(57)【要約】  一実施形態において、本開示は、入力信号を受けるための入力と、出力ノードに結合された出力とを有する第１の電力増幅器のステージを備える回路を含み、第１の電力増幅器のステージは、時変電源電圧を受ける。回路は、入力信号を受けるための入力と、出力ノードに結合された出力とを有する、第１の電力増幅器のステージと並列に構成される第２の電力増幅器のステージをさらに含み、第２の電力増幅器のステージは、時変電源電圧を受ける。第１の電力増幅器のステージの第１の利得は、電源電圧が第１の低電圧範囲にあるとき減少し、および第２の電力増幅器のステージの第２の利得は、第１の低電圧範囲における第１の電力増幅器のステージの減少する利得を補う。
2017531407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路であって、
入力信号を受けるための入力と、出力ノードに結合された出力とを有する第１の電力増幅器のステージ、前記第１の電力増幅器のステージは、時変電源電圧を受ける;および
前記入力信号を受けるための入力と、前記出力ノードに結合された出力とを有する前記第１の電力増幅器のステージと並列に構成される第２の電力増幅器のステージ、前記第２の電力増幅器のステージは、前記時変電源電圧を受ける、
ここにおいて、前記第１の電力増幅器のステージの第１の利得は、前記電源電圧が第１の低電圧範囲にあるとき減少する、および、ここにおいて、前記第２の電力増幅器のステージの第２の利得は、前記第１の低電圧範囲における前記第１の電力増幅器のステージの前記減少する利得を補う、
を備える回路。
【請求項２】
前記第１の電力増幅器のステージは、第１のトランジスタを備え、前記第１のトランジスタは、前記入力信号を受けるように結合されたコントロール端子および前記出力ノードを通じて前記電源電圧に結合された第１の端子とを有する、および、ここにおいて、前記第２の電力増幅器のステージは、第２のトランジスタを備え、前記第２のトランジスタは、前記入力信号を受けるように結合されたコントロール端子および１つまたは複数の積層されたトランジスタおよび前記出力ノードを通じて前記電源電圧に結合された第１の端子とを有する、請求項１に記載の回路。
【請求項３】
前記第１のトランジスタは、第１のデバイスタイプであり、および前記第２のトランジスタは、第２のデバイスタイプである、請求項２に記載の回路。
【請求項４】
前記第１のトランジスタおよび前記第２のトランジスタは、異なるゲートバイアス電圧に結合される、請求項２に記載の回路。
【請求項５】
前記第１のトランジスタおよび前記第２のトランジスタは、同じゲートバイアス電圧に結合される、請求項２に記載の回路。
【請求項６】
前記１つまたは複数の積層されたトランジスタは、カスコードに構成された２つのトランジスタである、請求項２に記載の回路。
【請求項７】
前記第２のトランジスタは、複数のセグメントを備え、および、ここにおいて、異なる数のセグメントは、前記電源電圧に基づいて、アクティベートされる、請求項２に記載の回路。
【請求項８】
前記複数のセグメントのうちの前記１つまたは複数は、
ソース、ゲート、およびドレイン;
前記ゲートと基準電圧との間に結合された第１のスイッチ;および
前記ゲートに結合された第２のスイッチを備える、請求項７に記載の回路。
【請求項９】
前記複数のセグメントの前記ドレインは、互いに結合され、前記複数のセグメントの前記ソースは、互いに結合される、および、ここにおいて、セグメントがアクティベートされるとき、特定のセグメントをオンにするために、前記特定のセグメント上の前記第１のスイッチは開かれ、および前記第２のスイッチは閉じられる、および、ここにおいて、前記セグメントがアクティベートされないとき、前記特定のセグメントをオフにするために、前記第１のスイッチは閉じられ、および前記第２のスイッチは開かれる、請求項８に記載の回路。
【請求項１０】
前記第１の電力増幅器のステージは、第１の高電圧トランジスタを備え、前記第１の高電圧トランジスタは、前記入力信号を受けるように結合されたコントロール端子、および前記出力ノードを通じて前記電源電圧に結合された第１の端子とを有する、および、ここにおいて、前記第２の電力増幅器のステージは、第２の標準トランジスタを備え、前記第２の標準トランジスタは、前記入力信号を受けるように結合されたコントロール端子および少なくとも１つの高電圧トランジスタおよび前記出力ノードを通じて前記電源電圧に結合された第１の端子とを有する、請求項１に記載の回路。
【請求項１１】
方法であって、
第１の電力増幅器のステージにおいて、入力信号を受けること、およびそれに従って、出力ノード上で出力信号を生じさせること、前記第１の電力増幅器のステージは、時変電源電圧を受ける;および、
前記第１の電力増幅器のステージと並列に構成される第２の電力増幅器のステージにおいて、前記入力信号を受けること、およびそれに従って、前記出力ノード上で前記出力信号を生じさせること、前記第２の電力増幅器のステージは、前記時変電源電圧を受ける、
