用于開關(guān)電路系統(tǒng)的噪聲整形的制作方法
【專利說明】用于開關(guān)電路系統(tǒng)的噪聲整形
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本公開要求2013年I月28日提交的美國非臨時申請N0.13/752，159的優(yōu)先權(quán)，該申請的內(nèi)容出于所有目的通過援引整體納入于此。
[0003]背景
[0004]領(lǐng)域
[0005]本公開涉及用于對由開關(guān)電路系統(tǒng)生成的輸出電壓的功率密度譜進(jìn)行噪聲整形的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0006]開關(guān)模式電源(SMPS)因其高效的功率遞送能力而被普遍采用。在SMPS中，高側(cè)和低側(cè)開關(guān)可被操作以用于調(diào)整輸出電壓，其中這些開關(guān)在理想情況下不消耗DC功率。然而，在一些情形中，開關(guān)動作不期望地生成某些頻率處的噪聲，其可干擾設(shè)有SMPS的電路系統(tǒng)的其他部分。例如，在無線收發(fā)機中，可提供SMPS作為用于發(fā)射機功率放大器的包絡(luò)跟蹤(ET)系統(tǒng)的部分。在此情形中，高側(cè)和低側(cè)開關(guān)的操作可能不期望地在一個或多個接收(RX)頻率處引起對集成接收機的干擾。
[0007]提供用于降低開關(guān)電路系統(tǒng)在一個或多個頻率處生成的噪聲的簡單和定向技術(shù)將是期望的。
[0008]附圖簡述
[0009]圖1解說了將開關(guān)模式電源與線性放大器組合以用于向負(fù)載供電的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)。
[0010]圖2解說了可由開關(guān)控制器應(yīng)用的現(xiàn)有技術(shù)切換方案的狀態(tài)圖。
[0011]圖3解說了根據(jù)本公開的信號波形的示例性功率譜。
[0012]圖4解說了本公開的示例性實施例，其中可向切換器輸出頻譜中引入一個或多個陷波。
[0013]圖5解說了可由開關(guān)控制器應(yīng)用的切換方案的示例性狀態(tài)圖。
[0014]圖6解說了頻譜估計塊的示例性實施例。
[0015]圖7解說了頻譜估計塊的替換示例性實施例。
[0016]圖8解說了根據(jù)本公開的一方法的示例性實施例。
[0017]圖9解說了其中可應(yīng)用本公開的技術(shù)的一般化狀態(tài)機的示例性實施例。
[0018]詳細(xì)描述
[0019]以下參照附圖更全面地描述本公開的各個方面。然而，本公開可用許多不同形式來實施并且不應(yīng)解釋為被限定于本公開通篇給出的任何具體結(jié)構(gòu)或功能。相反，提供這些方面是為了使得本公開將是透徹和完整的，并且其將向本領(lǐng)域技術(shù)人員完全傳達(dá)本公開的范圍?；诒疚闹械慕虒?dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)領(lǐng)會，本公開的范圍旨在覆蓋本文中所披露的本公開的任何方面，不論其是與本公開的任何其他方面相獨立地還是組合地實現(xiàn)的。例如，可以使用本文所闡述的任何數(shù)目的方面來實現(xiàn)裝置或?qū)嵺`方法。另外，本公開的范圍旨在覆蓋使用作為本文中所闡述的本公開的各種方面的補充或者另外的其他結(jié)構(gòu)、功能性、或者結(jié)構(gòu)及功能性來實踐的此類裝置或方法。應(yīng)當(dāng)理解，本文中所披露的本公開的任何方面可由權(quán)利要求的一個或多個元素來實施。
[0020]下面結(jié)合附圖闡述的詳細(xì)描述旨在作為對本發(fā)明的示例性方面的描述，而非旨在代表可在其中實踐本發(fā)明的僅有示例性方面。貫穿本描述使用的術(shù)語“示例性”意指“用作示例、實例或解說”，并且不應(yīng)當(dāng)一定要解釋成優(yōu)于或勝過其他示例性方面。本詳細(xì)描述包括具體細(xì)節(jié)以用于提供對本發(fā)明的示例性方面的透徹理解。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是，沒有這些具體細(xì)節(jié)也可實踐本發(fā)明的示例性方面。在一些實例中，公知的結(jié)構(gòu)和器件以框圖形式示出以免煙沒本文中給出的示例性方面的新穎性。在本說明書以及權(quán)利要求書中，術(shù)語“模塊”和“塊”可以可互換地使用以表示被配置成執(zhí)行所描述操作的實體。
[0021]圖1解說了將開關(guān)模式電源(SMPS)與線性放大器組合以用于向負(fù)載供電的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)100。注意，圖1僅為解說性目的而示出，而不旨在將本公開的范圍限定于開關(guān)模式電源或者與線性放大器相組合的開關(guān)模式電源。在替換示例性實施例中，將領(lǐng)會，這些技術(shù)可應(yīng)用于控制由與任何類型的放大器(例如，D、E或F類放大器)相組合的任何類型的開關(guān)電路系統(tǒng)所生成的噪聲。此類替換示例性實施例被構(gòu)想為落在本公開的范圍之內(nèi)。
