在其他特徵中，該放大器IC還包括被配置成用於向放大級輸入第一信號的第一跡線，以及被配置成用於向放大級輸入第二信號的第二跡線。第一跡線鄰近並且接近第一線圈的第一部分。第二跡線鄰近並且接近第一線圈的第二部分。第二部分被布置為面對並且相對於第一部分。在其他特徵中，第一線圈和第二線圈各自具有第一端子和第二端子。挽級包括第一電晶體，該第一電晶體具有被配置成用於連接到第一線圈的第一端子的第一端子、第二端子以及控制端子。推級包括第二電晶體，該第二電晶體具有被配置成用於連接到第二線圈的第一端子的第一端子、第二端子以及控制端子。第一線圈和第二線圈的第二端子分別被配置成用於連接到公共電勢和電源電壓。在其他特徵中，挽級還包括第三電晶體，該第三電晶體具有被配置成用於連接到第一電晶體的第二端子的第一端子以及第二端子。推級還包括第四電晶體，該第四電晶體具有被配置成用於連接到第三電晶體的第二端子的第一端子，以及被配置成用於連接到第 ニ電晶體的第二端子的第二端子。在其他特徵中，該放大器IC還包括輸入電感，該輸入電感具有被配置成用於接收輸入信號的第一端子、以及被配置成用於連接到第一電晶體的控制端子的第二端子。該放大器IC還包括電容，該電容具有被配置成用於連接到第一電晶體的控制端子的第一端子， 以及被配置成用於連接到第二電晶體的控制端子的第二端子。通過詳細說明、權利要求和附圖，本公開的更多適用性範圍將變得更明顯。詳細說明和具體示例僅用於說明而不是要限制本公開的範圍。
通過詳細說明和所附附圖，本公開將變得更容易理解，在附圖中圖1是根據現有技術的通信設備的功能框圖；圖2A是根據現有技術的收發器的功能框圖；圖2B是根據現有技術的接收器的功能框圖；圖3是差分低噪放大器(LNA)的示意圖；圖4是包括使用線圈形成的電感的差分LNA的示意圖；圖5A-圖5D描繪了單端LNA和差分推挽式LNA的構建塊；圖6是包括用於形成放大級和推挽級的電感的2個單獨線圈的差分推挽式LNA的示意圖；圖7A-圖7D描繪了當推挽式LNA被集成在集成電路(IC)中時所使用的電感的面積有效實現方式；圖8是包括電感的面積有效實現方式的差分推挽式LNA的示意圖；圖9A是單端推挽式LNA的示意圖9B是包括用於形成放大級和推挽級的電感的2個單獨線圈的單端推挽式LNA 的示意圖；圖9C是包括電感的面積有效實現方式的單端推挽式LNA的示意圖；圖IOA是沒有共射共基電晶體的單端LNA的示意圖；圖IOB描繪了當圖IOA的單端LNA集成在IC中時用於實現源極負反饋電感的螺旋形電感器的布局；圖IOC是不具有共射共基電晶體的單端推挽式LNA的示意圖；圖IOD描繪了當圖IOC的單端推挽式LNA集成在IC中時、用於實現源極負反饋電感的同心螺旋形電感器的布局；圖IOE描繪了通過切開圖IOB的螺旋形電感器而形成圖IOD的同心螺旋形電感器；圖IlA-圖IlC描繪了在圖10B、圖IOD和圖IOE中所示的螺旋形電感器的不同形狀的示例；圖12描繪了包括使用電感的面積有效實現方式的差分推挽式LNA的IC ；圖13描繪了圖12的IC中面積有效電感的布局；圖14描繪了面積有效電感和用於向IC中的差分推挽式LNA饋送輸入信號的跡線的布局；圖15描繪了面積有效電感和接近IC中的面積有效電感的跡線的布局；圖16描繪了包含包括圖15所示的面積有效電感和跡線的差分推挽式LNA的IC ； 以及圖17描繪了在圖16的跡線和面積有效電感之間的耦合。
