Rf單端/差動轉換器的製作方法
2023-12-01 20:34:36
專利名稱：Rf單端/差動轉換器的製作方法
技術領域：
本發明涉及電子電路設計，且更確切地說，涉及用於設計高度線性的單端/差動轉換器的技術。
背景技術：
單端/差動轉換器用於將單端信號(例如，以接地為參考的電壓)轉換為差動信號(例如，兩個端子之間的差動電壓)的應用中。一個實例應用是在特定通信接收器中，其中將低噪聲放大器的單端輸出電壓轉換為可支持混頻器的輸入電流的差動電壓。在一些應用中，重要的是使單端/差動轉換器展現良好的線性(如通過(例如)輸入參考三階截取點(ΠΡ3)所測量)。將需要提供用於設計用在(例如)通信接收器中的高度線性的單端/差動轉換器的技術。
發明內容
本發明的一方面提供一種包含單端/差動轉換器的設備，所述單端/差動轉換器包含第一輸入電晶體及第二輸入電晶體，所述第一輸入電晶體的柵極耦合到單端電壓，所述第二輸入電晶體的柵極耦合到AC接地電壓，所述第一輸入電晶體及所述第二輸入電晶體由主電流加偏壓；分別耦合到所述第一輸入電晶體的漏極及所述第二輸入電晶體的漏極的第一級聯電晶體及第二級聯電晶體；耦合到所述第一級聯電晶體的漏極及所述第二級聯電晶體的漏極的負載元件，所述級聯電晶體的所述漏極耦合到差動輸出電壓；及第一級聯互補電晶體(cascomp transistor)及第二級聯互補電晶體，所述第一級聯互補電晶體及所述第二級聯互補電晶體的漏極分別耦合到所述第二級聯電晶體的所述漏極及所述第一級聯電晶體的所述漏極，所述第一級聯互補電晶體的柵極耦合到所述單端電壓，所述第二級聯互補電晶體的柵極耦合到AC接地電壓，所述級聯互補電晶體由輔助電流加偏壓。
本發明的另一方面提供將單端電壓耦合到包含第一輸入電晶體及第二輸入電晶體以及第一級聯電晶體及第二級聯電晶體的主單端/差動轉換器，所述第一輸入電晶體的柵極耦合到單端電壓，所述第二輸入電晶體的柵極耦合到AC接地電壓，所述第一輸入電晶體及所述第二輸入電晶體的源極由主電流加偏壓，所述主單端/差動轉換器進一步包含耦合到所述第一級聯電晶體及所述第二級聯電晶體的漏極的負載元件，所述級聯電晶體的所述漏極耦合到差動輸出電壓；及分別將所述第二級聯電晶體及所述第一級聯電晶體的漏極電壓耦合到第一級聯互補電晶體及第二級聯互補電晶體的漏極，所述第一級聯互補電晶體的柵極耦合到所述單端電壓，所述第二級聯互補電晶體的柵極耦合到AC接地電壓，所述級聯互補電晶體的源極由輔助電流加偏壓。本發明的又一方面提供一種包含單端/差動轉換器的設備，所述單端/差動轉換器包含用於使用主路徑將單端電壓轉換為差動電壓的裝置；及用於通過由輔助路徑產生的相互調製產物來消除由所述主路徑產生的相互調製產物的裝置。本發明的又一方面提供一種用於無線通信的裝置，所述裝置包含用於將數字TX 信號轉換為模擬TX信號的至少一個數/模轉換器(DAC)、用於放大所述模擬TX信號的至少一個基帶TX放大器、一 TX LO信號產生器、一耦合到所述TX LO信號產生器及所述至少一個基帶TX放大器的上變頻轉換器、一耦合到所述上變頻轉換器的輸出的TX濾波器、一耦合到所述TX濾波器的功率放大器(PA)、一耦合到所述功率放大器的輸出的雙工器、一耦合到所述雙工器的低噪聲放大器(LNA)、一耦合到所述LNA的濾波器、一耦合到所述濾波器的單端/差動轉換器、一 RX LO信號產生器、一耦合到所述RX LO信號產生器及所述單端/差動轉換器的差動輸出的下變頻轉換器、耦合到所述下變頻轉換器的輸出的至少一個低通濾波器、用於將所述低通濾波器的輸出轉換為數位訊號的至少一個模/數轉換器(ADC)，所述單端/差動轉換器包含第一輸入電晶體及第二輸入電晶體，所述第一輸入電晶體的柵極耦合到單端電壓，所述第二輸入電晶體的柵極耦合到AC接地電壓，所述第一輸入電晶體及所述第二輸入電晶體由主電流加偏壓；分別耦合到所述第一輸入電晶體的漏極及所述第二輸入電晶體的漏極的第一級聯電晶體及第二級聯電晶體；耦合到所述第一級聯電晶體的漏極及所述第二級聯電晶體的漏極的負載元件，所述級聯電晶體的所述漏極耦合到差動輸出電壓；及第一級聯互補電晶體及第二級聯互補電晶體，所述第一級聯互補電晶體及所述第二級聯互補電晶體的漏極分別耦合到所述第二級聯電晶體的所述漏極及所述第一級聯電晶體的所述漏極，所述第一級聯互補電晶體的柵極耦合到所述單端電壓，所述第二級聯互補電晶體的柵極耦合到AC接地電壓，所述級聯互補電晶體由輔助電流加偏壓。