ここにおいて、前記第１の電力増幅器のステージの第１の利得は、前記電源電圧が第１の低電圧範囲にあるとき減少する、および、ここにおいて、前記第２の電力増幅器のステージの第２の利得は、前記第１の低電圧範囲における前記第１の電力増幅器のステージの前記減少する利得を補う、
を備える、方法。
【請求項１２】
前記第１の電力増幅器のステージは、第１のトランジスタを備え、前記方法は、前記第１のトランジスタのコントロール端子上で前記入力信号を受けることをさらに備え、ここにおいて、前記第１のトランジスタの第１の端子は前記出力ノードを通じて前記電源電圧に結合される、および、ここにおいて、前記第２の電力増幅器のステージは、第２のトランジスタを備え、前記方法は、前記第２のトランジスタのコントロール端子上で、前記入力信号を受けることをさらに備え、ここにおいて、前記第２のトランジスタの第１の端子は、１つまたは複数の積層されたトランジスタおよび前記出力ノードを通じて前記電源電圧に結合される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１のトランジスタは、第１のデバイスタイプであり、および前記第２のトランジスタは、第２のデバイスタイプである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１のトランジスタは、高電圧ＭＯＳデバイスであり、前記１つまたは複数のカスコードトランジスタは、高電圧ＭＯＳデバイスであり、および前記第２のトランジスタは、高電圧ＭＯＳデバイスではない、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１のトランジスタおよび前記第２のトランジスタは、異なるゲートバイアス電圧に結合される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１のトランジスタおよび前記第２のトランジスタは、同じゲートバイアス電圧に結合される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記第２のトランジスタは、複数のセグメントを備え、前記方法は、前記電源電圧に基づいて、異なる数のセグメントをアクティベートすることをさらに備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記複数のセグメントのうちの前記１つまたは複数は、
ソース、ゲート、およびドレイン;
前記ゲートと基準電圧との間に結合された第１のスイッチ;および
前記ゲートに結合された第２のスイッチを備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記複数のセグメントの前記ドレインは、互いに結合され、前記複数のセグメントの前記ソースは、互いに結合される、および、ここにおいて、セグメントがアクティベートされるとき、特定のセグメントをオンにするために、前記特定のセグメント上の前記第１のスイッチは開かれ、および前記第２のスイッチは閉じられる、および、ここにおいて、前記セグメントがアクティベートされないとき、前記特定のセグメントをオフにするために、前記第１のスイッチは閉じられ、および前記第２のスイッチは開かれる、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
回路であって、
入力信号を受けるための入力と、出力ノードに結合された出力とを有する第１の電力増幅器の手段、前記第１の電力増幅器のステージは、時変電源電圧を受ける;および
前記入力信号を受けるための入力と、前記出力ノードに結合された出力とを有する前記第１の電力増幅器の手段と並列に構成される第２の電力増幅器の手段、前記第２の電力増幅器のステージは、前記時変電源電圧を受ける、
ここにおいて、前記第１の電力増幅器の手段の第１の利得は、前記電源電圧が第１の低電圧範囲にあるとき減少する、および、ここにおいて、前記第２の電力増幅器の手段の第２の利得は、前記第１の低電圧範囲における前記第１の電力増幅器の手段の前記減少する利得を補う、
を備える、回路。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
[0001]  本出願は、２０１４年１０月２０日に出願された、米国特許出願第１４／５１８，９６７号への優先権を主張し、その内容は、全目的でその全体が参照によりここに組み込まれている。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  本開示は、電力増幅器の回路および方法、特に、電力増幅器において供給感度（supply sensitivity）を低減するための回路および方法に関係する。
【０００３】
[0003]  電力増幅器は、典型的に（typically）、送信機のアンテナのような負荷を駆動するために、ラジオ周波数（ＲＦ：radio-frequency）信号のような、低電力信号を、大出力（significant power）のより大きい信号に、コンバート（convert）するために使用される電子増幅器の１つのタイプである。