具體實施例方式以下說明本質上僅用於舉例說明而絕不是要限制本公開、其應用或使用。為了清楚起見，將在附圖中使用相同標號來標識類似的元件。如此處所使用的，短語「至少A、B和 C之一」應當被解釋為表示使用非排他性邏輯OR的邏輯(A或B或C)。應該理解，方法中的步驟可以按不同順序執行而不改變本公開的原理。現在參考圖3，其示出了低噪放大器(LNA) 200。僅舉例說明，LNA 200可以使用互補金屬氧化半導體(CMOS)場效應電晶體(FET)來實現。僅舉例說明，本公開包括使用負極性MOS(NMOS)跨導放大器和NMOS共射共基電晶體的LNA的示例。但是，本領域普通技術人員將理解，本公開中示出和說明的LNA可以替代地包括PMOS跨導放大器和PMOS共射共基
電晶體。在圖3中，例如，LNA 200包括布置為共射共基配置的NMOS電晶體M1-M4。電晶體 Ml和M3是跨導放大器。電晶體Ml經由電感Lg接收輸入RFin(負)。電晶體M3經由電感 Lg接收輸入RFip(正)。電感Ls連接到電晶體Ml、M3的每個的源扱。電阻負載も連接到共射共基電晶體 M2和M4的每個。跨過分別連接到共射共基電晶體M2和M4的電阻負載產生輸出RF。P (正) 和RF。n(負)。LNA 200使用電感性源極負反饋來將LNA 200的輸入阻抗與將RFin和Rhp輸入到LNA 200的輸入電路150的阻抗相匹配。具體地，電晶體Ml和電晶體M3的跨導(gm)以及電感Ls的電抗生成LNA 200的輸入阻抗。輸入阻抗的實部與將RFin和Rhp輸入到LNA 200 的輸入電路150的阻抗近似地相匹配。因此，電感Ls稱為源極負反饋電感。當LNA 200以差分形式集成到集成電路中吋，源極負反饋電感Ls被實現為具有電感2LS的線圈。該線圈可包括一匝或多匝線。線圈具有中心抽頭以及分別連接到LNA 200 的點a和點b的端ロ a和端ロ b。現在參考圖4，其示出了可以集成到IC中的LNA 201。LNA 201至少在一方面不同於圖3的LNA 200。在LNA 201中，LNA 200的源極負反饋電感Ls實現為具有電感2LS的線圈202。線圈202可以包括一匝或多匝線。線圈202具有中心抽頭203以及分別連接到 LNA201的點a和點b的端ロ a和端ロ b。如圖所示，線圈202連接到公共電勢。因此，跨過電晶體Ml和電晶體M3的每個的源極和公共電勢的電感是Ls。典型地，收發器可以包括多個LNA。例如，收發器的RF前端模塊和RF下變頻模塊中的每個可以包括LNA。每個LNA可包括線圈。當收發器集成到IC中吋，LNA的線圈佔用 IC的很大面積。此外，LNA—般是輸入放大器(即，用在收發器的輸入級的放大器)。因此，LNA不會使用典型地用在輸出放大器(即，使用在輸出級的放大器)中的推挽式配置。例如，推挽式配置典型地用在功率放大器中，比如用在輸出級的A類和B類放大器。但是，推挽式配置提高了放大器的效率並減少了功耗。因此，沒有推挽式配置，LNA具有較低的效率和較高的功耗。本公開涉及高效率和面積有效的LNA。具體地，LNA使用推挽式配置來提高LNA的效率。具體地，LNA的功耗減少，這是因為具有推挽式配置的LNA僅使用傳統LNA所使用的電流的一半。此外，在基本上不損失LNA的線性度和噪聲水平的情況下，獲得了效率和功耗的増益。此外，根據本公開的LNA使用減少了線圈在IC中佔用的面積的電感器的面積有效實現方式。通過將LNA的輸入線耦合到電感器，進ー步優化了面積有效實現方式(S卩，電感器布局的面積進一歩減少)。本公開如下組織。在圖5A-圖5D中，進ー步詳細示出了 LNA的推挽式配置。在圖 6-圖8中，示出了差分LNA中的電感器的面積有效實現方式。