(57)【要約】【課題】無線周波数（ＲＦ）電子機器のためのプログラマブルな低ドロップアウト（ＬＤＯ）レギュレータのための装置および方法を提供する。【解決手段】ある構成では、プログラマブルな出力電圧を発生させるためのＬＤＯレギュレータは、ＬＤＯレギュレータの出力に電気的に接続されたドレインを有する調整電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）と、調整ＦＥＴのゲートを制御する誤差増幅器と、誤差増幅器の反転入力にフィードバック信号を提供するフィードバック回路と、ＬＤＯレギュレータの出力に電気的に接続された出力キャパシタと、代替放電回路とを含む。ＬＤＯレギュレータの出力電圧が高電圧レベルから低電圧レベルにプログラムされると、代替放電回路は出力キャパシタを放電するために作動して、ＬＤＯレギュレータの過渡応答を向上させる。【選択図】図５Ａ
2017041243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プログラマブルな低ドロップアウトレギュレータであって、
出力と第１の入力とを含む、誤差増幅器と、
前記誤差増幅器の前記出力に電気的に接続されたゲートと、プログラマブルである出力電圧を提供するように構成された出力ノードに電気的に接続されたドレインとを含む、調整電界効果トランジスタと、
前記出力ノードと第１の電圧との間に電気的に接続されたフィードバック回路とを備え、前記フィードバック回路は、前記誤差増幅器の前記第１の入力にフィードバック信号を提供するように構成され、前記プログラマブルな低ドロップアウトレギュレータはさらに、
前記出力ノードに電気的に接続された出力キャパシタと、
前記出力電圧を高電圧レベルから低電圧レベルにプログラムすることに応答して前記出力キャパシタを放電するように構成された代替放電回路とを備える、プログラマブルな低ドロップアウトレギュレータ。
【請求項２】
前記代替放電回路は、前記出力電圧をトリガ電圧と比較し、比較に基づいて前記出力ノードから前記第１の電圧への電気経路を選択的に作動させるように構成されたコンパレータを含む、請求項１に記載のプログラマブルな低ドロップアウトレギュレータ。
【請求項３】
前記代替放電回路は、前記第１の電圧に電気的に接続されたソースと、前記コンパレータの出力に電気的に接続されたゲートとを含む放電電界効果トランジスタをさらに含む、請求項２に記載のプログラマブルな低ドロップアウトレギュレータ。
【請求項４】
前記代替放電回路は、前記出力ノードと前記調整電界効果トランジスタの前記ドレインとの間に電気的に接続された放電制御回路をさらに含む、請求項３に記載のプログラマブルな低ドロップアウトレギュレータ。
【請求項５】
前記代替放電回路は、前記トリガ電圧を発生させるように構成されたトリガ電圧発生回路をさらに含み、前記トリガ電圧発生回路は、１つ以上の抵抗器と、前記トリガ電圧を発生させるために前記１つ以上の抵抗器を通って流れる電流を提供する電流源とを含む、請求項２に記載のプログラマブルな低ドロップアウトレギュレータ。
【請求項６】
前記低ドロップアウトレギュレータは、前記出力電圧の電圧レベルを制御するように動作可能である制御信号を受信するように構成され、前記代替放電回路は、前記制御信号に基づいて前記トリガ電圧の電圧レベルを調節するように構成されている、請求項２に記載のプログラマブルな低ドロップアウトレギュレータ。
【請求項７】
前記フィードバック回路は、前記出力ノードと前記第１の電圧との間に電気的に直列に接続された第１の抵抗器および第２の抵抗器を含み、前記第１の抵抗器は、前記出力電圧の電圧レベルを変更するように動作可能であるプログラマブルな抵抗を有する、請求項１に記載のプログラマブルな低ドロップアウトレギュレータ。
【請求項８】
前記誤差増幅器の第２の入力に基準電圧を提供するように構成された基準電圧発生器をさらに含む、請求項１に記載のプログラマブルな低ドロップアウトレギュレータ。
【請求項９】
ドライバ段を含む多段電力増幅器と、
プログラマブルである出力電圧を用いて前記ドライバ段に電力を供給する出力を含むプログラマブルな低ドロップアウトレギュレータとを備える、電力増幅器システムであって、
前記プログラマブルな低ドロップアウトレギュレータは、
誤差増幅器と、
前記誤差増幅器の出力に電気的に接続されたゲートと、前記プログラマブルな低ドロップアウトレギュレータの前記出力に電気的に接続されたドレインとを含む、調整電界効果トランジスタと、
前記出力電圧の電圧レベルに基づいて前記誤差増幅器の第１の入力にフィードバックを提供するように構成されたフィードバック回路と、
前記プログラマブルな低ドロップアウトレギュレータの前記出力に電気的に接続された出力キャパシタと、
前記出力電圧を高電圧レベルから低電圧レベルにプログラムすることに応答して前記出力キャパシタを放電するように構成された代替放電回路とを含む、電力増幅器システム。
【請求項１０】
前記出力電圧の前記電圧レベルを制御するように動作可能である制御信号を生成するように構成された送受信機をさらに備える、請求項９に記載の電力増幅器システム。
【請求項１１】
前記プログラマブルな低ドロップアウトレギュレータは、前記誤差増幅器の第２の入力のための基準電圧を発生させるように構成された基準電圧発生器をさらに含み、前記基準電圧発生器は、前記制御信号を受信するように構成されている、請求項１０に記載の電力増幅器システム。
【請求項１２】
前記フィードバック回路は、前記制御信号によって制御されるプログラマブルな抵抗を有する抵抗器を含む、請求項１０に記載の電力増幅器システム。
【請求項１３】
前記代替放電回路は、前記出力電圧をトリガ電圧と比較し、比較に基づいて前記プログラマブルな低ドロップアウトレギュレータの前記出力から第１の電圧への電気経路を選択的に作動させるように構成されたコンパレータを含む、請求項９に記載の電力増幅器システム。
【請求項１４】
前記電気経路は、前記プログラマブルな低ドロップアウトレギュレータの前記出力と前記第１の電圧との間に電気的に直列に接続された、放電制御回路および放電電界効果トランジスタを含む、請求項１３に記載の電力増幅器システム。
【請求項１５】
前記多段電力増幅器は出力段をさらに含み、前記電力増幅器システムは、前記出力段に電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータをさらに含む、請求項９に記載の電力増幅器システム。
【請求項１６】
前記多段電力増幅器は出力段をさらに含み、前記電力増幅器システムは、前記出力段に電力を供給するエンベロープトラッカーをさらに含む、請求項９に記載の電力増幅器システム。
【請求項１７】
プログラマブルな低ドロップアウトレギュレータにおける電圧調整の方法であって、前記方法は、
誤差増幅器を使用して、調整電界効果トランジスタのゲートを制御することと、
前記調整電界効果トランジスタを使用して、出力ノードで提供される出力電圧を調整することと、
フィードバック回路を使用して、前記出力電圧の電圧レベルに基づいて、前記誤差増幅器の第１の入力のためのフィードバック信号を生成することと、
出力キャパシタを使用して、前記出力電圧を安定化することと、
前記出力電圧を高電圧レベルから低電圧レベルにプログラムすることに応答して、代替放電回路を使用して、前記出力キャパシタを放電することとを備える、方法。
【請求項１８】
前記出力電圧を使用して、電力増幅器のドライバ段に電力を供給することをさらに備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記低ドロップアウトレギュレータの前記出力電圧をトリガ電圧と比較することと、比較に基づいて、前記出力ノードから第１の電圧への、前記代替放電回路を通る電気経路を選択的に作動させることとをさらに備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
制御信号を使用して、前記出力電圧の前記電圧レベルをプログラムすることと、前記制御信号に基づいて、前記トリガ電圧の電圧レベルを調節することとをさらに備える、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の詳細な説明
背景
分野
この発明の実施形態は電子システムに関し、特に、無線周波数（radio frequency：ＲＦ）電子機器のためのプログラマブルな低ドロップアウトレギュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
関連技術の説明
