晶体管放大器级内信号采样的集成的制作方法
晶体管放大器级内信号采样的集成的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明的各实施例一般涉及电子器件领域，并且尤其涉及晶体管放大器级内信号采样的集成。
【背景技术】
[0002]各种器件或组件利用信号波形来测量信号值或以其它方式开发与信号有关的数据。例如，诸如RF(射频)功率检测器之类的功率检测器监视信号波形并且提供对应于该信号的功率的DC(直流)输出电压。功率检测器被广泛地用于测量和控制无线系统中的RF信号强度。在发射机中，发射功率控制对于确保符合监管指导以及维持无线电链路的范围和质量而言是关键的。在接收机中，所接收的信号强度被用于RF/IF链中的增益控制以维持适用于模数转换和解调的恒定信号电平。
[0003]用于获得要被功率检测器监视的RF功率的样本的常规技术包括:
[0004](I)使用复制RF信号路径但最终负载或天线被功率检测器代替的专用信号链。然而，用于复制信号路径的专用信号链的实现浪费了操作中的功率以及RF放大器的硅面积两者。
[0005](2)经由定向耦合器或电容耦合线来对来自RF信号路径的输出的小部分采样并且将此经采样的信号发送至专用的功率检测器。然而，此方法同样消耗器件中的显著的面积以用于耦合线并且限制耦合段在多级放大器的布局内的布置。进一步，该耦合可对主信号路径的阻抗匹配敏感和/或影响该阻抗匹配。
[0006]在这两种常规方法中，在获得RF信号的样本或副本之后，这种样本或副本通常被馈送至专用的功率检测器电路以便转换至DC电压。甚至在简单实现中，这需要附加的功率检测器器件(诸如简易二极管整流器检测器或NMOS(N型金属氧化物半导体)功率检测器)以及滤波电路。
【附图说明】
[0007]本发明的各实施例在各附图中作为示例而非限制方式示出的，在附图中相似的附图标记指代相似的要素。
[0008]图1示出了根据实施例的集成在功率晶体管放大器级内的功率检测器；
[0009]图2示出了分接的信号采样的实施例的布局实现；
[0010]图3是根据实施例的具有集成信号采样的多指RF功率器件布局的图示；以及
[0011]图4是在功率放大器级中包括集成信号采样的装置或系统的图示。
【发明内容】
[0012]本发明的各实施例一般针对晶体管放大器级内的信号采样的集成。
[0013]在本发明的第一方面中，装置的实施例包括放大器级，该放大器级包括用于接收源信号并产生输出信号的晶体管，其中该晶体管包括该晶体管的至少第一电极的多个指状物(finger)。该放大器级使用到第一电极的多个指状物的第一子集的连接以用于输出信号的产生，并且使用晶体管的多个指状物的第二子集(包括第一电极的一个或多个其它指状物)以用于与输出信号的产生不同的功能。
[0014]在本发明的第二方面中，方法包括:在放大器级处接收信号源，该放大器级包括晶体管，该晶体管具有包括第一电极的多个电极；从放大器级中产生输出信号，其中产生输出信号包括从第一电极的多个指状物中的第一指状物子集中获得信号；以及执行与输出信号的产生不同的功能，其中执行该功能包括从第一电极的多个指状物中的第二指状物子集中获得?目号。
详细描述
[0015]本发明的各实施例一般针对晶体管放大器级内信号采样的集成。
[0016]在某些实施例中，装置包括放大器级，该放大器级包括用于接收源信号并且产生输出信号的晶体管，其中该晶体管包括该晶体管的至少第一电极的多个指状物，并且其中该放大器级使用到第一电极的指状物中的一些(第一子集)的连接以用于输出信号的产生，并且使用晶体管的第一电极的指状物中的一个或多个(第二子集)以用于与输出信号的产生不同的功能。在某些实施例中，可分接(tap)晶体管的多个电极以影响在这些电极处的信号。
[0017]在某些实施例中，功率放大器晶体管(诸如RF功率级的功率放大器)的一部分被用于获得RF信号的样本。在某些实施例中，功率晶体管同时用作功率放大器以及功率检测器电路的一部分。
[0018]功率晶体管可包括NMOS、CMOS (互补金属氧化物半导体)或类似技术器件。在晶体管中，信号链器件可包括梳状或指状物结构以用于提供信号输出的输出电极，其中多个指状物可例如允许减少需要电流流过的多晶硅的长度。
[0019]在某些实施例中，通过分接出信号链器件的一小部分来将功率检测器器件集成在功率晶体管(诸如CMOS或NMOS RF功率晶体管放大器级)内。在某些实施例中，分接出来自多指状物晶体管布局的相对小量的指状物以用于功率检测器电路的目的，该功率检测器电路可进一步整流和/或滤波输出信号，诸如RF输出信号。尽管本文中所描述的实现一般涉及RF功率晶体管放大器和RF信号路径，然而各实施例不限于RF频率。
[0020]在某些实施例中，集成功率检测器电路被配置成获得功率晶体管放大器级的功率信号输出的副本信号。在某些实施例中，组合的功率放大器/功率检测器的“分接的”指状物作为主功率放大器被连接至相同的输入匹配和输入信号，以使得样本波形是主信号路径波形的副本。
[0021]在某些实施例中，修改多指状物RF晶体管布局以使得一定量的器件漏极(或源极)连接与RF信号路径断开，并且这样的器件连接替代地被路由到将采样的RF波形转换至DC电压的功率检测器电路。如果“分接的”指状物的面积与RF功率器件指状物的整体面积相比较小，并且适当地处理功率检测器信号的分接/路由，则减少了对RF放大器的影响并且检测电路所需的晶体管电路中的附加面积可以较小。
