本申請涉及于2014年11月3日提交的名稱為“包括MOSFET和雙柵極JFET的電子電路(Electronic Circuits including a MOSFET and a Dual-Gate JFET)”、第14/531,754號的美國專利申請，其內(nèi)容以引用的方式引入本申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及RF電路，并且更具體地涉及RF放大器。

背景技術(shù)：

圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的RF功率放大器電路100。電路100包括：以級聯(lián)配置布置以使MOSFET 110的漏極耦合至JFET 120的源極的MOSFET 110和JFET 120。MOSFET 110的源極耦合到地，JFET 120的柵極同樣耦合至地。在MOSFET 110的柵極處接收RF信號，并且在JFET 120的漏極處產(chǎn)生輸出。以級聯(lián)配置布置的單對MOSFET110和JFET 120形成單端放大器。如圖所示，當(dāng)供應(yīng)有差分信號時，并聯(lián)的兩個這樣的級聯(lián)結(jié)構(gòu)對形成差分放大器。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的示例性單端功率放大器電路包括第一級聯(lián)結(jié)構(gòu)，該第一級聯(lián)結(jié)構(gòu)包括第一MOSFET和第一JFET。第一MOSFET具有源極、漏極和柵極，并且第一JFET也包括源極、漏極和柵極。在級聯(lián)結(jié)構(gòu)布置中，第一MOSFET的漏極耦合至第一JFET的源極。該示例性功率放大器進一步包括：電連接在第一JFET的源極與第一JFET的漏極之間的第一電容器。在各種實施例中，第一MOSFET的柵極耦合至輸入信號源，并且第一JFET的柵極耦合至地。

并聯(lián)的兩個單端功率放大器形成差分功率放大器，差分功率放大器另外包括第二級聯(lián)結(jié)構(gòu)，該第二級聯(lián)結(jié)構(gòu)包括：具有源極、漏極和柵極的第二MOSFET以及具有源極、漏極和柵極的第二JFET，其中第二MOSFET的漏極耦合到第二JFET的源極。在差分放大器中，第二電容器電連接在第二JFET的源極與第二JFET的漏極之間。在這些實施例的一些中，第一MOSFET的柵極和第二MOSFET的柵極都耦合至輸入信號源，并且第一JFET的柵極和第二JFET的柵極都耦合至地。

本發(fā)明的另一示例性功率放大器電路是差分功率放大器，并且包括：包含第一MOSFET和第一JFET的第一級聯(lián)結(jié)構(gòu)以及包含第二MOSFET和第二JFET的第二級聯(lián)結(jié)構(gòu)。該示例性功率放大器進一步包括：電連接在第一MOSFET的柵極與第二MOSFET的源極之間的第一電容器、以及電連接在第二MOSFET的柵極與第一MOSFET的源極之間的第二電容器。該放大器的實施例進一步包括：電連接在地與第一MOSFET的源極之間的第一電感器、以及電連接在地與第二MOSFET的源極之間的第二電感器。在這些實施例的一些實施例中，第一MOSFET的柵極和第二MOSFET的柵極都可以耦合至輸入信號源，并且第一JFET的柵極和第二JFET的柵極都可以耦合至地。

在進一步的實施例中，差分功率放大器進一步包括：電連接在第一JFET的源極與第一JFET的漏極之間的第三電容器。這些實施例中的一些進一步包括：電連接在第二JFET的源極與第二JFET的漏極之間的第四電容器。

附圖說明

圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的RF放大器電路的示意性示圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的RF放大器電路的示意性示圖。

圖3是示出圖2的實施例與現(xiàn)有技術(shù)相比的改進的曲線圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例的RF放大器電路的示意性示圖。