圖1說明根據本發明的單端/差動轉換器；圖2說明單端/差動轉換器的基線實施方案；圖3說明根據本發明的單端/差動轉換器的示範性實施例；圖4說明可實施本發明的技術的接收器的示範性實施例；圖5說明可實施本發明的技術的無線通信裝置的設計的框圖；及圖6說明根據本發明的方法的示範性實施例。
具體實施例方式下文中結合附加圖式所闡述的實施方式意在作為本發明的示範性實施例的描述， 且不意在表示可實踐本發明的僅有實施例。貫穿此實施方式所使用的術語「示範性」意謂 「充當實例、例子或說明」，且未必應被解釋為比其它示範性實施例優選或有利。出於提供對本發明的示範性實施例的透徹理解的目的，所述實施方式包括特定細節。所屬領域的技術人員將顯而易見，可在沒有這些特定細節的情況下實踐本發明的示範性實施例。在一些例子中，以框圖形式來展示眾所周知的結構及裝置，以便避免使本文中所呈現的示範性實施例的新穎性模糊。圖1說明根據本發明的單端/差動轉換器100。在圖1中，將單端輸入電壓Vin提供到轉換器100，其產生理想地與Vin成比例的差動輸出電壓Vout = (Vout+-Vout_)。Vout 被提供到負載110。在示範性實施例中，負載110可呈現針對轉換器100的輸出的低輸入阻抗，在此情況下，轉換器100可經設計以提供足夠的電流驅動以支持差動輸出電壓Vout。圖2說明單端/差動轉換器100的基線實施方案200。在轉換器200中，電晶體 215及220形成輸入差動對，其中電晶體215的柵極經由電容器217交流(AC)耦合到輸入電壓Vin，且電晶體220的柵極經由電容器219交流(AC)耦合到接地。注意，為了簡單起見，在圖2中已省略了電晶體215及220的DC偏壓細節。電晶體215及220的源極彼此耦合，且進一步耦合到電流源210。電晶體215及220的漏極分別經由級聯電晶體221及222 耦合到輸出電壓Vout_及Vout+。應了解，級聯電晶體221及222有利地改進差動輸出Vout 與輸入Vin的隔離，因此(例如)擴展了轉換器200可操作的帶寬。級聯電晶體221及222 由電壓Vcas加直流(DC)偏壓。在圖2中，轉換器200進一步包括電晶體225及230，其分別耦合到輸出電壓 Vout^及Vout+。在所展示的實施方案中，可提供偏壓電壓VCM以對電晶體225及230加偏壓，使得電壓Vout—及Vout+的共模電平得到良好界定。應了解，單端/差動轉換器100的一個優值(figure of merit)為輸入參考三階截取點(IIP3)，其測量轉換器的線性。在圖2中所展示的轉換器實施方案200中，IIP3可受 (例如)產生於電晶體221及222的漏極處的差動輸出電壓Vout中的三階相互調製(IM3) 產物限制。將需要提供用於改進單端/差動轉換器的線性藉此減小IM3產物且增大IIP3 的技術。圖3說明根據本發明的單端/差動轉換器100的示範性實施例300。在轉換器300 中，輸入電晶體315及320形成差動輸入級，其中電晶體315的柵極經由電容器352交流 (AC)耦合到輸入電壓Vin，且電晶體320的柵極經由電容器351交流(AC)耦合到接地。注意，為了簡單起見，在圖3中已省略了電晶體315及320的DC偏壓細節。電晶體315及320 的漏極分別經由級聯電晶體330及335耦合到輸出電壓Vout_及Vout+，且進一步耦合到負載電晶體367及360。