功率放大器电路和电子系统的制作方法

文档编号:14478122
研发日期:2018/5/19

本公开的实施例涉及功率放大器。具体地,本公开的各实施例涉及用于以低杂散发射来接通和断开射频(RF)功率放大器的输出端的技术。



背景技术:

图1示出了一种包括功率放大器20的系统,该功率放大器被适配成例如用于射频(RF)应用,比如雷达应用或微波应用。

在所考虑的示例中,功率放大器20包括用于接收输入信号IN的输入端以及用于提供输出信号OUT的输出端。例如,该输入信号IN可以是频率在几MHz至超过100GHz之间的RF信号,例如,如通常用于汽车雷达应用的24GHz或77GHz。

在所考虑的示例中,功率放大器20在输入端处还接收静音控制信号MUTE,该静音控制信号用于选择性地接通(启用)或断开(禁用/静音)输出信号OUT。

例如,在图1中,信号IN和MUTE是由信号发生器电路10生成的。例如,信号IN可以由(RF)振荡器12生成,比如具有可控频率的振荡器,比如压控振荡器(VCO)。相反地,信号MUTE可以由电子控制电路14生成。

例如,图2示出了对功率放大器10的可能驱动。

具体地,在所考虑的示例中,电路10被配置成用于扫描信号IN的在第一频率f1与第二频率f2之间的频率fIN。例如,在图2中,在时间t0处,信号IN的频率对应于f1,并且频率fIN增大(例如,线性地),直到在时间t1处达到频率f2。信号IN的频率fIN然后可以保持恒定,例如保持在频率f1处,直到到达时间t2并且开始了新的周期,即周期 结束时间t2对应于下一个周期的周期开始时间t’0

与信号IN的生成并行地,信号发生器10还生成信号MUTE,这与对信号IN的频率fIN的扫描同步。具体地,在所考虑的示例中,静音信号MUTE被设定为:

-第一逻辑电平(例如,低),指示当信号IN的频率fIN变化时(即在时刻t0与t1之间),功率放大器20的输出端OUT应该被接通,以及

-第二逻辑电平(例如,高),指示当信号IN的频率fIN保持恒定时(即在时刻t1与t2之间),功率放大器20的输出端OUT应该被断开。

相应地,在所考虑的示例中,功率放大器20的输出端在接通时段TON(t0-t1)内被接通并且在断开时段TOFF(t1-t2)内被断开,并且周期地重复该操作。

这还在图2中示出,其中,输出信号OUT的功率POUT在接通时段TON内基本上恒定在最大水平PMAX(假定输入信号IN的幅度恒定)并且在断开时段TOFF内基本上恒定在最小水平PMIN(再次假定输入信号IN的幅度恒定)。

本领域技术人员将理解的是,信号IN的频率fIN还可以在断开时段TOFF内变化,因为输出信号OUT被断开。而且,还可以执行对信号IN的切换频率fIN和/或幅度的其他调制。

例如,上述调制方案可以用于24GHz工业、科学和医用(ISM)雷达,其中,具有最大功率PMAX的发射时隙TON与具有最小功率PMIN的静音时隙TOFF交替。例如,对于ISM应用,最小功率PMIN应该小于PMAX–40dBc,即PMIN<PMAX–40dBc。而且,在典型应用中,频率扫描的带宽BW=f2-f1可以在MHz范围内,例如200MHz。

图3就这一点示出了可能用于上述应用的差分功率放大器20的框图。

在所考虑的示例中,放大器20是以切换功能为特征的可变增益放大器,该可变增益放大器允许实施40dBc的隔离。

具体地,在所考虑的示例中,放大器20包括单级或多级可变增益放大器24,即放大器级24的增益可通过控制信号A设定。例如,这种可变增益放大器24可以用可变基准电流源来实现,即,电流镜安排的基准电流源所提供的电流可以根据信号A设定。

而且,在所考虑的示例中,放大器20包括功率放大器开关26,该功率放大器开关被配置成用于根据静音控制信号MUTE来启用或禁用放大器20的输出端。

放大器20还可以包括可能用来稳定信号IN的输入缓冲器22。

一般地,控制信号A可以是数字的或模拟的。例如,如果使用了数字控制信号A,则放大器20可以包括数模转换器28,所述数模转换器例如用于根据数字信号A生成用于放大器级24的基准电流源的控制信号。一般地,放大器级24还可以直接支持数字控制。例如,放大器级24可以包括多个电流镜分支,并且信号A可以用来选择性地启用或禁用这些电流镜分支,由此改变放大器级24的输出功率。

相应地,在所考虑的示例中,信号IN一直是振荡信号,并且根据信号MUTE激活或去激活输出信号OUT。

遗憾的是,功率放大器20的这种启用和禁用在输出信号OUT中创造了急剧的上升沿和下降沿,这因而生成杂散发射,即,在期望范围以外的频率处的发射。

例如,考虑图2中所示的驱动,杂散发射在接通转变期间在f1(最低频率)附近并且在断开转变期间在f2(最高频率)附近显现。相反地,如果使用了固定的载波频率f,即f=f2=f2,则通过接通和断开转变期间的载波频率f附近的频谱再生来表示杂散发射。



