AMPLIFICADOR CON LINEALIZACIÓN POST-DISTORSIÓN ACTIVA.

La presente solicitud reivindica los beneficios de la solicitud U.S. provisional Serial núm. 60/705.256, titulada Técnica de mejora de linealidad para amplificadores CMOS desde baja frecuencia hasta alta frecuencia utilizando post-distorsión vectorizada, depositada el 2 de Agosto de 2005. Antecedentes I. Campo La presente divulgación se refiere en general a circuitos, y más específicamente a un amplificador adecuado para comunicación inalámbrica y otras aplicaciones. II. Antecedentes Los amplificadores son habitualmente utilizados en diversos dispositivos electrónicos para proporcionar amplificación de señal. Además, diferentes tipos de amplificadores se encuentran disponibles para diferentes usos. Por ejemplo, un dispositivo inalámbrico puede incluir un transmisor y un receptor para una comunicación bidireccional, y el transmisor puede utilizar un amplificador de potencia (PA) y el receptor puede utilizar un amplificador de bajo nivel de ruido (LNA) y un amplificador de ganancia variable (VGA). Un LNA se utiliza habitualmente en un receptor para amplificar una señal de baja amplitud recibida a través de un canal de comunicación. El LNA es con frecuencia el primer circuito activo encontrado por la señal recibida y por ello tiene un gran impacto sobre el rendimiento del receptor en varias áreas claves. En primer lugar, el LNA tiene una gran influencia sobre la figura de ruido global del receptor puesto que el ruido del LNA es inyectado directamente en la señal recibida y el ruido de las siguientes etapas es reducido de manera efectiva por la ganancia del LNA. En segundo lugar, la linealidad del LNA tiene una gran influencia tanto en el diseño de las etapas posteriores del receptor como en el rendimiento del receptor. La señal de entrada del LNA incluye típicamente varias componentes de señales indeseadas que pueden provenir de fuentes de interferencia externas y de fugas desde un transmisor colocalizado. La no linealidad en el LNA provoca que las componentes de señal indeseadas se mezclen y generen distorsión por modulación cruzada (XMD) que puede caer dentro del ancho de banda de la señal deseada. La amplitud de la distorsión por modulación cruzada se determina mediante la cantidad de no linealidad en el LNA. La componente de distorsión por modulación cruzada que cae dentro del ancho de banda de la señal deseada actúa como ruido que degrada la relación señal-ruido (SNR) de la señal deseada. La degradación en la SNR provocada por la no linealidad del LNA impacta en el diseño de (y con frecuencia impone requisitos más estrictos sobre) las etapas posteriores con el fin de cumplir con la especificación de SNR global para el receptor. Por lo tanto, tener un LNA más lineal puede mitigar los requisitos de rendimiento para otras etapas, lo que puede dar como resultado un consumo más bajo de potencia y un área de circuito más pequeña para el receptor. Existe por tanto una necesidad en el estado de la técnica de un amplificador que tenga una buena linealidad y un buen comportamiento de ruido. Se llama la atención respecto al documento US 6 473 595, el cual describe un circuito simetrizador activo de RF para mejorar la linealidad de una pequeña señal en un circuito de amplificación de potencia de un sistema de CDMA bajo la construcción de un amplificador de señal excitado mediante una potencia de puerta de corriente continua individual exterior VGG1, VGG2, para recibir una señal de entrada de comunicación AC-In y realizar una amplificación en cascodo en un punto de funcionamiento normal en el que una señal de realimentación de distorsión de tercer orden se convierte en grande; un generador de señal de distorsión excitado por potencia de puerta de corriente continua exterior VGG3 diferente de la potencia anterior, para generar la señal de entrada de comunicación AC-In como señal de distorsión de tercer orden por la no linealidad de un elemento activo para anular la señal de distorsión de tercer orden amplificada en el amplificador de señal; y un aislador proporcionado para un aislamiento de una potencia excitadora exterior VGG3 aplicada al generador de señal de distorsión, manteniendo con ello el tamaño pequeño, potencia más baja, y unas características terminales de alta eficacia utilizando una ganancia basada en tensión de puerta de un FET y la diferencia de característica de no linealidad, y mejorando la linealidad en un IC que opera mediante una señal pequeña o una señal media. Sumario De acuerdo con la presente invención, se proporciona un circuito integrado, según se define en la reivindicación 1. Las realizaciones de la invención se reivindican en las reivindicaciones dependientes. Varias realizaciones de un amplificador linealizado que utiliza post-distorsión activa (APD) se describen en la presente memoria. El amplificador es de diseño simple, tiene buen rendimiento en cuanto a linealidad y ruido, y es adecuado para comunicación inalámbrica y otras aplicaciones de alta frecuencia. Por ejemplo, el amplificador puede ser usado como un LNA para un receptor en un dispositivo inalámbrico. La post-distorsión activa puede ser usada para linealizar otros circuitos activos tal como, por ejemplo, un mezclador. 