[0022]图1示出了根据实施例的集成在功率晶体管放大器级内的功率检测器。图1提供了实现的简化示意图并且未包括可能存在于电路中的所有组件。图1提供了使用分接的漏极配置的集成或分接的功率检测器实现的实施例的示意表示。尽管图1和其它图示出了集成功率检测器的特定示例，然而各实施例不限于此示例并且可包括利用来自晶体管的电极的指状物中的一个或多个的信号的任何单独的功能的集成。
[0023]如图1中所示，RF功率晶体管放大器级100在NMOS功率晶体管120/121的栅极处接收RF输入信号110。在某些实施例中，分接功率晶体管的漏极电极的一定数量的指状物以形成功率检测器。在此示例中，“分接”并重新路由来自120指状物NMOS布局的四个漏极指状物以形成功率检测器(PD)电路和低通滤波器的一部分。这被示意性地示为利用功率晶体管的一百一十六(116)个指状物的第一晶体管120以及利用功率晶体管的端子的剩余的四(4)个指状物的第二晶体管121。
[0024]因此，在图1中，为了说明的简单，晶体管120和121被示为两个单独的晶体管。然而，在实际实现中，这些是单个多指状物NMOS功率晶体管120/121的诸部分，其中已经修改布局以重新路由功率晶体管的端子的小数量的指状物。在此示例中，晶体管偏置、栅极和源极端子连接以及所施加的输入信号(RF输入信号110)对主复合晶体管是共同的，该主复合晶体管包括第一晶体管120以及分接的漏极部分，该分接的漏极部分在图1中被表示为第二晶体管121。尽管在此示例中，分接漏极的一定数量的指状物以用于功率检测的集成，然而可替代地分接源极或栅极电极的多个指状物。
[0025]在某些实施例中，RF功率晶体管放大器级100包括集成 功率检测器电路130以将采样的RF波形转换成DC电压输出(示出且功率检测器(PD)输出136)，该集成功率检测器电路130包括功率晶体管120/121的分接的漏极部分121、被示为电阻器RL 132的负载电阻以及被示为电容134的低通滤波器。
[0026]如在图1中进一步所示，主晶体管部分120的漏极与匹配网络140耦合以产生RF信号输出150，该RF信号输出150被不为经由天线145被提供以用于传输。
[0027]在某些实施例中，将现有的RF晶体管的非常小的一部分用作功率检测器器件移除了对功率放大器级100的专用采样电路和单独功率检测器器件的需求，因此在两种情况下均节约了器件中的面积。
[0028]在一种实现中，使用分接的功率检测器方法来创建用于功率放大器的集成功率检测器可提供这样的附加益处:可通过将功率检测器结合到至少部分地从最后的负载阻抗中缓冲的驱动器放大器级中来缓解功率检测器输出对最终RF负载阻抗的敏感度。这可例如利用耦合线解决方案来实现，这些耦合线解决方案可能不与级间匹配网络兼容。
[0029]图2示出了分接的信号采样的实施例的布局实现。在某些实施例中，分接的信号采样可被用于功率检测。图2提供了结合漏极分接的功率检测器连接的多指状物RF NMOS晶体管布局的布局视图。在此图示中，在图2的左侧上示出了完整的晶体管200，其中分别在晶体管200的左侧和右侧上示出了 RF栅极235和漏极230金属连接。在图2的图示实施例中，晶体管器件200由120个栅极指状物构成，对应于栅极指状物240中的4个的漏极节点已经与漏极侧上的RF信号路径断开并且被单独地路由出245以用于例如功率检测器功能H) 225。然而，各实施例不限于功率检测器功能的实现。在图2的右侧上示出了晶体管的中心部分250的特写，其中中心部分250示出了晶体管的分裂的漏极分接。
[0030]在某些实施例中，分接晶体管的多个电极并且电极的指状物可被用于其它目的。在示例中，第二电极可包括第二多个指状物，该第二多个指状物包括指状物的子集，其中该第二多个指状物的该子集被用于控制单独的信号采样功能的响应。例如，可分接漏极端子和源极端子以修改晶体管的信号采样部分上的偏置。
[0031]在某些实施例中，也可分接MOS晶体管的源极或栅极指状物，并且源极或栅极的分接的指状物也可被用于获得RF波形以用于功率检测。对于分接的实现而言选择功率晶体管的哪一个内部节点的选择可取决于RF波形和信号路径设计的特性。然而，用于在功率晶体管放大器级中结合功率检测器的相同的一般原理适用于这些实现。
[0032]尽管这里的图示具有MOS晶体管，然而各实施例不限于MOS晶体管并且可被用在包括多个端子指状物的其它晶体管中。在某些实施例中，功率检测器可被集成到包括使用多个集电极或发射极端子指状物的MESFET (金属半导体场效应晶体管)或双极晶体管的功率晶体管级中。进一步，各实施例不限于放大器的RF频率操作。
[0033]图3是根据实施例的具有集成信号采样的多指状物RF功率器件布局的图示，其中信号采样可例如包括功率检测操作。在某些实施例中，分接并重新路由多指状物器件中的某些漏极节点(诸如中央漏极节点中的一个或多个)以将RF信号提供至集成功率检测器电路(诸如图1中所示的功率检测器电路130)的负载和滤波器。
[0034]在图3中，功率器件的第一视图300示出了源极310、栅极315和漏极320的端子。在某些实施例中，某些漏极节点(诸如中央漏极节点330)被分接并被单独地路由至集成功率检测器电路。图3进一步示出了功率器件的第二视图350，该第二视图350示出了栅极节点的栅极端子365、源极节点(S)的源极端子360以及漏极节点(D)的漏极端子370。在某些实施例中，漏极节点中的一个或多个(诸如为布局中的特定漏极节点中的一个的漏极节点375)被分接并被单独地路由至集成功率检测器电路380。
[0035]图4是在功率放大器级中包括集成信号采样的装置或系统的图示。在某些实施例中，该装置或系统利用集成信号采样来执行与产生输出信号分开的功能，包括操作集成功率检测器以测量功率晶体管级的功率输出。然而，各实施例不限于集成功率检测器并且可包括用于其它功能的集成信号采样的使用。