技术实现要素:

考虑到上述情况,本公开的各个实施例的目标是提供用于减小在ON/OFF输出功率转变期间的功率放大器的杂散发射的解决方案。

根据一个或多个实施例,通过一种具有随后权利要求书中具体阐述的特征的接通和断开功率放大器的方法来实现以上目标中的一个 或多个目标。实施例还涉及相关功率放大器电路和系统,以及计算机程序产品,该计算机程序产品可被载入至少一个处理器的存储器中并且包括软件代码部分,当该产品在至少一个处理器上运行时这些软件代码部分能够实施该方法的步骤。因而,如本文所使用的,参考这种计算机程序产品被理解为等效于参考包含用于控制处理系统以协调根据实用新型的方法的实施方式的指令的计算机可读介质。对“至少一个处理器”的引用明显旨在强调以模块化形式和/或分布式形式来实施本实用新型的可能性。

权利要求书是在此提供的本公开的技术教导的完整部分。

如之前所提及的,本公开的各实施例涉及用于接通和断开功率放大器(比如连接至射频信号发生器的功率放大器)的解决方案。

在各实施例中,功率放大器包括用于接收输入信号的信号输入端以及用于提供输出信号的信号输出端。该功率放大器还包括用于接收指示所请求的增益的增益控制信号的控制输入端以及用于接收指示该功率放大器的该信号输出端应该被接通还是断开的静音控制信号的控制输入端。

在各实施例中,该功率放大器可以因而被配置成用于:

-当该静音控制信号指示该信号输出端应该被接通时,在该信号输出端处通过根据该增益控制信号放大该输入信号而生成输出信号,以及

-当该静音控制信号指示该信号输出端应该被断开时,停用该信号输出端。

在各实施例中,控制单元与该功率放大器相关联。该控制单元可以是任何模拟或数字电路,比如经由软件指令被编程的微处理器。

具体地,在各实施例中,该控制单元判定该功率放大器的该信号输出端是否应该被接通。在这种情况下,该控制单元获得(例如,从存储器接收)标识接通斜坡的数据。接下来,该控制单元生成该功率放大器的该静音控制信号,以便使用第一增益值来接通功率放大器的该信号输出端。接下来,该控制单元根据标识该接通斜坡的该数据来 生成该增益控制信号,由此将该增益控制信号从该第一增益值增大至大于该第一增益值的第二增益值。

相应地,在所考虑的实施例中,使用较小第一增益来接通该功率放大器并且逐渐地增大该增益,由此减少该功率放大器的杂散发射。

另外或替代地,该控制单元可以判定该功率放大器的该信号输出端是否应该被断开。在这种情况下,该控制单元可以接收标识断开斜坡的数据。接下来,该控制单元根据标识该断开斜坡的该数据生成该增益控制信号,由此将该增益控制信号从该第二增益值减小至该第一增益值。接下来,该控制单元生成该功率放大器的该静音控制信号,以便使用该第一增益值来断开功率放大器的该信号输出端。

例如,标识该接通斜坡和/或该断开斜坡的该数据可以包括标识一个或多个斜坡步长和/或一个或多个斜坡宽度的数据,并且该增益控制信号可以是通过根据该一个或多个斜坡步长和/或该一个或多个斜坡宽度增大或减小该增益控制信号而生成的。

在各实施例中,该控制单元被配置成用于借助于控制信号来确定接通和断开。然而,该控制信号还可以仅指示接通,并且该控制单元可以通过判定自该增益控制信号在该接通斜坡结束时达到该第二增益值以来是否已经经过了接通持续时间来内部地判定该功率放大器的该信号输出端何时应该被断开。

在各实施例中,该控制单元可以相对于指示该功率放大器的该信号输出端应该被接通的该控制信号而延迟对该功率放大器的该信号输出端的该接通和/或对该增益控制信号的该生成。另外或替代地,该控制单元可以相对于该增益控制信号的减小(具体在断开斜坡结束时)延迟对该功率放大器的该信号输出端的该断开。

例如,在各实施例中,该控制单元包括第一电路,该第一电路被配置成用于根据该控制信号生成接通信号,该接通信号指示该功率放大器的该信号输出端应该被接通。相应地,当该接通信号指示该功率放大器的该信号输出端应该被接通时,该控制单元可以根据标识该接通斜坡的该数据生成该增益控制信号。

类似地,该第一电路可以被配置成用于根据该控制信号生成断开信号,该断开信号指示该功率放大器的该信号输出端应该被断开。相应地,当该断开信号指示该功率放大器的该信号输出端应该被断开时,该控制单元可以根据标识该断开斜坡的该数据生成该增益控制信号。一般地,该控制单元还可以通过判定自该增益控制信号在该接通斜坡结束时达到该第二增益值以来是否已经经过了接通持续时间来内部地生成该断开信号。

