开关功率放大器和数字发射机制造技术

本发明专利技术提供一种开关功率放大器，其包括：驱动模块，用于将输入信号初步放大以生成驱动信号；末级放大电路模块，其包括D类功率放大电路，该末级放大电路模块由所述驱动信号驱动，用于将所述驱动信号放大并输出放大后的信号；自举电路模块，用于提高所述D类功率放大电路的输出端的电压，以减小驱动所述末级放大电路模块时产生的功耗。本发明专利技术还提供一种包括上述开关功率放大器的数字发射机。本发明专利技术通过引入自举电路结构，可以有效减少电路的驱动功耗，从而有效提升电路的工作效率，进而提高整个数字发射机的性能。

【技术实现步骤摘要】
开关功率放大器和数字发射机
本专利技术涉及功率放大器领域，具体地，涉及一种开关功率放大器和数字发射机。
技术介绍
A类功率放大器、B类功率放大器和AB类功率放大器通常被用作线性模拟功率放大器。这些线性模拟功率放大器具有良好的线性但效率较低，因此导致了较大的功率损失。为了解决这个问题，己提出了提供高效率的开关功率放大器(也被称为D类功率放大器)。开关功率放大器为数字功率放大器，是数字发射机的核心单元，有着高工作效率的特点，可以减小功耗，进而提升整个数字发射机的性能。目前，无线通信系统中对信号的传输质量、抗干扰能力以及工作效率的需求越来越高，因此开关功率放大器的工作效率和电路性能还需要进一步提升。
技术实现思路
针对上述问题，为了能进一步提升功率放大器的工作效率与电路性能，本专利技术的实施例提出了一种开关功率放大器，包括：驱动模块，用于将输入信号初步放大以生成驱动信号；末级放大电路模块，包括D类功率放大电路，所述末级放大电路模块由所述驱动信号驱动，用于将所述驱动信号放大并输出放大后的信号；以及自举电路模块，用于提高所述D类功率放大电路的输出端的电压，以减小驱动所述末级放大电路模块时产生的功耗。在一些实施例中，所述输入信号为两路差分信号，所述驱动模块包括：两个电平放大电路，分别用于放大所述两路差分信号中的一路；两个电平转移电路，用于将放大后的所述两路差分信号进行降压，得到两路负值电压信号；以及差分放大电路，所述差分放大电路为双端输入双端输出的结构，用于对所述两路负值电压信号进行二次放大，得到一对差分的所述驱动信号。在一些实施例中，所述电平转移电路包括用于降压的至少一个二极管。在一些实施例中，所述二极管包括肖特基二极管。在一些实施例中，所述输入信号和所述驱动信号均为一对差分信号，所述D类功率放大电路用于对两路差分的所述驱动信号进行电压选通并放大，输出一路放大后的电压信号。在一些实施例中，所述末级放大电路模块还包括滤波电路，用于滤除所述放大后的电压信号中的谐波信号。在一些实施例中，所述自举电路模块包括串联连接的二极管和电容，在此，二极管可以为肖特基二极管。在一些实施例中，所述驱动模块和所述末级放大电路模块中均包括氮化镓晶体管。本专利技术另一方面提供了一种包括上述的开关功率放大器的数字发射机。基于上述技术方案可知，本专利技术至少取得了以下有益效果：本专利技术提出了一种包括自举电路结构的开关功率放大器和数字发射机，自举电路结构的引入，可以有效减少电路的驱动功耗，从而有效提升电路的工作效率，进而提高整个数字发射机的性能。附图说明图1为本专利技术的一个实施例的开关功率放大器的电路图；图2为图1中的开关功率放大器的输入信号与输出信号的电压-时间曲线图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。除非另外定义，本专利技术使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。图1为本专利技术的一个实施例的开关功率放大器的电路图，如图1所示，该开关功率放大器包括驱动模块1、末级放大电路模块2和自举电路模块3，其中，驱动模块1用于将输入信号放大以生成驱动信号；末级放大电路模块2包括D类功率放大电路，末级放大电路模块2由驱动信号驱动，用于将驱动信号放大并输出放大后的信号；自举电路模块3用于提高D类功率放大电路的输出端的电压，以减小驱动末级放大电路模块2时产生的功耗。自举电路也叫升压电路，通过在开关功率放大器电路中引入自举电路结构，提高D类功率放大电路的输出端的电压，可以有效减少电路的驱动功耗，从而有效提升电路的工作效率。根据一些实施例，自举电路模块3包括电容C1和二极管D1，二极管D1例如为肖特基二极管。在自举电路模块3中，电容C1用于存储电荷，二极管D1用于防止电流倒灌。通过上述结构，便可将电容C1上的电压自举供给到D类功率放大电路的输出端，即图1中的节点J7处。根据一些实施例，输入信号为两路差分信号，例如为差分CML信号，如图1所示，驱动模块1包括两个电平放大电路、两个电平转移电路和差分放大电路。