[0036]在某些实施例中，装置或系统400 (这里一般被称为装置)包括互连或交叉开关402或用于数据传输的其它通信装备。一个或多个发射机或接收机420可被耦合至互连402。在某些实施例中，发射机或接收机420可包括用于其它装置的连接的一个或多个端口422并且可包括用于RF信号的播送的天线440。
[0037]在某些实施例中，发射机420包括具有集成信号采样的RF功率放大器，包括例如所示的集成功率检测器422。RF功率放大器可以是例如图1中所示的具有集成功率检测器电路130的RF功率晶体管放大器级100。在某些实施例中，该装置可利用集成功率检测器来测量功率放大器的功率输出而不需要针对功率放大器的专用采样电路和单独的功率检测器器件。
[0038]在某些实施例中，装置400可包括多个发射机420，包括例如其中装置包括相控阵发射机的实现。在某些实施例中，可在各个发射机中的一个、一些或全部上包括集成功率检测器422。
[0039]图4的装置400可进一步包括下列元件或组件:
[0040]装置400可包括处理装置，诸如与互连402耦合以用于处理信息的一个或多个处理器404。处理器404可包括一个或多个物理处理器以及一个或多个逻辑处理器。
[0041 ] 出于简化起见，互连402被示为单个互连，但可表示多个不同的互连或总线，并且至这些互连的组件连接可以变化。图4中所示的互连402是一抽象概念，其表示任何一个或多个分开的物理总线、点对点连接或由适当的桥接器、适配器或控制器连接的两者。
[0042]在某些实施例中，装置400进一步包括随机存取存储器(RAM)或其它如主存储器412的动态存储设备或元件，用以存储由处理器404执行的信息和指令。在某些实施例中，主存储器可包括包含浏览器应用的活跃的存储应用程序，该浏览器应用用于用在经由装置400的用户的网络浏览活动中。在某些实施例中，此装置的存储器可包括特定寄存器或其它专用存储器。
[0043]装置400还可包括只读存储器(R0M)416或其它静态存储器件以用于存储处理器404的静态信息和指令。装置400可包括用于特定元件存储的一个或多个非易失性存储元件418，包括例如，闪存和硬盘或固态驱动器。
[0044]装置400可包括一个或多个输入设备424，该输入设备424可包括键盘、鼠标、触摸板、语音命令识别、姿势识别、传感器或监视器(包括提供功率和性能数据的传感器或监视器)或者用于向装置400提供输入的其它设备中的一个或多个。
[0045]装置400还可经由互连402被耦合至输出显示器426。在某些实施例中，显示器426可包括用于向用户显示信息或内容的液晶显示器(LCD)或任何其它显示技术，包括三维(3D)显示器。在某些实施例中，显示器426可包括触摸屏，该触摸屏也被用作输入设备的至少一部分。在某些实施例中，显示器426可以是或可包括音频器件，诸如用于提供音频信息的扬声器。
[0046]装置400还可包括功率设备或装置430，该功率设备或装置430可 包括电源、电池、太阳能电池、燃料电池或用于提供或生成功率的其它系统或设备。由功率设备或系统430所提供的功率可根据需要分配给装置400的各元件。
[0047]在以上描述中，出于说明目的阐述了众多具体细节以便提供对本发明的全面理解。然而，对本领域技术人员将显而易见的是，没有这些具体细节中的一些也可实践本发明。在其他情况下，公知结构和设备以框图的形式示出。在所示组件之间可以存在中间结构。本文中所描述或示出的组件可以具有未示出或未描述的附加输入或输出。所示元件或组件还能以不同的排列或次序来安排，包括对任何字段重新排序或修改字段大小。
[0048]本发明可包括各种过程。本发明的过程可由硬件组件来执行或可以用计算机可执行指令来包含，这可被用于使得用这些指令编程的通用或专用处理器或逻辑电路执行这些过程。或者，这些过程可由硬件和软件的组合来执行。
[0049]本发明的各部分可以作为计算机程序产品来提供，计算机程序产品可包括其上存储有计算机程序指令的计算机可读非瞬态存储介质，计算机程序指令可被用来对计算机(或其他电子器件)进行编程来执行根据本发明的过程。计算机可读介质可包括，但不限于，软盘、光盘、CD-ROM(压缩盘只读存储器)、以及磁光盘、ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、EPR0M(可擦除可编程只读存储器)、EEPR0M(电可擦除可编程只读存储器)、磁卡或光卡、闪存、或适于存储电子指令的其它类型的介质/计算机可读介质。此外，本发明还可作为计算机程序产品来下载，其中该程序可以从远程计算机传送到作出请求的计算机。
[0050]许多方法是以其最基本的形式来描述的，但可以向这些方法中的任一个添加或从中删除过程，并且可以向所描述的消息中的任一个添加或从中减去信息，而不背离本发明的基本范围。对本领域技术人员而言显而易见的是，还可以作出许多修改和改编。各具体实施例不是为了限制本发明而是为了说明本发明来提供的。
[0051]如果说要素“A”耦合至或耦合于要素“B”，则要素A可直接耦合于要素B或例如通过要素C间接耦合。当说明书和权利要求书声称某一组件、特征、结构、过程或特性A“致使”某一组件、特征、结构、过程或特性B，这表示“A”是“B”的至少部分成因但也可以有至少一个其它组件、特征、结构、过程或特性帮助致使“B”。如果说明书指出“可”、“可能”或“可以”包含某一组件、特征、结构、过程或特性，则不是必须包括该具体组件、特征、结构、过程或特性。如果说明书述及“一(a)”或“一(an)”元件，则这不意味着仅有单个所描述的元件。