注意，在替代示範性實施例中，電晶體367及360可由電阻器或其它負載元件(未展示)替代。電晶體315及320的源極彼此耦合，且進一步耦合到主電流源電晶體322及328。由電晶體322及3 產生的總靜態偏壓電流在本文中還表示為主電流或Imain。應了解，在靜態偏壓條件下，Imain流過由支持Imain/2的電晶體315及330以及也支持Imain/2的電晶體320及335形成的「主路徑」。在示範性實施例中，主電流源電晶體322及3 可以自適應方式加偏壓以改進輸入電晶體315及320的線性。確切地說，電晶體322及328的柵極各自由電壓Vbl加直流 (DC)偏壓，且進一步分別使用AC耦合電容器312及314交叉耦合到電晶體320及315的漏極。應了解，信號到電晶體322及328的柵極的AC交叉耦合可有利地視Vin的幅度來調整供應到輸入電晶體315及320的偏壓電流，因此有助於維持轉換器300的線性。在示範性實施例中，電晶體345及350(在本文中也表示為「級聯互補電晶體」)的柵極分別經由電容器348及353進一步交流(AC)耦合到Vin及AC接地。電晶體345及 350的漏極分別耦合到電晶體335及330的漏極。電晶體345及350的源極彼此耦合，且進一步耦合到輔助電流源電晶體3 及326。由電晶體3 及3 產生的總電流在本文中表示為輔助電流或Iaux。Iaux流經由電晶體345及350形成的「輔助路徑」，其中在靜態偏壓條件下Iaux/2流經電晶體345且Iaux/2流經電晶體350。所屬領域的技術人員將了解，電晶體3M及3 可替代地實施為單一電晶體電流源。注意，雖然將電容器348及353展示為分別將電晶體345及350的柵極耦合到Vin 及AC接地，但應了解，可替代地耦合電容器348及353。舉例來說，電容器348及353可替代地分別將電晶體345及350的柵極直接耦合到電晶體315及320的柵極。預期所述替代示範性實施例在本發明的範疇內。在示範性實施例中，電晶體345及350在弱反轉下加偏壓，其中柵極-源極電壓 (VGS)大約為(例如)0. 4V，且閾值電壓VT大約為(例如)0. 55V。在示範性實施例中，電晶體315及320在中等反轉下加偏壓，其中VGS大約為(例如)0. 6V，且VT大約為0. 55V。在示範性實施例中，供應電壓VDD可為1.3V。應從所展示的電路拓撲了解，到電晶體315的輸入信號具備與到電晶體345的輸入信號相同的相位，而到電晶體320的輸入信號具備與到電晶體350的輸入信號相同的相位。應了解，歸因於此配置，可有利地在差動輸出處消除由主路徑及輔助路徑產生的IM3產物。為了避免消除所要信號(其將不當地減小增益且增大轉換器300的噪聲指數(NF))，可選擇偏壓電壓使得Imain >> Iaux0在示範性實施例中，Imain可大約為10*Iaux。在示範性實施例中，由電晶體3 及3 提供的電流Iaux可經進一步調整以實現對三階非線性分量的所要消除水平。舉例來說，電晶體3M及326的偏壓電壓Vb2可經調整以實現所要的消除水平。在替代示範性實施例(未圖示)中，單端/差動轉換器無需結合所展示的級聯互補電晶體345及350來使用對交叉耦合電容器312及314的自適應偏壓。這些特徵中的任一者可與另一者分離地實施以執行單端/差動轉換。預期所述替代示範性實施例在本發明的範疇內。根據上文所描述的技術，可設計用於在寬頻帶(例如，IOOMHz至900MHz)上執行單
端/差動轉換的高度線性電路。圖4說明可實施本發明的技術的接收器400的示範性實施例。注意，僅出於說明性目的而展示圖4，且並不打算將本發明的應用限於接收器。在圖4中，低噪聲放大器(LNA)410接收來自天線(未圖示)的射頻(RF)信號。 LNA 410將RF信號的經放大版本輸出到帶通濾波器420。帶通濾波器420的輸出耦合到單端/差動轉換器(S2D)430。在示範性實施例中，可使用本文中先前所揭示的技術來設計單端/差動轉換器430。單端/差動轉換器430的差動輸出被提供到混頻器440，其將差動信
