放大电路、放大装置及通信终端的制作方法

放大电路、放大装置及通信终端
1.本技术要求于2020年5月22日在韩国知识产权局提交的10-2020-0061511号韩国专利申请的优先权的权益，该韩国专利申请的全部公开内容出于所有目的通过引用被包含于此。
技术领域
2.以下描述涉及一种具有启动功能的放大电路和放大装置。


背景技术：

3.典型地，在嵌入在诸如移动电话的无线通信装置中的前端模块(fem)中，发送单元(或发送器)和接收单元(或接收器)可共享实现无线保真(wi-fi)通信的单个天线。由于接收单元和发送单元以时分双工(tdd)方式根据预定时间共享天线，所以切换时间对于fem是重要的。
4.在fem在接收到用于接收开启操作的控制信号之后的200ns内(最大400ns内)操作的示例中，fem应当在预定时间段内操作。
5.通常，包括在fem的接收单元中的低噪声放大器(lna)可不使用外部电源，而是可通过包括带隙基准(bgr)、低压差(ldo)等的内部电源电路来接收操作电压。
6.在外部电源为大约3v至5v的示例中，当外部电源直接施加到lna时，诸如内部互补金属氧化物半导体(cmos)晶体管的元件可能损坏。因此，内部电源电路将外部电源降至稳定电压，并且将降低的电压作为lna的操作电压(vdd)提供。
7.在典型的lna中，在通过内部电源电路提供操作电压(vdd)并且通过使用操作电压(vdd)产生偏置电压的示例中，在接收到控制信号之后提供操作电压(vdd)的时间点可被延迟，并且产生和提供偏置电压的时间点可被延迟。因此，操作lna的时间点被延迟，这是有问题的。


技术实现要素：

8.提供本发明内容以按照简化的形式介绍选择的构思，在下面的具体实施方式中进一步描述所述构思。本发明内容既不意在明确所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
9.在一个总体方面，一种放大电路包括：偏置电路，被配置为从电源电路接收操作电压，并且产生第一偏置电压；电阻电路，连接在所述偏置电路与栅极节点之间，并且被配置为将所述第一偏置电压传输到所述栅极节点；启动电路，被配置为基于控制信号产生高电平的启动电压，并且在提供所述操作电压之前将所述启动电压提供到所述栅极节点；以及放大器，被配置为响应于接收到所述启动电压而启动，并且接收所述操作电压和所述第一偏置电压以放大通过所述栅极节点输入的高频信号。
10.所述启动电路可被配置为输出所述启动电压，所述启动电压具有从所述控制信号具有操作开启电平的时间点开始增大到高电平的电平，并且所述启动电路被配置为保持在
所述高电平直到所述操作电压增大到高电压电平的时间点。
11.所述偏置电路可包括串联连接在操作电压端子与地之间的第一电阻器、第二电阻器和偏置晶体管，所述偏置晶体管可包括共同连接的漏极和栅极以及通过电容器连接到所述栅极并连接到所述地的源极，并且在所述偏置电路中，从位于所述第一电阻器与所述第二电阻器之间的第一节点向所述放大器输出第二偏置电压，并且从所述偏置晶体管的所述栅极提供所述第一偏置电压。所述电阻电路可包括电阻器，所述电阻器被配置为将所述第一偏置电压传输到所述栅极节点并且被配置为抑制通过所述栅极节点输入的所述高频信号。
12.所述放大电路还可包括：输入匹配电路，连接在输入端子与所述栅极节点之间，并且被配置为将从所述输入端子输入的所述高频信号通过所述栅极节点传输到所述放大器；以及输出匹配电路，连接在所述放大器的输出节点、操作电压端子和输出端子之间，并且被配置为将所述操作电压传输到所述放大器，并且将从所述放大器输出的高频信号传输到所述输出端子。
13.所述放大器可包括以共源共栅方式连接在所述操作电压端子与所述地之间的第一放大晶体管和第二放大晶体管，所述第一放大晶体管可包括连接到所述栅极节点的栅极、连接到所述地的源极以及连接到所述第二放大晶体管的源极的漏极，并且所述第二放大晶体管可包括通过其输入所述第二偏置电压的栅极、连接到所述第一放大晶体管的漏极的源极以及连接到所述放大器的输出节点的漏极。
14.所述启动电路可包括：异或电路，被配置为对所述控制信号和所述操作电压执行异或；以及开关元件，被配置为基于所述异或电路的开关信号执行开关操作，并且当所述开关元件处于接通状态时将所述启动电压传输到所述栅极节点。
15.所述第一放大晶体管可被配置为与所述偏置晶体管一起形成电流镜结构，所述第一放大晶体管的栅极长度等于所述偏置晶体管的栅极长度，并且所述第一放大晶体管的栅极宽度和所述偏置晶体管的栅极宽度具有预定比率1:k，其中，k是大于等于1的实数。