[0052]实施例是本发明的实现或示例。说明书中对“实施例”、“一个实施例”、“某些实施例”或“其它实施例”的引用表示结合实施例所描述的特定特征、结构或特性包括在至少某些实施例中，但不一定包括在所有实施例中。“实施例”、“一个实施例”或“某些实施例”的多次出现不一定都指示同样的实施例。应当理解，在对本发明的示例性实施例的以上描述中，出于流水线化本发明以及帮助理解各发明性方面中的一个或多个的目的，本发明的各个特征有时被一起分组在单个实施例、附图、或对实施例或附图的描述中。
【主权项】
1.一种装置，包括: 放大器级，包括用于接收源信号并产生输出信号的晶体管，其中所述晶体管包括所述晶体管的至少第一电极的多个指状物； 其中所述放大器级使用到所述第一电极的多个指状物的第一子集的连接以用于所述输出信号的产生，并且使用所述多个指状物的第二子集以用于与所述输出信号的产生不同的功能，所述多个指状物的第二子集包括所述晶体管的第一电极的一个或多个其它指状物。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，不同的功能包括功率检测功能，并且其中集成功率检测器电路被配置成经由所述第一电极的第二指状物子集来获得所述输出信号的样本。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一电极的所述第二指状物子集执行所述输出信号的整流并且形成所述功率检测器电路的一部分。4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述功率检测器电路进一步包括负载电阻和低通滤波器。5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述功率检测器电路将所述输出信号的所述样本转换至DC (直流)电压输出。6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述晶体管包括所述晶体管的多个端子中的每一个的多个指状物，包括所述晶体管的所述第一电极的第一多个指状物以及所述晶体管的第二电极的第二多个指状物。7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二多个指状物包括指状物子集，其中所述第二多个指状物的所述子集被用于控制所述不同的功能的响应。8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述晶体管是CMOS(互补金属氧化物半导体)或NMOS (N型金属氧化物半导体)晶体管中的一个。9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一电极是所述晶体管的漏极电极、源极电极或栅极电极中的任何一个。10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述输出信号是RF(射频)输出信号。11.一种方法，包括: 在放大器级处接收信号源，所述放大器级包括晶体管，所述晶体管具有包括第一电极的多个电极； 从所述放大器级中产生输出信号，其中产生所述输出信号包括从所述第一电极的多个指状物中的第一指状物子集中获得信号；以及 执行与所述输出信号的产生不同的功能，其中执行所述功能包括从所述第一电极的所述多个指状物中的第二指状物子集中获得信号。12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，执行所述功能包括使用集成功率检测器电路来执行功率检测功能，所述集成功率检测器电路被配置成经由所述第一电极的所述第二指状物子集来获得所述输出信号的样本。13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，进一步包括使用所述第一电极的所述第二指状物子集来整流所述输出信号，所述第二指状物子集形成所述功率检测器电路的一部分。14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述功率检测器电路进一步包括负载电阻和低通滤波器。15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，进一步包括将所述输出信号的所述样本转换至DC (直流)电压输出。16.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述晶体管包括所述晶体管的多个端子的多个指状物，包括所述晶体管的所述第一电极的第一多个指状物以及所述晶体管的第二电极的第二多个指状物，并且进一步包括使用所述第二多个指状物来执行第二功能。17.如权利要求11所述的方法，其特征在于，产生所述输出信号包括产生RF(射频)输出信号。
【专利摘要】本发明的各实施例一般针对晶体管放大器级内的信号采样的集成。装置的实施例包括放大器级，该放大器级包括用于接收源信号并产生输出信号的晶体管，其中该晶体管包括该晶体管的至少第一电极的多个指状物。该放大器级使用到第一电极的指状物中的一些的连接以用于输出信号的产生，并且使用晶体管的第一电极的一个或多个其它指状物以用于与输出信号的产生不同的功能。
【IPC分类】H01L29/08
【公开号】CN104885225
【申请号】CN201380069526
【发明人】J·R·帕克, S·艾玛米
【申请人】晶像股份有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2013年11月19日
【公告号】DE112013006318T5, US8928411, US20140184341, WO2014105295A1