8號與具有頻率 ·ω的差動本機振蕩器信號混頻。混頻器440的輸入可呈現對單端/差動轉換器430的輸出的低阻抗。混頻器440的輸出耦合到基帶濾波器450以產生基帶輸出信號以供進一步處理。注意，視所使用的特定架構而定，混頻器440及基帶濾波器450的輸出可為單端的或差動的。圖5說明可實施本發明的技術的無線通信裝置500的設計的框圖。圖5展示實例收發器設計。大體來說，發射器及接收器中的信號的調節可由放大器、濾波器、上變頻轉換器、下變頻轉換器等的一個或一個以上級來執行。這些電路塊可與圖5中所展示的配置不同地布置。另外，圖5中未展示的其它電路塊也可用以調節發射器及接收器中的信號。也可省略圖5中的一些電路塊。在圖5中所展示的設計中，無線裝置500包括收發器520及數據處理器510。數據處理器510可包括用以存儲數據及程序代碼的存儲器(未圖示)。收發器520包括支持雙向通信的發射器530及接收器550。大體來說，無線裝置500可包括用於任何數目個通信系統及頻帶的任何數目個發射器及任何數目個接收器。可在一個或一個以上模擬集成電路 (IC)、RF IC(RFIC)、混合信號IC等上實施整個收發器520或收發器520的一部分。發射器或接收器可通過超外差式架構或直接轉換架構來實施。在超外差式架構中，信號在多個級中在射頻(RF)與基帶之間進行頻率轉換，例如對於接收器，在一個級中從RF轉換到中頻(IF)，且接著在另一級中從IF轉換到基帶。在直接轉換架構中，信號在一個級中在RF與基帶之間進行頻率轉換。超外差式架構及直接轉換架構可使用不同電路塊及/或具有不同要求。在圖5中所展示的設計中，發射器530及接收器550是通過直接轉換架構來實施。在發射路徑中，數據處理器510處理待發射的數據且將I模擬輸出信號及Q模擬輸出信號提供到發射器530。在所展示的示範性實施例中，數據處理器510包括數/模轉換器(DAC)5Ha及514b，其用於將由數據處理器510產生的數位訊號轉換為I模擬輸出信號及Q模擬輸出信號。在發射器530內，低通濾波器53 及532b分別對I模擬輸出信號及Q模擬輸出信號濾波，以移除由先前數/模轉換引起的不當圖像。放大器(Amp) 53 及534b分別放大來自低通濾波器53 及532b的信號，且提供I基帶信號及Q基帶信號。上變頻轉換器 540通過來自發射(TX)本機振蕩(LO)信號產生器570的I發射(TX)本機振蕩(LO)信號及Q發射(TX)本機振蕩(LO)信號對I基帶信號及Q基帶信號進行上變頻轉換且提供經上變頻轉換的信號。濾波器542對所述經上變頻轉換的信號濾波以移除由上變頻轉換引起的不當圖像以及接收頻帶中的噪聲。功率放大器(PA) 544放大來自濾波器542的信號以獲得所要輸出功率電平且提供發射RF信號。發射RF信號經由雙工器或開關546路由且經由天線討8發射。在接收路徑中，天線548接收由基站發射的信號且提供經接收的RF信號，所述經接收的RF信號經由雙工器或開關546路由並被提供到低噪聲放大器(LNA) 552。所述經接收的RF信號由LNA 552放大且由濾波器M4濾波以獲得所要的RF輸入信號。所述所要RF 輸入信號被提供到單端/差動轉換器^5(S2D)，其將所述信號轉換為差動電壓以輸入到下變頻轉換器560。在示範性實施例中，可根據本發明的技術來設計S2D 555。下變頻轉換器 560通過來自接收(RX) LO信號產生器580的I接收(RX) LO信號及Q接收(RX) LO信號對RF輸入信號進行下變頻轉換且提供I基帶信號及Q基帶信號。I基帶信號及Q基帶信號由放大器56 及56 放大且進一步由低通濾波器56 及564b濾波以獲得I模擬輸入信號及 Q模擬輸入信號，所述I模擬輸入信號及Q模擬輸入信號被提供到數據處理器510。