【０００４】
[0004]  電力増幅器の１つの普及しているアプリケーション（common application）は、ワイヤレスシステムにある。ワイヤレスシステムは、典型的に、ＲＦ信号を送り（send）および受信する（receive）ために、アンテナに結合された送信機および受信機を含む。一般に、ベースバンドシステムは、符号化（encoded）された情報（データ）を含むデジタル信号を生成し（generates）、デジタル信号は、送信のためにアナログ信号にコンバートされる。アナログ信号は、処理され、典型的に、ＲＦキャリア周波数（an RF carrier frequency）に変調される（アップコンバートされる（up converted））。アップコンバージョンの後、ＲＦ信号は、電力増幅器を通じてアンテナに結合される。電力増幅器は、ＲＦ信号が、たとえば、基地局のような、リモートシステム（a remote system）と通信できるように、信号電力を増大させる（increases）。
【０００５】
[0005]  ワイヤレスシステムは、高い効率性での（with high efficiency）送信のために、ＲＦ信号を増幅させるために適切な利得（gain）を有する電力増幅器を必要とする。いくつかのアプリケーションにおいて、電力増幅器の効率性は、送信されることになるＲＦ信号のエンベロープ（envelope）が変化するとき、電力増幅器に提供された電源電圧（power supply voltage）、Ｖｄｄを変化させることによって、改善され得る。しかしながら、電源電圧を変化させることはまた、電力増幅器の内部の回路構成の特性（characteristics）と動き（behavior）を変化させる。高い効率性を保持しながらこれらの有害な影響（deleterious effects）を低減するための既存の解決策は、エレクトロニクス産業の増大する需要を満たすために最適ではない（not optimal）。
【発明の概要】
【０００６】
[0006]  本開示は、電力増幅器において、供給感度を低減するための回路および方法を含む。一実施形態において、本開示は、入力信号を受ける（receive）ための入力と、出力ノードに結合された出力とを有する第１の電力増幅器のステージ、第１の電力増幅器のステージは、時変電源電圧（a time-varying power supply voltage）を受ける、および、入力信号を受けるための入力と、出力ノードに結合された出力とを有する第１の電力増幅器のステージと並列に構成される（configured in parallel with）第２の電力増幅器のステージ、第２の電力増幅器のステージは、時変電源電圧を受ける、ここで、第１の電力増幅器のステージの第１の利得は、電源電圧が第１の低電圧範囲にあるとき減少し（decreases）、および、ここにおいて、第２の電力増幅器のステージの第２の利得は、第１の低電圧範囲における第１の電力増幅器のステージの減少する利得を補う（compensates for）、を備える回路を含む。
【０００７】
[0007]  一実施形態において、第１の電力増幅器のステージは、第１のトランジスタを備え、第１のトランジスタは、入力信号を受けるように結合されたコントロール端子および出力ノードを通じて電源電圧に結合された第１の端子とを有する、および、ここにおいて、第２の電力増幅器のステージは、第２のトランジスタを備え、第２のトランジスタは、入力信号を受けるように結合されたコントロール端子および１つまたは複数の積層された（stacked）トランジスタおよび出力ノードを通じて電源電圧に結合された第１の端子とを有する。
【０００８】
[0008]  一実施形態において、第１のトランジスタは、第１のデバイスタイプであり、および第２のトランジスタは、第２のデバイスタイプである。
【０００９】
[0009]  一実施形態において、第１のトランジスタおよび第２のトランジスタは、異なるゲートバイアス電圧に結合される。
【００１０】
[0010]  一実施形態において、第１のトランジスタおよび第２のトランジスタは、同じゲートバイアス電圧に結合される。
【００１１】
[0011]  一実施形態において、１つまたは複数の積層されたトランジスタは、カスコードに構成された（configured in cascode）２つのトランジスタである。
【００１２】
[0012]  一実施形態において、第２のトランジスタは、複数のセグメントを備え、および、ここにおいて、異なる数のセグメント（a different number of segments）は、電源電圧に基づいて、アクティベートされる（activated）。
【００１３】
[0013]  一実施形態において、セグメントのうちの１つまたは複数は、ソース、ゲート、およびドレイン、ゲートと基準電圧（a reference voltage）との間に結合された第１のスイッチ、およびゲートに結合された第２のスイッチを備える。
【００１４】