在圖9A-圖IlC中，示出了單端LNA中的電感器的面積有效實現方式。在圖12-圖17中，通過將LNA的輸入線耦合到電感器，進ー步減少了電感器布局的面積。現在參考圖5A-圖5D，示出了單端LNA和差分推挽式LNA的構建塊。在圖5A中， 示出了單端LNA 210。在圖5B中，單端LNA210被劃分成形成LNA 2 20的2個並行的部分。在圖5C中，圖5B的放大器的部分之ー被從NMOS轉換成PM0S，從而形成單端推挽式LNA 230。在圖5D中，使用圖5C的單端推挽式LNA 230形成差分推挽式LNA 2400在圖5A中，單端LNA 210包括布置為共射共基配置的NMOS電晶體Ml和M2。電晶體Ml是跨導放大器並且經由電感Lg接收輸入RFi。源極負反饋電感Ls連接到電晶體Ml 的源扱。電阻負載も連接到共射共基電晶體M2。偏置電壓Vb偏置共射共基電晶體M2。跨過電阻負載も產生輸出RF。。單端LNA 210使用感應源極負反饋，將LNA 210的輸入阻抗與將RFi輸入到單端LNA 210的輸入電路211的阻抗相匹配。具體地，電晶體Ml的跨導(gm)和源極負反饋電感 Ls的電抗產生單端LNA210的輸入阻杭。輸入阻抗的實部與將RFi-入到單端LNA 210的輸入電路211的阻抗相近似匹配。在圖5B中，單端LNA 210被劃分成2個部分，並且這2個部分並行連接以形成LNA 220。因此，LNA 220實際上包括單端LNA 210的2個部分。連接到電晶體M1/2的每個的源極的電感2LS有效地形成淨電感Ls的並行組合。在圖5C中，LNA 220的由虛線橢圓標識的部分被從NMOS轉換成PM0S。如圖所示， PMOS部分連接到NMOS部分以形成單端推挽式LNA 230。PMOS部分可稱為推級，並且NMOS 部分可稱為單端推挽式LNA 230的挽級。偏置電壓Vbn用於偏置NMOS電晶體M2/2，該NMOS電晶體M2/2是NMOS部分的共射共基電晶體。偏置電壓Vbp用於偏置PMOS電晶體MP2，該PMOS電晶體MP2是PMOS部分的共射共基電晶體。AC耦合電容Cae用於將輸入RFi耦合到PMOS電晶體MP1，該PMOS電晶體MPl是PMOS部分的跨導放大器。NMOS部分包括連接到NMOS電晶體M1/2的源極的源極負反饋電感2LS。PMOS部分包括連接到PMOS電晶體MPl的源極的源極負反饋電感2LS'。源極負反饋電感2LS和2LS' 可以相等或近似相等。NMOS電晶體M1/2和PMOS電晶體MPl可以各自具有跨導(gm)。由 MPl的gm和2LS'的電抗產生的輸入阻抗與由Ml/2的gm和2LS的電抗產生的輸入阻抗相同。單端推挽式LNA 230包括2個源極負反饋電感，每個具有為單端LNA 210的2倍的源極負反饋電感。因此，當單端推挽式LNA 230在IC中使用時，單端推挽式LNA 230的源極負反饋電感比單端LNA210的源極負反饋電感佔用IC的更多面積。在圖5D中，差分推挽式LNA 240通過使用單端推挽式LNA 230形成。差分推挽式LNA 240的、包括電晶體MPla、MP2a、MPlb和MP2b的2個PMOS部分可被稱為差分推挽式LNA 240的推級。差分推挽式LNA 240的、包括電晶體Mla/2、M2a/2、Mlb/2和M2b/2的 2個NMOS部分可被稱為差分推挽式LNA 240的挽級。差分推挽式LNA 240包括4個源極負反饋電感值為2LS的2個電感以及值為 2LS'的2個電感。