在所展示的示範性實施例中，數據處理器510包括模/數轉換器(ADC)516a及516b，其用於將模擬輸入信號轉換為數位訊號以進一步由數據處理器510處理。TX LO信號產生器590產生用於上變頻轉換的I TX LO信號及Q TX LO信號。RX LO信號產生器580產生用於下變頻轉換的I RX LO信號及Q RX LO信號。每一 LO信號為具有特定基本頻率的周期信號。PLL 592接收來自數據處理器510的時序信息且產生用以調整來自LO信號產生器590的TX LO信號的頻率及/或相位的控制信號。類似地，PLL 582 接收來自數據處理器510的時序信息且產生用以調整來自LO信號產生器580的RX LO信號的頻率及/或相位的控制信號。圖6說明根據本發明的方法600的示範性實施例。注意，僅出於說明性目的而展示所述方法，且並不打算限制本發明的範疇。在圖6中，在框610處，將單端電壓耦合到包含第一輸入電晶體及第二輸入電晶體以及第一級聯電晶體及第二級聯電晶體的主單端/差動轉換器。在示範性實施例中，第一輸入電晶體的柵極耦合到單端電壓，第二輸入電晶體的柵極耦合到AC接地電壓，第一輸入電晶體及第二輸入電晶體的源極由主電流加偏壓，主單端/差動轉換器進一步包含耦合到第一級聯電晶體及第二級聯電晶體的漏極的負載元件，且所述級聯電晶體的漏極耦合到差動輸出電壓。在框620處，分別將第二級聯電晶體及第一級聯電晶體的漏極電壓耦合到第一級聯互補電晶體及第二級聯互補電晶體的漏極。在示範性實施例中，第一級聯互補電晶體的柵極耦合到單端電壓，第二級聯互補電晶體的柵極耦合到AC接地電壓，且所述級聯互補電晶體的源極由輔助電流加偏壓。在框630處，將由第一主電流源電晶體產生的電流耦合到第一輸入電晶體及第二輸入電晶體的源極。在示範性實施例中，所述第一主電流源電晶體由DC電壓加偏壓。在框640處，將由第二主電流源電晶體產生的電流耦合到第一輸入電晶體及第二輸入電晶體的源極。在示範性實施例中，所述第二主電流源電晶體由DC電壓加偏壓。在框650處，使用第一耦合電容器將第一主電流源電晶體的柵極電壓耦合到第二輸入電晶體的漏極。在框660處，使用第二耦合電容器將第二主電流源電晶體的柵極電壓耦合到第一輸入電晶體的漏極。應了解，雖然已描述了其中針對(例如)輸入電晶體、級聯電晶體及級聯互補電晶體使用NMOS電晶體的本發明的示範性實施例，但在對所展示的電路進行對應修改的情況下，也可容易地將PMOS電晶體用於替代示範性實施例中。另外，所屬領域的技術人員應了解，雖然已參考MOS電晶體(MOSFET)描述了本發明的示範性實施例，但本發明的技術無需限於基於MOSFET的設計，而是可容易地應用於使用雙極接面電晶體(或BJT)及/或其它三端子跨導裝置的替代示範性實施例(未圖示)。舉例來說，在示範性實施例(未圖示)中， 所展示的比較器中的任一者可利用BJT而非M0SFET，其中如分別針對MOSFET的漏極、柵極及源極所展示地來耦合BJT的集極、基極及發射極。或者，在BiCMOS工藝中，可使用CMOS與雙極結構/裝置的組合以使電路性能最大化。另外，除非另有提及，否則在此說明書及在權利要求書中，術語「漏極」、「柵極」及「源極」可涵蓋所述術語的與MOSFET相關聯的常規意義以及其它三端子跨導裝置(例如，BJT)的對應節點，所述對應性對於電路設計領域的技術人員來說將為顯而易見的。所屬領域的技術人員應理解，可使用多種不同技藝及技術中的任一者來表示信息及信號。舉例來說，可通過電壓、電流、電磁波、磁場或磁粒子、光場或光粒子或其任何組合來表示可能貫穿以上描述而引用的數據、指令、命令、信息、信號、位、符號及碼片。所屬領域的技術人員應進一步了解，結合本文中所揭示的實施例而描述的各種說明性邏輯塊、模塊、電路及算法步驟可實施為電子硬體、計算機軟體或電子硬體與計算機軟體兩者的組合。