[0014]  一実施形態において、複数のセグメントのドレインは、互いに結合され、複数のセグメントのソースは、互いに結合される、および、ここにおいて、セグメントがアクティベートされるとき、特定のセグメントをオンにする（turn on）ために、特定のセグメント上の第１のスイッチは開かれ、および第２のスイッチは閉じられる、および、ここにおいて、そのセグメントがアクティベートされないとき、特定のセグメントをオフにする（turn off）ために、第１のスイッチは閉じられ、および第２のスイッチは開かれる。
【００１５】
[0015]  一実施形態において、第１の電力増幅器のステージは、第１の高電圧トランジスタを備え、第１の高電圧トランジスタは、入力信号を受けるように結合されたコントロール端子、および出力ノードを通じて電源電圧に結合された第１の端子とを有する、および、ここにおいて、第２の電力増幅器のステージは、第２の標準トランジスタ（standard transistor）を備え、第２の標準トランジスタは、入力信号を受けるように結合されたコントロール端子および少なくとも１つの高電圧トランジスタおよび出力ノードを通じて電源電圧に結合された第１の端子とを有する。
【００１６】
[0016]  別の実施形態において、本開示は、第１の電力増幅器のステージにおいて、入力信号を受けること、およびそれに従って、出力ノード上で出力信号を生じさせる（producing）こと、第１の電力増幅器のステージは、時変電源電圧を受ける、および第１の電力増幅器のステージと並列に構成される第２の電力増幅器のステージにおいて、入力信号を受けること、およびそれに従って、出力ノード上で出力信号を生じさせること、第２の電力増幅器のステージは、時変電源電圧を受ける、ここで、第１の電力増幅器のステージの第１の利得は、電源電圧が第１の低電圧範囲にあるとき減少し、および、ここにおいて、第２の電力増幅器のステージの第２の利得は、第１の低電圧範囲における第１の電力増幅器のステージの減少する利得を補う、を備える方法を含む。
【００１７】
[0017]  別の実施形態において、本開示は、入力信号を受けるための入力と、出力ノードに結合された出力とを有する第１の電力増幅器の手段、第１の電力増幅器のステージは、時変電源電圧を受ける、および、入力信号を受けるための入力と、出力ノードに結合された出力とを有する第１の電力増幅器の手段と並列に構成される第２の電力増幅器の手段、第２の電力増幅器のステージは、時変電源電圧を受ける、ここにおいて、第１の電力増幅器の手段の第１の利得は、電源電圧が第１の低電圧範囲にあるとき減少する、および、ここにおいて、第２の電力増幅器の手段の第２の利得は、第１の低電圧範囲における第１の電力増幅器の手段の減少する利得を補う、を備える回路を含む。
【００１８】
[0018]  以下の詳細な説明および添付の図面は、本開示の性質（nature）および利点（advantages）のより良い理解を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】[0019]  図１は、一実施形態に従って、電力増幅器回路を例示する。
【図２】[0020]  図２は、別の実施形態に従って、電力増幅器回路の例を例示する。
【図３】[0021]  図３は、一実施形態に従って、別個のステージバイアス（separate stage biasing）を有する電力増幅器回路を例示する。
【図４】[0022]  図４は、一実施形態に従って、共通のステージバイアス（common stage biasing）を有する電力増幅器回路を例示する。
【図５】[0023]  図５は、別の実施形態に従って、セグメント化されたトランジスタを有する電力増幅器回路の例を例示する。
【図６】[0024]  図６は、一実施形態に従って、ワイヤレス通信デバイスを例示する。
【詳細な説明】
【００２０】
[0025]  本開示は、電力増幅器回路に関連する（pertains to）。以下の説明では、説明の目的のために、多数の例および特定の詳細が、本開示についての完全な理解を提供するために記載される（set forth）。しかしながら、特許請求の範囲において表される本開示が、単独であるいは以下に説明される他の特徴との組み合わせにおいて、これらの例における特徴の一部またはすべてを含み得、また、ここに説明される特徴および概念の修正および同等物をさらに含み得ることは、当業者にとって明らかであろう。
【００２１】
[0026]  図１は、一実施形態に従って、電力増幅器回路１００を例示する。本開示の実施形態は、時変電源電圧、Ｖｄｄ（ｔ）を受ける（receive）並列に動く（working in parallel）２つのステージを含む電力増幅器回路を含む。時変電源電圧は、時間とともに（over time）異なる電圧レベルに変化する、電源電圧、Ｖｄｄである。電源電圧が時間とともに変動する（varies with time）アプリケーションの例は、たとえば、ワイヤレス送信機におけるエンベロープトラッキング（envelope tracking）および平均電力トラッキングアプリケーション（average power tracking applications）を含む。