電力増幅器は、アンテナを介して送信するためのＲＦ信号を増幅するために、モバイル装置に含めることができる。バッテリ寿命を延ばし、および／または好適な送信電力レベルを提供するには、ＲＦ信号送信の電力を管理することが重要であり得る。
【０００３】
電力増幅器の効率を向上させるための１つの手法は、ＤＣ／ＤＣコンバータを使用して電力増幅器の平均出力電力に基づいて電力増幅器のための供給電圧を発生させる平均電力トラッキング（average power tracking：ＡＰＴ）である。電力増幅器の効率を向上させるための別の手法は、電力増幅器の供給電圧がＲＦ信号のエンベロープに関連して制御されるエンベロープトラッキングである。このため、ＲＦ信号のエンベロープの電圧レベルが上昇すると、電力増幅器供給電圧の電圧レベルを上昇させることができる。同様に、ＲＦ信号のエンベロープの電圧レベルが低下すると、電力増幅器供給電圧の電圧レベルを低下させて消費電力を減少させることができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
概要
ある実施形態では、この開示は、プログラマブルな低ドロップアウトレギュレータに関する。プログラマブルな低ドロップアウトレギュレータは、誤差増幅器と、調整電界効果トランジスタと、フィードバック回路と、出力キャパシタと、代替放電回路とを含む。誤差増幅器は、出力と第１の入力とを含む。調整電界効果トランジスタは、誤差増幅器の出力に電気的に接続されたゲートと、プログラマブルである出力電圧を提供するように構成された出力ノードに電気的に接続されたドレインとを含む。フィードバック回路は出力ノードと第１の電圧との間に電気的に接続され、誤差増幅器の第１の入力にフィードバック信号を提供するように構成されている。出力キャパシタは出力ノードに電気的に接続され、代替放電回路は、出力電圧を高電圧レベルから低電圧レベルにプログラムすることに応答して出力キャパシタを放電するように構成されている。
【０００５】
いくつかの実施形態では、代替放電回路は、出力電圧をトリガ電圧と比較し、比較に基づいて出力ノードから第１の電圧への電気経路を選択的に作動させるように構成されたコンパレータを含む。多くの実施形態では、代替放電回路は、第１の電圧に電気的に接続されたソースと、コンパレータの出力に電気的に接続されたゲートとを含む放電電界効果トランジスタをさらに含む。さまざまな実施形態では、代替放電回路は、出力ノードと調整電界効果トランジスタのドレインとの間に電気的に接続された放電制御回路をさらに含む。いくつかの実施形態によれば、代替放電回路は、トリガ電圧を発生させるように構成されたトリガ電圧発生回路をさらに含み、トリガ電圧発生回路は、１つ以上の抵抗器と、トリガ電圧を発生させるために１つ以上の抵抗器を通って流れる電流を提供する電流源とを含む。いくつかの実施形態によれば、低ドロップアウトレギュレータは、出力電圧の電圧レベルを制御するように動作可能である制御信号を受信するように構成され、代替放電回路は、制御信号に基づいてトリガ電圧の電圧レベルを調節するように構成されている。
【０００６】
さまざまな実施形態によれば、フィードバック回路は、出力ノードと第１の電圧との間に電気的に直列に接続された第１の抵抗器および第２の抵抗器を含み、第１の抵抗器は、出力電圧の電圧レベルを変更するように動作可能であるプログラマブルな抵抗を有する。
【０００７】
多くの実施形態では、プログラマブルな低ドロップアウトレギュレータは、誤差増幅器の第２の入力に基準電圧を提供するように構成された基準電圧発生器をさらに含む。
【０００８】
ある実施形態では、この開示は、電力増幅器システムに関する。電力増幅器システムは、ドライバ段を含む多段電力増幅器と、プログラマブルである出力電圧を用いてドライバ段に電力を供給する出力を含むプログラマブルな低ドロップアウトレギュレータとを含む。プログラマブルな低ドロップアウトレギュレータは、誤差増幅器と、誤差増幅器の出力に電気的に接続されたゲートとプログラマブルな低ドロップアウトレギュレータの出力に電気的に接続されたドレインとを含む調整電界効果トランジスタと、出力電圧の電圧レベルに基づいて誤差増幅器の第１の入力にフィードバックを提供するように構成されたフィードバック回路と、プログラマブルな低ドロップアウトレギュレータの出力に電気的に接続された出力キャパシタと、出力電圧を高電圧レベルから低電圧レベルにプログラムすることに応答して出力キャパシタを放電するように構成された代替放電回路とを含む。
【０００９】
いくつかの実施形態では、電力増幅器システムは、出力電圧の電圧レベルを制御するように動作可能である制御信号を生成するように構成された送受信機をさらに含む。いくつかの実施形態によれば、プログラマブルな低ドロップアウトレギュレータは、誤差増幅器の第２の入力のための基準電圧を発生させるように構成された基準電圧発生器をさらに含み、基準電圧発生器は、制御信号を受信するように構成されている。さまざまな実施形態では、フィードバック回路は、制御信号によって制御されるプログラマブルな抵抗を有する抵抗器を含む。
【００１０】
多くの実施形態によれば、代替放電回路は、出力電圧をトリガ電圧と比較し、比較に基づいてプログラマブルな低ドロップアウトレギュレータの出力から第１の電圧への電気経路を選択的に作動させるように構成されたコンパレータを含む。さまざまな実施形態では、電気経路は、プログラマブルな低ドロップアウトレギュレータの出力と第１の電圧との間に電気的に直列に接続された、放電制御回路および放電電界効果トランジスタを含む。
【００１１】
いくつかの実施形態では、多段電力増幅器は出力段をさらに含み、電力増幅器システムは、出力段に電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータをさらに含む。
【００１２】
さまざまな実施形態では、多段電力増幅器は出力段をさらに含み、電力増幅器システムは、出力段に電力を供給するエンベロープトラッカーをさらに含む。
【００１３】
ある実施形態では、この開示は、プログラマブルな低ドロップアウトレギュレータにおける電圧調整の方法に関する。この方法は、誤差増幅器を使用して、調整電界効果トランジスタのゲートを制御することと、調整電界効果トランジスタを使用して、出力ノードで提供される出力電圧を調整することと、フィードバック回路を使用して、出力電圧の電圧レベルに基づいて、誤差増幅器の第１の入力のためのフィードバック信号を生成することと、出力キャパシタを使用して、出力電圧を安定化することと、出力電圧を高電圧レベルから低電圧レベルにプログラムすることに応答して、代替放電回路を使用して、出力キャパシタを放電することとを含む。
【００１４】
いくつかの実施形態では、この方法は、出力電圧を使用して、電力増幅器のドライバ段に電力を供給することをさらに含む。
【００１５】
さまざまな実施形態では、この方法は、低ドロップアウトレギュレータの出力電圧をトリガ電圧と比較することと、比較に基づいて、出力ノードから第１の電圧への、代替放電回路を通る電気経路を選択的に作動させることとをさらに含む。いくつかの実施形態によれば、この方法は、制御信号を使用して、出力電圧の電圧レベルをプログラムすることと、制御信号に基づいて、トリガ電圧の電圧レベルを調節することとをさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】無線周波数（ＲＦ）信号を増幅するための電力増幅器モジュールの概略図である。
【図２】例示的な無線装置の概略図である。
【図３】電力増幅器システムの一実施形態の概略図である。
【図４Ａ】電力増幅器システムの別の実施形態の概略図である。
【図４Ｂ】電力増幅器システムの別の実施形態の概略図である。
【図４Ｃ】電力増幅器システムの別の実施形態の概略図である。
【図５Ａ】低ドロップアウト（low dropout：ＬＤＯ）レギュレータの一実施形態の概略図である。
【図５Ｂ】ＬＤＯレギュレータの別の実施形態の概略図である。
【図６】ＬＤＯレギュレータの別の実施形態の概略図である。
【図７Ａ】パッケージ化モジュールの一実施形態の概略図である。
【図７Ｂ】線７Ｂ−７Ｂに沿った図７Ａのパッケージ化モジュールの断面の概略図である。
【図８Ａ】ＬＤＯレギュレータについての出力電圧対時間の実験室データの一例のグラフである。
【図８Ｂ】ＬＤＯレギュレータについての出力電圧対時間の実験室データの別の例のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施形態の詳細な説明
ここに提供される見出しは、あったとしても便宜上のものに過ぎず、請求される発明の範囲または意味に必ずしも影響を与えるとは限らない。