為了清楚地說明硬體與軟體的此互換性，上文已大體上在其功能性方面描述各種說明性組件、塊、模塊、電路及步驟。將所述功能性實施為硬體還是軟體視特定應用及強加於整個系統的設計約束而定。所屬領域的技術人員可針對每一特定應用以變化的方式來實施所描述的功能性，但不應將所述實施決策解釋為導致脫離本發明的示範性實施例的範疇。可通過通用處理器、數位訊號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現場可編程門陣列(FPGA)或其它可編程邏輯裝置、離散門或電晶體邏輯、離散硬體組件或其經設計以執行本文中所描述的功能的任何組合來實施或執行結合本文中所揭示的實施例而描述的各種說明性邏輯塊、模塊及電路。通用處理器可為微處理器，但在替代例中，處理器可為任何常規處理器、控制器、微控制器或狀態機。處理器也可實施為計算裝置的組合，例如，DSP與微處理器的組合、多個微處理器、結合DSP核心的一個或一個以上微處理器，或任何其它所述配置。結合本文中所揭示的實施例而描述的方法或算法的步驟可直接體現於硬體中、由處理器執行的軟體模塊中，或兩者的組合中。軟體模塊可駐留於隨機存取存儲器(RAM)、快閃記憶體、只讀存儲器(ROM)、電可編程ROM(EPROM)、電可擦除可編程ROM(EEPROM)、寄存器、硬碟、 可裝卸磁碟、CD-ROM或此項技術中已知的任何其它形式的存儲媒體中。示範性存儲媒體耦合到處理器，使得處理器可從存儲媒體讀取信息及將信息寫入到存儲媒體。在替代例中，存儲媒體可與處理器形成一體。處理器及存儲媒體可駐留於ASIC中。ASIC可駐留於用戶終端中。在替代例中，處理器及存儲媒體可作為離散組件而駐留於用戶終端中。在一個或一個以上示範性實施例中，可以硬體、軟體、固件或其任何組合來實施所描述的功能。如果以軟體加以實施，則可將所述功能作為一個或一個以上指令或代碼而存儲於計算機可讀媒體上或經由計算機可讀媒體傳輸。計算機可讀媒體包括計算機存儲媒體及通信媒體兩者，通信媒體包括促進電腦程式從一處傳送到另一處的任何媒體。存儲媒體可為可由計算機存取的任何可用媒體。通過實例而非限制，所述計算機可讀媒體可包含 RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光碟存儲裝置、磁碟存儲裝置或其它磁性存儲裝置，或可用以載運或存儲呈指令或數據結構的形式的所要程序代碼且可由計算機存取的任何其它媒體。又，將任何連接恰當地稱為計算機可讀媒體。舉例來說，如果使用同軸電纜、光纖纜線、雙絞線、數字用戶線(DSL)，或例如紅外線、無線電及微波的無線技術而從網站、伺服器或其它遠程源傳輸軟體，則將同軸電纜、光纖纜線、雙絞線、DSL或例如紅外線、無線電及微波的無線技術包括於媒體的定義中。如本文中所使用，磁碟及光碟包括壓縮光碟(CD)、雷射光碟、光碟、數字多功能光碟(DVD)、軟性磁碟及藍光光碟，其中磁碟通常以磁性方式再生數據，而光碟利用雷射以光學方式再生數據。上述各物的組合也應包括於計算機可讀媒體的範疇內。 提供所揭示的示範性實施例的前述描述以使任何所屬領域的技術人員均能夠製作或使用本發明。在不脫離本發明的精神或範疇的情況下，對這些示範性實施例的各種修改對於所屬領域的技術人員將顯而易見，且本文中所界定的一般原理可應用於其它實施例。因此，本發明並非意在限於本文中所展示的實施例，而應被賦予與本文中所揭示的原理及新穎特徵相一致的最廣泛範疇。
權利要求
