阅读说明：本技术 一种抑制片上功率放大器地节点二次谐波的电路 (Circuit for suppressing second harmonic of ground node of on-chip power amplifier ) 是由 胡雪青 于 2019-11-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种抑制片上功率放大器地节点二次谐波的电路,包括：连接片上功率放大器地节点的可变电容器、连接所述可变电容器的参考电压产生电路；其中,所述可变电容器,用于调谐谐振LC网络的谐振频率,得到低阻通路；所述可编程的参考电压产生电路,包括：主控设置单元、带隙参考电流源和电阻阵列,所述带隙参考电流源输出电流作用到所述电阻阵列上,得到一系列电压值；所述主控设置单元,用于通过查表方式对电阻阵列中各电阻对应的多路控制开关进行设置,以选择其中一个电阻产生的电压作为参考电压,所述参考电压输入到所述可变电容器。(The invention discloses a circuit for suppressing second harmonic of a ground node of an on-chip power amplifier, which comprises a variable capacitor connected with the ground node of the on-chip power amplifier and a reference voltage generating circuit connected with the variable capacitor, wherein the variable capacitor is used for tuning the resonance frequency of a resonance L C network to obtain a low-impedance path, the programmable reference voltage generating circuit comprises a main control setting unit, a band-gap reference current source and a resistor array, the band-gap reference current source outputs current to act on the resistor array to obtain a series of voltage values, and the main control setting unit is used for setting a plurality of paths of control switches corresponding to resistors in the resistor array in a table look-up mode to select the voltage generated by one resistor as reference voltage which is input into the variable capacitor.)

一种抑制片上功率放大器地节点二次谐波的电路

技术领域

本发明涉及电子技术，尤其涉及一种抑制片上功率放大器地节点二次谐波的电路。

背景技术

功率放大器是射频收发机中的一个重要模块，它的作用是在满足给定失真的条件下，产生足够大的功率输出以驱动某一负载(例如发射天线)。通常的射频发射天线阻抗为50Ω，而典型的片上功率放大器的发射功率范围约为4dBm到22dBm。对于一个采用3.3V电压供电的射频芯片，大致可以估算出功率放大器的工作电流约在数百毫安的量级。

功率放大器工作电流大，信号幅度强，导致它常常成为整个收发机的一个干扰源。比如强发射功率会导致压控振荡器牵引(VCO pulling)，收发隔离度不够则会影响接收机的性能。功率放大器的工作电流占整个收发机的相当大部分，因此它也常常会通过电源耦合的方式，影响其它电路模块的性能。基于这些原因，片上功率放大器通常采用差分结构，如图2所示。差分功率放大器的“片上地”节点对奇次谐波相当于虚地，因此奇次谐波的分量通常较小，对系统影响也较小；但对于偶次谐波则不然。由于版图走线、封装、PCB走线存在寄生电阻、电感的原因导致该节点对PCB系统的地节点呈非低阻特性，使得这个“片上地”节点存在较大的偶次谐波分量。这些分量会影响功率放大器的发射效率、线性度等性能，同时也会通过各电源和地线间的耦合对其它电路模块造成影响。

通过对这个“片上地”节点引入一个对偶次谐波呈低阻特性的通路，可以有效地减小该节点偶次谐波分量。众所周知，电容电感串联网络在谐振频率点呈低阻特性，因而只需在功率放大器的“片上地”节点到系统PCB板的“地”间引入一个电容电感谐振网络即可。这种方案面临的主要问题有两个：

1)如前所述，整个通路上的电容和电感，受到寄生电容电感、封装键合线、PCB板级走线和过孔等诸多因素的影响，很多因素不易准确估计，有些甚至在芯片设计阶段还处于未知状态；

2)功率放大器有一定的工作频率范围，上述方法只能保证在单个频率点有效，无法保证功率放大器(尤其是宽带功率放大器)全工作频段有效。此外，为了保证谐振网络阻抗足够低，网络里的各器件必须具有较高的Q值。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种抑制片上功率放大器地节点二次谐波的电路。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种抑制片上功率放大器地节点二次谐波的电路，其特征在于，所述电路包括：连接片上功率放大器地节点的可变电容器、连接所述可变电容器的参考电压产生电路；其中，