[0022]在圖1中，線性放大器(Amp)部分102包括由輸入電壓Vin驅(qū)動以生成輸出電壓Vamp的放大器110。放大器110的輸出親合至負(fù)載RL。注意，放大器110被配置成作為來往于負(fù)載R的電流IAB的源或阱。將領(lǐng)會，線性放大器部分102可使用本領(lǐng)域已知的各種技術(shù)來實現(xiàn)。例如，線性放大器110可被設(shè)計為具有差分輸入的被配置為跟隨Vin的單位緩沖器的運算放大器。一般而言，線性放大器部分102可使用本領(lǐng)域已知的遵循本公開原理的任何放大器設(shè)計技術(shù)來設(shè)計。
[0023]在圖1中進(jìn)一步示出的是開關(guān)模式電源104，其可操作用于與線性放大器部分102相結(jié)合地向負(fù)載RL提供附加電流。切換部分104包括耦合至晶體管開關(guān)的電感器L，該晶體管開關(guān)包括高側(cè)開關(guān)Pl和低側(cè)開關(guān)NI。開關(guān)P1、N1的斷開和閉合(例如，關(guān)斷和導(dǎo)通)由開關(guān)控制器120基于負(fù)載RL的要求來配置，并且可根據(jù)諸如以下進(jìn)一步參照圖2描述的方案來執(zhí)行。
[0024]在圖1中示出的實現(xiàn)中，開關(guān)控制器120接收電流IAB的感測值作為輸入。將領(lǐng)會，在概念上，可使用串聯(lián)耦合的電流表來感測電流IAB。在實際實現(xiàn)中，可在放大器110的輸出與Vamp之間串聯(lián)地提供電阻器，并且跨該電阻器的壓降可被放大。
[0025]根據(jù)本領(lǐng)域已知的原理，將領(lǐng)會，線性放大器102可提供負(fù)載電流的高頻內(nèi)容，因為它可具有較高帶寬并且由此能夠更快速地對目標(biāo)電壓Vin的改變作出響應(yīng)。另一方面，切換部分104可提供DC和低頻功率，因為電感器L通?？梢阅軌蛟诒染€性放大器102低的頻率處提供更多負(fù)載電流。
[0026]在本領(lǐng)域已知的某些配置中，系統(tǒng)100可被納入在包絡(luò)跟蹤(ET)系統(tǒng)中，其中負(fù)載RL是功率放大器(或即PA，圖1中未示出)，并且提供給PA的電壓Vamp被配置成跟蹤由PA生成的輸出信號的包絡(luò)。以此方式，PA中的功率晶體管可被配置成在完全飽和中連續(xù)操作，由此使PA的效率最大化。在ET系統(tǒng)中，放大器110自身可耦合至由升壓(boost)轉(zhuǎn)換器(未示出)提供的電源電壓Vboost以使得放大器110的輸出電壓如必要的話能夠超過電壓電源。
[0027]圖2解說了可由開關(guān)控制器120應(yīng)用的現(xiàn)有技術(shù)切換方案的狀態(tài)圖200。在圖2中，在“關(guān)斷狀態(tài)”210中，Pl關(guān)斷且NI導(dǎo)通。如果所感測的IAB電流為正(即，正電流從放大器110的輸出流至Vamp)，按照圖2中的條件230，則開關(guān)控制器120可轉(zhuǎn)變到“導(dǎo)通狀態(tài)” 220，其中Pl導(dǎo)通且NI關(guān)斷。從狀態(tài)220，如果所感測的IAB電流為負(fù)，按照條件240，則開關(guān)控制器120可轉(zhuǎn)變回狀態(tài)210。
[0028]將領(lǐng)會，晶體管P1、NI根據(jù)狀態(tài)圖200進(jìn)行開關(guān)可能不期望地生成切換電壓VSW中的噪聲。如果此類開關(guān)噪聲未被恰當(dāng)?shù)厮p，則該噪聲還可能出現(xiàn)在驅(qū)動負(fù)載RL的電壓Vamp上。例如，在負(fù)載RL為PA的實現(xiàn)中，開關(guān)噪聲可直接影響PA的輸出信號，由此使得PA不期望地生成例如帶外噪聲，該帶外噪聲可能落到與系統(tǒng)100集成的無線電接收機的RX頻帶中。
[0029]圖3解說了根據(jù)本公開的信號波形的示例性功率譜。注意，圖3僅出于解說性目的來示出，而并不意圖將本公開的范圍限定于具有相同或類似功率譜的信號波形。具體而言，標(biāo)繪310示出切換電壓VSW的功率譜密度(PSD)。在標(biāo)繪310中，在頻率f0周圍看到顯著的功率譜分量，其中功率譜密度隨著頻率增大而減小。注意，頻率Π、f2、f3等可對應(yīng)于感興趣的接收(RX)頻率，例如，與正被與系統(tǒng)100集成或以其他方式鄰近系統(tǒng)100的接收機接收的一個或多個無線電信道相對應(yīng)的頻率。因切換電壓VSW而在fl、f2、f3等處存在功率譜分量可能不期望地與那些頻率處的期望信號分量相干擾，由此負(fù)面地影響通信鏈路預(yù)算。
[0030]提供對切換電壓VSW的頻譜進(jìn)行整形的技術(shù)以改進(jìn)系統(tǒng)的噪聲特性將是合乎期望的。具體而言，將期望以使得在VSW的噪聲功率譜密度中創(chuàng)建一個或多個“陷波”的方式來操作開關(guān)P1、N1。例如，圖3的標(biāo)繪320示出了替換切換電壓VSW_notch(VSW_陷波)的示例性頻譜，其中在功率譜密度中在頻率fl、f2、f3等處存在陷波。注意，標(biāo)繪320中示出的三個示例性陷波僅出于解說性目的，而并不意圖將本公開的范圍限定于任何特定數(shù)目的陷波頻率、或者此類陷波頻率之間的關(guān)系。
[0031]圖4解說了本公開的示例性實施例，其中可向切換電壓功率譜中引入一個或多個陷波。注意，除非另行注明，否則圖1和圖