2 E06789089 28-10-2011   En una realización, un amplificador (por ejemplo, un LNA) incluye un primer, un segundo, un tercer y un cuarto transistores (por ejemplo, N-FETs) y un inductor. El primer y el segundo transistores están acoplados como primer par en cascodo, y el tercer y el cuarto transistores están acoplados como un segundo par en cascodo. El primer transistor tiene su fuente acoplada al inductor y su puerta recibiendo una señal de entrada (tensión). El segundo transistor tiene su fuente acoplada al drenaje del primer transistor y su drenaje proporcionando una señal de salida (corriente). El tercer transistor tiene su puerta acoplada a la fuente del segundo transistor. El cuarto transistor tiene su fuente acoplada al drenaje del tercer transistor y su drenaje acoplado al drenaje del segundo transistor. El primer transistor proporciona amplificación de señal. El segundo transistor proporciona aislamiento de carga y genera además una señal intermedia para el tercer transistor. El tercer transistor recibe la señal intermedia y genera componentes de distorsión utilizadas para anular la componente de distorsión de tercer orden por medio del primer transistor. El cuarto transistor proporciona aislamiento de carga. El inductor proporciona degeneración de fuente para el primer transistor y mejora la anulación de la distorsión de tercer orden. En otras realizaciones, el cuarto transistor puede ser omitido, y el drenaje del tercer transistor puede ser acoplado al drenaje de cualquiera de entre el primer o el segundo transistor. Los tamaños del segundo y tercer transistores pueden ser elegidos de modo que reduzcan las pérdidas de ganancia para el amplificador y anulen tanta distorsión de tercer orden como sea posible. Diversos aspectos y realizaciones de la invención se describen con mayor detalle en lo que sigue. Breve descripción de los dibujos Las características y la naturaleza de la presente invención resultarán más evidentes a partir de la descripción detallada que se realiza en lo que sigue cuando se toma junto con los dibujos en los que los mismos caracteres de referencia se identifican correspondientemente a través de los mismos. La Figura 1 muestra una porción de radiofrecuencia (RF) de un dispositivo inalámbrico; las Figuras 2A, 2B y 2C muestran una señal recibida desde una antena, una señal de entrada de LNA, y una señal de salida de LNA, respectivamente; la Figura 3 muestra un diagrama esquemático de un LNA con linealización post-distorsión activa; las Figuras 4A y 4B muestran gráficos de IIP3 para el LNA, para frecuencias baja y alta, respectivamente; la Figura 5 muestra un circuito equivalente para el LNA; la Figura 6 muestra un diagrama vectorial que ilustra anulación post-distorsión activa; las Figuras 7A y 7B muestran diagramas esquemáticos de dos realizaciones adicionales de un LNA con linealización post-distorsión activa; la Figura 8 muestra un diagrama esquemático de un LNA con linealización post-distorsión activa y disposiciones de ganancia múltiples, y la Figura 9 muestra un diagrama esquemático de un LNA implementado con P-FETs. Descripción detallada La palabra ejemplar se utiliza en la presente memoria con el significado de que sirve como ejemplo, caso o ilustración. Cualquier realización o diseño que se describa en la presente memoria como ejemplar no tiene que estar construida como preferida o ventajosa sobre otras realizaciones o diseños. El amplificador y otros circuitos activos linealizados descritos en la presente memoria pueden ser usados para diversas aplicaciones tales como comunicación, estructuración de redes, computación, electrónica de consumo, etcétera.... [Seguir leyendo]

un primer transistor (310; 810) acoplado eléctricamente con su fuente a un inductor (350; 850) y operativo para recibir y amplificar una señal de entrada (v1); un segundo transistor (320; 820) acoplado eléctricamente al primer transistor (310; 810) y operativo para generar una señal intermedia y proporcionar una señal de salida, y un tercer transistor (330, 830) acoplado eléctricamente al segundo transistor (320, 820) y operativo para recibir la señal intermedia y generar componentes de distorsión utilizados para anular una componente de distorsión generada por el primer transistor (310, 810). 2.- El circuito integrado de la reivindicación 1, en el que el primer y el segundo transistores (310, 320) están acoplados como par en cascodo. 3.- El circuito integrado de al reivindicación 1, en el que el tercer transistor (330) es operativo para generar componentes de distorsión usadas para anular la componente de distorsión de tercer orden generada por el primer transistor (310). 4.- El circuito integrado de la reivindicación 1, que comprende además: un cuarto transistor (340) acoplado eléctricamente al segundo y tercer transistores y operativo para proporcionar aislamiento de carga. 