1.一種包含單端/差動轉換器的設備，所述單端/差動轉換器包含第一輸入電晶體及第二輸入電晶體，所述第一輸入電晶體的柵極耦合到單端電壓，所述第二輸入電晶體的柵極耦合到AC接地電壓，所述第一輸入電晶體及所述第二輸入電晶體由主電流加偏壓；分別耦合到所述第一輸入電晶體的漏極及所述第二輸入電晶體的漏極的第一級聯電晶體及第二級聯電晶體；耦合到所述第一級聯電晶體的漏極及所述第二級聯電晶體的漏極的負載元件，所述級聯電晶體的所述漏極耦合到差動輸出電壓；及第一級聯互補電晶體及第二級聯互補電晶體，所述第一級聯互補電晶體的漏極及所述第二級聯互補電晶體的漏極分別耦合到所述第二級聯電晶體的所述漏極及所述第一級聯電晶體的所述漏極，所述第一級聯互補電晶體的柵極耦合到所述單端電壓，所述第二級聯互補電晶體的柵極耦合到AC接地電壓，所述級聯互補電晶體由輔助電流加偏壓。
2.根據權利要求1所述的設備，所述第一級聯互補電晶體及所述第二級聯互補電晶體在弱反轉下加偏壓，所述第一輸入電晶體及所述第二輸入電晶體在中等反轉下加偏壓。
3.根據權利要求2所述的設備，所述第一級聯互補電晶體及所述第二級聯互補電晶體以0. 4V的柵極-源極電壓加偏壓且具有0. 55V的閾值電壓，所述第一輸入電晶體及所述第二輸入電晶體以0. 6V的柵極-源極電壓加偏壓且具有0. 55V的閾值電壓。
4.根據權利要求1所述的設備，所述第一級聯互補電晶體及所述第二級聯互補電晶體使用耦合電容器耦合到所述單端電壓及所述AC接地。
5.根據權利要求1所述的設備，所述單端/差動轉換器進一步包含第一主電流源電晶體，所述第一主電流源電晶體的漏極耦合到所述第一輸入電晶體的源極及所述第二輸入電晶體的源極，所述第一主電流源電晶體由DC電壓加偏壓；第二主電流源電晶體，所述第二主電流源電晶體的漏極耦合到所述第一輸入電晶體的所述源極及所述第二輸入電晶體的所述源極，所述第二主電流源電晶體由DC電壓加偏壓；第一耦合電容器，其將所述第一主電流源電晶體的柵極耦合到所述第二輸入電晶體的所述漏極；及第二耦合電容器，其將所述第二主電流源電晶體的柵極耦合到所述第一輸入電晶體的所述漏極。
6.根據權利要求1所述的設備，所述輔助電流由至少一個輔助電流源電晶體產生。
7.根據權利要求1所述的設備，所述主電流大於所述輔助電流。
8.根據權利要求1所述的設備，所述負載元件包含使用電壓加偏壓以在所述級聯電晶體的所述漏極處產生共模輸出電壓的電晶體。
9.根據權利要求1所述的設備，所述負載元件包含電阻器。
10.根據權利要求1所述的設備，其中所述設備包含無線通信裝置。
11.一種方法，其包含將單端電壓耦合到包含第一輸入電晶體及第二輸入電晶體以及第一級聯電晶體及第二級聯電晶體的主單端/差動轉換器，所述第一輸入電晶體的柵極耦合到單端電壓，所述第二輸入電晶體的柵極耦合到AC接地電壓，所述第一輸入電晶體及所述第二輸入電晶體的源極由主電流加偏壓，所述主單端/差動轉換器進一步包含耦合到所述第一級聯電晶體及所述第二級聯電晶體的漏極的負載元件，所述級聯電晶體的所述漏極耦合到差動輸出電壓；及分別將所述第二級聯電晶體及所述第一級聯電晶體的漏極電壓耦合到第一級聯互補電晶體及第二級聯互補電晶體的漏極，所述第一級聯互補電晶體的柵極耦合到所述單端電壓，所述第二級聯互補電晶體的柵極耦合到AC接地電壓，所述級聯互補電晶體的源極由輔助電流加偏壓。
12.根據權利要求11所述的方法，其進一步包含在弱反轉下對所述第一級聯互補電晶體及所述第二級聯互補電晶體加偏壓，及在中等反轉下對所述第一輸入電晶體及所述第二輸入電晶體加偏壓。
13.根據權利要求12所述的方法，其進一步包含以0.4V的柵極-源極電壓對所述第一級聯互補電晶體及所述第二級聯互補電晶體加偏壓，所述第一級聯互補電晶體及所述第二級聯互補電晶體具有0. 55V的閾值電壓，及以0. 6V的柵極-源極電壓對所述第一輸入電晶體及所述第二輸入電晶體加偏壓，第一輸入電晶體及第二輸入電晶體具有0. 55V的閾值電壓。
14.根據權利要求11所述的方法，其進一步包含使用耦合電容器將所述第一級聯互補電晶體及所述第二級聯互補電晶體耦合到所述單端電壓及所述AC接地。