在各实施例中,当该增益控制信号在该断开斜坡结束时已经达到该第一增益值时,该控制单元可以生成另外的断开信号。

相应地,该控制单元可以包括第二电路,该第二电路被配置成用于:当该接通信号指示该功率放大器的该信号输出端应该被接通时,生成该功率放大器的该静音控制信号,以便指示该功率放大器的该信号输出端应该被接通。类似地,该第二电路可以被配置成用于:当该另外的断开信号被生成时,生成该功率放大器的该静音控制信号,以便指示该功率放大器的该信号输出端应该被断开。

例如,在这些实施例中,可以通过延迟该接通信号或延迟该另外的断开信号(例如,借助于定时器/计数器或根据反馈控制信号)来延迟该接通或该断开。

附图说明

现在将参照附图对本公开的实施例进行描述,这些实施例仅以非限制性示例的方式提供,并且在附图中:

-图1、图2和图3在前面已被描述;

-图4示出了根据本公开的功率放大器电路的实施例;

-图5示出了控制图4的功率放大器电路的方法的实施例;

-图6a和图6b示出了图5的方法的细节;

-图7、图8a、图8b和图9示出了根据本公开的功率放大器电路的进一步实施例;

-图10中的a)至d)示出了图5的方法的进一步细节;

-图11、图12、图13a和图13b示出了根据本公开的功率放大器电路的进一步实施例;

-图14中的a)至n)示出了图5的方法的进一步细节;

-图15示出了可以用于本公开的功率放大器电路中的功率放大器的实施例;

-图16示出了可以用于图15的功率放大器中的可变电流源的实施例;并且

-图17、图18、图19a和图19b示出了根据本公开的功率放大器电路的进一步实施例。

具体实施方式

在以下描述中,给出了很多特定细节,以提供对实施例的全面理解。可以在没有一个或多个特定细节的情况下,或者利用其他方法、部件、材料等来实践实施例。在其他实例中,未详细示出或者描述公知结构、材料或操作,以避免使这些实施例的方面模糊。

贯穿本说明书所提到的“一个实施例”或“实施例”是指与该实施例相关联地描述的具体特征、结构或特性被包括在至少一个实施例中。因此,贯穿本说明书,短语“在一个实施例中”或“在实施例中”在各种场合中的出现并不一定都是指相同的实施例。另外,具体特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施例中。

本文中所提供的标题仅为了方便而非解释实施例的范围或含义。

在以下图4至图19的部分中,已经参照图1至图3所描述的要素或部件由之前在这些附图中使用的相同的参考号表示;下文将不会对这种之前所描述的要素进行重复描述,以便不使本具体实施方式的负担过重。

如之前所提及的,本公开的各实施例涉及用于减少功率放大器的杂散发射的解决方案。

图4示出了根据本公开的功率放大器电路40的第一实施例。

在所考虑的实施例中,功率放大器电路40包括功率放大器20(比 如图3中所示的功率放大器)以及控制单元42。

具体地,在所考虑的实施例中,功率放大器20至少包括:

-用于接收信号IN的输入端,

-用于提供信号OUT的输出端,

-用于接收静音控制信号MUTEINT的输入端,

-用于接收用于设定功率放大器20的增益的至少一个控制信号AINT的输入端。

具体地,在所考虑的实施例中,功率放大器20被配置成用于:

-当静音控制信号MUTEINT具有指示功率放大器20的输出端应该被接通的第一逻辑电平(例如,低)时,在输出端OUT处根据控制信号AINT所指定的增益通过放大信号IN来生成信号;并且

-当静音控制信号MUTEINT具有指示功率放大器20的输出端被断开的第二逻辑电平(例如,高)时,停用功率放大器20的输出端OUT。

在所考虑的实施例中,功率放大器电路40至少包括:

-用于接收信号IN的输入端,

-用于提供信号OUT的输出端,

-用于接收静音控制信号MUTE的输入端。

相应地,在所考虑的实施例中,被提供给功率放大器电路40的输入端的信号IN被直接馈送至功率放大器20的输入端IN,并且功率放大器20的输出端OUT对应于功率放大器电路40的输出端OUT。

相反地,被提供给功率放大器电路40的信号MUTE被馈送至控制单元42,该控制单元被配置成用于根据信号MUTE生成功率放大器20的静音控制信号MUTEINT和增益控制信号AINT。一般地,控制单元42可以是任何模拟电路和/或数字电路。例如,在各实施例中,控制单元42可以是经由软件指令被编程的微处理器或实施状态机的自定义数字电路。

例如,与图1类似,信号IN和MUTE可以由信号发生器电路10生成。例如,信号IN可以由振荡器12生成,比如具有固定或可控频 率的(RF)振荡器,比如压控振荡器(VCO)。相反地,信号MUTE可以由电子控制电路14生成。相应地,控制电路14的至少一部分还可以直接在控制单元42内实施,或者反之控制单元42的至少一部分可以在控制电路14内实施。

图5是流程图,示出了控制单元42的操作的实施例,并且图6a和图6b示出了信号MUTE、MUTEINT和AINT的示例性波形。

具体地,在开始步骤1000之后,控制单元42在步骤1002处验证信号MUTE是否具有指示功率放大器电路20的输出端应该被接通的第一逻辑电平或者指示功率放大器电路40的输出端应该被断开的第二逻辑电平。