5.- El circuito integrado de la reivindicación 1, en el que el tercer transistor (330) tiene un drenaje acoplado eléctricamente a un drenaje del segundo transistor (320). 6.- El circuito integrado de la reivindicación 1, en el que el tercer transistor tiene un drenaje acoplado eléctricamente a un drenaje del primer transistor (310). 7.- El circuito integrado de la reivindicación 1, en el que el primer, segundo y tercer transistores (310, 320, 330) tienen una primera, una segunda y una tercera ganancias, respectivamente, en las que la primera y la segunda ganancias está relacionadas por medio de un primer factor, y en las que la primera y tercera ganancias están relacionadas por medio de un segundo factor. 8.- El circuito integrado de la reivindicación 7, en el que el segundo factor se selecciona de modo que reduzca la pérdida de ganancia, y en el que el primer factor se selecciona de modo que anule la componente de distorsión generada por el primer transistor (310). 9.- El circuito integrado de la reivindicación 7, en el que el segundo factor es mayor de uno, y en el que la tercera ganancia es una fracción de la primera ganancia. 10.- El circuito integrado de la reivindicación 1, en el que el primer, segundo y tercer transistores (310, 320, 330) son transistores de efecto de campo de canal N (N-FETs). 11.- El circuito integrado de la reivindicación 1, en el que el primer, segundo y tercer transistores (310, 320, 330) son transistores de efecto de campo de canal P (P-FETs). 12.- El circuito integrado de la reivindicación 1, en el que el primer, segundo y tercer transistores (310, 320, 330) son transistores de unión bipolar (BJTs). 13.- El circuito integrado de la reivindicación 1, en el que el primer, segundo y tercer transistores (310, 320, 330) forman un amplificador de bajo ruido, LNA, (140a). 14.- El circuito integrado de la reivindicación 1, que comprende además: un circuito de control de ganancia acoplado eléctricamente al primer y segundo transistores (810, 820), y operativo para proporcionar control de ganancia para un amplificador (140D) formado por el primer, segundo y tercer transistores. 15.- El circuito integrado de la reivindicación 14, en el que el circuito de control de ganancia comprende: un cuarto transistor (870) acoplado eléctricamente al primer transistor (810), y un condensador (872) acoplado eléctricamente entre el cuarto transistor (870) y el segundo transistor (820). 16.- El circuito integrado de la reivindicación 14, en el que el circuito de control de ganancia comprende: 12 E06789089 28-10-2011   un cuarto transistor (880) acoplado eléctricamente al primer transistor (810), y al menos un resistor (882) acoplado eléctricamente entre el cuarto transistor (880) y el segundo transistor (820). 17.- El circuito integrado de la reivindicación 1, en el que la señal de entrada es una señal de Acceso Múltiples por División de Código (CDMA). 18.- Un amplificador que comprende el circuito integrado de la reivindicación 1, en el que: dicho inductor (350) es operativo para proporcionar degeneración de fuente; dicho primer transistor (310) tiene una fuente acoplada eléctricamente el inductor y una puerta que recibe una señal de entrada, siendo el primer transistor operativo para proporcionar amplificación de señal; dicho segundo transistor (320) tiene un drenaje que proporciona dicha señal de salida y una fuente acoplada eléctricamente a un drenaje del primer transistor, y dicho tercer transistor (330) tiene una puerta acoplada eléctricamente a la fuente del segundo transistor. 19.- El amplificador de la reivindicación 18, que comprende además: un cuarto transistor (340) que tiene una fuente acoplada eléctricamente a un drenaje del tercer transistor, y un drenaje acoplado eléctricamente al drenaje del segundo transistor. 20.- Un receptor para un dispositivo inalámbrico, que comprende: un amplificador de bajo ruido (LNA) que comprende el amplificador de la reivindicación 18; un circuito (890) de adaptación de impedancia de entrada, acoplado eléctricamente a una puerta del primer transistor (810) y que recibe una señal de entrada para el LNA, y un circuito (892) de adaptación de impedancia de salida, acoplado eléctricamente a un drenaje del segundo transistor y que proporciona una señal de salida para el LNA. 21.- El receptor de la reivindicación 20, en el que el LNA comprende además: un cuarto transistor (840) que tiene una fuente acoplada eléctricamente a un drenaje del tercer transistor y un drenaje acoplado eléctricamente al drenaje del segundo transistor. 22.- El receptor de la reivindicación 20, en el que el LNA comprende además: un circuito de control de ganancia acoplado eléctricamente al primer y segundo transistores, y operativo para proporcionar control de ganancia para el LNA. 13 E06789089 28-10-2011   14 E06789089 28-10-2011   E06789089 28-10-2011   16 E06789089 28-10-2011   17 E06789089 28-10-2011   18 E06789089 28-10-2011   19 E06789089 28-10-2011   E06789089 28-10-2011   21 E06789089 28-10-2011