【技术领域】
[0001]本发明的各实施例一般涉及电子器件领域，并且尤其涉及晶体管放大器级内信号采样的集成。
【背景技术】
[0002]各种器件或组件利用信号波形来测量信号值或以其它方式开发与信号有关的数据。例如，诸如RF(射频)功率检测器之类的功率检测器监视信号波形并且提供对应于该信号的功率的DC(直流)输出电压。功率检测器被广泛地用于测量和控制无线系统中的RF信号强度。在发射机中，发射功率控制对于确保符合监管指导以及维持无线电链路的范围和质量而言是关键的。在接收机中，所接收的信号强度被用于RF/IF链中的增益控制以维持适用于模数转换和解调的恒定信号电平。
[0003]用于获得要被功率检测器监视的RF功率的样本的常规技术包括:
[0004](I)使用复制RF信号路径但最终负载或天线被功率检测器代替的专用信号链。然而，用于复制信号路径的专用信号链的实现浪费了操作中的功率以及RF放大器的硅面积两者。
[0005](2)经由定向耦合器或电容耦合线来对来自RF信号路径的输出的小部分采样并且将此经采样的信号发送至专用的功率检测器。然而，此方法同样消耗器件中的显著的面积以用于耦合线并且限制耦合段在多级放大器的布局内的布置。进一步，该耦合可对主信号路径的阻抗匹配敏感和/或影响该阻抗匹配。
[0006]在这两种常规方法中，在获得RF信号的样本或副本之后，这种样本或副本通常被馈送至专用的功率检测器电路以便转换至DC电压。甚至在简单实现中，这需要附加的功率检测器器件(诸如简易二极管整流器检测器或NMOS(N型金属氧化物半导体)功率检测器)以及滤波电路。
【附图说明】
[0007]本发明的各实施例在各附图中作为示例而非限制方式示出的，在附图中相似的附图标记指代相似的要素。
[0008]图1示出了根据实施例的集成在功率晶体管放大器级内的功率检测器；
[0009]图2示出了分接的信号采样的实施例的布局实现；
[0010]图3是根据实施例的具有集成信号采样的多指RF功率器件布局的图示；以及
[0011]图4是在功率放大器级中包括集成信号采样的装置或系统的图示。
【发明内容】
[0012]本发明的各实施例一般针对晶体管放大器级内的信号采样的集成。
[0013]在本发明的第一方面中，装置的实施例包括放大器级，该放大器级包括用于接收源信号并产生输出信号的晶体管，其中该晶体管包括该晶体管的至少第一电极的多个指状物(finger)。该放大器级使用到第一电极的多个指状物的第一子集的连接以用于输出信号的产生，并且使用晶体管的多个指状物的第二子集(包括第一电极的一个或多个其它指状物)以用于与输出信号的产生不同的功能。
[0014]在本发明的第二方面中，方法包括:在放大器级处接收信号源，该放大器级包括晶体管，该晶体管具有包括第一电极的多个电极；从放大器级中产生输出信号，其中产生输出信号包括从第一电极的多个指状物中的第一指状物子集中获得信号；以及执行与输出信号的产生不同的功能，其中执行该功能包括从第一电极的多个指状物中的第二指状物子集中获得?目号。
详细描述
[0015]本发明的各实施例一般针对晶体管放大器级内信号采样的集成。
[0016]在某些实施例中，装置包括放大器级，该放大器级包括用于接收源信号并且产生输出信号的晶体管，其中该晶体管包括该晶体管的至少第一电极的多个指状物，并且其中该放大器级使用到第一电极的指状物中的一些(第一子集)的连接以用于输出信号的产生，并且使用晶体管的第一电极的指状物中的一个或多个(第二子集)以用于与输出信号的产生不同的功能。在某些实施例中，可分接(tap)晶体管的多个电极以影响在这些电极处的信号。
[0017]在某些实施例中，功率放大器晶体管(诸如RF功率级的功率放大器)的一部分被用于获得RF信号的样本。在某些实施例中，功率晶体管同时用作功率放大器以及功率检测器电路的一部分。
[0018]功率晶体管可包括NMOS、CMOS (互补金属氧化物半导体)或类似技术器件。在晶体管中，信号链器件可包括梳状或指状物结构以用于提供信号输出的输出电极，其中多个指状物可例如允许减少需要电流流过的多晶硅的长度。
[0019]在某些实施例中，通过分接出信号链器件的一小部分来将功率检测器器件集成在功率晶体管(诸如CMOS或NMOS RF功率晶体管放大器级)内。在某些实施例中，分接出来自多指状物晶体管布局的相对小量的指状物以用于功率检测器电路的目的，该功率检测器电路可进一步整流和/或滤波输出信号，诸如RF输出信号。尽管本文中所描述的实现一般涉及RF功率晶体管放大器和RF信号路径，然而各实施例不限于RF频率。
[0020]在某些实施例中，集成功率检测器电路被配置成获得功率晶体管放大器级的功率信号输出的副本信号。在某些实施例中，组合的功率放大器/功率检测器的“分接的”指状物作为主功率放大器被连接至相同的输入匹配和输入信号，以使得样本波形是主信号路径波形的副本。
[0021]在某些实施例中，修改多指状物RF晶体管布局以使得一定量的器件漏极(或源极)连接与RF信号路径断开，并且这样的器件连接替代地被路由到将采样的RF波形转换至DC电压的功率检测器电路。如果“分接的”指状物的面积与RF功率器件指状物的整体面积相比较小，并且适当地处理功率检测器信号的分接/路由，则减少了对RF放大器的影响并且检测电路所需的晶体管电路中的附加面积可以较小。
[0022]图1示出了根据实施例的集成在功率晶体管放大器级内的功率检测器。图1提供了实现的简化示意图并且未包括可能存在于电路中的所有组件。图1提供了使用分接的漏极配置的集成或分接的功率检测器实现的实施例的示意表示。尽管图1和其它图示出了集成功率检测器的特定示例，然而各实施例不限于此示例并且可包括利用来自晶体管的电极的指状物中的一个或多个的信号的任何单独的功能的集成。