如果信号MUTE具有第一逻辑电平(验证步骤1002的输出“ON”),则控制单元42前进至步骤1004,在该步骤中,控制单元42获得标识接通斜坡的数据。例如,这些数据可以存储在存储器中或者可以使用数学函数来标识。例如,在各实施例中,接通斜坡对应于从最小增益AMIN到最大增益AMAX的线性增加。相应地,AMIN和/或AMAX的值可以存储在内部存储器中或被提供给控制单元42。

例如,在各实施例中(参见例如图6a),增益AMIN指示零放大率。然而,一般地(参见例如图6b),增益AMIN还可以指示非零值。然而,在各实施例中,增益AMIN对应于功率放大器20的最小可设定增益。

接下来,控制单元42在步骤1006处将信号MUTEINT设定为指示功率放大器20的输出端应该被接通(即功率放大器20被接通)的第一逻辑电平并放大信号IN,使得AINT=AMIN

然后,控制单元42前进至步骤1008,在该步骤中,控制单元42根据接通斜坡将增益信号AINT从值AMIN增大到给定值AMAX,即功率放大器20增大对信号IN的放大率,直到AINT=AMAX。一般地,增益AMAX可以是大于增益AMIN的任何增益。然而,在各实施例中,增益AMAX对应于功率放大器20的最高可设定增益。

相应地,如图6a和图6b中所示,当通过将信号MUTE从第二逻 辑电平改变至第一逻辑电平(例如,从高到低)而在时间t0处接通功率放大器电路40时,控制单元42通过将信号MUTEINT从第二逻辑电平改变至第一逻辑电平(例如,从高到低)来接通功率放大器20并增大放大率,直到增益AINT在时间t3处达到AMAX

在步骤1010处,控制单元42然后验证信号MUTE是否改变。

如果信号MUTE未改变(验证步骤1010的输出“否”),则控制单元42返回到步骤1010,可能经由等待步骤1012。

相反地,如果信号MUTE改变了(验证步骤1010的输出“是”),则控制单元42返回到步骤1002。

相应地,如果信号MUTE现在具有第二逻辑电平(验证步骤1002的输出“OFF”),则控制单元42前进至步骤1014,在该步骤中,控制单元42获得标识断开斜坡的数据。再次,这些数据可以存储在存储器中或者可以使用数学函数来标识。例如,在各实施例中,断开斜坡对应于从最大增益AMAX到最小增益AMIN的线性减小。

控制单元42然后前进至步骤1016,在该步骤中,控制单元44根据断开斜坡将增益信号AINT从值AMAX减小到值AMIN,即功率放大器20减小信号IN的放大率,直到AINT=AMIN

接下来,控制单元42在步骤1018处将信号MUTEINT设定为指示功率放大器42的输出端应该被断开的第二逻辑电平,即断开功率放大器20,使得AINT=AMIN

相应地,如图6a和图6b中所示,一旦通过将信号MUTE从第一逻辑电平改变为第二逻辑电平(例如,从低到高)而在时间t1处断开功率放大器电路40,控制单元42就将把放大率从AMAX减小至AMIN,并且直到那时通过将信号MUTEINT从第一逻辑电平改变至第二逻辑电平(例如,从低到高)而在时间t4处断开功率放大器20。

最终,控制单元42再次前进至步骤1010以再次验证信号MUTE是否变化。

相应地,在所考虑的实施例中,通过改变功率放大器20的增益平稳地接通和断开功率放大器电路40,由此减少杂散发射。

一般地,如图6b中所示(该图尤其在增益AMIN不对应于零增益时适用),当功率放大器20的输出端经由信号MUTEINT断开时,输出功率POUT在时刻t4处可以具有小阶梯状减小。

在各实施例中,增益值AMAX和AMIN是在控制单元内固定或配置的。例如,在模拟信号的情况下,可以经由基准电压或简单分压器来设定值AMAX和/或AMIN。相反地,在数字信号的情况下,值AMAX和/或AMIN可以存储在存储器中。相反,在其他实施例中,控制单元42可以包括用于接收(数字或模拟)增益值AMAX和/或AMIN的输入端。

例如,图7示出了实施例,其中,增益值AMIN可以固定例如至功率放大器20的最小增益,并且增益值AMAX可以例如被信号发生器10提供给功率放大器电路40。

而且,代替使用接通/断开静音控制信号MUTE,还可以使用其他类型的信号来接通和断开功率放大器电路的输出端。

例如,图8a示出了实施例,其中,使用了触发信号TRIG。例如,如图8b中所示,每当功率放大器电路20的输出端应该被接通时,此触发信号TRIG可以在简短时间间隔内被设定为高。

例如,在这种情况下,每当在信号TRIG中检测到触发时,控制单元42可以替代性地执行步骤1004至1008或1014至1018。例如,这可以通过在图5中的步骤1010处监测信号TRIG并且在步骤1002处监测信号MUTEINT来实现。

例如,在这种情况下,控制单元42可以被配置成用于:

-如果在步骤1010处在信号TRIG中未检测到触发,则返回到步骤1010(可能经由可选等待步骤1012),并且

-如果在步骤1010处在信号TRIG中检测到触发,则返回到步骤1002。

相反地,在步骤1002处,控制单元42可以:

-如果静音控制信号MUTEINT目前被设定为指示功率放大器20的输出端目前被断开的第二逻辑电平,则前进至步骤1004;并且

-如果静音控制信号MUTEINT目前被设定为指示功率放大器20 的输出端目前被接通的第一逻辑电平,则前进至步骤1014。

如之前所提及的,控制单元42还可以实施控制电路14的至少一部分。例如,图9示出了实施例,其中,信号TRIG仅指示新的周期的开始并且控制单元42接收(例如,从存储器或控制电路14)指示接通持续时间TON的数据。

在前述实施例中,对控制单元42的操作因此与对信号发生器10的操作同步,例如与电路12所执行的频率扫描操作同步。然而,如果未对信号IN执行调制,则控制单元42还可以独立于控制电路14而进行操作。例如,在这种情况下,控制单元42可以直接接收指示接通持续时间TON和断开持续时间TOFF的信号,比如指示有待使用的占空比的信号。

而且,在前述实施例中,内部增益信号AINT的幅度在步骤1008和1016处线性地变化。然而,一般还可以使用任何其他特征曲线。

例如,图10中的a)示出了如图6b中所示的信号AINT的波形。图10中的b)示出了该波形还可以使用更大/更小斜率(即,增大率/减小率),并且图10中的e)和b)示出了信号AINT的两个任意上升和下降特征曲线。

如以上所述,控制单元42因此可以接收标识时刻t0与t3之间的上升特征曲线/斜坡和/或时刻t1与t4之间的下降特征曲线/斜坡的数据。例如,在图7、图8和图9中所示的实施例中,信号AINT的这些特征曲线是通过最大值AMAX(以及可能最小值AMIN)指定的,并且在步骤1008/1016处使用的增大率/减小率是固定的。

如以上所提及的,控制单元42可以是任何模拟和/或数字电路。

图11示出了数字控制单元42的第一实施例,该数字控制单元可以用于例如图8中所示的实施例中,在该实施例中,每当功率放大器电路40的输出端应该被接通或断开时,触发信号TRIG包含触发。

例如,在所考虑的实施例中,控制单元42包括触发探测器420,该触发探测器被配置成用于确定信号TRIG中的触发。具体地,触发探测器420可以生成分别指示输出端OUT应该被接通还是断开的两 个信号ON和OFF。相应地,块420实施图5的步骤1002和1010。因此还可以通过同样针对静音信号MUTE在块420中实施步骤1002和1010而达到类似的特性。

如图5中所示,如果输出端OUT应该被接通,则信号MUTEINT应该接通功率放大器20的输出端(步骤1006)并将增益AINT从AMIN增大至AMAX(步骤1008)。例如,步骤1006由块422实施,该块被配置成用于:当信号ON被设定(例如)为高时,将信号MUTEINT设定为第一逻辑电平以便接通功率放大器20的输出端OUT。相反地,步骤1008由计数器块424实施,该计数器块被配置成用于根据时钟信号CLK生成与数字增益信号AINT,D相对应的数字计数值。具体地,此计数器块424被配置成用于:当信号ON被设定时增大数字增益信号AINT,D,直到AINT,D=AMAX。相反地,此计数器块424被配置成用于:当信号OFF被设定时减小数字增益信号AINT,D,直到AINT,D=AMIN,由此同样实施步骤1016。

在所考虑的实施例中,计数器块424还生成指示数字增益信号AINT,D已经达到AMIN的结束信号OFF’,由此指示步骤1016结束。此信号OFF’因此可以由块422使用,以便将信号MUTEINT设定为第二逻辑电平从而当信号OFF’被设定时断开功率放大器20的输出端OUT。

相应地,块422实施步骤1006和步骤1018两者。例如,块422可以用设置-重置(SR)触发器实施。

一般地,计数器424块可以用单个加减(Up-and-down)计数器实施。相反地,图11示出了其中使用了加法计数器4240、减法计数器4242和乘法器4248的实施例。例如,可以根据信号ON重置和启用加法计数器4240。相反地,可以根据信号OFF重置和启用减法计数器4240。最终,乘法器4248在输入端从计数器4240和4242接收计数值,并且选择可以或者由信号ON或者信号OFF驱动。

在所考虑的实施例中,数字增益信号AINT,D被提供给数模转换器28,该数模转换器被配置成用于生成相应的模拟增益信号AINT,A。如 之前所提及的,D/A转换器28还可以是功率放大器20的一部分。

在各实施例中,可以用滤波器202(比如低通滤波器)对模拟增益信号AINT,A进行滤波。相应地,滤波器202将生成模拟增益信号AINT,A的经滤波版本AINT,F,该经滤波版本然后可以由功率放大器20使用。例如,滤波器202可以是有用的,以便生成更平滑的增益信号,这不包括数模转换中的数字步长。相应地,从频谱的角度来看,滤波器202在载波附近以等于时钟频率及其谐波的偏置对由控制电路42所生成的杂散(具体地,时钟信号CLK)进行滤波。

