用于開關電路系統的噪聲整形的制作方法
【專利說明】用于開關電路系統的噪聲整形
[0001]相關申請的交叉引用
[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的優先權，該申請的內容出于所有目的通過援引整體納入于此。
[0003]背景
[0004]領域
[0005]本公開涉及用于對由開關電路系統生成的輸出電壓的功率密度譜進行噪聲整形的技術。
【背景技術】
[0006]開關模式電源(SMPS)因其高效的功率遞送能力而被普遍采用。在SMPS中，高側和低側開關可被操作以用于調整輸出電壓，其中這些開關在理想情況下不消耗DC功率。然而，在一些情形中，開關動作不期望地生成某些頻率處的噪聲，其可干擾設有SMPS的電路系統的其他部分。例如，在無線收發機中，可提供SMPS作為用于發射機功率放大器的包絡跟蹤(ET)系統的部分。在此情形中，高側和低側開關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]提供用于降低開關電路系統在一個或多個頻率處生成的噪聲的簡單和定向技術將是期望的。
[0008]附圖簡述
[0009]圖1解說了將開關模式電源與線性放大器組合以用于向負載供電的現有技術系統。
[0010]圖2解說了可由開關控制器應用的現有技術切換方案的狀態圖。
[0011]圖3解說了根據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解說了可由開關控制器應用的切換方案的示例性狀態圖。
[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解說了根據本公開的一方法的示例性實施例。
[0017]圖9解說了其中可應用本公開的技術的一般化狀態機的示例性實施例。
[0018]詳細描述
[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解釋為被限定于本公開通篇給出的任何具體結構或功能。相反，提供這些方面是為了使得本公開將是透徹和完整的，并且其將向本領域技術人員完全傳達本公開的范圍。基于本文中的教導，本領域技術人員應領會，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的。例如，可以使用本文所闡述的任何數目的方面來實現裝置或實踐方法。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構、功能性、或者結構及功能性來實踐的此類裝置或方法。應當理解，本文中所披露的本公開的任何方面可由權利要求的一個或多個元素來實施。
[0020]下面結合附圖闡述的詳細描述旨在作為對本發明的示例性方面的描述，而非旨在代表可在其中實踐本發明的僅有示例性方面。貫穿本描述使用的術語“示例性”意指“用作示例、實例或解說”，并且不應當一定要解釋成優于或勝過其他示例性方面。本詳細描述包括具體細節以用于提供對本發明的示例性方面的透徹理解。對于本領域技術人員將顯而易見的是，沒有這些具體細節也可實踐本發明的示例性方面。在一些實例中，公知的結構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。在本說明書以及權利要求書中，術語“模塊”和“塊”可以可互換地使用以表示被配置成執行所描述操作的實體。
[0021]圖1解說了將開關模式電源(SMPS)與線性放大器組合以用于向負載供電的現有技術系統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模式電源或者與線性放大器相組合的開關模式電源。在替換示例性實施例中，將領會，這些技術可應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電路系統所生成的噪聲。此類替換示例性實施例被構想為落在本公開的范圍之內。
[0022]在圖1中，線性放大器(Amp)部分102包括由輸入電壓Vin驅動以生成輸出電壓Vamp的放大器110。放大器110的輸出親合至負載RL。注意，放大器110被配置成作為來往于負載R的電流IAB的源或阱。將領會，線性放大器部分102可使用本領域已知的各種技術來實現。例如，線性放大器110可被設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可使用本領域已知的遵循本公開原理的任何放大器設計技術來設計。
[0023]在圖1中進一步示出的是開關模式電源104，其可操作用于與線性放大器部分102相結合地向負載RL提供附加電流。切換部分104包括耦合至晶體管開關的電感器L，該晶體管開關包括高側開關Pl和低側開關NI。開關P1、N1的斷開和閉合(例如，關斷和導通)由開關控制器120基于負載RL的要求來配置，并且可根據諸如以下進一步參照圖2描述的方案來執行。
[0024]在圖1中示出的實現中，開關控制器120接收電流IAB的感測值作為輸入。將領會，在概念上，可使用串聯耦合的電流表來感測電流IAB。在實際實現中，可在放大器110的輸出與Vamp之間串聯地提供電阻器，并且跨該電阻器的壓降可被放大。
[0025]根據本領域已知的原理，將領會，線性放大器102可提供負載電流的高頻內容，因為它可具有較高帶寬并且由此能夠更快速地對目標電壓Vin的改變作出響應。另一方面，切換部分104可提供DC和低頻功率，因為電感器L通常可以能夠在比線性放大器102低的頻率處提供更多負載電流。
[0026]在本領域已知的某些配置中，系統100可被納入在包絡跟蹤(ET)系統中，其中負載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。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操作，由此使PA的效率最大化。在ET系統中，放大器110自身可耦合至由升壓(boost)轉換器(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解說了可由開關控制器120應用的現有技術切換方案的狀態圖200。在圖2中，在“關斷狀態”210中，Pl關斷且NI導通。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，則開關控制器120可轉變到“導通狀態” 220，其中Pl導通且NI關斷。從狀態220，如果所感測的IAB電流為負，按照條件240，則開關控制器120可轉變回狀態210。
[0028]將領會，晶體管P1、NI根據狀態圖200進行開關可能不期望地生成切換電壓VSW中的噪聲。如果此類開關噪聲未被恰當地衰減，則該噪聲還可能出現在驅動負載RL的電壓Vamp上。例如，在負載RL為PA的實現中，開關噪聲可直接影響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100集成的無線電接收機的RX頻帶中。
[0029]圖3解說了根據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，標繪310示出切換電壓VSW的功率譜密度(PSD)。在標繪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等可對應于感興趣的接收(RX)頻率，例如，與正被與系統100集成或以其他方式鄰近系統100的接收機接收的一個或多個無線電信道相對應的頻率。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，由此負面地影響通信鏈路預算。
[0030]提供對切換電壓VSW的頻譜進行整形的技術以改進系統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建一個或多個“陷波”的方式來操作開關P1、N1。例如，圖3的標繪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目的陷波頻率、或者此類陷波頻率之間的關系。
[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