[0023]如图1中所示，RF功率晶体管放大器级100在NMOS功率晶体管120/121的栅极处接收RF输入信号110。在某些实施例中，分接功率晶体管的漏极电极的一定数量的指状物以形成功率检测器。在此示例中，“分接”并重新路由来自120指状物NMOS布局的四个漏极指状物以形成功率检测器(PD)电路和低通滤波器的一部分。这被示意性地示为利用功率晶体管的一百一十六(116)个指状物的第一晶体管120以及利用功率晶体管的端子的剩余的四(4)个指状物的第二晶体管121。
[0024]因此，在图1中，为了说明的简单，晶体管120和121被示为两个单独的晶体管。然而，在实际实现中，这些是单个多指状物NMOS功率晶体管120/121的诸部分，其中已经修改布局以重新路由功率晶体管的端子的小数量的指状物。在此示例中，晶体管偏置、栅极和源极端子连接以及所施加的输入信号(RF输入信号110)对主复合晶体管是共同的，该主复合晶体管包括第一晶体管120以及分接的漏极部分，该分接的漏极部分在图1中被表示为第二晶体管121。尽管在此示例中，分接漏极的一定数量的指状物以用于功率检测的集成，然而可替代地分接源极或栅极电极的多个指状物。
[0025]在某些实施例中，RF功率晶体管放大器级100包括集成 功率检测器电路130以将采样的RF波形转换成DC电压输出(示出且功率检测器(PD)输出136)，该集成功率检测器电路130包括功率晶体管120/121的分接的漏极部分121、被示为电阻器RL 132的负载电阻以及被示为电容134的低通滤波器。
[0026]如在图1中进一步所示，主晶体管部分120的漏极与匹配网络140耦合以产生RF信号输出150，该RF信号输出150被不为经由天线145被提供以用于传输。
[0027]在某些实施例中，将现有的RF晶体管的非常小的一部分用作功率检测器器件移除了对功率放大器级100的专用采样电路和单独功率检测器器件的需求，因此在两种情况下均节约了器件中的面积。
[0028]在一种实现中，使用分接的功率检测器方法来创建用于功率放大器的集成功率检测器可提供这样的附加益处:可通过将功率检测器结合到至少部分地从最后的负载阻抗中缓冲的驱动器放大器级中来缓解功率检测器输出对最终RF负载阻抗的敏感度。这可例如利用耦合线解决方案来实现，这些耦合线解决方案可能不与级间匹配网络兼容。
[0029]图2示出了分接的信号采样的实施例的布局实现。在某些实施例中，分接的信号采样可被用于功率检测。图2提供了结合漏极分接的功率检测器连接的多指状物RF NMOS晶体管布局的布局视图。在此图示中，在图2的左侧上示出了完整的晶体管200，其中分别在晶体管200的左侧和右侧上示出了 RF栅极235和漏极230金属连接。在图2的图示实施例中，晶体管器件200由120个栅极指状物构成，对应于栅极指状物240中的4个的漏极节点已经与漏极侧上的RF信号路径断开并且被单独地路由出245以用于例如功率检测器功能H) 225。然而，各实施例不限于功率检测器功能的实现。在图2的右侧上示出了晶体管的中心部分250的特写，其中中心部分250示出了晶体管的分裂的漏极分接。
[0030]在某些实施例中，分接晶体管的多个电极并且电极的指状物可被用于其它目的。在示例中，第二电极可包括第二多个指状物，该第二多个指状物包括指状物的子集，其中该第二多个指状物的该子集被用于控制单独的信号采样功能的响应。例如，可分接漏极端子和源极端子以修改晶体管的信号采样部分上的偏置。
[0031]在某些实施例中，也可分接MOS晶体管的源极或栅极指状物，并且源极或栅极的分接的指状物也可被用于获得RF波形以用于功率检测。对于分接的实现而言选择功率晶体管的哪一个内部节点的选择可取决于RF波形和信号路径设计的特性。然而，用于在功率晶体管放大器级中结合功率检测器的相同的一般原理适用于这些实现。
[0032]尽管这里的图示具有MOS晶体管，然而各实施例不限于MOS晶体管并且可被用在包括多个端子指状物的其它晶体管中。在某些实施例中，功率检测器可被集成到包括使用多个集电极或发射极端子指状物的MESFET (金属半导体场效应晶体管)或双极晶体管的功率晶体管级中。进一步，各实施例不限于放大器的RF频率操作。
[0033]图3是根据实施例的具有集成信号采样的多指状物RF功率器件布局的图示，其中信号采样可例如包括功率检测操作。在某些实施例中，分接并重新路由多指状物器件中的某些漏极节点(诸如中央漏极节点中的一个或多个)以将RF信号提供至集成功率检测器电路(诸如图1中所示的功率检测器电路130)的负载和滤波器。
[0034]在图3中，功率器件的第一视图300示出了源极310、栅极315和漏极320的端子。在某些实施例中，某些漏极节点(诸如中央漏极节点330)被分接并被单独地路由至集成功率检测器电路。图3进一步示出了功率器件的第二视图350，该第二视图350示出了栅极节点的栅极端子365、源极节点(S)的源极端子360以及漏极节点(D)的漏极端子370。在某些实施例中，漏极节点中的一个或多个(诸如为布局中的特定漏极节点中的一个的漏极节点375)被分接并被单独地路由至集成功率检测器电路380。
[0035]图4是在功率放大器级中包括集成信号采样的装置或系统的图示。在某些实施例中，该装置或系统利用集成信号采样来执行与产生输出信号分开的功能，包括操作集成功率检测器以测量功率晶体管级的功率输出。然而，各实施例不限于集成功率检测器并且可包括用于其它功能的集成信号采样的使用。