所述可变电容器，用于调谐谐振LC网络的谐振频率，得到低阻通路；

所述可编程的参考电压产生电路，包括：主控设置单元、带隙参考电流源和电阻阵列，所述带隙参考电流源输出电流作用到所述电阻阵列上，得到一系列电压值；

所述主控设置单元，用于通过查表方式对电阻阵列中各电阻对应的多路控制开关进行设置，以选择其中一个电阻产生的电压作为参考电压，所述参考电压输入到所述可变电容器。

上述方案中，所述谐振网络，包括：LC串联谐振网络，与功率放大器的直流地通路并联；

所述谐振网络中的电感，包括：功率放大器的片上地节点到PCB板上的系统地间的走线、过孔和键合线的各种寄生电感；

所述谐振网络中的电容，包括：所述功率放大器的片上地节点到PCB板上的系统地间的走线上的寄生电容、过孔和键合线上的寄生电容、片上固定电容和可变电容。

上述方案中，所述固定电容和可变电容呈并联方式，谐振频率的调谐功能由可变电容器实现。

上述方案中，所述可变电容由两个可变电容器串联组成；

所述两个可变电容器串联的方式为：极性按照正负负正的顺序连接；

所述可变电容器的负端，接收所述可编程的参考电压产生电路产生的可编程的参考电压。

上述方案中，所述可编程的参考电压产生电路，用于通过查表的方式来设置控制开关；

对于宽带应用，该表对于每个通信信道，均保存一组开关控制字；对于窄带应用，则只需保留一组。

本发明实施例所提供的抑制片上功率放大器地节点二次谐波的电路，包括：连接片上功率放大器地节点的可变电容器、连接所述可变电容器的参考电压产生电路；其中，所述可变电容器，用于调谐谐振LC网络的谐振频率，得到低阻通路；所述可编程的参考电压产生电路，包括：主控设置单元、带隙参考电流源和电阻阵列，所述带隙参考电流源输出电流作用到所述电阻阵列上，得到一系列电压值；所述主控设置单元，用于通过查表方式对电阻阵列中各电阻对应的多路控制开关进行设置，以选择其中一个电阻产生的电压作为参考电压，所述参考电压输入到所述可变电容器。通过采用在功率放大器“片上地”节点和PCB板“系统地”节点间引入一个电容电感串联谐振网络来实现一个低阻通路，实现对片上功率放大器地节点二次谐波抑制，解决由于版图走线、封装、PCB走线存在寄生电阻、电感的原因导致节点对PCB系统的地节点呈非低阻特性，使得这个“片上地”节点存在较大的偶次谐波分量的问题，进而避免该谐波分量对功率放大器的发射效率、线性度等性能，以及通过各电源和地线间的耦合对其它电路模块造成的影响。

附图说明

图1为本发明实施例提供的抑制片上功率放大器地节点二次谐波的电路示意图；

图2为二次谐波抑制原理的示意图；

附图标记：101、功率放大器主体电路部分；102、可编程的参考电压产生电路部分；103、谐振网络调谐部分。

具体实施方式

在本发明的各种实施例中，抑制片上功率放大器地节点二次谐波的电路，包括：连接片上功率放大器地节点的可变电容器、连接所述可变电容器的参考电压产生电路；其中，所述可变电容器，用于调谐谐振LC网络的谐振频率，得到低阻通路；所述可编程的参考电压产生电路，包括：主控设置单元、带隙参考电流源和电阻阵列，所述带隙参考电流源输出电流作用到所述电阻阵列上，得到一系列电压值；所述主控设置单元，用于通过查表方式对电阻阵列中各电阻对应的多路控制开关进行设置，以选择其中一个电阻产生的电压作为参考电压，所述参考电压输入到所述可变电容器。