16.在一个总体方面，一种放大装置包括：电源电路，被配置为响应于控制信号而产生操作电压；以及放大电路，被配置为接收所述操作电压以放大输入的高频信号，其中，所述放大电路可包括：偏置电路，被配置为从所述电源电路接收所述操作电压并且产生第一偏置电压；电阻电路，连接在所述偏置电路与栅极节点之间，并且被配置为将所述第一偏置电压传输到所述栅极节点；启动电路，被配置为基于所述控制信号产生高电平的启动电压，并且在提供所述操作电压之前将所述启动电压提供到所述栅极节点；以及放大器，被配置为响应于接收到所述启动电压而启动，并且接收所述操作电压和所述第一偏置电压以放大通过所述栅极节点输入的所述高频信号。
17.所述启动电路被配置为输出所述启动电压，所述启动电压具有从所述控制信号具有操作开启电平的时间点开始增大到高电平的电平，并且所述启动电路被配置为保持在所述高电平直到所述操作电压增大到高电压电平的时间点。
18.所述偏置电路可包括串联连接在操作电压端子与地之间的第一电阻器、第二电阻器和偏置晶体管，所述偏置晶体管包括共同连接的漏极和栅极以及通过电容器连接到所述栅极并连接到所述地的源极，并且在所述偏置电路中，从位于所述第一电阻器与所述第二电阻器之间的第一节点向所述放大器输出第二偏置电压，并且从所述偏置晶体管的所述栅
极提供所述第一偏置电压。
19.所述电阻电路可包括电阻器，所述电阻器被配置为将所述第一偏置电压传输到所述栅极节点并且被配置为抑制通过所述栅极节点输入的所述高频信号。
20.所述放大装置还可包括：输入匹配电路，连接在输入端子和所述栅极节点之间，并且被配置为将从所述输入端子输入的信号通过所述栅极节点传输到所述放大器；以及输出匹配电路，连接在所述放大器的输出节点、操作电压端子和输出端子之间，并且被配置为将所述操作电压传输到所述放大器，并且将从所述放大器输出的高频信号传输到所述输出端子。
21.所述放大器可包括以共源共栅方式连接在所述操作电压端子与所述地之间的第一放大晶体管和第二放大晶体管，所述第一放大晶体管可包括连接到所述栅极节点的栅极、连接到所述地的源极以及连接到所述第二放大晶体管的源极的漏极，并且所述第二放大晶体管可包括通过其输入所述第二偏置电压的栅极、连接到所述第一放大晶体管的漏极的源极以及连接到所述放大器的输出节点的漏极。
22.所述启动电路可包括：异或电路，被配置为对所述控制信号和所述操作电压执行异或；以及开关元件，被配置为基于所述异或电路的开关信号执行开关操作，并且当所述开关元件处于接通状态时将所述启动电压传输到所述栅极节点。
23.所述第一放大晶体管可被配置为与所述偏置晶体管一起形成电流镜结构，所述第一放大晶体管的栅极长度等于所述偏置晶体管的栅极长度，并且所述第一放大晶体管的栅极宽度和所述偏置晶体管的栅极宽度具有预定比率1:k，其中，k是大于等于1的实数。
24.在一个总体方面，一种通信终端包括放大装置，所述放大装置包括：电源电路，被配置为响应于控制信号而产生操作电压；以及放大电路，被配置为接收所述操作电压，并且放大通过输入端子输入的高频信号，其中，所述放大电路包括启动电路，所述启动电路被配置为产生高电平的启动电压，并且将所述启动电压发送到所述放大电路的放大器，并且其中，所述放大器被配置为在接收到所述启动电压时且在接收到所述操作电压之前启动。
25.所述放大电路还可包括偏置电路，所述偏置电路被配置为产生第一偏置电压，并且所述放大器可被配置为基于所述操作电压和所述第一偏置电压来放大所述高频信号。
26.所述启动电路可包括：异或电路，被配置为通过对所述控制信号和所述操作电压执行异或来输出开关信号；以及开关元件，被配置为基于所述开关信号执行开关操作，并且在接通状态下将所述启动电压传输到所述放大器。
27.所述放大电路可以是低噪声放大器和功率放大器之一。
28.通过下面的具体实施方式、附图和权利要求书，其他特征和方面将是显而易见的。
附图说明
29.图1示出了根据一个或更多个实施例的示例放大电路和示例放大装置；
30.图2示出了图1的放大电路的示例内部配置；
31.图3示出了示出图1的放大电路的内部配置的示例电路图；
32.图4是示出根据一个或更多个实施例的没有启动电路的示例放大装置的主要信号和电压的时序图；
33.图5是示出根据一个或更多个实施例的具有启动电路的示例放大装置的主要信号
和电压的时序图；
