电流型电路的直流耦合方法 本发明总体上涉及控制电流型电路如放大器、混频器等的电路和技术。更具体说，在电流型电路对输入和/或输出端口的电压偏移敏感的电路环境中，应用本发明特别有利。
电子工业在不断地为高功率和高功能的电路而努力。在这一方面，通过在小面积硅片上制造出很大规模的集成电路已经取得了显著的成就。对于指向高频通讯的应用，设计和制造这种器件的主要目标典型地是指向获得尽可能小面积的线路和使用现实的最小电量，而同时保存由信号交换的数据的完整性。
经常使用的与通讯应用有关的一种类型的电路通常称为电流型电路。电流型电路广泛用于电子产品中，包括但不限于全球定位接收器(GPS)、无绳和蜂窝电话电路、局部无线网络、以及其它类型的移动通讯接收器和发射器(“收发器”)。
电流型电路要考虑电流放大，而电压摆动的非线性是不重要的。在这样地电路中，如果要求与另一电路块的直流耦合，那么电路的总体运行对于与直流耦合有关的电压摆动的明显的非线性所引发的多余的直流电压将会很敏感。此多余的直流电压可能产生一种电流分量，该电流可能使电路块饱和并因此使总体运行严重降级。
这样的直流电压的影响可能在各种类型的通讯应用中引起不可接受的运行状态，如射频(RF)、中频(IF)和低频、和/或与基带信号处理有关的应用。例如，在功率混频器电路中，任何流入最后混频器级的附加电流可能导致电流消耗的过分增大，在一些电路设计中，导致无法接受的信号失真。
在典型的电流型电路块中，每个功能块的输出阻抗最好尽可能高。理想地，每个功能块设计为具有近似于理想电流源的输出阻抗和类似0欧姆电路的输入阻抗。设计这种电路的主要目标包括控制输入和输出阻抗水平和保持电压在期望的电平。如果不能维持输入阻抗、输出阻抗或电压，将会导致功率消耗的巨大增加和其它缺点，包括噪声的显著增加和线性特征的变坏。
因此，需要提供一种电流型电路和技术，以克服上述缺点。
本发明以各种方案实现，指向解决上述的应用和关心，以及通过仔细阅读下面的讨论可以清楚的其它优点。例如，本发明的某些方面指向所发现的关于通过在级联的电流型电路块之间的接口处利用反馈回路控制直流电压电平，从而控制这些块之间通过的电流。如果正确地实现，那么这种方法可以得到许多好处，如改善功率消耗，以及缓解其它问题，如动态范围和线性度。
根据一个应用特例，本发明包括第一和第二级联的电流型电路块，还采用一个电路复制和比较块，来复制第一电流型电路块的运行和输出特性(如，阻抗)，和复制第二电流型电路块的运行和输入特性。该复制-比较块可以实现为包括一个差动比较器，用来检测和矫正对应于通过第一电流型电路块和第二电流型电路块的电流的差动电压。该方法能够导致许多优点，涉及各种运行方面的改善，包括减少功率消耗。
以上的概述不是要提供本发明的所有方面的综述。本发明的其它方面将联系发明详述部分加以举例和叙述。
考虑到本发明的各种实施例的详细叙述并联系相关的附图，可以更透彻地了解本发明。附图中：
图1示出根据本发明一个典型实施例的电流型装置的框图；和
图2示出根据本发明，图1所示电路装置的具体的典型实现。
虽然本发明可以有各种改变和替换形式，但附图中以举例的方式示出了其具体的细节，下面还将加以详细描述。但是应当理解，说明的意图不是要将本发明限制在所描述的具体实施例。相反，所有在本发明的由附加权利要求所限定的主旨和范畴内的各种变形、等效、以及替换都将包括在本发明的范围内。
相信本发明可以用于各种电流型电路和应用。本发明对高频信号处理电路装置特别有利，在这样的电路装置中，从一个电流型电路流向级联的第二电流型电路的附加直流电流可能导致运行缺陷，包括但不限于电流消耗的过渡增大，以及在一些电路设计中，导致无法接受的信号失真。而本发明不一定局限于这样的电路或应用，本发明的各个方面通过讨论在这样的环境下运行的典型实施例可以得到最好的理解。