下面结合实施例对本发明再作进一步详细的说明。

本实施例提供了一种抑制片上功率放大器地节点二次谐波的电路，其特征在于，所述电路包括：可变电容器、参考电压产生电路；其中，

所述可变电容器，用于调谐的谐振(LC)网络的谐振频率，得到低阻通路；

所述可编程的参考电压产生电路，包括：主控设置单元、带隙参考电流源和电阻阵列，所述带隙参考电流源输出电流作用到所述电阻阵列上，得到一系列电压值；

所述主控设置单元，用于通过查表方式对电阻阵列中各电阻对应的多路控制开关进行设置，以选择其中一个电阻产生的电压作为参考电压；所述参考电压输入到所述可变电容器。

其中，所述谐振网络，包括：LC串联谐振网络，与功率放大器的直流地通路并联；

所述谐振网络中的电感，包括：功率放大器的片上地节点到PCB板上的系统地间的走线、过孔和键合线的各种寄生电感；

所述谐振网络中的电容，包括：所述功率放大器的片上地节点到PCB板上的系统地间的走线上的寄生电容、过孔和键合线上的寄生电容、片上固定电容和可变电容；所述固定电容和可变电容呈并联方式，谐振频率的调谐功能由可变电容实现。

其中，所述可变电容由两个可变电容器串联组成；

所述两个可变电容器串联的方式为：极性按照正负负正的顺序连接；

所述可变电容器的负端，接收所述可编程的参考电压产生电路产生的可编程的参考电压。

其中，所述可编程的参考电压产生电路，用于通过查表的方式来设置控制开关；

对于宽带应用，该表对于每个通信信道，均保存一组开关控制字；对于窄带应用，则只需保留一组。

查的所述表的内容，具体可以由开发人员预先设定并保存。开发人员确定方法可以根据电阻阵列中各电阻的电阻值确定。

具体如图1本发明实施例提供的一种电流转电压电路的结构示意图所示，所述电路包括：一个可变电容器、一个可编程的参考电压产生电路。

所述可变电容器，用于调谐谐振(LC)网络的谐振频率，得到一个低阻通路。

所述可编程的参考电压产生电路，该电压产生电路由一个带隙参考电流源和一个电阻阵列组成。带隙参考电流源输出带隙参考电流作用到所述电阻阵列上，从而得到一系列电压值。

可编程的参考电压产生电路还包括主控单元，该主控单元，用于通过查表方式对多路开关进行设置，选择其中一个合适的作为参考电压；选择的所述参考电压输入到所述可变电容器。

具体地，所述谐振网络，主体为一个LC串联谐振网络，它与功率放大器的“直流地通路”并联。

其中，所述谐振网络中电感主要包含：功率放大器101的“片上地”节点到PCB板上的“系统地”间的走线、过孔和键合线的各种寄生电感；并不需要片上螺旋电感。

所述谐振网络中电容主要包括：上述路径上的寄生电容、及片上固定电容器和可变电容器。

这里，固定电容和可变电容呈并联方式，谐振频率的调谐功能由可变电容实现。

进一步地，可变电容由两个可变电容器串联组成，其电容器的极性按照“正负负正”的顺序连接。可编程的参考电压则作用在可变电容器的负端。

具体地，可编程的参考电压产生电路中的控制开关通过查表的方式来设置，具体查表由主控单元实现，并根据查表结果控制控制开关S0、S1…SN。

在实际应用中，对于宽带应用，该表对于每个通信信道，均保存一组开关控制字；而对于窄带应用，则只需保留一组。

本发明实施例提供一种抑制片上功率放大器地节点二次谐波的电路，该电路采用在功率放大器“片上地”节点和PCB板“系统地”节点间引入一个电容电感串联的谐振网络来实现一个低阻通路。

为了应对串联网络中电容电感值不易准确估算或受应用方案影响的问题，以及考虑到功率放大器可能的较宽的工作频率范围，本实施例中在LC串联网络间引入了调谐特性。考虑到片上螺旋电感面积巨大，Q值低等因素，调谐主要由可变电容来实现。本实施例中的可变电容由MOS可变电容器实现，其可变电容的偏置电压可通过主控进行编程。通过设置不同的偏置电压，调整LC网络的谐振频率。

当前很多通信标准支持的工作频段较宽，频段内分成很多个带宽较窄的通信信道(channel)，功率放大器需要支持整个频段，但每次发射时信号则集中在单个信道内。对于这样的通信系统，功率放大器的工作频段不能近似成一个频点，然而却可以对每个信道分别设置偏置电压使电容电感网络在本信道内的频率上谐振，从而最终得到一个针对全工作频段的偏置电压设置表。功率放大器在工作时，通过查表的方式，配置属于不同信道的控制字。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。