34.图6是根据一个或更多个实施例的没有启动电路的示例放大装置的响应特性曲线图；以及
35.图7是根据一个或更多个实施例的具有启动电路的示例放大装置的响应特性曲线图。
36.在整个附图和具体实施方式中，除非另外描述或提供，否则相同的附图标记将被理解为指代相同的元件、特征和结构。附图可不按比例绘制，并且为了清楚、说明和方便，可夸大附图中的元件的相对尺寸、比例和描绘。
具体实施方式
37.提供以下具体实施方式以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本技术的公开内容之后，在此所描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改及等同物将是显而易见的。例如，在此描述的操作的顺序仅仅是示例，并且不限于在此阐述的顺序，而是除了必须按照特定顺序发生的操作之外，可做出在理解本技术的公开内容之后将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略本领域中已知的特征的描述。
38.在此使用的术语仅用于描述各种示例，并且将不用于限制本公开。除非上下文另外清楚指出，否则单数形式也意图包括复数形式。术语“包含”、“包括”和“具有”列举存在所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。
39.在整个说明书中，当诸如层、区域或基板的元件被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时，该元件可直接“在”另一元件“上”、直接“连接到”另一元件或直接“结合到”另一元件，或者可存在介于它们之间的一个或更多个其他元件。相比之下，当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件或“直接结合到”另一元件时，可不存在介于它们之间的其他元件。
40.如在此使用的，术语“和/或”包括相关所列项中的任意一个和任意两个或更多个的任意组合。
41.尽管在此可使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分将不受这些术语限制。更确切地说，这些术语仅用来将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离示例的教导的情况下，在此描述的示例中所称的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分也可被称为第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。
42.除非另有定义，否则在此使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员在理解本技术的公开内容之后通常理解的含义相同的含义。术语(诸如在常用词典中定义的术语)应被解释为具有与它们在相关领域的上下文和本技术的公开内容中的含义一致的含义，并且不应被解释为理想化或过于正式的意义，除非在此明确地如此定义。
43.图1示出了根据一个或更多个实施例的示例放大电路和示例放大装置。
44.参照图1，根据一个或更多个实施例的放大装置10可包括电源电路50和放大电路
100。
45.在示例中，电源电路50可响应于控制信号sc产生操作电压vdd。例如，控制信号sc可以是用于操作开启(例如，接收开启操作或发送开启操作)的控制信号。在示例中，控制信号sc可以是时分双工(tdd)无线通信终端中的接收开启控制信号或发送开启控制信号。然而，控制信号不限于上述示例。在此，应注意，针对示例或实施例使用术语“可”(例如，关于示例或实施例可包括或实现什么)意味着存在包括或实现这样的特征的至少一个示例或实施例，而所有示例和实施例不限于此。
46.放大电路100可接收操作电压vdd，放大通过输入端子in输入的高频信号，并通过输出端子out输出放大的信号。在非限制性示例中，在tdd无线通信终端中，放大电路100可包括低噪声放大器(lna)或功率放大器(pa)。
47.在本公开的各个附图中，可省略具有相同附图标记和相同功能的组件的不必要的重复描述，并且可主要描述不同之处。
48.图2示出了图1的放大电路100的示例内部配置。
49.参照图1和图2，放大电路100可包括偏置电路110、电阻电路120、启动电路150和放大器130。