现在看附图，根据本发明，图1示出典型的级联电流型电路装置100的框图，包括第一电流型电路块110和第二电流型电路块112。第一电流型电路块110的输入阻抗大小显著小于第二电流型电路块112的输出阻抗大小；理想地，该输入阻抗的大小在效果上为0欧姆，而输出阻抗很大，在效果上相对于无穷大欧姆。另一电流型电路块114设计为具有复制第一电流型电路块110的输出级和第二电流型电路块112的输入级的运行和阻抗的功能。不是直接将直流电流从第一电流型电路块馈送到第二电流型电路块，而是将信号的交流分量从第一电流型电路块传到第二电流型电路块，而信号的直流分量(没有交流分量)利用复制电流型电路块114监视，并用直流控制/反馈块116来消除。直流控制/反馈块116通过检测连接第一电流型电路块110的输出和第二电流型电路块112的输入的复制级的电阻性路径上的电压差来监视该电流。通过有效监视和消除该通过的直流电流而不在级联的电流型电路块110和112之间真正传递该直流电流，本发明避免了与直流耦合有关的电压摆动中的显著非线性引起的不需要的直流电压偏移。如前所述，该不需要的直流电压会产生分支电流，使得电路块的输出饱和，从而使总体运行严重降级。
在本发明实施方案和应用的一个特例中，级联的电流型电路装置110用作功率混频器发射机，例如，可以用于蜂窝通讯系统中的发射机。在这一点上，第一电流型电路块110是其中的第一级，例如包括多相滤波器的中频(IF)移相器，用于将信号输入120(已经滤波，去除了所有直流电流)转换为90°相差的(I/Q)形式，以呈现给功率(信号放大)混频器形式的第二电流型电路块112。
一个信号处理应用的例子对说明该运行是有用的。在该运行中，假设第一电流型电路块110的输出级是共基极晶体管装置，其中四个匹配的共基极双极型晶体管(I、Q、Ibar和Qbar)中的每一个将其发射极作为输入，而集电极作为输出。对应于此输出级的复制电路114的部分是另一个匹配的共基极双极型晶体管。该另一个匹配的共基极双极型晶体管具有类似的负载，其发射极和集电极分别连接到与耦合到四个匹配的共基极双极型晶体管中的每一个对应的同样的匹配电路。但是，不同于四个匹配的共基极双极型晶体管中的每一个，该另一个匹配的共基极双极型晶体管不通过交流信号分量，而只通过在四个匹配的共基极双极型晶体管的实际输出级中不出现的直流分量。该直流分量从复制晶体管电路的集电极经过电阻性路径传出，该路径连接到第二电流型电路块112的复制输入级。该复制输入级是低阻抗电路，它复制输入级的运行和特性，否则，该输入级将将接收四个匹配的共基极双极型晶体管之一的输出。从而，该电阻性路径用于通过直流电流并产生电压差，利用反馈到复制块114和块110和112中的至少一个的偏压对该电压差加以监视和消除，如图1所示。在另一特殊实施例中，复制输入级利用阻抗匹配的双极型晶体管的基-射极路径实现为低阻抗电路。
因此，响应产生的电压差，直流控制/反馈块116可以在复制电流型电路块114和第一电流型电路块110和第二电流型电路块112中的至少一个调节电流偏置电平，而不会产生不希望的电压偏移。此外，通过以这样的方式使用复制电流型电路块114，并且运行于比输入信号频率低的频率，实际出现在第二电流型电路块112的直流电压保持在期望的电平，并且不受典型的检波非线性信号的影响。
图2结合功率混频器发射机应用和实施例说明以上的讨论。用相同的标号表示对应的电路块。在该典型实施例中，四个输出级中的每一个模仿使用复制输出级210，该输出级210用来通过电阻212馈送任何直流偏移。在该电阻212上检测到的电压差是通过差动放大器216检测到的，该差动放大器216馈送直流控制和反馈电路220。该直流控制和反馈电路220用于提供偏置信号，来调节复制输出级210和第一块110’中的直流电流。
对应于这样的电路块的其它实例，可以参考4页附录，这是上述应用和实施例的典型电路图。
在各种应用中，复制电流型电路块相对于第二电流型电路块的具体实现会不同。如上所述，复制电流型电路块是第二电流型电路块的运行的功能性复制，没有必要是电路拷贝。此外，关于第二块的输入的复制，通过小刻度化部件大小和数值实现了节约功率。在一种典型实现中，采用因数1/4来实现所述小刻度化。
因此，本发明指向用于两个电流型电路装置之间的直流耦合的电路装置和用于实现关于其它方面的显著优点，包括降低功率消耗的信号处理方法。上述的种种实施例只是用于说明，而不是要限制本发明。本领域的技术人员很容易理解对本发明的各种改动和变化，不一定正好与此处所叙述和说明的典型实施例和应用一样。本发明的范围由下面的权利要求列出。