因此，當差分推挽式LNA 240在IC中使用吋，差分推挽式LNA 240源極負反饋電感比單端推挽式LNA 230的源極負反饋電感佔用IC的更多面積。現在參考圖6，差分推挽式LNA 250包括電感的第一實現方式。差分推挽式LNA 250至少在一方面不同於圖5D的單端推挽式LNAMO。在差分推挽式LNA 250中，連接到跨導放大器Mla/2和Mlb/2的源極的各自值為2LS的2個電感被實現為具有電感4LS的線圈 252。線圈252可包括一匝或多匝線。線圈252具有中心抽頭254以及分別連接到差分推挽式LNA 250的點a和點b的端ロ a和端ロ b。如圖所示，線圈252連接到公共電勢。因此，跨過電晶體Mla/2和Mlb/2的每個的源極和公共電勢的電感是2LS。此外，在差分推挽式LNA 250中，連接到跨導放大器MP la/2和MPlb/2源極的各自值為2Ls'的2個電感被實現為具有電感4LS'的線圈沈2。電感4LS和4LS'可以相等或近似相等。線圈262可包括一匝或多匝線。線圈262具有中心抽頭沈4以及分別連接到差分推挽式LNA 250的點c和點d的端ロ c和端ロ d。如圖所示，線圈262連接到電源電壓 Vdd。因此，跨過電晶體Mla/2和Mlb/2的每個的源極和電源電壓Vdd的電感是2LS'。電感2LS和2LS'可以相等或近似相等。差分推挽式LNA 250僅使用圖4的LNA 201所使用的電流的大約一半。因此，差分推挽式LNA 250消耗的功率比圖4的LNA 201少。此外，差分推挽式LNA 250的線性度和噪聲水平與LNA 201的線性度和噪聲水平基本相同。但是，當集成到IC中吋，使用2個線圈252和沈2的差分推挽式LNA 250比LNA 201佔用較大的IC面積。現在參考圖7A-7圖D，通過使用如下所述的電感的第二實現方式可以減少LNA在 IC中佔用的面積。第二實現方式包括將用於實現電感的線圈切割或切開成兩半。用於形成線圈的線被沿著線的長度切開。例如，線可從中心切開。所產生的兩半是同心的。每半個線圈與整個線圈具有相同或近似相同的電感。因此，當具有電感L的單個線圈被切割成同心的兩半吋，其可以用作各自具有電感L的2個線圏。因此，可以去除差分推挽式LNA250的線圈252和沈2中的ー個，並且可減少差分推挽式LNA 250在IC中佔用的面積。在圖7A中，例如，示出了具有電感2LS的線圈202。在圖7B中，線圈202如虛線圓所示被切開成兩半。用於形成線圈202的寬度為W的線可沿著線的長度被切割。線可在寬度的中心被切割，從而使得所產生的兩半(同心線圈)204和206各自具有為W/2的寬度。例如，使用線形成的線圈202可以具有外半徑Rl和內半徑R2。線的寬度W可定義為W= (R1-R2)。線圈202可以沿著線的長度在寬度W的中心被切割，從而使得形成的同心線圈204和206各自具有為W/2的寬度。僅為了舉例說明，線圈202被示出形狀為圓形的。可以考慮其他形狀。其他形狀的非排他列表包括橢圓形、三角形、四邊形和多邊形。當具有電感2LS的線圈202被如上所述切開成兩半時，所產生的同心線圈204和 206各自具有電感2LS。這是因為通過將線切開成兩半而改變線的寬度/直徑並不改變或僅輕微改變同心線圈204和206的電感。改變寬度僅改變所產生的同心線圈204和206的寄生電阻。同心線圈204和206中的ー個可以連接到圖6的差分推挽式LNA250的節點a和節點b，而另一半可連接到節點c和節點d。當同心線圈204和206隔開較小間隔吋，沒有電流(直流或交流)流過虛線(即，從一半到另一半，並且反之亦然)。