【００１８】
電力管理システムは、プログラマブルな電圧レベルを有する供給電圧を発生させるために使用可能である。たとえば、電力管理システムは、電力増幅器のためのプログラマブルな供給電圧を発生させるために使用可能である。加えて、電力増幅器供給電圧の電圧レベルは、電力増幅器の電力付加効率（power added efficiency：ＰＡＥ）を向上させるために、時間とともに変更可能である。
【００１９】
電力管理システムの過渡応答は重要であり得る。たとえば、無線装置用途では、電力管理システムによって発生した供給電圧は、ある量の時間、たとえば約５μｓ未満で、プログラムされた電圧レベルに整定するように特定されてもよい。
【００２０】
プログラマブルな低ドロップアウト（ＬＤＯ）レギュレータは、入力段またはドライバ段といった電力増幅器の１つ以上の段のための電力増幅器供給電圧を発生させるために使用可能である。そのような構成では、ＬＤＯレギュレータが低自己消費電流を有することが、無線装置のバッテリ寿命を延ばすために望ましい。
【００２１】
ＬＤＯレギュレータは、誤差増幅器と、誤差増幅器の非反転入力のための基準電圧を発生させる基準電圧発生器と、誤差増幅器の出力によって制御されるゲートとＬＤＯレギュレータの出力に電圧調整を提供するドレインとを有する調整電界効果トランジスタ（field-effect transistor：ＦＥＴ）と、ＬＤＯレギュレータの出力に電気的に接続された出力キャパシタと、ＬＤＯレギュレータの出力から誤差増幅器の反転入力にフィードバックを提供するフィードバック回路とを含むことができる。低自己消費電流を達成するために、フィードバック回路は、比較的高い抵抗、たとえば１００ｋΩ以上で実現可能である。安定性を提供するために、ＬＤＯレギュレータは、比較的大きい出力キャパシタ、たとえば０．１μＦ以上を含むこともできる。
【００２２】
ＬＤＯレギュレータが比較的高い抵抗のフィードバック回路および比較的大きい出力キャパシタで実現される場合、ＬＤＯレギュレータは、ＬＤＯレギュレータのプログラマブルな出力電圧を高電圧レベルから低電圧レベルに変更することに関連付けられた大きい抵抗器−キャパシタ（resistor-capacitor：ＲＣ）時定数に悩まされるおそれがある。たとえば、ＬＤＯレギュレータは、そのような構成において、１０μｓ〜１００μｓ以上のＲＣ時定数を有するかもしれない。しかしながら、大きいＲＣ時定数を有するＬＤＯレギュレータは、プログラムされた電圧レベルに比較的迅速に整定するように特定されたプログラマブルな供給電圧を使用して動作するように特定された無線周波数（ＲＦ）システムには適さないかもしれない。
【００２３】
ＬＤＯレギュレータのＲＣ時定数はさらに、温度、プロセス、供給電圧、および／または負荷条件の変動に対するＬＤＯレギュレータのフィードバックループの安定性を維持する必要性によって制約されるかもしれない。たとえば、ＬＤＯレギュレータの伝達関数の支配極が負荷電流の変動とともに周波数の位置を変更するかもしれず、このため、大きい出力キャパシタが、周波数補償を提供するために使用されるかもしれない。このため、出力キャパシタは、ループ安定性を達成するために比較的大きい容量値を有するかもしれない。
【００２４】
したがって、ＬＤＯレギュレータは、（大きいフィードバック抵抗に関連付けられた）低電力消費、（大きい出力容量に関連付けられた）ロバスト安定性、および（小さいフィードバック抵抗および小さい出力容量に関連付けられた）速い過渡応答の間のトレードオフに悩まされるおそれがある。
【００２５】
ＲＦ電子機器のためのプログラマブルなＬＤＯレギュレータのための装置および方法が、ここに提供される。ある構成では、プログラマブルな出力電圧を発生させるためのＬＤＯレギュレータは、ＬＤＯレギュレータの出力に電気的に接続されたドレインを有する調整ＦＥＴと、調整ＦＥＴのゲートを制御する誤差増幅器と、誤差増幅器の反転入力にフィードバック信号を提供するフィードバック回路と、ＬＤＯレギュレータの出力に電気的に接続された出力キャパシタと、代替放電回路とを含む。ＬＤＯレギュレータの出力電圧が高電圧レベルから低電圧レベルにプログラムされると、代替放電回路は出力キャパシタを放電するために作動して、ＬＤＯレギュレータの過渡応答を向上させる。
【００２６】
ＬＤＯレギュレータをこのように構成することにより、ＬＤＯレギュレータは、フィードバック回路の抵抗と出力キャパシタの容量とに関連付けられたＲＣ時定数によって制約されない、高出力電圧から低出力電圧への過渡応答を有することができる。このため、ＬＤＯレギュレータは、ロバスト安定性および低自己消費電流という利点を維持しつつ、高出力電圧レベルから低出力電圧レベルにプログラムされる際に速い出力電圧遷移を達成する。ＬＤＯレギュレータは、低出力電圧レベルから高出力電圧レベルにプログラムされる際にも速い出力電圧遷移を達成する。なぜなら、そのような遷移のために出力キャパシタを充電するために、調整ＦＥＴが使用可能であるためである。
【００２７】
ある構成では、代替放電回路は、ＬＤＯレギュレータの出力電圧を目標電圧と比較するコンパレータなどの検出回路を含む。ある実現化例では、目標電圧は、ＬＤＯレギュレータのフィードバック回路の全体または一部の複製といった、ＬＤＯレギュレータの部分の複製を使用して発生する。加えて、ＬＤＯレギュレータの出力電圧と目標電圧との電圧差が比較的大きい場合、検出回路は、出力キャパシタを放電するために代替放電回路を選択的に作動させることができる。しかしながら、ＬＤＯレギュレータの出力電圧と目標電圧との電圧差が比較的小さい場合、検出回路は、代替放電回路がＬＤＯレギュレータの出力電圧においてオーバーシュート、アンダーシュートおよび／またはグリッチを生成するのを阻止するように、代替放電回路を作動させないようにすることができる。このため、代替放電回路は作動しないようにされ、ＬＤＯレギュレータの制御ループへの出力電圧の制御の円滑な引き渡しを提供することができる。
【００２８】
図１は、ＲＦ信号を増幅するための電力増幅器モジュール（power amplifier module：ＰＡＭ）１０の概略図である。図示された電力増幅器モジュール１０はＲＦ信号（ＲＦ＿ＩＮ）を増幅して、増幅されたＲＦ信号（ＲＦ＿ＯＵＴ）を生成する。電力増幅器モジュール１０は、この開示の１つ以上の特徴を使用して実現される１つ以上のＬＤＯレギュレータを含むことができる。
【００２９】
図２は、例示的な無線装置またはモバイル装置１１の概略ブロック図である。無線装置１１は、この開示の１つ以上の特徴を使用して実現される１つ以上のＬＤＯレギュレータを含むことができる。
【００３０】
図２に示す例示的な無線装置１１は、多帯域／多モード携帯電話といった多帯域および／または多モード装置を表わすことができる。例として、グローバル・システム・フォー・モバイル（Global System for Mobile：ＧＳＭ（登録商標））通信規格は、世界の多くの地域で利用されるデジタル移動体通信のモードである。ＧＳＭモードの携帯電話は、８５０ＭＨｚ（送信：およそ８２４〜８４９ＭＨｚ、受信：およそ８６９〜８９４ＭＨｚ）、９００ＭＨｚ（送信：およそ８８０〜９１５ＭＨｚ、受信：およそ９２５〜９６０ＭＨｚ）、１８００ＭＨｚ（送信：およそ１７１０〜１７８５ＭＨｚ、受信：およそ１８０５〜１８８０ＭＨｚ）、および１９００ＭＨｚ（送信：およそ１８５０〜１９１０ＭＨｚ、受信：およそ１９３０〜１９９０ＭＨｚ）という４つの周波数帯域のうちの１つ以上で動作可能である。ＧＳＭ帯域の変形および／または地域／国での実現化例も、世界の異なる地域で利用される。
【００３１】
符号分割多重アクセス（Code division multiple access：ＣＤＭＡ）は、携帯電話装置で実現可能な別の規格である。ある実現化例では、ＣＤＭＡ装置は、８００ＭＨｚ、９００ＭＨｚ、１８００ＭＨｚおよび１９００ＭＨｚの帯域のうちの１つ以上で動作可能であり、一方、あるＷ−ＣＤＭＡ装置およびロング・ターム・エボリューション（Long Term Evolution：ＬＴＥ）装置は、たとえば２２個以上の帯域にわたって動作可能である。
【００３２】
この開示の１つ以上の特徴は、前述の例示的なモードおよび／または帯域において、ならびに他の通信規格において実現可能である。たとえば、８０２．１１、２Ｇ、３Ｇ、４Ｇ、ＬＴＥ、およびアドバンストＬＴＥは、そのような規格の非限定的な例である。データレートを増加させるために、無線装置１１は、６４個のＱＡＭ信号といった複雑な変調信号を使用して動作可能である。
【００３３】