【００２２】
[0027]  電力増幅器回路１００は、回路Ｚａ１１０を通じて、入力信号Ｖｉｎを受けるために入力と、および出力信号、Ｖｏを生じさせるために、出力ノード１９９に結合された出力とを有する第１の電力増幅器のステージ１０１を含む。第１の電力増幅器のステージ１０１は、時変電源電圧、Ｖｄｄ（ｔ）を受ける。ステージ１０１は、非常に効率的であるが電源電圧への高い感度を有する回路で構成され得る。たとえば、第１の電力増幅器のステージ１０１の利得は、電源電圧が第１の低電圧範囲にあるとき（たとえば、Ｖｄｄ（ｔ）の値が下がるとき（drops in value））、減少し得る。ステージ１０１は、Ｖｄｄの変化に対して、感度がよく（sensitive）あり得るので、ステージ１０１は、たとえば、高感度（「ＨＳ：high sensitivity」）ステージと称され得る。
【００２３】
[0028]  本開示の特徴および利点は、Ｖｄｄ（ｔ）の変化によって引き起こされる第１のステージ１０１における利得の変化を補うために、第１の電力増幅器のステージ１０１と並列の第２の電力増幅器のステージ１０２を含む。第２の電力増幅器のステージ１０２は、第１の電力増幅器のステージ１０１と並列に構成され、および回路Ｚｂ１１１を通じて入力信号Ｖｉｎを受けるために入力と、および出力信号Ｖｏを生じさせるために出力ノード１９９に結合された出力とを有する。回路ＺａおよびＺｂは、たとえば、以下の例に説明されるような、縮小拡大された（scaled）デカップリング（decoupling）および／または整合コンポーネント（matching components）またはショート（shorts）であり得る。出力信号は、たとえば、整合回路１５０を通じてアンテナ１６０に結合された出力電圧であり得る。第２の電力増幅器のステージ１０２はまた、時変電源電圧、Ｖｄｄ（ｔ）を受ける。この例において、ステージ１０１および１０２の出力は、分路構成（a shunt configuration）におけるノード１９９において、互いに結合される。上記で述べられるように、第１の電力増幅器のステージ１０１の利得は、電源電圧が第１の低電圧範囲にあるとき、減少する。本開示の実施形態は、第２の電力増幅器のステージ１０２の利得が、第１の低電圧範囲における第１の電力増幅器のステージ１０１の減少する利得を補う第２のステージ１０２を含む。従って、いくつかの実施形態の例において、第２のステージ１０２および第１のステージ１０１は、第１の電力増幅器のステージ１０１および第２の電力増幅器のステージ１０２の複号利得（a composite gain）を、第１の低電圧範囲にわたって、およそ一定に（constant）に保持するため、共に働き（work together）得る。
【００２４】
[0029]  図２は、別の実施形態に従って、電力増幅器回路の例を例示する。この例示的な例において、第１の電力増幅器のステージは、第１のトランジスタ２０１を備える。トランジスタ２０１は、入力信号Ｖｉｎを受けるように結合されたコントロール端子（たとえば、ゲート）、出力ノード２９９を通じて、時変電源電圧Ｖｄｄ（ｔ）に結合された第１の端子（たとえば、ドレイン）、および、この場合、接地に結合された第２の端子（たとえば、ソース）を含む。第２の電力増幅器のステージは、第２のトランジスタ２０２を備える。トランジスタ２０２は、入力信号Ｖｉｎを受けるように結合されたコントロール端子（たとえば、ゲート）、１つまたは複数のカスコードトランジスタおよび出力ノード２９９を通じて、電源電圧Ｖｄｄ（ｔ）に結合された第１の端子（たとえば、ドレイン）を有する。入力信号Ｖｉｎは、バイアスおよび／または結合回路（coupling circuits）２０６を通じて、トランジスタ２０１および２０２の入力に結合され、それは、いくつかの実施形態において、たとえば、電源電圧に結合され得る。この例において、第２のステージは、２つのカスコード（積層された）トランジスタ２０３および２０４を使用する。バイアス回路２２０は、各デバイス上でバイアス点（bias points）を設定するために、トランジスタ２０３および２０４のゲートへのバイアス電圧を生成する。いくつかの実施形態において、バイアス回路２２０は、たとえば、トランジスタ２０３および２０４上のバイアスがＶｄｄとともに変化するように、電源電圧に結合され得る。この例において、第１のステージの出力は、トランジスタ２０１のドレインにおいて取得され（is taken）、第２のステージの出力は、カスコードトランジスタ２０４のドレインにおいて取得され、それらは、両方、出力信号Ｖｏを生じさせるために出力ノード２９９に結合される。ノード２９９は、たとえば、インダクタのような、ＲＦチョーク（ＲＦＣ：RF choke）２０５を通じて電源電圧Ｖｄｄ（ｔ）に結合される。
【００２５】