一般地,同样在这种情况下,最小增益AMIN和/或最大增益AMAX可以是固定的或被提供给控制单元42。

图12示出了控制单元42的第二实施例,该控制单元可以用于例如图9中所示的实施例中,在该实施例中,每当应该进行新的周期时,触发信号TRIG就包含触发。

具体地,在这种情况下,当信号TRIG包含触发时,块420生成信号ON。此信号然后由如图12中的块422使用,以便接通功率放大器20的输出端OUT。

而且,同样在这种情况下,信号ON由计数器块424使用,以便创造数字增益信号AINT,D的上升斜坡。然而,由于信号OFF不是由块420提供的事实,计数器块内部地判定接通持续时间TON是否已经流逝。例如,如图12中所示,当数字增益信号AINT,D达到最大增益AMAX时,计数器块424可以执行第二计数操作(由另外的计数器4244示意性地示出),该第二计数操作进行计数,直到达到与接通持续时间TON成比例的计数值。一旦达到了该计数值,计数器4244就可以生成信号OFF,该信号向减法计数器4242发送表示必须生成断开特征曲线的信号。

相应地,在所考虑的实施例中,当计数器块424内部地确定接通持续时间TON已经结束时,断开阶段自动地开始。

一般地,A/D转换器28、滤波器202和/或功率放大器20可以在将增益AINT转移到输出端OUT方面引入延迟,或者至少比对静音控 制信号MUTEINT的致动更慢。相应地,如图13a中所示,输出端将可能在时刻t4处被断开,同时输出功率POUT仍在减小。

相应地,控制单元42可以引入静音控制信号MUTEINT延迟,以便补偿这种特性。

例如,图13b示出了计数器块424内部地确定(一旦已经生成了下降斜坡)断开延迟持续时间已经结束的实施例。例如,在所考虑的实施例中,出于此目的使用了另外的计数器4246,当计数器4242已经达到最小增益值AMIN时启动该另外的计数器。例如,信号OFF’可以由此计数器4246生成,该信号因此向块422发送可以在计数器4246达到与期望断开延迟成比例的计数值时断开功率放大器20的信号。

一般地,还可以使用类似的延迟以便延迟上升斜坡。例如,这可以通过计数器块4240之前的另外的计数器4250实现,即,计数器4240并不是由信号ON直接驱动而是由(计数器4250所生成的)其延迟版本ON’驱动。例如,如果增益在时刻t0处可能不立即增大,例如如果功率放大器20在输出功率稳定之前需要给定的时间,则这可能是有用的。如稍后将公开的,一般地,块422还可以使用延迟接通信号ON’代替信号ON,由此还经由静音控制信号MUTEINT延迟对输出端的接通。

一般地,计数器4246和/或4250的最大计数值(即,引入的延迟)可以是固定的或可设定的。

如相对于图10所述的,计数器块424没有必要必须实施单步计数操作。

事实上,在各实施例中,计数器块被配置成以便为多个计数步骤设定增大/减小(即,斜坡步长)、和/或计数步骤的时钟周期数(即,步宽)。例如,可以通过针对一个或多个计数步骤指定零斜坡步长来指定步宽。例如,各斜坡步长和/或步宽的值可以存储在控制单元42内的存储器中。一般地,这些值还可以例如借助于信号发生器10的控制电路14被编程。

图14中的a)至n)示出了可能的接通特征曲线,这些可能的接 通特征曲线可以使用前述电路获得。

例如,图14中的a)-f)示出了不同的谐波步长。具体地,在图14中,斜坡步长针对所有的计数步骤被固定为一。相反地,在图14中的b)、d)和f)中,斜坡步长分别被设定为二、四或AMAX

相反地,图14示出了斜坡步长对于各个步骤还可以不同,比如图14中e)的的步长(3,3,2)以及图14中e)的(5,3)。一般地,斜坡步长在这种情况下还可以是固定的,但计数器块424可以将增益AINT限制为最大值AMAX

这在图14中的g)至k)中同样有示出,其中,斜坡步长被固定为一,同时只有最大增益AMAX不同。

最终,图14中的l)至n)示出了斜坡宽度也可以被适配。例如,在图14中的l)中第二计数步骤的斜坡宽度被设定为二,并且在图14中的m)中被设定为三。如之前所提及的,这可以通过指定斜坡宽度或通过针对一个或多个计数步骤将斜坡步长设定为零来获得。例如,图14中的l)中所示的斜坡可以具有以下分布:(1,0,1,1,1,1,1,1,1)。相反地,图14中的n)中所示的斜坡可以具有以下斜坡分布:(1,0,0,1,0,1,1,1,1,1,1)。

一般地,通过针对每个计数步骤指定斜坡步长,同样没有必要指定最大增益值AMAX,该最大增益值在这种情况下对应于在最后一个计数步骤达到的计数值。

明显地,相同的特性还可以用于断开特征曲线。而且,如之前所提及的,可以使用任何其他能够标识接通和断开特征曲线的适当数据来指定斜坡特征曲线。例如,该数据还可以直接包含图14中的b)中所示实施例的AINT值,例如(2,4,6,8)。