ある実施形態では、無線装置１１は、スイッチ１２と、送受信機１３と、アンテナ１４と、電力増幅器１７ａ、１７ｂと、制御コンポーネント１８と、コンピュータ読取可能媒体１９と、プロセッサ２０と、バッテリ２１と、電力管理システム３０とを含むことができる。
【００３４】
送受信機１３は、アンテナ１４を介して送信するためのＲＦ信号を生成することができる。さらに、送受信機１３は、アンテナ１４からの入来ＲＦ信号を受信することができる。
【００３５】
ＲＦ信号の送信および受信に関連付けられたさまざまな機能性は、図２に送受信機１３として一括して表わされる１つ以上のコンポーネントによって達成可能である、ということが理解されるであろう。たとえば、単一のコンポーネントを、送信機能性および受信機能性の双方を提供するように構成することができる。別の例では、送信機能性および受信機能性は、別々のコンポーネントによって提供可能である。
【００３６】
同様に、ＲＦ信号の送信および受信に関連付けられたさまざまなアンテナ機能性は、図２にアンテナ１４として一括して表わされる１つ以上のコンポーネントによって達成可能である、ということが理解されるであろう。たとえば、単一のアンテナを、送信機能性および受信機能性の双方を提供するように構成することができる。別の例では、送信機能性および受信機能性は、別々のアンテナによって提供可能である。さらに別の例では、無線装置１１に関連付けられた異なる帯域が、異なるアンテナを使用して動作可能である。
【００３７】
図２では、送受信機１３からの１つ以上の出力信号が、１つ以上の送信経路１５を介してアンテナ１４に提供されるとして示されている。図示された例では、異なる送信経路１５は、異なる帯域および／または異なる電力出力に関連付けられた出力経路を表わすことができる。たとえば、図示された２つの例示的な電力増幅器１７ａ、１７ｂは、異なる電力出力構成（たとえば、低電力出力および高電力出力）に関連付けられた増幅、および／または異なる帯域に関連付けられた増幅を表わすことができる。図２は２つの送信経路１５と２つの電力増幅器１７ａ、１７ｂとを使用した構成を示しているが、無線装置１１は、より多いかより少ない送信経路１５および／またはより多いかより少ない電力増幅器を含むように適合され得る。
【００３８】
図２では、アンテナ１４からの１つ以上の検出信号が、１つ以上の受信経路１６を介して送受信機１３に提供されるとして示されている。図示された例では、異なる受信経路１６は、異なる帯域に関連付けられた経路を表わすことができる。たとえば、図示された４つの例示的な受信経路１６は、いくつかの無線装置には提供されているクワッドバンド能力を表わすことができる。図２は４つの受信経路１６を使用した構成を示しているが、無線装置１１は、より多いかより少ない受信経路１６を含むように適合され得る。
【００３９】
受信経路と送信経路とのスイッチングを容易にするために、スイッチ１２は、選択された送信経路または受信経路にアンテナ１４を電気的に接続するように構成可能である。このため、スイッチ１２は、無線装置１１の動作に関連付けられた多くのスイッチング機能性を提供することができる。ある実施形態では、スイッチ１２は、たとえば、異なる帯域間のスイッチング、異なる電力モード間のスイッチング、送電モードと受信モードとのスイッチング、またはそれらの何らかの組合せに関連付けられた機能性を提供するように構成された多くのスイッチを含むことができる。スイッチ１２はまた、信号のフィルタリングおよび／または二重化を含む追加の機能性を提供するように構成することもできる。
【００４０】
図２は、ある実施形態では、スイッチ１２、電力増幅器１７ａ、１７ｂ、電力管理システム３０、および／または他の動作コンポーネントの動作に関連付けられたさまざまな制御機能性を制御するために、制御コンポーネント１８を提供することができることを示している。
【００４１】
ある実施形態では、プロセッサ２０は、ここに説明されるさまざまなプロセスの実現を容易にするように構成することができる。プロセッサ２０は、さまざまなコンピュータプログラム命令を実現することができる。プロセッサ２０は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または他のプログラマブルデータ処理装置であってもよい。
【００４２】
ある実施形態では、これらのコンピュータプログラム命令はまた、命令がコンピュータ読取可能メモリ１９に格納されるように、特定の態様で動作するようプロセッサ２０に指図できるコンピュータ読取可能メモリ１９に格納されてもよい。
【００４３】
図示された無線装置１１は電力管理システム３０も含み、それは、電力増幅器１７ａ、１７ｂのうちの１つ以上に電力増幅器供給電圧を提供するために使用可能である。たとえば、電力管理システム３０は、電力付加効率（ＰＡＥ）などの効率を向上させるために、電力増幅器１７ａ、１７ｂに提供される供給電圧を変更するように構成可能である。電力管理システム３０は、平均電力トラッキング（ＡＰＴ）および／またはエンベロープトラッキング（envelope tracking：ＥＴ）を提供するために使用可能である。さらに、以下により詳細に説明されるように、電力管理システム３０は、電力増幅器１７ａ、１７ｂの１つ以上の段のための電力増幅器供給電圧を発生させるために使用される１つ以上のＬＤＯレギュレータを含むことができる。図示された実現化例では、電力管理システム３０は、送受信機１３によって生成された電力制御信号を使用して制御される。ある構成では、電力制御信号は、シリアル・ペリフェラル・インターフェイス（serial peripheral interface：ＳＰＩ）またはモバイル・インダストリ・プロセッサ・インターフェイス（Mobile Industry Processor Interface：ＭＩＰＩ）などのインターフェイスを通して、送受信機１３によって電力管理システム３０に提供される。
【００４４】
ある構成では、無線装置１１は、キャリア・アグリゲーションを使用して動作してもよい。キャリア・アグリゲーションは、周波数分割二重化（Frequency Division Duplexing：ＦＤＤ）および時分割二重化（Time Division Duplexing：ＴＤＤ）の双方に使用可能であり、複数のキャリアまたはチャネル、たとえば５つまでのキャリアを集約するために使用されてもよい。キャリア・アグリゲーションは、同じ動作周波数帯域内の連続するキャリアが集約される連続アグリゲーションを含む。キャリア・アグリゲーションは非連続的であってもよく、周波数が分離されたキャリアを、共通の帯域内に、または異なる帯域に含んでいてもよい。
【００４５】
図３は、電力増幅器システム２６の一例の概略ブロック図である。図示された電力増幅器システム２６は、スイッチ１２と、アンテナ１４と、方向性結合器２４と、電力管理システム３０と、電力増幅器バイアス回路３１と、電力増幅器３２と、送受信機３３とを含む。図示された送受信機３３は、ベースバンドプロセッサ３４と、Ｉ／Ｑ変調器３７と、ミキサ３８と、アナログ／デジタルコンバータ（analog to digital converter：ＡＤＣ）３９とを含む。明確にするために図３には図示されていないものの、送受信機３３は、１つ以上の受信経路を通して信号を受信することに関連付けられた回路を含むことができる。
【００４６】
ベースバンド信号プロセッサ３４は、同相（Ｉ）信号および直角位相（Ｑ）信号を生成するために使用可能であり、それらは、所望の振幅、周波数、および位相の正弦波または正弦波信号を表わすために使用可能である。たとえば、Ｉ信号は正弦波の同相成分を表わすために使用可能であり、Ｑ信号は正弦波の直角位相成分を表わすために使用可能であり、それらは正弦波の同等表現であり得る。ある実現化例では、Ｉ信号およびＱ信号は、デジタル形式でＩ／Ｑ変調器３７に提供され得る。ベースバンドプロセッサ３４は、ベースバンド信号を処理するように構成された任意の好適なプロセッサであり得る。たとえば、ベースバンドプロセッサ３４は、デジタル信号プロセッサ、マイクロプロセッサ、プログラマブルコア、またはそれらの任意の組合せを含むことができる。さらに、いくつかの実現化例では、２つ以上のベースバンドプロセッサ３４が電力増幅器システム２６に含まれることができる。
【００４７】
Ｉ／Ｑ変調器３７は、ベースバンドプロセッサ３４からＩ信号およびＱ信号を受信し、Ｉ信号およびＱ信号を処理してＲＦ信号を生成するように構成可能である。たとえば、Ｉ／Ｑ変調器３７は、Ｉ信号およびＱ信号をアナログ形式に変換するように構成されたデジタル／アナログコンバータ（digital-to-analog converter：ＤＡＣ）と、Ｉ信号およびＱ信号をＲＦにアップコンバートするためのミキサと、アップコンバートされたＩ信号およびＱ信号を、電力増幅器３２による増幅にとって好適であるＲＦ信号へと合成するための信号合成器とを含むことができる。ある実現化例では、Ｉ／Ｑ変調器３７は、そこで処理された信号の周波数成分をフィルタリングするように構成された１つ以上のフィルタを含むことができる。