两个电平放大电路分别用于放大两路差分信号中的一路；两个电平转移电路用于将放大后的两路差分信号进行降压，得到两路负值电压信号；差分放大电路为双端输入双端输出的结构，用于对降压后的两路差分信号进行二次放大，得到一对差分的驱动信号。根据一些实施例，电平转移电路包括用于降压的至少一个二极管，例如肖特基二极管。根据一些实施例，D类功率放大电路用于对两路差分的驱动信号进行电压选通并放大，输出一路放大后的电压信号；末级放大电路模块2还包括滤波电路，用于滤除放大后的电压信号中的谐波信号。根据一些实施例，驱动模块1和末级放大电路模块2中均包括氮化镓晶体管。优选地，驱动模块1和末级放大电路模块2中使用的所有晶体管均为氮化镓晶体管。氮化镓晶体管可以对高工作频率的信号进行稳定的放大和输出。另一方面，本专利技术还提供了一种使用上述的开关功率放大器的数字发射机。该数字发射机的应用可以提升无线通信系统的抗干扰能力、信号的传输质量以及工作效率。本专利技术中的数字发射机采用上述的功率放大器，能进一步提高数字发射机的性能。下面结合附图介绍本专利技术的一个具体实施例，开关功率放大器的电路结构如图1所示。驱动模块1的输入信号为一对差分信号VIN+和VIN-，例如输入信号可以为差分CML信号。VIN+和VIN-分别经过两路相同的电平放大电路和电平转移电路的处理后，两路差分信号连接至差分放大电路。具体地，以信号VIN+所在的一路为例，晶体管T1的栅极耦接于信号VIN+，晶体管T1的源极耦接于源极电压Vss1，晶体管T1的漏极与节点J1耦接，同时，电阻R1的一端与节点J1耦接，电阻R1的另一端耦接于漏级电压VDD1；晶体管T2+的栅极与节点J1耦接，晶体管T2+的漏极接于漏级电压VDD2，晶体管T2+的源极经过多个串联的二极管的降压后，与节点J2耦接；晶体管T2-的漏极与节点J2耦接，晶体管T2-的源极与栅极短接后，耦接于源极电压Vss2；下一级的差分放大电路中的晶体管T3的栅极与节点J2耦接。经过以上结构，信号VIN+在被放大后，再通过多个串联的肖特基二极管的降压，形成负值电压信号；同理，另一路差分信号VIN-会形成另一路降压负值电压信号，然后将两路负值电压信号作为差分放大电路的输入信号。进一步地，晶体管T3的栅极和晶体管T4的栅极分别接收上述的两路负值电压信号，晶体管T3的源极和晶体管T4的源极通过节点J3短接后，均耦接于源极电压Vss3；晶体管T3的漏极与节点J5耦接，晶体管T4的漏极与节点J6耦接，节点J5和节点J6还分别与末级放大电路模块2中的晶体管T+和晶体管T-耦接。上述的两路负值电压信号在经过差分放大电路的放大后作为驱动信号，通过节点J5和节点J6传输至末级放大电路模块2，以驱动末级放大电路模块2；该差分放大电路为双端输入双端输出的类型，得到的驱动信号为一对差分信号。同时，电阻R3的两端分别与节点J4和节点J5耦接，二极管D1的阳极耦本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关功率放大器，其特征在于，包括：驱动模块，用于将输入信号初步放大以生成驱动信号；末级放大电路模块，包括D类功率放大电路，所述末级放大电路模块由所述驱动信号驱动，用于将所述驱动信号放大并输出放大后的信号；以及自举电路模块，用于提高所述D类功率放大电路的输出端的电压，以减小驱动所述末级放大电路模块时产生的功耗。

【技术特征摘要】
1.一种开关功率放大器，其特征在于，包括：驱动模块，用于将输入信号初步放大以生成驱动信号；末级放大电路模块，包括D类功率放大电路，所述末级放大电路模块由所述驱动信号驱动，用于将所述驱动信号放大并输出放大后的信号；以及自举电路模块，用于提高所述D类功率放大电路的输出端的电压，以减小驱动所述末级放大电路模块时产生的功耗。2.根据权利要求1所述的开关功率放大器，其特征在于，所述输入信号为两路差分信号，所述驱动模块包括：两个电平放大电路，分别用于放大所述两路差分信号中的一路；两个电平转移电路，用于将放大后的所述两路差分信号进行降压，得到两路负值电压信号；以及差分放大电路，所述差分放大电路为双端输入双端输出的结构，用于对所述两路负值电压信号进行二次放大，得到一对差分的所述驱动信号。3.根据权利要求2所述的开关功率放大器，其特征在于，所述电平转移电路包括用于降压的至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗卫军，刘辉，张杰，来龙坤，徐进，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11