15.根據權利要求11所述的方法，其進一步包含將由第一主電流源電晶體產生的電流耦合到所述第一輸入電晶體的所述源極及所述第二輸入電晶體的所述源極，所述第一主電流源電晶體由DC電壓加偏壓；將由第二主電流源電晶體產生的電流耦合到所述第一輸入電晶體的所述源極及所述第二輸入電晶體的所述源極，所述第二主電流源電晶體由DC電壓加偏壓；使用第一耦合電容器將所述第一主電流源電晶體的柵極電壓耦合到所述第二輸入電晶體的所述漏極；及使用第二耦合電容器將所述第二主電流源電晶體的柵極電壓耦合到所述第一輸入電晶體的所述漏極。
16.根據權利要求11所述的方法，其包含使用至少一個輔助電流源電晶體產生所述輔助電流。
17.根據權利要求11所述的方法，所述主電流大於所述輔助電流。
18.根據權利要求11所述的方法，所述負載元件包含使用電壓加偏壓以在所述級聯電晶體的所述漏極處產生共模輸出電壓的電晶體。
19.根據權利要求11所述的方法，所述負載元件包含電阻器。
20.一種包含單端/差動轉換器的設備，所述單端/差動轉換器包含用於使用主路徑將單端電壓轉換為差動電壓的裝置；及用於通過由輔助路徑產生的相互調製產物來消除由所述主路徑產生的相互調製產物的裝置。
21.根據權利要求20所述的設備，所述用於消除的裝置包含所述輔助路徑的耦合到所述主路徑中的電晶體的級聯互補電晶體。
22.根據權利要求20所述的設備，其進一步包含用於以自適應方式對提供到所述主路徑的電流加偏壓以改進單端/差動轉換器的線性的裝置。
23. 一種用於無線通信的裝置，所述裝置包含用於將數字TX信號轉換為模擬TX信號的至少一個數/模轉換器DAC、用於放大所述模擬TX信號的至少一個基帶TX放大器、一 TX LO信號產生器、一耦合到所述TX LO信號產生器及所述至少一個基帶TX放大器的上變頻轉換器、一耦合到所述上變頻轉換器的輸出的TX濾波器、一耦合到所述TX濾波器的功率放大器PA、一耦合到所述功率放大器的輸出的雙工器、一耦合到所述雙工器的低噪聲放大器 LNA、一耦合到所述LNA的濾波器、一耦合到所述濾波器的單端/差動轉換器、一 RX LO信號產生器、一耦合到所述RX LO信號產生器及所述單端/差動轉換器的差動輸出的下變頻轉換器、耦合到所述下變頻轉換器的輸出的至少一個低通濾波器、用於將所述低通濾波器的輸出轉換為數位訊號的至少一個模/數轉換器ADC，所述單端/差動轉換器包含第一輸入電晶體及第二輸入電晶體，所述第一輸入電晶體的柵極耦合到單端電壓，所述第二輸入電晶體的柵極耦合到AC接地電壓，所述第一輸入電晶體及所述第二輸入電晶體由主電流加偏壓；分別耦合到所述第一輸入電晶體的漏極及所述第二輸入電晶體的漏極的第一級聯電晶體及第二級聯電晶體；耦合到所述第一級聯電晶體的漏極及所述第二級聯電晶體的漏極的負載元件，所述級聯電晶體的所述漏極耦合到差動輸出電壓；及第一級聯互補電晶體及第二級聯互補電晶體，所述第一級聯互補電晶體的漏極及所述第二級聯互補電晶體的漏極分別耦合到所述第二級聯電晶體的所述漏極及所述第一級聯電晶體的所述漏極，所述第一級聯互補電晶體的柵極耦合到所述單端電壓，所述第二級聯互補電晶體的柵極耦合到AC接地電壓，所述級聯互補電晶體由輔助電流加偏壓。
全文摘要
本發明揭示用於設計用在例如通信接收器中的高度差動的單端/差動轉換器的技術。在示範性實施例中，包括級聯互補電晶體的輔助電流路徑耦合到包括輸入電晶體及級聯電晶體的主電流路徑。對所述電晶體加偏壓，使得由所述輔助電流路徑產生的相互調製產物消除由所述主電流路徑產生的相互調製產物。在另一示範性實施例中，視所接收的輸入信號的電平而以自適應方式對用於所述主電流路徑的電流源電晶體加偏壓。在示範性實施例中，可將所述技術應用於設計用於在通信接收器中將單端低噪聲放大器LNA輸出電壓與差動混頻器輸入介接的轉換器。
文檔編號H03F1/32GK102460959SQ201080028858
公開日2012年5月16日 申請日期2010年6月28日 優先權日2009年6月27日
發明者肯尼思·C·巴尼特, 蘇桑塔·森古普塔 申請人:高通股份有限公司