【００４８】
電力増幅器バイアス回路３１は、送受信機３３からバイアス制御信号を受信し、電力増幅器３２のための１つ以上のバイアス信号を生成する。図示された構成では、電力増幅器バイアス回路３１は、電力増幅器３２のドライバ段にバイアスをかけるための第１のバイアス信号ＢＩＡＳ１と、電力増幅器３２の出力段にバイアスをかけるための第２のバイアス信号ＢＩＡＳ２とを生成する。バイアス信号ＢＩＡＳ１、ＢＩＡＳ２は、電流信号および／または電圧信号を含むことができ、たとえば、電力増幅器の段に関連付けられたバイポーラトランジスタのベースおよび／または電界効果トランジスタのゲートにバイアスをかけるために使用可能である。ある構成では、送受信機３３は、電力増幅器システム２６のＰＡＥを強化するために、電力増幅器バイアス回路３１によって生成されるバイアス信号を制御することができる。一実施形態では、送受信機３３は、動作の周波数帯域または電力モード（たとえば、高電力モード、中電力モード、または低電力モード）のうちの少なくとも１つに基づいて、第１および第２のバイアス信号ＢＩＡＳ１、ＢＩＡＳ２の各々を複数の設定のうちの１つに制御する。
【００４９】
電力増幅器３２は、送受信機３３のＩ／Ｑ変調器３７からＲＦ信号を受信することができ、そしてイネーブルになると、増幅されたＲＦ信号をスイッチ１２を介してアンテナ１４に提供することができる。方向性結合器２４は、電力増幅器３２の出力とスイッチ１２の入力との間に位置付けることができ、それにより、スイッチ１２の挿入損失を含まない電力増幅器３２の出力電力測定を可能にする。しかしながら、電力測定の他の構成が可能である。
【００５０】
図示された構成では、方向性結合器２４からの感知された出力信号はミキサ３８に提供され、それは、感知された出力信号に制御された周波数の基準信号を乗算する。ミキサ３８は、感知された出力信号の周波数成分をダウンシフトすることによって、ダウンシフトされた信号を生成するように動作する。ダウンシフトされた信号はＡＤＣ３９に提供可能であり、それは、ダウンシフトされた信号を、ベースバンドプロセッサ３４による処理にとって好適であるデジタル形式に変換できる。電力増幅器３２の出力とベースバンドプロセッサ３４との間にフィードバック経路を含むことにより、ベースバンドプロセッサ３４は、電力増幅器システム２６の動作を最適化するようにＩ信号およびＱ信号を動的に調節するように構成可能である。たとえば、電力増幅器システム２６をこのように構成することは、電力増幅器３２のＰＡＥおよび／または線形性を制御するのに役立つことができる。しかしながら、電力制御の他の構成が使用可能である。
【００５１】
電力管理システム３０は、送受信機３３から電力制御信号を受信し、電力増幅器３２のための１つ以上の電力増幅器供給電圧を発生させる。図示された構成では、電力管理システム３０は、電力増幅器３２のドライバ段に電力を供給するための第１の電力増幅器供給電圧ＶＣＣ１と、電力増幅器３２の出力段に電力を供給するための第２の電力増幅器供給電圧ＶＣＣ２とを発生させる。ある構成では、送受信機３３は、電力増幅器システムのＰＡＥを強化するために、電力増幅器供給電圧ＶＣＣ１、ＶＣＣ２の電圧レベルを制御することができる。
【００５２】
電力管理システム３０は、この開示の１つ以上の特徴を使用して実現される１つ以上のＬＤＯレギュレータを含むことができるＲＦシステムの別の例を示す。
【００５３】
図４Ａは、電力増幅器システム５０の別の実施形態の概略図である。電力増幅器システム５０は、電力増幅器６０と電力管理システム６１とを含む。
【００５４】
電力増幅器６０は、ドライバ段バイポーラトランジスタ５１と、出力段バイポーラトランジスタ５２と、入力整合回路５３と、段間整合回路５４と、出力整合回路５５と、ドライバ段インダクタまたはチョーク５７と、出力段インダクタまたはチョーク５８とを含む。
【００５５】
図４Ａに示すように、電力増幅器６０はＲＦ入力信号ＲＦ＿ＩＮを受信し、それは、ドライバ段バイポーラトランジスタ５１を使用して増幅される。ドライバ段バイポーラトランジスタ５１のコレクタは増幅されたＲＦ信号を生成し、それは、出力段バイポーラトランジスタ５２のベースに提供される。出力段バイポーラトランジスタ５２は、増幅されたＲＦ信号をさらに増幅して、ＲＦ出力信号ＲＦ＿ＯＵＴを生成する。図４Ａに示すように、ドライバ段バイポーラトランジスタ５１および出力段バイポーラトランジスタ５２のエミッタは第１の電圧Ｖ１に電気的に接続され、それはたとえば接地電圧であり得る。
【００５６】
当業者には理解されるように、入力整合回路５３、段間整合回路５４、および出力整合回路５５はインピーダンス整合を提供し、それによりＲＦ性能を強化する。
【００５７】
図４Ａに示すように、電力増幅器６０は、ドライバ段バイポーラトランジスタ５１のベースにバイアスをかけるための第１のバイアス信号ＢＩＡＳ１と、出力段バイポーラトランジスタ５２のベースにバイアスをかけるための第２のバイアス信号ＢＩＡＳ２とを受信する。第１および第２のバイアス信号ＢＩＡＳ１、ＢＩＡＳ２は、図３の電力増幅器バイアス回路３１といった電力増幅器バイアス回路によって生成され得る。
【００５８】
図４Ａの電力増幅器６０は、第１の電力増幅器供給電圧ＶＣＣ１および第２の電力増幅器供給電圧ＶＣＣ２を使用して、電力を供給される。ドライバ段供給インダクタ５７は、第１の電力増幅器供給電圧ＶＣＣ１とドライバ段バイポーラトランジスタ５１のコレクタとの間に電気的に接続され、出力段供給インダクタ５８は、第２の電力増幅器供給電圧ＶＣＣ２と出力段バイポーラトランジスタ５２のコレクタとの間に電気的に接続される。ドライバ段供給インダクタ５７および出力段供給インダクタ５８は、電力増幅器６０に電力を供給するのに役立つことができ、一方、電力増幅器６０によって生成されたＲＦ信号が第１および第２のパワーハイ供給電圧ＶＣＣ１、ＶＣＣ２に達するのを阻止するのに十分なインピーダンスを提供する。
【００５９】
図示された電力増幅器６０は２つの段を含むが、たとえば、３つ以上の段を含む電力増幅器を含む他の構成が可能である。図示された電力増幅器６０はバイポーラトランジスタを使用して実現されるが、ここでの教示は電界効果トランジスタ構成にも適用可能である。
【００６０】
電力管理システム６１は、ＬＤＯレギュレータ６２とＤＣ／ＤＣコンバータ６３とを含む。図４Ａに示すように、ＬＤＯレギュレータ６２は、第１の電力制御信号ＣＴＬ１を受信して第１の電力増幅器供給電圧ＶＣＣ１を発生させ、それは、この実施形態では、ドライバ段バイポーラトランジスタ５１に電力を供給するために使用される。加えて、ＤＣ／ＤＣコンバータ６３は、第２の電力制御信号ＣＴＬ２を受信して第２の電力増幅器供給電圧ＶＣＣ２を発生させ、それは、出力段バイポーラトランジスタ５２に電力を供給するために使用される。ある構成では、第１および第２の電力制御信号ＣＴＬ１、ＣＴＬ２は、図３の送受信機３３といった送受信機によって生成される。第１および第２の電力制御信号ＣＴＬ１、ＣＴＬ２は別々の制御信号として図示されているが、ある構成では、ＬＤＯレギュレータ６２およびＤＣ／ＤＣコンバータ６３は、共通のインターフェイスを通してプログラムされ得る。
【００６１】
図示された電力増幅器システム５０は、ＬＤＯレギュレータ６２を使用して電力を供給されるドライバ段と、ＤＣ／ＤＣコンバータ６３を使用して電力を供給される出力段とを含む、多段電力増幅器６０を含む。しかしながら、ＬＤＯレギュレータ６２がドライバ段以外の電力増幅器段に電力を提供する実現化例を含むもののそれらに限定されない他の構成が可能である。ＤＣ／ＤＣコンバータ６３は、電力増幅器システムのための高効率を達成するために、たとえば平均電力トラッキング（ＡＰＴ）を使用して動作することができる。電力増幅器システムの効率にさらなる強化を提供するために、電力増幅器６０は、ＬＤＯレギュレータ６２を使用して電力を供給されるドライバ段を含む。ＬＤＯレギュレータ６２は、時間とともに変化するプログラマブルな電圧を発生させて、電力増幅器システム５０の効率を高める。
【００６２】