最终,在之前所考虑的实施例中,当功率放大器20的输出端经由内部静音信号MUTEINT被断开时,增益值AINT被设定为最小值AMIN。然而,一般地,在这种情况下还可以将增益值AINT设定为其他值,例如设定为最大增益AMAX

例如,这对如图15中所示的功率放大器20而言可能是有用的。

具体地,在所考虑的实施例中,功率放大器包括可变电流源200,该可变电流源被配置成用于根据增益信号AINT生成电流I偏置。例如,在所考虑的实施例中,借助于数字增益信号AINT,D经由D/A转换器28(以及如图11、图12和图13中所示的可选滤波器202)来驱动电流源200。

例如,图16示出了电流源200的可能实施例。

具体地,在所考虑的实施例中,D/A 208是电流数模转换器(IDAC),该电流数模转换器根据数字增益信号AINT,D生成电流。

在所考虑的实施例中,IDAC 28所生成的电流被馈送至包括两个晶体管M3和M4(例如FET(场效应晶体管))的电流镜,其中,该电流镜的输出端提供电流I偏置

例如,在所考虑的实施例中,使用了两个p沟道FET M3和M4。例如,在所考虑的实施例中,晶体管M3和M4的源极连接至电压源VCC1,而晶体管M3的漏极既连接至IDAC 28又连接至晶体管M3和M4的栅极。相应地,晶体管M4的漏极提供电流I偏置,该电流与IDAC28的输出端处的电流成比例。

在图15中所考虑的实施例中,电流源200所生成的电流I偏置被馈送至包括两个晶体管M1和M2(例如双极结晶体管)的电流镜。

例如,在所考虑的实施例中,使用了两个npn双极晶体管M1和M2。例如,在所考虑的实施例中,晶体管M1和M2的发射极连接至接地,同时晶体管M2的集电极既连接至电流源200又连接至晶体管M1和M2的基极。最终,晶体管M1的集电极连接至节点206。相应地,流经晶体管M1的集电极-发射极电流I将与电流I偏置成比例。

一般地,还可以使用仅一个电流镜而不是使用两个电流镜(M1/M2和M3/M4)或者IDAC 28可以代替晶体管M1被直接使用。

在所考虑的实施例中,电流I被施加到差分放大器级上,该差分放大器级包括例如被配置成用于放大信号IN的两个双极结晶体管Q1和Q2,比如npn晶体管。

具体地,在所考虑的实施例中,晶体管Q1和Q2的发射极端子连 接至节点206,电流I被施加到该节点上,即晶体管Q1和Q2的发射极端子连接至晶体管M1的漏极。相反地,晶体管Q1的基极端子连接至信号IN的正极端子,并且晶体管Q2的基极端子连接至信号IN的负极端子。相应地,可变电流源200、电流镜M1/M2以及差分放大器级Q1/Q2以可变增益24实施差分放大器。

在所考虑的实施例中,差分放大器级Q1/Q2的输出通过切换级26被提供给输出级204。

例如,在所考虑的实施例中,输出级204基于具有一次绕组的变压器,该一次绕组具有连接至电源电压VCC3的中心抽头,并且其中,二次绕组提供输出信号OUT。相应地,通过根据信号IN改变经过该一次绕组的电流I的流动方向,交流信号IN将被传递至输出端OUT,其中,放大率取决于电流I的值和变压比。

一般地,还可以使用其他输出级204。例如,可以参照文献US7312660B2的图1。事实上,一般地,输出级204被配置成用于将给定电流传递至功率放大器20的输出端。

在所考虑的实施例中,切换级26因而根据静音控制信号MUTEINT选择性地将可变增益放大器(200,M1/M2,Q1/Q2)所生成的电流传递至输出级204。具体地,在所考虑到实施例中,可变增益放大器的输出端或者连接至输出级204或者连接至虚拟负载(在所考虑的实施例中用电源电压VCC2表示)。例如,如果静音控制信号MUTEINT大于给定阈值,则可变增益放大器的输出端连接至输出级204,并且当静音控制信号MUTEINT小于给定阈值时,可变增益放大器的输出端连接至电源电压VCC2

例如,在所考虑的实施例中,切换级26是用四个双极结晶体管Q3、Q4、Q5和Q6(比如npn晶体管)实施的。

具体地,晶体管Q3和Q5的发射极端子(例如,直接地)连接至晶体管Q1的集电极端子,并且晶体管Q4和Q6的发射极端子(例如,直接地)连接至晶体管Q2的集电极端子。晶体管Q3的集电极端子(例如,直接地)连接至输出级的第一端子,并且晶体管Q4的集电 极端子(例如,直接地)连接至输出级的第二端子。相反地,晶体管Q5和Q6的集电极端子(例如,直接地)连接至虚拟负载(例如,VCC2)。最终,晶体管Q3和Q4的基极端子连接至信号MUTEINT的第一(例如,负极)端子,并且晶体管Q5和Q6的基极端子连接至信号MUTEINT的第二(例如,正极)端子。