因此，當同心線圈204 和206隔開較小間隔吋，每一半可處於不同的DC電勢。但是節點a和點b之間的AC電勢差可以與節點c和節點d之間的AC電勢差相同。因此，雖然同心線圈204和206的DC屬性可以不同，但是同心線圈204和206的RF屬性與線圈202的RF屬性相同。在圖7C中，以示意形式示出了同心線圈204和206。因此，虛線圓被省略。同心線圈204和206中的每ー個具有電感2LS。此外，同心線圈204和206的耦合係數K近似為 1(_，K 1)。此外，同心線圈204和206的互感近似為2LS。這樣，同心線圈204和206中的每ー個具有為4LS的有效電感。因此，如圖7D所示，同心線圈204和206可以連接到差分推挽式LNA 250的節點 a-d。如圖所示，外部的同心線圈204和內部的同心線圈206可以分別連接到公共電勢和電源電壓VDD。如圖所示，DC電流通過節點c和節點d流進差分推挽式LNA 250，並且經由節點a和節點b返回。現在參考圖8，差分推挽式LNA 260包括同心線圈204和206。類似於差分推挽式LNA 250，差分推挽式LNA 260僅使用圖4的LNA201所使用的電流的一半。因此，差分推挽式LNA 260比圖4的LNA201消耗更少的功率。此外，差分推挽式LNA 260的線性度和噪聲水平與LNA 201和差分推挽式LNA 250的線性度和噪聲水平基本上相同。但是，差分推挽式LNA 260與差分推挽式LNA 250至少在一方面不同。當集成在 IC中吋，使用2個同心線圈204和206的差分推挽式LNA 260比使用2個單獨的線圈252 和沈2的差分推挽式LNA250佔用的IC面積更少。貫穿本公開，僅出於舉例說明而示出了 LNA的差分實現方式。本公開的教導也可應用於單端LNA。因此，可以在不損失單端LNA的線性度和噪聲的情況下獲得面積和功耗的類似的増益。現在參考圖9A-圖9C，例如，示出了根據本公開的單端推挽式LNA。在圖9A中，為了方便起見，重新繪製了圖5C的單端推挽式LNA 230。在圖9B中，單端推挽式LNA 231分別使用具有電感2LS和2LS'的2個單獨的線圈234和235來實現電感2LS和2LS'。在圖9C中，單端推挽式LNA 232使用根據本公開的同心線圈208和209。同心線圈208和209替代圖9A所示的電感2LS和2LS'和圖9B所示的線圈234和235。如參考 7A-圖7D所述，通過切開具有電感Ls的線圈來形成同心線圈208和209。如參考7A-圖7D 所述，同心線圈208和209的有效電感是2LS。單端推挽式LNA 230、LNA 231和LNA 232僅使用圖5A的單端LNA 210所使用的電流的一半。因此，單端推挽式LNA 230、LNA231和LNA 232比圖5A的單端LNA 210消耗更少的功率。此外，單端推挽式LNA 230、LNA 231和LNA 232的線性度和噪聲水平與單端 LNA 210的線性度和噪聲水平基本相同。但是，單端推挽式LNA 232至少在一方面與單端推挽式LNA 231不同。當集成在 IC中吋，使用2個同心線圈208和209的單端推挽式LNA 232比使用2個線圈234和235 的單端推挽式LNA 230佔用的IC面積更少。現在參考圖IOA-圖10E，螺旋形電感器可用於實現單端LNA的源極負反饋電感。 為了簡化說明，示出了沒有共射共基配置的單端LNA。但是，本領域普通技術人員會理解，共射共基配置可以與例如圖9A-圖9C所示的單端LNA —起使用，。