ＤＣ／ＤＣコンバータ６３はＬＤＯレギュレータ６２よりも高い効率を有することができるが、図示された電力増幅器システム５０は、第１および第２の電力増幅器供給電圧ＶＣＣ１、ＶＣＣ２を発生させるために複数のＤＣ／ＤＣコンバータを使用して実現される電力増幅器システムと比べて、より低いコストおよび／または小さいサイズを有することができる。このため、図示された構成は、ドライバ段の電力増幅器供給電圧を発生させるためにＤＣ／ＤＣコンバータを使用することに関連付けられたコストおよび／またはサイズの増加を回避しつつ、ドライバ段の電力増幅器供給電圧の電圧レベルを制御することによって、ＰＡＥの向上を有利に提供する。図示された構成は、電力増幅器のドライバ段に電力を供給するために一定の供給電圧を使用する構成と比べて、性能向上を有利に提供する。
【００６３】
ＬＤＯレギュレータ６２は、ここに説明されるような代替放電回路を使用して実現される。代替放電回路は、ＬＤＯレギュレータが、第１の電力制御信号ＣＴＬ１を使用して第１の電力増幅器供給電圧ＶＣＣ１を高電圧レベルから低電圧レベルにプログラムする際に、速い過渡応答を有することを可能にする。対照的に、従来のＬＤＯレギュレータは、電力増幅器のためのプログラマブルな供給電圧を提供するには遅すぎる過渡応答を有する。
【００６４】
したがって、図示された電力増幅器システム５０は、電力増幅器のドライバ段のための電力増幅器供給電圧を発生させるためのＬＤＯレギュレータを有利に含む。電力増幅器システム５０をこのように構成することは、電力増幅器システム６０のコストおよび／またはサイズへの影響は比較的小さいままで、ＰＡＥの増加を達成する。
【００６５】
ＬＤＯレギュレータを使用して電力増幅器システムのドライバ段に電力を供給することは、多くの利点を提供できる。たとえば、電力増幅器システムは、高効率のスイッチングレギュレータを使用して電力を供給される出力段を含むことができる。加えて、ＬＤＯレギュレータは、出力段のスイッチングレギュレータとともにアナログ予歪を提供するように、ドライバ段トランジスタのコレクタで電圧を制御するようにプログラムされ得る。ＬＤＯレギュレータを使用してアナログ予歪を提供することにより、出力段は比較的低いＤＣ電流で動作でき、それにより、出力段の動作をより深いＡＢクラスにプッシュして、より高い効率を達成する。結果として生じる利得拡大は、線形性を低下させるものの、プログラマブルなＬＤＯレギュレータを介してドライバ段によって補償され得る。ドライバ段の供給電圧のプログラミングを通して達成されたアナログ予歪は、実質的に平坦なＡＭ−ＡＭ特性を提供するために使用可能であり、それは、異なる電力レベルにわたる電力増幅器の効率的な線形動作をもたらす。
【００６６】
図４Ｂは、電力増幅器システム６５の別の実施形態の概略図である。電力増幅器システム６５は、電力増幅器６０と電力管理システム６６とを含む。
【００６７】
図４Ｂの電力増幅器システム６５は、図４Ｂの電力増幅器システム６５が電力管理システム６６の異なる実現化例を含む点以外は、図４Ａの電力増幅器システム５０と同様である。特に、図４Ｂの電力管理システム６６は、電力管理システム６６がエンベロープトラッカー６７を含むことを優先してＤＣ／ＤＣコンバータ６３を省略している点以外は、図６Ａの電力管理システム６１と同様である。
【００６８】
電力増幅器システム６５の追加の詳細は、前述の通りであり得る。
図４Ｃは、電力増幅器システム７５の別の実施形態の概略図である。電力増幅器システム７５は、電力増幅器７０と電力管理システム６１とを含む。
【００６９】
図４Ｃの電力増幅器システム７５は、図４Ｃの電力増幅器システム７５が電力増幅器７０の異なる実現化例を含む点以外は、図４Ａの電力増幅器システム５０と同様である。特に、図４Ｃの電力増幅器７０は、電力増幅器７０がドライバ段ＦＥＴ７１および出力段ＦＥＴ７２を優先してドライバ段バイポーラトランジスタ５１および出力段バイポーラトランジスタ５２をそれぞれ省略している点以外は、図６Ａの電力増幅器６０と同様である。
【００７０】
電力増幅器システム７５の追加の詳細は、前述の通りであり得る。
図４Ａ〜４Ｃは電力増幅器システムの特定の実施形態を図示したが、ここでの教示は、電力管理システムの異なる実現化例および／または電力増幅器の異なる実現化例を含む電力増幅器システムを含むもののそれらに限定されない、さまざまな電力増幅器システムに適用可能である。さらに、ここでの教示は、電力増幅器に電力を提供するために使用されるＬＤＯレギュレータだけでなく、他のタイプの電子回路に電力を提供するために使用されるＬＤＯレギュレータにも適用可能である。
【００７１】
図５Ａは、ＬＤＯレギュレータ８０の一実施形態の概略図である。ＬＤＯレギュレータ８０は、誤差増幅器１０１と、調整ＦＥＴ１０２と、フィードバック回路８３と、代替放電回路８４と、基準電圧発生器１０５と、出力キャパシタ１０６とを含む。ＬＤＯレギュレータ８０は、出力電圧ＶＣＣ１を提供する出力を有する。ＬＤＯレギュレータの出力は、ここに出力ノードとも呼ばれる。出力ノードで提供される出力電圧ＶＣＣ１の電圧レベルは、制御信号ＣＴＬ１によってプログラマブルである。
【００７２】
基準電圧発生器１０５は基準電圧ＶＲＥＦを発生させ、それは、この実施形態では、誤差増幅器１０１の非反転入力に提供される。調整ＦＥＴ１０２は第２の電圧Ｖ２に電気的に接続されたソースを含み、第２の電圧Ｖ２はたとえば、バッテリ電圧などのパワーハイ供給電圧であり得る。調整ＦＥＴ１０２はさらに、誤差増幅器１０１の出力に電気的に接続されたゲートと、ＬＤＯレギュレータの出力に電気的に接続されたドレインとを含む。フィードバック回路８３は、ＬＤＯレギュレータの出力と第１の電圧Ｖ１との間に電気的に接続され、誤差増幅器１０１の反転入力にフィードバック信号を提供する。出力キャパシタ１０６は、ＬＤＯレギュレータ８０の出力と第１の電圧Ｖ１との間に電気的に接続される。加えて、代替放電回路８４は、ＬＤＯレギュレータ８０の出力と第１の電圧Ｖ１との間に電気的に接続される。
【００７３】
図５ＡのＬＤＯレギュレータ８０は、代替放電回路を含むＬＤＯレギュレータの一例を示しているが、ここでの教示は、さまざまなやり方で実現されるＬＤＯレギュレータに適用可能である。
【００７４】
図示された構成では、ＬＤＯレギュレータ８０は、制御信号ＣＴＬ１を使用してフィードバック回路８３の抵抗を制御することによってプログラムされる。しかしながら、他の構成が可能である。たとえば、ＬＤＯレギュレータは、フィードバック抵抗器の抵抗および／または誤差増幅器への基準電圧の電圧を調節することによるといったさまざまなやり方でプログラムされ得る。図５Ａに示すように、制御信号ＣＴＬ１は代替放電回路８４にも提供され、それは、代替放電回路８４がＬＤＯレギュレータの目標電圧または調整中の定常電圧を判断するのに役立つことができる。
【００７５】
ＬＤＯレギュレータ８０の過渡応答は、スルーレート、帯域幅、および出力キャパシタ１０６の容量に依存し得る。
【００７６】
出力電圧ＶＣＣ１が低電圧から高電圧にプログラムされると、調整ＦＥＴ１０２は、出力キャパシタ１０６を充電するために使用可能である。このため、ＬＤＯレギュレータ８０は、タイミング仕様に従って出力キャパシタ１０６を充電するのに十分に広くなるように調整ＦＥＴ１０２を実現することによって、出力電圧ＶＣＣ１の低電圧から高電圧への遷移についての比較的速い過渡応答を達成することができる。
【００７７】
しかしながら、出力電圧ＶＣＣ１が高電圧から低電圧にプログラムされると、調整ＦＥＴ１０２はオフにされ得る。代替放電回路８４が含まれない場合、出力電圧ＶＣＣ１の高電圧から低電圧への遷移についての過渡応答は、フィードバック回路８３の抵抗と出力キャパシタ１０６の容量とに関連付けられたＲＣ時定数に基づき得る。
【００７８】
そのようなＲＣ時定数は、ＲＦ電子機器に電力を供給するために出力電圧ＶＣＣ１が使用される用途には適さないかもしれない。たとえば、（抵抗器ＲＬによって概略的に表わされる）負荷の変動が存在する状態で安定性を達成するために、出力キャパシタ１０６は比較的大きい容量値を有することができる。加えて、低自己消費電流を達成するために、フィードバック回路８３は比較的大きい抵抗を有することができ、調整ＦＥＴ１０２およびフィードバック回路８３を通る、第２の電圧Ｖ２から第１の電圧Ｖ１への漏れ電流を減少させる。このため、フィードバック回路８３の抵抗と出力キャパシタ１０６の容量とに関連付けられたＲＣ時定数は、比較的大きくなり得る。そのような構成では、ＬＤＯレギュレータは５０μｓ以上のＲＣ時定数を有するかもしれず、それは、モバイル用途における整定時間仕様を満たすには不十分かもしれない。
【００７９】
図示されたＬＤＯレギュレータ８０は代替放電回路８４を含み、それは、出力電圧ＶＣＣ１が高電圧から低電圧にプログラムされると、出力キャパシタ１０６を放電するために作動する。