[0036]在某些实施例中，装置或系统400 (这里一般被称为装置)包括互连或交叉开关402或用于数据传输的其它通信装备。一个或多个发射机或接收机420可被耦合至互连402。在某些实施例中，发射机或接收机420可包括用于其它装置的连接的一个或多个端口422并且可包括用于RF信号的播送的天线440。
[0037]在某些实施例中，发射机420包括具有集成信号采样的RF功率放大器，包括例如所示的集成功率检测器422。RF功率放大器可以是例如图1中所示的具有集成功率检测器电路130的RF功率晶体管放大器级100。在某些实施例中，该装置可利用集成功率检测器来测量功率放大器的功率输出而不需要针对功率放大器的专用采样电路和单独的功率检测器器件。
[0038]在某些实施例中，装置400可包括多个发射机420，包括例如其中装置包括相控阵发射机的实现。在某些实施例中，可在各个发射机中的一个、一些或全部上包括集成功率检测器422。
[0039]图4的装置400可进一步包括下列元件或组件:
[0040]装置400可包括处理装置，诸如与互连402耦合以用于处理信息的一个或多个处理器404。处理器404可包括一个或多个物理处理器以及一个或多个逻辑处理器。
[0041 ] 出于简化起见，互连402被示为单个互连，但可表示多个不同的互连或总线，并且至这些互连的组件连接可以变化。图4中所示的互连402是一抽象概念，其表示任何一个或多个分开的物理总线、点对点连接或由适当的桥接器、适配器或控制器连接的两者。
[0042]在某些实施例中，装置400进一步包括随机存取存储器(RAM)或其它如主存储器412的动态存储设备或元件，用以存储由处理器404执行的信息和指令。在某些实施例中，主存储器可包括包含浏览器应用的活跃的存储应用程序，该浏览器应用用于用在经由装置400的用户的网络浏览活动中。在某些实施例中，此装置的存储器可包括特定寄存器或其它专用存储器。
[0043]装置400还可包括只读存储器(R0M)416或其它静态存储器件以用于存储处理器404的静态信息和指令。装置400可包括用于特定元件存储的一个或多个非易失性存储元件418，包括例如，闪存和硬盘或固态驱动器。
[0044]装置400可包括一个或多个输入设备424，该输入设备424可包括键盘、鼠标、触摸板、语音命令识别、姿势识别、传感器或监视器(包括提供功率和性能数据的传感器或监视器)或者用于向装置400提供输入的其它设备中的一个或多个。
[0045]装置400还可经由互连402被耦合至输出显示器426。在某些实施例中，显示器426可包括用于向用户显示信息或内容的液晶显示器(LCD)或任何其它显示技术，包括三维(3D)显示器。在某些实施例中，显示器426可包括触摸屏，该触摸屏也被用作输入设备的至少一部分。在某些实施例中，显示器426可以是或可包括音频器件，诸如用于提供音频信息的扬声器。
[0046]装置400还可包括功率设备或装置430，该功率设备或装置430可 包括电源、电池、太阳能电池、燃料电池或用于提供或生成功率的其它系统或设备。由功率设备或系统430所提供的功率可根据需要分配给装置400的各元件。
[0047]在以上描述中，出于说明目的阐述了众多具体细节以便提供对本发明的全面理解。然而，对本领域技术人员将显而易见的是，没有这些具体细节中的一些也可实践本发明。在其他情况下，公知结构和设备以框图的形式示出。在所示组件之间可以存在中间结构。本文中所描述或示出的组件可以具有未示出或未描述的附加输入或输出。所示元件或组件还能以不同的排列或次序来安排，包括对任何字段重新排序或修改字段大小。
[0048]本发明可包括各种过程。本发明的过程可由硬件组件来执行或可以用计算机可执行指令来包含，这可被用于使得用这些指令编程的通用或专用处理器或逻辑电路执行这些过程。或者，这些过程可由硬件和软件的组合来执行。
[0049]本发明的各部分可以作为计算机程序产品来提供，计算机程序产品可包括其上存储有计算机程序指令的计算机可读非瞬态存储介质，计算机程序指令可被用来对计算机(或其他电子器件)进行编程来执行根据本发明的过程。计算机可读介质可包括，但不限于，软盘、光盘、CD-ROM(压缩盘只读存储器)、以及磁光盘、ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、EPR0M(可擦除可编程只读存储器)、EEPR0M(电可擦除可编程只读存储器)、磁卡或光卡、闪存、或适于存储电子指令的其它类型的介质/计算机可读介质。此外，本发明还可作为计算机程序产品来下载，其中该程序可以从远程计算机传送到作出请求的计算机。
[0050]许多方法是以其最基本的形式来描述的，但可以向这些方法中的任一个添加或从中删除过程，并且可以向所描述的消息中的任一个添加或从中减去信息，而不背离本发明的基本范围。对本领域技术人员而言显而易见的是，还可以作出许多修改和改编。各具体实施例不是为了限制本发明而是为了说明本发明来提供的。
[0051]如果说要素“A”耦合至或耦合于要素“B”，则要素A可直接耦合于要素B或例如通过要素C间接耦合。当说明书和权利要求书声称某一组件、特征、结构、过程或特性A“致使”某一组件、特征、结构、过程或特性B，这表示“A”是“B”的至少部分成因但也可以有至少一个其它组件、特征、结构、过程或特性帮助致使“B”。如果说明书指出“可”、“可能”或“可以”包含某一组件、特征、结构、过程或特性，则不是必须包括该具体组件、特征、结构、过程或特性。如果说明书述及“一(a)”或“一(an)”元件，则这不意味着仅有单个所描述的元件。