50.偏置电路110可从电源电路50接收操作电压vdd，并产生第一偏置电压vg1。
51.电阻电路120可连接在偏置电路110和栅极节点ng之间，并且可从偏置电路110接收产生的第一偏置电压vg1，并将接收的第一偏置电压vg1传输到栅极节点ng。
52.基于控制信号sc，启动电路150可产生高电平的启动电压vstg，并且在操作电压vdd被提供之前通过栅极节点ng将产生的启动电压vstg发送到放大器130。
53.在示例中，启动电路150可输出启动电压vstg，启动电压vstg的电平从控制信号sc具有操作开启电平的时间点t1开始增大到高电平并且可保持在高电平直到操作电压vdd增大到高电压电平的时间点t2。在示例中，操作开启电平可以是与接收开启电平或发送开启电平对应的高电平。
54.放大器130可在接收到启动电压vstg时启动，然后可接收操作电压vdd和第一偏置电压vg1以放大通过栅极节点ng输入的高频信号。在示例中，放大器130可至少包括第一放大晶体管m31。
55.图3是示出图1的放大电路100的内部配置的示例的详细电路图。
56.参照图3，偏置电路110可包括串联连接在操作电压(vdd)端子与地之间的第一电阻器r11、第二电阻器r12和偏置晶体管m11。
57.在示例中，偏置晶体管m11可包括共同连接的漏极和栅极以及通过电容器c11连接到栅极并连接到地的源极。
58.在示例中，在偏置电路110中，第二偏置电压vg2可从位于第一电阻器r11和第二电阻器r12之间的第一节点n1输出到放大器130，并且第一偏置电压vg1可从偏置晶体管m11的栅极被发送。然而，在示例中，偏置电路110可以是可提供第一偏置电压vg1和第二偏置电压vg2的电路。因此，偏置电路110不限于上述示例。
59.电阻电路120可包括连接在偏置电路110与栅极节点ng之间的电阻器r20。电阻器电路120可将第一偏置电压vg1传输到栅极节点ng，并且抑制通过栅极节点ng输入的高频信号。
60.在未提供启动电路150并且第一偏置电压vg1通过电阻电路120传输到放大器的示例中，不利的是，第一放大晶体管m31的栅极电压的增加被延迟与延迟时间一样多的时间，所述延迟时间是根据基于电阻电路120的电阻和放大器130中包括的第一放大晶体管m31的寄生电容确定的时间常数的。
61.为了解决上述缺点，在此的每个示例都采用启动电路150。
62.另外，参照图2和图3，放大电路100可包括输入匹配电路imc和输出匹配电路omc。
63.输入匹配电路imc可连接在输入端子in与栅极节点ng之间，并且可将从输入端子in输入的信号通过栅极节点ng传输到放大器130。
64.在示例中，输入匹配电路imc可包括串联连接在输入端子in与放大器130之间的电感器l61和电容器c61，以用于输入端子in与放大器130之间的输入阻抗匹配。
65.输出匹配电路omc可连接在放大器130的输出节点no、操作电压(vdd)端子和输出端子out之间。输出匹配电路omc可将操作电压vdd传输到放大器130，并且可将高频信号从放大器130传输到输出端子out。
66.在示例中，输出匹配电路omc可包括电感器l71和电容器c71，以用于放大器130的输出节点no与输出端子out之间的输出阻抗匹配。在示例中，电感器l71可连接在放大器130的输出节点no与操作电压(vdd)端子之间，并且可向放大器130提供操作电压vdd。电容器c71可连接在放大器130的输出节点no与输出端子out之间，并且可将从放大器130输出的高频信号传输到输出端子out。
67.在示例中，放大器130可包括以共源共栅方式连接在操作电压(vdd)端子与地之间的第一放大晶体管m31和第二放大晶体管m32。
68.在示例中，第一放大晶体管m31可包括连接到栅极节点ng的栅极、通过电感器l31连接到地的源极以及连接到第二放大晶体管m32的源极的漏极。在示例中，第一放大晶体管m31可通过经由栅极节点ng接收启动电压vstg而启动，然后可接收第一偏置电压vg1以执行放大操作。
69.第二放大晶体管m32可包括通过其通过接地的电容器c31输入第二偏置电压vg2的栅极、连接到第一放大晶体管m31的漏极的源极以及连接到放大器130的输出节点no的漏极。在示例中，第二放大晶体管m32可通过接收第二偏置电压vg2来操作。
70.在示例中，启动电路150可包括异或电路151和开关元件152。
71.异或电路151可通过对控制信号sc和操作电压vdd执行异或来输出开关信号ssw。