在圖IOA中，示出了沒有共射共基配置的單端LNA 233。在圖IOB中，示出了螺旋形電感器234。當單端LNA 233集成在IC中吋，使用螺旋形電感234來實現單端LNA 233 的源極負反饋電感Ls，以節省IC中的空間。在圖IOC中，示出了沒有共射共基配置的單端推挽式LNA 235。在圖IOD中，示出了同心螺旋形電感器236。如圖IOE所示，可以通過切開螺旋形電感器234來形成同心螺旋形電感器236。當單端推挽式LNA 235集成在IC中吋，使用同心螺旋形電感器236實現單端推挽式LNA 235的源極負反饋電感Ls，以節省IC中的空間。現在參考圖IlA-圖11C，在圖10B、10D和IOE中示出的螺旋形電感器可以具有其他形狀。例如，螺旋形電感器的部分(比如在圖IlA中所示的螺旋形電感器234的部分 234-1)可以如圖IlB所示被彎折成多種角度。僅舉例來說，圖IlB示出了電感器的一部分在一處被彎折。但是，這個部分可以在多於ー處被彎折。備選地，螺旋形電感器的部分可以如圖IlC所示被彎折。也可以考慮其他形狀和配置。現在參考圖12，示出了根據本公開的包括差分推挽式LNA的IC300。電感Lpl和Lp2由圖7D所示的外部線圈204實現。電感Lnl和Ln2由圖7D所示的內部線圈206實現。典型地，IC 300外部的組件用來將差分推挽式LNA的輸入阻抗與向IC 300輸入RF&和RFin的外部輸入電路301相匹配。例如，可使用IC 300外部的分流電感Ll和ー對串聯電容Cl。差分推挽式LNA的、包括電晶體MPla、MPh、MPlb和MP2b的2個PMOS部分可以稱為差分推挽式LNA的推級。差分推挽式LNA 240的、包括電晶體MNla、MN2a、MNlb和MN2b 的2個NMOS部分可以稱為差分推挽式LNA的挽級。現在參考圖13，示出了 IC 300的布局。如圖所示，Vdd和Vss分別被施加於同心線圈204和206的寬度的中心點。包括同心線圈204和206的變壓器302被定位成鄰近IC 300的邊緣300-1。邊緣300-1距差分推挽式LNA的放大級比距推挽級更近。因此，變壓器 302定位在差分推挽式LNA的放大級與邊緣300-1之間。現在參考圖14，示出了變壓器302的第一示例。在第一示例中，變壓器302-1是用於實現同心線圈204和206的兩元件變壓器。如圖所示，將RFin和RF&饋送進IC 300的差分推挽式LNA的輸入線或跡線，其圍繞著變壓器302-1布線。具體地，在跡線與同心線圈 204和206之間維持某一距離。該距離被稱為禁止布線距離(ke印out distance)。將該距離保持成確保經由跡線的信號不影響同心線圈204和206的性能。換句話說，該距離確保在跡線與同心線圈204和206之間沒有耦合。該距離可以是幾十微米量級。 當IC 300包括N(其中N是大於1的整數)個差分推挽式LNA時(例如，在多頻帶收發器中)，在IC 300中使用禁止布線距離的N倍。現在參考圖15，示出了變壓器302的第二示例。在第二示例中，變壓器302_2是三元件變壓器。三個元件中的兩個用於實現同心線圈204和206。第三個元件用於實現將 RFin和RF&饋送進IC 300的差分推挽式LNA的跡線。有效地，跡線被布線成鄰近且接近同心線圈204和206，而沒有禁止布線距離把跡線與同心線圈204和206隔開。於是，去除了禁止布線距離，並且IC 300中的面積被釋放以用於其他用途。通過去除禁止布線距離而釋放面積被稱為將輸入線或跡線壓縮到源負反饋電感器。