相应地,在所考虑的实施例中,晶体管Q3和Q4用来将可变增益放大器的输出端连接至输出级204,并且晶体管Q5和Q6用来将可变增益放大器的输出端连接至虚拟负载。具体地,考虑信号MUTEINT的连接,当信号MUTEINT为低时,功率放大器20的输出端被接通。

例如,这在图15中的波形a)至g)同样被示意性地示出。

具体地,图15中的g)示出了由电流源200根据增益信号AINT生成的电流I偏置的示意性波形。

此(可设定的)电流还将流经包括晶体管Q1和Q2(见图15中的c))的差分放大器级。

相反地,静音信号MUTEINT(图15中的d)中示出了信号MUTEINT的示例性波形)判定此电流是否流经开关Q3/Q4以及因而输出级204(图15中的a)中示出了流经开关Q3的电流的示例性波形)或Q5/Q6(图15中的b)中示出了流经开关Q5的电流的示例性波形)。

在所考虑的实施例中,信号IN是振荡信号,并且如图15中的f)中示意性示出的,当开关Q3和Q4闭合时,信号OUT也将是振荡信号,因为电流I可替代地流经开关Q1或Q2。

相应地,在所考虑的实施例中,电流I的幅度不被切换级26改变,而是仅仅由电流发生器200(以及可能地,电流镜M1/M2)确定。

在图15中所示的实施例中(具体见图15中的g)),因此当功率放大器20的输出端被断开时将增益AINT设定为(当功率放大器20的输出端被接通时使用的)最大值AMAX是有利的。

事实上,通过将电流源200所提供的电流尽可能地维持恒定(除了之前所讨论的上升和下降斜坡以外),接通/断开阶段内的热变化被减小,并且功率放大器20的温度可以保持几乎恒定,从而避免了例 如VCO 12上的热拉现象,例如如果对应的PLL被嵌入同样包括功率放大器20的芯片中。

图17示出了进一步的实施例,其中,控制单元42被配置成用于根据由功率放大器20所提供的反馈信号S来在接通和/或断开斜坡期间改变信号AINT

例如,反馈控制信号S可以用来执行闭环控制,并且因此可以用来替换计数器4246和/或4250,这些计数器实施预测/开环控制。例如,反馈信号S可以用来:

-一旦功率放大器20的输出端被接通,就延迟上升/接通斜坡,直到输出电流稳定,和/或

-延迟对功率放大器20的输出端的断开,直到输出电流/功率已经达到给定最小功率水平。

例如,图18示出了实施例,其中,信号S用来:一旦功率放大器20的输出端被接通,就延迟上升/接通斜坡,直到输出电流稳定。

具体地,如图18中所示,这可以通过用组合逻辑4252(比如与门)取代计数器4250来实现,该组合逻辑在输入端接收块420所生成的信号ON以及信号S,并在输出端提供信号ON的延迟版本ON’。还可以使用类似的电路来取代计数器4246,即,可以使用组合逻辑,该组合逻辑在输入端接收计数器4242所生成的信号以及信号S,并在输出端提供延迟断开信号OFF’。

例如,在所考虑的实施例中,信号S指示电流I偏置或类似地电流I是否小于给定值。

例如,如图19a中所示,这种控制对关于图15所公开的功率放大器20而言特别有用。事实上,在这种情况下,当经由静音信号MUTEINT停用功率放大器20的输出端时,增益AINT被设定为值AMAX。相反地,当输出端必须被接通时,增益AINT被设定为值AMIN。然而,增益的变化不被立即传递至电流I偏置。相应地,并非以最小电流接通功率放大器20的输出端。

相反地,如图19b中所示,在所考虑的实施例中,信号S指示电 流I偏置是否小于给定阈值。相应地,经由(例如,图18中的块422所生成的)静音信号MUTEINT进行的接通以及对上升斜坡的生成(例如,经由图18中的计数器块4240)被延迟(例如,借助于图18中在门4252处生成延迟信号ON’),直到信号S指示电流I偏置小于给定阈值,即从AMAX到AMIN的切换已经完成。

例如,如图16中所示,通过提供附加电流镜分支可以感测电流I 偏置以及类似地I。例如,在所考虑的实施例中,进一步晶体管M5(在所考虑的实施例中,p沟道FET)以其栅极连接至晶体管M3的漏极,同时晶体管M5的源极连接至电压源VCC1。相应地,晶体管M5的漏极提供与电流I偏置成比例的电流。此电流由电流传感器(例如分流电阻器Ri感测)感测到,从而生成指示电流I偏置的信号。

例如,在所考虑的实施例中,比较器210(比如施密特(Schmitt)触发器)用来生成指示电流I偏置大于第一阈值还是小于第二阈值(可能与第一阈值相同)的信号Vi感测(代表反馈信号S)。

当然,在不侵害本实用新型的原理的情况下,可以仅通过示例的方式就本文描述和说明的内容更加广泛地改变构造和实施例的细节,而不因此偏离如所附权利要求限定的本实用新型的范围。

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