【００８０】
ある構成では、代替放電回路８４は、出力電圧ＶＣＣ１を、制御信号ＣＴＬ１に基づいて発生した目標電圧と比較する検出回路を含む。出力電圧ＶＣＣ１と目標電圧との比較に基づいて、検出回路は、出力キャパシタ１０６を放電するために、ＬＤＯレギュレータの出力から第１の電圧Ｖ１への、代替放電回路８４を通る電気経路を選択的に作動させることができる。ある構成では、代替放電回路８４を通る電気経路は、出力電圧ＶＣＣ１と目標電圧との電圧差がしきい値またはマージン電圧よりも大きい場合には作動され、出力電圧ＶＣＣ１と目標電圧との電圧差がしきい電圧よりも小さい場合には作動しないようにされる。
【００８１】
このため、出力電圧ＶＣＣ１が比較的高くて目標電圧から遠い場合、代替放電回路８４は出力キャパシタ１０６を放電するために使用可能である。しかしながら、出力電圧ＶＣＣ１と目標電圧とが互いに比較的近い場合、代替放電回路８４を通る電気経路は作動しないようにされ得る。ＬＤＯレギュレータ８０をこのように構成することは、代替放電回路８４が出力電圧ＶＣＣ１においてオーバーシュート、アンダーシュートおよび／またはグリッチを生成するのを防止するのに役立つことができる。
【００８２】
ＬＤＯレギュレータ８０についての追加の詳細は、前述の通りであり得る。
図５Ｂは、ＬＤＯレギュレータ９０の別の実施形態の概略図である。図５ＢのＬＤＯレギュレータ９０は、図５ＢのＬＤＯレギュレータ９０が出力電圧プログラミングの異なる構成を含む点以外は、図５ＡのＬＤＯレギュレータ８０と同様である。
【００８３】
特に、図示されたＬＤＯレギュレータ９０は、制御信号ＣＴＬ１に基づいて基準電圧ＶＲＥＦの電圧レベルを制御する基準電圧発生器１０５を含む。基準電圧ＶＲＥＦの電圧レベルは、所望の出力電圧ＶＣＣ１を達成するように制御され得る。なぜなら、誤差増幅器１０１が、誤差増幅器の非反転入力および反転入力の電圧レベルを互いにほぼ等しくなるように制御するように動作する負のフィードバックで接続されているためである。
【００８４】
ＬＤＯレギュレータ９０の追加の詳細は、前述の通りであり得る。
図６は、ＬＤＯレギュレータ１００の別の実施形態の概略図である。ＬＤＯレギュレータ１００は、基準電圧発生器１０１と、調整ＦＥＴ１０２と、出力キャパシタ１０６とを含み、それらは前述の通りであり得る。ＬＤＯレギュレータ１００はさらに、フィードバックネットワーク１０３と、代替放電回路１０４とを含む。図６のＬＤＯレギュレータ１００は、図５ＡのＬＤＯレギュレータ８０の一実現化例を示している。しかしながら、図５ＡのＬＤＯレギュレータ８０は、他のやり方で実現可能である。
【００８５】
フィードバック回路１０３は第１の抵抗器１０７と第２の抵抗器１０８とを含み、それらは、ＬＤＯレギュレータ１００の出力と第１の電圧Ｖ１との間に電気的に直列に接続されている。第１および第２の抵抗器１０７、１０８は分圧器として動作し、第１および第２の抵抗器１０７、１０８間の中間ノードは、誤差増幅器１０１の反転入力にフィードバック信号を提供するために使用される。図示された構成では、第１の抵抗器１０７は、制御信号ＣＴＬ１に基づいてプログラマブルである。第１の抵抗器１０７の抵抗を変更することにより、第１および第２の抵抗器１０７、１０８の抵抗の比率を、所望の出力電圧ＶＣＣ１を達成するように制御することができる。フィードバック回路の一実現化例を図６に示してきたが、ＬＤＯレギュレータのためのフィードバック回路は他のやり方で実現可能である。
【００８６】
図示された代替放電回路１０４は、トリガ電圧発生回路１１１と、コンパレータ１１２と、放電ＦＥＴ１１３と、放電制御回路１１４とを含む。
【００８７】
トリガ電圧発生回路１１１は、コンパレータ１１２の第１の入力のためのトリガ電圧ＶＴＲＩＧＧＥＲを発生させる。コンパレータ１１２は、トリガ電圧ＶＴＲＩＧＧＥＲを、第２の入力で受信された出力電圧ＶＣＣ１と比較する。トリガ電圧発生回路１１１は複製抵抗器１２２を含み、それは、フィードバック回路１０３の第１の抵抗器１０７の複製である。図６に示すように、複製抵抗器１２２は、第１の制御信号ＣＴＬ１を使用して制御されるプログラマブルな抵抗器であり、第１の抵抗器１０７の抵抗とともに変化する抵抗を有する。トリガ電圧発生回路１１１はさらに電流源１２１を含み、それは、複製抵抗器１２２を通過する電流を発生させるように構成されている。複製抵抗器１２２の電圧降下は、ＬＤＯレギュレータの目標電圧に関連して変化する。
【００８８】
図示されたトリガ電圧発生回路１１１はさらにマージン抵抗器１２３を含み、それは、この実施形態では、マージン信号ＭＡＲＧＩＮを使用してプログラマブルである。電流源１２１によって発生した電流は、マージン抵抗器１２３も通って流れ、マージン電圧を発生させる。トリガ電圧発生回路１１１は、複製抵抗器１２２の両端間のＬＤＯレギュレータの目標電圧とマージン抵抗器１２３の両端間のマージン電圧との和に対応するトリガ電圧ＶＴＲＩＧＧＥＲを出力する。マージン抵抗器１２３の抵抗は、代替放電回路１０４を通る放電経路がアクティブであるタイミングを制御するようにプログラムされ得る。
【００８９】
コンパレータ１１２は、トリガ電圧発生回路１１１によって発生したトリガ電圧ＶＴＲＩＧＧＥＲを、ＬＤＯレギュレータ１００の出力電圧ＶＣＣ１と比較する。図示された実施形態では、出力電圧ＶＣＣ１がトリガ電圧ＶＴＲＩＧＧＥＲよりも大きい場合、コンパレータ１１２は放電ＦＥＴ１１３をオンにし、ＬＤＯレギュレータ１００の出力から第１の電圧Ｖ１への低インピーダンス放電経路を提供する。しかしながら、出力電圧ＶＣＣ１がトリガ電圧ＶＴＲＩＧＧＥＲよりも小さい場合、コンパレータ１１２は放電ＦＥＴ１１３をオフにし、出力電圧ＶＣＣ１はＬＤＯレギュレータ１００の調整動作に基づいて制御される。
【００９０】
マージン抵抗器１２３の抵抗は、トリガ電圧ＶＴＲＩＧＧＥＲの電圧レベルを制御するために増減され得る。トリガ電圧ＶＴＲＩＧＧＥＲは、代替放電回路１０４を通る電気経路がいつ作動しないようにされるかを判断するので、マージン抵抗器１２３の抵抗は、代替放電回路１０４からＬＤＯレギュレータの調整ループへの出力電圧ＶＣＣ１の制御の引き渡しのタイミングを制御する。マージン抵抗器１２３は、代替放電回路１０４が出力電圧ＶＣＣ１においてオーバーシュート、アンダーシュートおよび／またはグリッチを生成するのを防止するのに十分な抵抗を用いてプログラムされ得る。マージン抵抗器１２３はまた、製造変動および／または温度変動を補償するようにプログラムされ得る。
【００９１】
図示された代替放電回路１０４はさらに放電制御回路１１４を含み、それは、代替放電回路１０４が出力キャパシタ１０６から放電できる電流の最大量を制限するために使用可能である。一実施形態では、放電制御回路１１４は、放電ＦＥＴ１１３と直列である抵抗器を含む。一実施形態では、抵抗器は約１０Ωである。放電制御回路１１４を含むことは、出力電圧ＶＣＣ１におけるリンギングを減少させるのに役立ち得る。さらに、コンパレータ１１２が放電ＦＥＴ１１３をオフにすると、放電制御回路１１４は、放電ＦＥＴ１１３のチャネル内に存在する電荷が出力キャパシタ１０６へと逆流するのを阻止することができる。このため、放電制御回路１１４を含むことは、ＬＤＯレギュレータ１００の過渡性能を強化できる。
【００９２】
ＬＤＯレギュレータ１００の追加の詳細は、前述のものと同様であり得る。
図７Ａは、パッケージ化モジュール３００の一実施形態の概略図である。図７Ｂは、線７Ｂ−７Ｂに沿った図７Ａのパッケージ化モジュール３００の断面の概略図である。
【００９３】
パッケージ化モジュール３００は、ＩＣまたはダイ３０１と、表面実装コンポーネント３０３と、ワイヤボンド３０８と、パッケージ基板３２０と、カプセル化構造３４０とを含む。パッケージ基板３２０は、そこに配置された導体から形成されるパッド３０６を含む。加えて、ダイ３０１はパッド３０４を含み、ダイ３０１のパッド３０４をパッケージ基板３０１のパッド３０６に電気的に接続するために、ワイヤボンド３０８が使用されてきた。
【００９４】
図７Ａおよび図７Ｂに示すように、ダイ３０１は、誤差増幅器１０１と、調整ＦＥＴ１０２と、フィードバック回路１０３と、代替放電回路１０４とを含み、それらは前述の通りであり得る。一実施形態では、ダイ３０１はさらに電圧発生器１０５を含む。
【００９５】
パッケージング基板３２０は、ダイ３０１および表面実装コンポーネント３０３などの複数のコンポーネントを受けるように構成可能であり、表面実装コンポーネント３０３は、たとえば表面実装キャパシタおよび／またはインダクタを含むことができる。一実施形態では、表面実装コンポーネント３０３は出力キャパシタ１０６を含む。