該壓縮減少了電感值並且降低了變壓器302-2所實現的電感的Q因子。在圖14和圖15中，僅舉例來說，每個線圈包括多於ー匝線。典型地，IC可具有多個金屬層。交越(crossover)連接不同金屬層中的匝。當線圈包括單匝線時，該匝實現在 IC的金屬層之一中，並且不需要交越。不論匝的數目如何，匝的下方和周圍的區域中的金屬物質被清除，以避免由於耦合造成的線圈的電感屬性的幹擾。現在參考圖16，IC 310包括使用圖15所示的三元件變壓器302_2的差分推挽式 LNA。圖15所示的變壓器302-2實現如圖16所示的電感Lnl、Ln2, Lpl、Lp2, Lin+和Lin_。用於將RFin和RFip饋送進差分推挽式LNA的跡線由變壓器302-2的元件代替。在圖15中，代替跡線的變壓器302-2的元件被標識為電感Lin+和Lin_。圖16中示意地示出了電感Lin+和
Lill-O在電感Lin+和Lin_與差分推挽式LNA的源極負反饋電感之間存在耦合。當電感布置為具有如圖16所示的適當的極性時，耦合可以是有益的。包括同心線圈204和206以及跡線的變壓器302_2被定位於鄰近IC 310的、距放大級比距推挽級更近的邊緣。換句話說，變壓器302-2被定位在差分推挽式LNA的放大級與IC 310的距放大級比距推挽級更近的邊緣之間。
現在參考圖17，示出了在Lin+和Lin_與源極負反饋電感Lnl和Ln2之間的耦合的示例。隨著^^增加，由於電感器耦合(Kpp和KJ，Vl減少並且V2増加。因此，耦合提升了跨過電晶體麗Ia的Ves。利用與Vin相反的極性獲得相似的結果。因此，在電感Lin+和Lin_與源極負反饋電感之間的耦合増加了 LNA的増益。因此，耦合改進了噪聲濾除。此外，耦合增加了阻抗匹配電路的Q因子。本公開的廣泛的教導可實現為多種形式。因此，雖然本公開包括具體的示例，但是本公開的真實範圍不應被限制，這是因為通過研究附圖、說明書和下文的權利要求，其他修改將變得明顯。
權利要求
1.ー种放大器集成電路(IC)，包括 推挽式配置，包括推級和挽級；第一線圈，被配置以形成所述推級的第一負反饋電感；以及第二線圈，被配置以形成所述挽級的第一負反饋電感，其中所述第一線圈和所述第二線圈是同心的。
2.根據權利要求1所述的放大器IC，還包括第一跡線，被配置以向放大級輸入第一信號，其中所述第一跡線鄰近並且接近所述第一線圈的第一部分；以及第二跡線，被配置以向所述放大級輸入第二信號，其中所述第二跡線鄰近並且接近所述第一線圈的第二部分，並且其中所述第二部分布置為面對並且相對於所述第一部分。
3.根據權利要求2所述的放大器IC，其中所述第一線圈和所述第二線圈以及所述第一跡線和所述第二跡線布置在所述放大級與所述放大器IC的邊緣之間。
4.根據權利要求1所述的放大器IC，其中所述第一線圈被配置以形成所述挽級的第二負反饋電感，並且其中所述第二線圈被配置以形成所述推級的第二負反饋電感。
5.根據權利要求1所述的放大器IC，其中所述第一線圈和所述第二線圈具有下列形狀之一圓形、螺旋形和多邊形；並且其中所述第一線圈比所述第二線圈具有較大的面積。
6.根據權利要求1所述的放大器IC，其中所述第一線圈連接到公共電勢，並且其中所述第二線圈連接到電源電壓。
7.根據權利要求1所述的放大器IC，其中所述第一線圈和所述第二線圈各自具有第一端子和第二端子； 所述挽級包括第一電晶體，所述第一電晶體具有被配置以連接到所述第一線圈的第一端子的第一端子、第二端子以及控制端子；所述推級包括第二電晶體，所述第二電晶體具有被配置以連接到所述第二線圈的第一端子的第一端子、第二端子以及控制端子；所述第一線圈和所述第二線圈的第二端子被配置以分別連接到公共電勢和電源電壓。