[0030]  いくつかの実施形態において、トランジスタ２０１は、第１のデバイスタイプであり、トランジスタ２０２は、第２のデバイスタイプである。たとえば、トランジスタ２０１は、高電圧ＭＯＳ（ＨＶＭＯＳ）デバイスであり得、トランジスタ２０２は、特定の処理上で利用可能な異なるデバイス（たとえば、標準ＭＯＳデバイスのような、そしてＨＶＭＯＳデバイスではない）であり得る。ＨＶＭＯＳデバイスは、たとえば、高周波（high frequency）ＲＦ電力増幅器アプリケーションに必要とされる非常に高い速度において動作することがなお可能な間、製造処理（a fabrication process）上で利用可能な標準トランジスタよりも高い電圧に耐えることが（withstanding）可能である特別に（specially）設計されたトランジスタであり得る。しかしながら、ＨＶＭＯＳトランジスタデバイスは、電源電圧が減少する（decreases）とき、利得の下落（a drop in gain）を経験し得る。対照的に、トランジスタ２０２−２０４を備えるカスコードステージは、カスコードトランジスタ２０３に提供されるバイアス電圧が、トランジスタ２０３のソースおよびトランジスタ２０２のドレインに転送され（transferred to）、それは、トランジスタ２０２のドレイン上で減少する電源電圧の効果を低減する（reduces）ので、Ｖｄｄの減少に対して感度がより低く（less sensitive）あり得る。従って、トランジスタ２０２−２０４を通じた増幅は、電源（the power supply）が減少するとき、第１の低電圧範囲にわたってトランジスタ２０１の減少する利得を補う。しかしながら、トランジスタ２０２およびカスコードデバイス２０３−２０４を使用した増幅は、トランジスタ２０１のドレインとノード２９９との間のデバイス２０３−２０４における抵抗損失（resistive losses）のためにそれほど効率的ではない（less efficient）可能性がある。有利に、第１のステージ（デバイス２０１）は、高い電源電圧において、高い効率性の増幅を提供し、および、第１のステージの利得が低い電源電圧において減少するとき、第２のステージ（デバイス２０２−２０４）の利得は、第１のステージにおける利得の低減（reduction）を補う。いくつかの実施形態において、カスコードトランジスタ２０３および２０４は、たとえば、高電圧に耐えることが可能であり、および非常に高い周波数（very high frequencies）で効率的に動作することができる、たとえば、単一のＨＶＭＯＳのトランジスタデバイスと取り換えられ得る。トランジスタ２０２は、たとえば、製造処理上で利用可能な別のデバイスであり得、ＨＶＭＯＳデバイスではない可能性がある。２つの積層されたデバイス２０３および２０４がこの例において示される間、異なる数の積層されたデバイスはまた、電源電圧およびその積層されたデバイスの破壊電圧（breakdown voltage）に依存して、使用されることができることが理解されることになる。たとえば、別の実施形態の例において、３つの（３）積層されたデバイスは、使用され得る。この例において、ＨＶＭＯＳデバイス２０１は、トランジスタに関するシンボルのドレインとゲートとの間でより濃いシェーディング（darker shading）を使用して表される（denoted）。さらに、トランジスタ２０２を通じた矢印は、いくつかの実施形態の例において、トランジスタ２０２は、複数の���グメントを備え得ることを示す。トランジスタセグメントは、当該技術で知られる用語であり、典型的に、１つのトランジスタ構造（structure）（またはレイアウトジオメトリ（layout geometry）をサブ分割すること（sub-dividing）によって、別個のデバイス要素（全体または一部において（in whole or in part）にセグメント化されたトランジスタを言及する（refers to）。以下でより詳細に説明されるように、トランジスタ２０２の異なる数のセグメントは、たとえば、トランジスタ２０２のサイズを変更するために、電源電圧に基づいてアクティベートされ得る。
【００２６】
[0031]  図３は、一実施形態に従って、別個のステージバイアスを有する電力増幅器回路を例示する。この例において、第１のステージのＨＶＭＯＳトランジスタ３０１は、キャパシタ３０６を通じてＶｉｎに結合されたゲート、接地に結合されたソース、および出力ノード３９９に結合されたドレインを有する。第２のステージのトランジスタ３０２は、キャパシタ３０７を通じて、Ｖｉｎに結合されたゲート、接地に結合されたソース、およびカスコードトランジスタ３０３および３０４を通じてノード３９９に結合されたドレインを有する。カスコードトランジスタ３０３および３０４は、バイアス回路３２０からバイアス電圧を受け、それは、たとえば、Ｖｄｄが変化するとき、トランジスタ３０３および３０４上のバイアスを調整するために、電源電圧Ｖｄｄ（ｔ）に結合される。出力ノード３９９は、たとえば、電源電圧Ｖｄｄ（ｔ）に結合され、およびアンテナに出力信号Ｖｏを提供する。
【００２７】