【００９６】
図７Ｂに示すように、パッケージ化モジュール３００は、パッケージ化モジュール３００の、ダイ３０１を実装するために使用される側とは反対側に配置された複数のコンタクトパッド３３２を含むように図示されている。パッケージ化モジュール３００をこのように構成することは、無線装置の電話基板などの回路基板にパッケージ化モジュール３００を接続するのに役立つことができる。例示的なコンタクトパッド３３２は、ＲＦ信号、バイアス信号、パワーロー電圧および／またはパワーハイ電圧を、ダイ３０１および／または表面実装コンポーネント３０３に提供するように構成可能である。図７Ｂに示すように、コンタクトパッド３３２とダイ３０１との電気的接続は、パッケージ基板３２０を通る接続３３３によって容易にすることができる。接続３３３は、多層積層パッケージ基板のバイアおよび導体に関連付けられた接続といった、パッケージ基板３２０を通って形成される電気経路を表わすことができる。
【００９７】
いくつかの実施形態では、パッケージ化モジュール３００はまた、たとえば、パッケージ化モジュール３００の保護を提供し、および／または取扱いを容易にするための１つ以上のパッケージング構造を含むことができる。そのようなパッケージング構造は、パッケージング基板３２０ならびにその上に配置されたコンポーネントおよびダイを覆って形成される外側被覆またはカプセル化構造３４０を含むことができる。
【００９８】
パッケージ化モジュール３００はワイヤボンドに基づいた電気的接続の文脈において説明されているが、この開示の１つ以上の特徴は、たとえばフリップチップ構成を含む他のパッケージング構成においても実現可能である、ということが理解されるであろう。
【００９９】
図８Ａは、ＬＤＯレギュレータについての出力電圧対時間の実験室データの一例のグラフである。グラフは、代替放電回路なしで実現されたＬＤＯレギュレータの高電圧から低電圧への遷移についての電圧対時間の第１のプロット５０１を含む。図８Ａのグラフは、実験室データに関連付けられた測定データの表も含む。図８Ａに示すように、ＬＤＯレギュレータは、高電圧から低電圧への遷移についての比較的遅い過渡応答を呈し得る。特に、ＬＤＯレギュレータのプログラマブルな出力電圧を高電圧レベルから低電圧レベルに変更することに関連付けられたＬＤＯレギュレータの立ち下がり時間は、比較的劣ったものであり得る。
【０１００】
図８Ｂは、ＬＤＯレギュレータについての出力電圧対時間の実験室データの別の例のグラフである。グラフは、代替放電回路を有して実現されたＬＤＯレギュレータの高電圧から低電圧への遷移についての電圧対時間の第２のプロット５０２を含む。図８Ｂのグラフは、実験室データに関連付けられた測定データの表も含む。図８Ｂに示すように、ＬＤＯレギュレータは、比較的速い過渡応答を呈し得る。実験室データの一例が示されているが、結果は、たとえば用途および／または実現化例を含むさまざまな要因に基づいて異なり得る。
【０１０１】
用途
上記の実施形態のうちのいくつかは、無線装置または携帯電話に関連した例を提供してきた。しかしながら、実施形態の原理および利点は、ＬＤＯレギュレータに対する要望を有する任意の他のシステムまたは装置のために使用可能である。
【０１０２】
そのようなＬＤＯレギュレータは、さまざまな電子装置において実現可能である。電子装置の例は、家電製品、家電製品の部品、電子試験装置などを含むことができるものの、それらに限定されない。電子装置の例はまた、メモリチップ、メモリモジュール、光学ネットワークまたは他の通信ネットワークの回路、およびディスクドライバ回路を含むことができるものの、それらに限定されない。家電製品は、携帯電話、電話、テレビ、コンピュータモニタ、コンピュータ、ハンドヘルドコンピュータ、携帯情報端末（personal digital assistant：ＰＤＡ）、電子レンジ、冷蔵庫、自動車、ステレオシステム、カセットレコーダまたはプレーヤ、ＤＶＤプレーヤ、ＣＤプレーヤ、ＶＣＲ、ＭＰ３プレーヤ、ラジオ、カムコーダ、カメラ、デジタルカメラ、ポータブルメモリチップ、洗濯機、乾燥機、洗濯乾燥機、複写機、ファクシミリマシン、スキャナ、多機能周辺装置、腕時計、時計などを含むことができるものの、それらに限定されない。さらに、電子装置は未完成品を含むことができる。
【０１０３】
結論
文脈上明白に他の意味に解釈すべき場合を除き、説明および請求項全体を通して、「備える」、「備えている」などの用語は、排他的または網羅的な意味とは対照的に、包括的な意味、すなわち「含むものの、限定されない」という意味で解釈されるべきである。ここに概して使用されるような「結合される」という用語は、直接接続されるかまたは１つ以上の中間要素を介して接続され得る２つ以上の要素を指す。同様に、ここに概して使用されるような「接続される」という用語は、直接接続されるかまたは１つ以上の中間要素を介して接続され得る２つ以上の要素を指す。加えて、「ここに」、「上記」、「下記」という用語および同様の趣旨の用語は、本願で使用される場合、本願の任意の特定の部分を指すのではなく、本願全体を指すものである。文脈が許す場合、単数または複数の数を用いる上記の詳細な説明における用語は、それぞれ複数または単数の数も含む場合がある。２つ以上の項目の一覧に関連する「または」という用語は、一覧中の項目のうちの任意のもの、一覧中の項目のすべて、および一覧中の項目の任意の組合せ、という用語の解釈のすべてを網羅する。
【０１０４】
さらに、ここで使用される条件付き文言、とりわけ、「できる」、「可能である」、「かもしれない」、「し得る」、「たとえば」、「などの」、「といった」などは、特に別記しない限り、または使用される文脈で別様に理解されない限り、概して、ある特徴、要素および／または状態を、ある実施形態は含むものの、他の実施形態は含まないことを伝えるよう意図されている。このため、そのような条件付き文言は概して、特徴、要素および／または状態が１つ以上の実施形態にとって多少なりとも必要とされること、もしくは、著者の情報提供または促しの有無にかかわらず、これらの特徴、要素および／または状態が任意の特定の実施形態に含まれるか、あるいは任意の特定の実施形態において行なわれることになっているかどうかを決定するための論理を、１つ以上の実施形態が必然的に含むことを暗示するよう意図されてはいない。
【０１０５】
この発明の実施形態の上記の詳細な説明は、網羅的であるよう、またはこの発明を上に開示された形態そのものに限定するよう意図されてはいない。この発明の具体的な実施形態およびこの発明についての例を例示の目的のために上述したが、関連技術の当業者であれば認識するように、この発明の範囲内でさまざまな均等の変更が可能である。たとえば、プロセスまたはブロックが所与の順序で提示されているが、代替的な実施形態は、異なる順序で、ステップを有するルーチンを行なったり、またはブロックを有するシステムを採用したりしてもよく、いくつかのプロセスまたはブロックは、削除、移動、追加、細分、組合せ、および／または変更がなされてもよい。これらのプロセスまたはブロックの各々は、さまざまな異なるやり方で実現されてもよい。また、プロセスまたはブロックは、時には連続して行なわれるように示されるが、これらのプロセスまたはブロックは代わりに、並行して行なわれてもよく、または異なる時期に行なわれてもよい。
【０１０６】
ここに提供されるこの発明の教示は、必ずしも上記のシステムではなく、他のシステムに適用可能である。上記のさまざまな実施形態の要素および行為は、さらなる実施形態を提供するために組合わせることができる。
【０１０７】
この発明のある実施形態を説明してきたが、これらの実施形態は例示のためにのみ提示されたものであり、この開示の範囲を限定するよう意図されてはいない。実際、ここに説明された新規の方法およびシステムを、さまざまな他の形態で具現化してもよく、さらに、この開示の精神から逸脱することなく、ここに説明された方法およびシステムの形態のさまざまな省略、置換、および変更がなされてもよい。添付の請求項およびそれらの均等物は、この開示の範囲および精神に含まれるであろうそのような形態または変更を網羅するよう意図されている。
【符号の説明】
【０１０８】
８０：ＬＤＯレギュレータ、８３：フィードバック回路、８４：代替放電回路、１０１：誤差増幅器、１０２：調整ＦＥＴ、１０６：出力キャパシタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【外国語明細書】
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