72.开关元件152可根据异或电路151的开关信号ssw执行开关操作，并且可在开关元件152处于接通状态时将启动电压vstg传输到栅极节点ng。
73.此外，第一放大晶体管m31可与偏置晶体管m11一起形成电流镜结构。在示例中，第一放大晶体管m31的栅极长度可与偏置晶体管m11的栅极长度相同，并且第一放大晶体管m31的栅极宽度和偏置晶体管m11的栅极宽度可具有预定比率(1:k，其中k是大于等于1的实数)。
74.在示例中，一旦输入控制信号sc以操作放大装置10，则电源电路50提供操作电压vdd。操作电压vdd可被提供到放大电路100的放大器130，并且偏置电路110可利用操作电压vdd将第一偏置电压vg1提供到第一放大晶体管m31的栅极并且将第二偏置电压vg2提供到第二放大晶体管m32的栅极。
75.如上所述，除了电源电路50的驱动时间之外，连接到偏置电路的输出端子的电阻电路120可能延迟用于放大器130的操作的切换时间，这是不利的。
76.为了解决这样的缺点，启动电压vstg可被发送到放大器130的第一放大晶体管m31，以在操作电压vdd被施加到放大器130之前启动第一放大晶体管m31，然后电源电路50可将操作电压vdd施加到放大器130，从而使放大器130能够迅速地操作。
77.另外，参照图3，启动电路150可从提供控制信号sc的时间点t1时向放大器130提供启动电压vstg，直到提供操作电压vdd，使得放大器130提前启动以准备操作。然后，一旦操作电压vdd被提供，则放大器130可立即执行放大操作。
78.图4是示出没有启动电路的示例放大装置的主要信号和电压的时序图，图5是示出具有启动电路的示例放大装置的主要信号和电压的时序图。
79.参照图4，在示例中，在没有启动电路的放大装置中，一旦控制信号sc具有操作开启电平，则可在预定时间段之后提供操作电压vdd，并且可利用操作电压vdd提供第一偏置电压vg1。在示例中，操作开启电平可以是对应于接收开启电平或发送开启电平的高电平。
80.可理解，利用这样的操作过程，从提供控制信号sc时的时间点t1到第一偏置电压vg1增大到高电平时的时间点t2可能需要长的延迟时间dt(大约0.15微秒)。
81.参照图5，在具有启动电路的放大装置中，启动电路150将开关信号ssw设置为接通状态，以从控制信号sc具有操作开启电平的时间点到提供操作电压vdd的时间点提供启动电压vstg，使得栅极电压vg可通过启动电压vstg提前增大到高电平。结果，一旦提供操作电压vdd，则放大器130可立即操作。在示例中，操作开启电平可以是对应于接收开启电平或发送开启电平的高电平。
82.可理解，利用这样的操作过程，从提供控制信号sc时的时间点t1到第一偏置电压vg1增大到高电平时的时间点t2需要短的延迟时间dt(大约0.05微秒)。
83.图6是没有启动电路的示例放大装置的响应特性曲线图，并且图7是具有启动电路的示例放大装置的响应特性曲线图。
84.在图6和图7中，假设t1是提供控制信号sc的时间点，t2是对放大装置10的输出信号sout进行输出的时间点，并且两个时间点(t1和t2)之间的时间是响应时间。参照图6，可理解，没有启动电路的放大装置的响应时间大约为406.47纳秒。另一方面，具有启动电路的放大装置的响应时间大约为131.43纳秒，这表明根据本公开的放大装置具有改善的响应时间。
85.如上所述，根据示例，可在基于用于操作开启的控制信号提供操作电压之前提供用于启动的启动电压，从而使得放大电路能够更迅速地操作。
86.虽然本公开包括具体示例，但是在理解本技术的公开内容之后将显而易见的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下，可在这些示例中做出形式和细节上的各种改变。在此描述的示例将仅被认为是描述性含义，而非出于限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述将被认为是可适用于其他示例中的类似特征或方面。如果按照不同的顺序执行描述的技术，和/或如果按照不同的方式组合所描述的系统、架构、装置或电路中的组件，和/或由其他组件或它们的等同物来替换或者添加所描述的系统、架构、装置或电路中的组件，则可获得合适的结果。因此，本公开的范围不由具体实施方式限定，而是由权利要求及其等同物限定，并且在权利要求及其等同物的范围内的全部变型将被解释为被
包括在本公开中。