[0032]  この例において、トランジスタ３０１およびトランジスタ３０２は、異なるゲートバイアス電圧を受ける。トランジスタ３０１のゲートは、第１の高電圧バイアス回路（ＨＶ＿Ｂｉａｓ）３２２に結合されおよびトランジスタ３０２のゲートは、補助の（auxiliary）バイアス回路（Ａｕｘ＿Ｂｉａｓ）３２３に結合される。ＨＶ＿Ｂｉａｓ３２２およびＡｕｘ＿Ｂｉａｓ３２３は、それぞれ、たとえば、電源電圧の全範囲（full range）にわたって効率的に動作するために、組み合わされたステージの性能（performance）（たとえば、利得、線形性（linearity））を最適化するために、トランジスタ３０１および３０２上でバイアス点を設定するように電圧を生じさせるように構成され得る。この例において、シェーパ（shaper）回路３２１は、たとえば、Ｖｄｄのレベルに基づいて、トランジスタ３０１および３０２の入力において、各バイアス電圧を独立して修正するために、電源電圧に結合された入力およびＨＶ＿Ｂｉａｓ３２２およびＡｕｘ＿Ｂｉａｓ３２３に結合された出力を有し得る。
【００２８】
[0033]  図４は、一実施形態に従って、共通のステージバイアスを有する電力増幅器回路を例示する。この例において、第１のステージのトランジスタ４０１は、Ｖｉｎに結合されたゲート、接地に結合されたソース、およびノード４９９（Ｖｏ）に結合されたドレインを有する。第２のステージのトランジスタ４０２は、Ｖｉｎに結合されたゲート、接地に結合されたソース、およびカスコードトランジスタ４０３および４０４を通じてノード４９９（Ｖｏ）に結合されたドレインを有する。カスコードトランジスタ４０３および４０４は、バイアス回路４２０によってバイアスをかけられ（biased）、それは、たとえば、Ｖｄｄに基づいてバイアスをかけることを調整し得る。この例において、トランジスタ４０１および４０２の両方のゲートは、同じゲートバイアス電圧を受けるために、共通のバイアス回路４２１に結合される。トランジスタ４０１のドレインにおける第１のステージの出力、およびトランジスタ４０４のドレインにおける第２のステージの出力は、出力信号Ｖｏを生じさせるために、ノード４９９において、互いに短絡される（shunted together）。出力信号Ｖｏは、電源と出力ノード４９９との間で構成されるＲＦＣ４０５によって、供給（the supply）から絶縁される（isolated）。
【００２９】
[0034]  図５は、別の実施形態に従って、セグメント化されたトランジスタを有する電力増幅器回路の例を例示する。図５に示される本例は、トランジスタの３つのセグメント５１０、５１１、および５１２を例示する。トランジスタのセグメント５１０−５１２は、各々、ソース、ゲート、およびドレインを有し、ここで、それらソースは、接地に結合され、それらドレインは、互いに結合される。セグメント５１０のゲートは、ゲートを接地に選択的に結合するために第１のスイッチ５３２、およびゲートを入力信号Ｖｉｎに選択的に結合するために、第２のスイッチ５２３に結合される。同様に、セグメント５１１のゲートは、ゲートを接地に選択的に結合するために第３のスイッチ５３１、およびゲートを入力信号Ｖｉｎに選択的に結合するために第４のスイッチ５２２に結合される。同じく、セグメント５１２のゲートは、ゲートを接地に選択的に結合するために第５のスイッチ５３０、およびゲートを入力信号Ｖｉｎに選択的に結合するために第６のスイッチ５２０に結合される。スイッチ５３０−５３２の１つが閉じているとき、および対応するスイッチ５２０−５２３が開いているとき、対応するトランジスタは、オフにされ、かつ回路から取り除かれる（removed）。スイッチ５２０−５２３の１つが閉じているとき、および対応するスイッチ５３０−５３２が開いているとき、対応するトランジスタは、オンにされ、および入力信号Ｖｉｎ（およびゲートバイアス電圧）を受ける。スイッチは、たとえば、モデムまたはマイクロコントローラからの、または平均Ｖｄｄまたは他のパラメータをトラッキングする特殊化した回路構成（specialized circuitry）からのコントロール命令によってコントロールされ得る。Ｖｉｎを受けおよび増幅するセグメントの数を変化させることは、第２のステージにおける入力トランジスタのサイズを変化させる、それは、次に、トランジスタのトランスコンダクタンス（transconductance）およびそのステージの利得を変化させる。
【００３０】
[0035]  いくつかの実施形態において、セグメントをオンおよびオフにする時間は、入力信号のエンベロープよりもはるかに少なくあり得、それは、たとえば、Ｖｄｄが変化するとき、トランジスタのサイズおよびカスコードステージの特性を変化させるために、電源電圧が変化するとき、セグメントがオンおよびオフになることを可能にする。たとえば、デバイスのセグメントが、５０−１００ＭＨｚの周波数でオンおよび／またはオフになることが可能である場合、セグメントは、信号統合に過度に影響を与えること（unduly impacting signal integrity）なく、２０ＭＨｚ信号のエンベロープ（たとえば、ＬＴＥ（登録商標））に関してトランジスタ（たとえば、図２におけるトランジスタ２０２）のサイズを変化させるために、オンおよびオフになり得る。一例として、トランジスタ２０１のおよそ６分の１（１／６）のサイズであるトランジスタ２０２（図２）に関して、トランジスタ２０２のオン／オフにされた速度（たとえば、通信時間）は、トランジスタ２０１よりも相応に（correspondingly）速くなる。速度の違いは、トランジスタ２０２を複数のセグメントにセグメント化することによってさらにコンパウンドされる（compounded）、ここで、各セグメントは、複合トランジスタ２０２の、サイズの分数（a fraction of）、およびスピードの倍数（multiple of）である。