[0052]实施例是本发明的实现或示例。说明书中对“实施例”、“一个实施例”、“某些实施例”或“其它实施例”的引用表示结合实施例所描述的特定特征、结构或特性包括在至少某些实施例中，但不一定包括在所有实施例中。“实施例”、“一个实施例”或“某些实施例”的多次出现不一定都指示同样的实施例。应当理解，在对本发明的示例性实施例的以上描述中，出于流水线化本发明以及帮助理解各发明性方面中的一个或多个的目的，本发明的各个特征有时被一起分组在单个实施例、附图、或对实施例或附图的描述中。
【主权项】
1.一种装置，包括: 放大器级，包括用于接收源信号并产生输出信号的晶体管，其中所述晶体管包括所述晶体管的至少第一电极的多个指状物； 其中所述放大器级使用到所述第一电极的多个指状物的第一子集的连接以用于所述输出信号的产生，并且使用所述多个指状物的第二子集以用于与所述输出信号的产生不同的功能，所述多个指状物的第二子集包括所述晶体管的第一电极的一个或多个其它指状物。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，不同的功能包括功率检测功能，并且其中集成功率检测器电路被配置成经由所述第一电极的第二指状物子集来获得所述输出信号的样本。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一电极的所述第二指状物子集执行所述输出信号的整流并且形成所述功率检测器电路的一部分。4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述功率检测器电路进一步包括负载电阻和低通滤波器。5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述功率检测器电路将所述输出信号的所述样本转换至DC (直流)电压输出。6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述晶体管包括所述晶体管的多个端子中的每一个的多个指状物，包括所述晶体管的所述第一电极的第一多个指状物以及所述晶体管的第二电极的第二多个指状物。7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二多个指状物包括指状物子集，其中所述第二多个指状物的所述子集被用于控制所述不同的功能的响应。8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述晶体管是CMOS(互补金属氧化物半导体)或NMOS (N型金属氧化物半导体)晶体管中的一个。9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一电极是所述晶体管的漏极电极、源极电极或栅极电极中的任何一个。10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述输出信号是RF(射频)输出信号。11.一种方法，包括: 在放大器级处接收信号源，所述放大器级包括晶体管，所述晶体管具有包括第一电极的多个电极； 从所述放大器级中产生输出信号，其中产生所述输出信号包括从所述第一电极的多个指状物中的第一指状物子集中获得信号；以及 执行与所述输出信号的产生不同的功能，其中执行所述功能包括从所述第一电极的所述多个指状物中的第二指状物子集中获得信号。12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，执行所述功能包括使用集成功率检测器电路来执行功率检测功能，所述集成功率检测器电路被配置成经由所述第一电极的所述第二指状物子集来获得所述输出信号的样本。13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，进一步包括使用所述第一电极的所述第二指状物子集来整流所述输出信号，所述第二指状物子集形成所述功率检测器电路的一部分。14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述功率检测器电路进一步包括负载电阻和低通滤波器。15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，进一步包括将所述输出信号的所述样本转换至DC (直流)电压输出。16.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述晶体管包括所述晶体管的多个端子的多个指状物，包括所述晶体管的所述第一电极的第一多个指状物以及所述晶体管的第二电极的第二多个指状物，并且进一步包括使用所述第二多个指状物来执行第二功能。17.如权利要求11所述的方法，其特征在于，产生所述输出信号包括产生RF(射频)输出信号。
【专利摘要】本发明的各实施例一般针对晶体管放大器级内的信号采样的集成。装置的实施例包括放大器级，该放大器级包括用于接收源信号并产生输出信号的晶体管，其中该晶体管包括该晶体管的至少第一电极的多个指状物。该放大器级使用到第一电极的指状物中的一些的连接以用于输出信号的产生，并且使用晶体管的第一电极的一个或多个其它指状物以用于与输出信号的产生不同的功能。
【IPC分类】H01L29/08
【公开号】CN104885225
【申请号】CN201380069526
【发明人】J·R·帕克, S·艾玛米
【申请人】晶像股份有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2013年11月19日
【公告号】DE112013006318T5, US8928411, US20140184341, WO2014105295A1
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