具體實施方式

本發(fā)明描述提供更大線性的RF放大器電路以及本文所述的其它益處。單端和差分放大器實施例都可以包括與JFET并聯(lián)地放置的電容器，以抑制和衰減以其它方式浪費功率的各種諧波。在其它實施例中，差分放大器包括交叉耦合差分放大器電路(諸如具有圖1中所示的兩半的差分放大器)的兩半的兩個電容器。在這些實施例中，一個電容器交叉耦合在每個一半上的MOSFET的柵極與在另一半上的MOSFET的源極之間。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的差分RF功率放大器電路200。放大器電路200包括兩個電路100，每個電路均包括以級聯(lián)配置布置的MOSFET 110和JFET 120，如圖1所示。每個電路100進一步包括在JFET 120的源極與漏極之間并聯(lián)連接的電容器210。雖然圖2的說明示出了具有兩個并聯(lián)電路100的放大器電路200，但是可以從具有正如所示出地橋接JFET 120的源極和漏極的電容器210的單獨電路100實現(xiàn)單端差分放大器。在放大器電路200的一些實施例中，匹配電容器210以具有相同的電容。

將電容器210添加到每個電路100減少功率量，該功率量將以其它方式結(jié)束以恒定輸出功率P_OUT、在電路100的輸出處的諧波(在一些情況下達到5階)。由于對諧波損失較少的功率，本發(fā)明導(dǎo)致以恒定P_OUT、以8％的階、在電路100的輸出處消耗功率的降低。這種消耗功率的降低進而導(dǎo)致電路100的輸出功率損耗的降低，從而改善其線性效率。

更具體地，電容器210的添加用于抑制二次諧波H2并至少衰減跨過JFET 120的三次諧波H3，如圖3中所示。特別地，電容器210用于在輸入或主頻率的兩倍頻率處創(chuàng)建諧振，輸入或主頻率抑制二次諧波并用于減輕三次和更高次諧波，導(dǎo)致改善的線性和效率而不降級主信號。圖3中的示出圖2的放大器電路200與包括圖1的兩個電路100的現(xiàn)有技術(shù)放大器的放大器電路相比的改進。在圖3中，現(xiàn)有技術(shù)放大器由虛線表示，而放大器電路200用實線表示。雖然通過添加電容器210而跨過頻率范圍相對不影響主頻率，但是在基于電容器210的電容可調(diào)諧的特定頻率處強烈地抑制二次諧波。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的差分RF功率放大器電路400。放大器電路400包括兩個電路100，每個均包括以級聯(lián)配置布置的MOSFET 110和JFET 120，如圖1中所示。在這些實施例中，第一電容器410電連接在一側(cè)上的MOSFET 110的柵極與另一側(cè)上的MOSFET 110的源極之間。第二電容器410電連接在第二側(cè)上的MOSFET 110的柵極與第一側(cè)上的MOSFET 110的源極之間。進一步的實施例可以包括跨過一個或兩個JFET 120放置的附加電容器210，如圖2中所示。在放大器電路400的一些實施例中，匹配電容器410以具有相同的電容。

對于每個電路100，放大器電路400還包括串聯(lián)在地與MOSFET110的源極之間的電感器420。在MOSFET 110的源極處的電容交叉耦合用于直接作用于由MOSFET 110的柵極到源極電容(Cgs)引起的非線性。為此，電感器420在地與交叉耦合電容器之間創(chuàng)建電壓差。電容交叉耦合在MOSFET的柵極與源極之間生成負(fù)電容，以補償MOSFET 110的柵極到源極電容的固有電容。負(fù)電容的添加產(chǎn)生小于MOSFET 110的固有電容值的最終Cgs值，這如上文所述地改善線性。交叉耦合的電容值取決于MOSFET 110的尺寸以及工作頻率。降低Cgs提供對功率附加效率PAE的顯著改進。

在前述說明書中，參考其具體實施例描述本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到本發(fā)明不限于此。上述發(fā)明的各種特征和方面可單獨使用或聯(lián)合使用。此外，該發(fā)明可以用在超出本文所述的環(huán)境和應(yīng)用的任何數(shù)量的環(huán)境和應(yīng)用中，而不脫離該說明書的較寬精神和范圍。相應(yīng)地，說明書和附圖被認(rèn)為是說明性的而不是限制性的。應(yīng)理解，如本文所使用的，術(shù)語“包含”、“包括”和“具有”具體地旨在被理解為開放式技術(shù)術(shù)語。術(shù)語“連接”在本文中與術(shù)語“耦合”不同，使得當(dāng)兩個組件“連接”時，在它們之間沒有放置其它組件，而當(dāng)兩個組件“耦合”時，在它們之間可放置其它組件。