8.根據權利要求7所述的放大器IC，其中所述挽級還包括第三電晶體，所述第三電晶體具有被配置以連接到所述第一電晶體的所述第二端子的第一端子以及第二端子；以及所述推級還包括第四電晶體，所述第四電晶體具有被配置以連接到所述第三電晶體的所述第二端子的第一端子，以及用於連接到所述第二電晶體的第二端子的第二端子。
9.根據權利要求8所述的放大器IC，還包括輸入電感，具有被配置以接收輸入信號的第一端子、以及被配置以連接到所述第一電晶體的所述控制端子的第二端子；以及電容，具有被配置以連接到所述第一電晶體的控制端子的第一端子、以及被配置以連接到所述第二電晶體的所述控制端子的第二端子。
10.根據權利要求1所述的放大器IC，其中所述所述第一線圈和第二線圈各自具有第一端子和第二端子； 所述挽級包括第一電晶體，具有被配置以連接到所述第一線圈的所述第一端子的第一端子、第二端子以及被配置以接收第一輸入信號的控制端子；以及第二電晶體，具有被配置以連接到所述第一線圈的所述第二端子的第一端子、第二端子以及被配置以接收第二輸入信號的控制端子；以及所述推級包括第三電晶體，具有被配置以連接到所述第二線圈的所述第一端子的第一端子、第二端子以及控制端子，以及第四電晶體，具有被配置以連接到所述第二線圈的所述第二端子的第一端子、第二端子以及控制端子。
11.根據權利要求10所述的放大器IC，其中 所述挽級還包括第五電晶體，具有被配置以連接到所述第一電晶體的所述第二端子的第一端子以及第 ニ端子，以及第六電晶體，具有被配置以連接到所述第二電晶體的所述第二端子的第一端子以及第 ニ端子；以及所述推級還包括第七電晶體，具有被配置以連接到所述第五電晶體的所述第二端子的第一端子、以及被配置以連接到所述第三電晶體的所述第二端子的第二端子，以及第八電晶體，具有被配置以連接到所述第六電晶體的所述第二端子的第一端子、以及被配置以連接到所述第四電晶體的所述第二端子的第二端子。
12.根據權利要求11所述的放大器IC，還包括第一電容，具有被配置以連接到所述第一電晶體的所述控制端子的第一端子、以及被配置以連接到所述第三電晶體的所述控制端子的第二端子；以及第二電容，具有被配置以連接到所述第二電晶體的所述控制端子的第一端子、以及被配置以連接到所述第四電晶體的所述控制端子的第二端子。
13.根據權利要求1所述的放大器IC，其中所述挽級包括第一極性的金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)，並且其中所述推級包括與第一極性相反的第二極性的M0SFET。
14.一種收發器，包括權利要求1所述的放大器IC，其中所述收發器包括接收器，其中所述接收器包括至少ー個低噪放大器(LNA)，並且其中所述至少ー個LNA包括放大級和推挽級。
15.ー種通信設備，包括權利要求14所述的收發器。
全文摘要
一种放大器集成電路(IC)包括推挽式配置，該推挽式配置包括推級和挽級。第一線圈被配置以形成推級的第一負反饋電感。第二線圈被配置以形成挽級的第一負反饋電感。第一和第二線圈是同心的。
文檔編號H03F3/30GK102577110SQ201080021082
公開日2012年7月11日 申請日期2010年5月10日 優先權日2009年5月13日
發明者B·布倫, G·尤哈拉, S·蘇塔德雅, 樊曉華 申請人:馬維爾國際貿易有限公司