【００３１】
[0036]  図６は、本開示の特徴を組み込み得るワイヤレス通信デバイス６０２を例示する。ワイヤレス通信デバイス６０２は、アクセス端末、モバイル局、ユーザ機器（ＵＥ）等であり得る。ワイヤレス通信デバイス６０２は、プロセッサ６０３を含む。プロセッサ６０３は、汎用の単一またはマルチチップマイクロプロセッサ（たとえば、ＡＲＭ）、特殊用途向けマイクロプロセッサ（たとえば、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ））、マイクロコントローラ、プログラマブルゲートアレイ等であり得る。プロセッサ６０３は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）と称され得る。ただ単一のプロセッサ６０３だけが、図６のワイヤレス通信デバイス６０２において示されるが、代替の構成として、プロセッサの組み合わせ（たとえば、ＡＲＭおよびＤＳＰ）が使用されることができる。
【００３２】
[0037]  ワイヤレス通信デバイス６０２はまた、メモ６０５を含む。メモリ６０５は、電子情報を記憶することが可能な任意の電子コンポーネントであり得る。メモリ６０５は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光学記憶媒体、ＲＡＭにおけるフラッシュメモリデバイス、プロセッサと共に含まれるオンボードメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）メモリ、レジスタおよびそれらの組み合わせを含むその他同様のものとして実現され得る。
【００３３】
[0038]  データ６０７ａおよび命令６０９ａは、メモリ６０５に記憶され得る。命令６０９ａは、ここに開示された技法のある特定の態様（aspects）をインプリメントするためにプロセッサ６０３によって実行可能であり得る。命令６０９ａを実行することは、メモリ６０５に記憶されたデータ６０７ａの使用を伴い（involve）得る。プロセッサ６０３が命令６０９を実行するとき、命令６０９ｂの様々な部分（portions）は、プロセッサ６０３上にロードされ（loaded）得、およびデータ６０７ｂの様々なピース（pieces）は、プロセッサ６０３上にロードされ得る。
【００３４】
[0039]  ワイヤレス通信デバイス６０２はまた、アンテナ６１７を介したワイヤレス通信デバイス６０２へのおよびそれからの信号の送信および受信を可能にするために、送信機６１１および受信機６１３を含み得る。送信機６１１は、本明細書に説明される技法を組み込む電力増幅器を含み得る。送信機６１１および受信機６１３は、集合的にトランシーバ６１５と称され得る。ワイヤレス通信デバイス６０２は、複数の送信機、複数のアンテナ、複数の受信機および／または複数のトランシーバを含み得る（図示せず）。
【００３５】
[0040]  ワイヤレス通信デバイス６０２は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）６２１を含み得る。ワイヤレス通信デバイス６０２はまた、通信インタフェース６２３を含み得る。通信インタフェース６２３は、ユーザがワイヤレス通信デバイス６０２とやりとりする（interact with）ことを可能にし得る。
【００３６】
[0041]  ワイヤレス通信デバイス６０２の様々なコンポーネントは、１つまたは複数のバスによって互いに結合され得、それは、電力バス、コントロール信号バス、ステータス信号バス、データバス等を含む。明確にするために、様々なバスがバスシステム６１９として図６に示されている。
【００３７】
[0042]  上記の説明は、どのように特定の実施形態の態様がインプリメントされ得るのかの例とともに、本開示の様々な実施形態を例示する。上記の例は、唯一の実施形態であると見なされるべきではなく、以下の特許請求の範囲によって定義されるような特定の実施形態の柔軟性および利点を例示するために提示された。上記の開示および以下の特許請求の範囲に基づいて、他の配置、実施形態、インプリメンテーションおよび同等物は、特許請求の範囲によって定義される本開示の範囲から逸脱することなく用いられ得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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