三级晶体管串迭的功率放大器制造技术

本发明专利技术公开了一种三级晶体管串迭的功率放大器，包含一第一级晶体管对、一第二级晶体管对、以及一第三级晶体管对。第一级晶体管对为低压元件，包含有两个第一级晶体管，两第一级晶体管分别接收极性反向的两动态偏压。第二级晶体管对为低压元件，耦接该第一级晶体管对形成一第一节点，第二级晶体管对包含有两个第二级晶体管，两第二级晶体管相互耦接形成一第二节点。而第三级晶体管对为高压元件，耦接第二级晶体管对，第三级晶体管对包含有两个第三级晶体管，用以输出一差动信号。其中，功率放大器转换差动信号为一单端信号后输出。

【技术实现步骤摘要】
三级晶体管串迭的功率放大器
本专利技术关于一种电子装置，特别是关于一种功率放大装置。
技术介绍
一般的功率放大器，为了稳定度及频率响应，多半会使用两级晶体管串迭(cascode)来实施。然而，在更高阶的工艺下，一般两级串迭的功率放大器，其晶体管串接的节点电压时常会有飘移的问题，导致输出差动信号随之飘移，较难满足晶体管元件的可靠度(reliability)要求。因此，如何提出一种大于两级晶体管串迭的功率放大器以解决可靠度问题，实为一急需克服的瓶颈。
技术实现思路
本专利技术的目的之一，在提供一种此专利技术是提出一种三级、或多级晶体管串迭(triplecascode)的设计以增加晶体管的操作上的可靠度(reliability)，且不影响线性度，同样能维持极佳的稳定度、增益及频率响应。本专利技术的一实施例提供了一种三级晶体管串迭的功率放大器。该三级晶体管串迭的功率放大器包含一第一级晶体管对、一第二级晶体管对、以及一第三级晶体管对。第一级晶体管对为低压元件，包含有两个第一级晶体管，两第一级晶体管分别接收极性反向的两动态偏压。第二级晶体管对为低压元件，耦接该第一级晶体管对形成一第一节点，第二级晶体管对包含有两个第二级晶体管，两第二级晶体管相互耦接形成一第二节点。而第三级晶体管对为高压元件，耦接第二级晶体管对，第三级晶体管对包含有两个第三级晶体管，用以输出一差动信号。其中，功率放大器转换差动信号为一单端信号后输出。本专利技术的另一实施例提供了一种多级晶体管串迭的功率放大器。多级晶体管串迭的功率放大器包含至少一第一级晶体管对、至少一第二级晶体管对、一第三级晶体管对。该第一级晶体管对为低压元件，每该第一级晶体管对包含有两个第一级晶体管，两第一级晶体管分别接收极性反向的两动态偏压。第二级晶体管对为低压元件，耦接对应的该第一级晶体管对形成至少一第一节点，每该第二级晶体管对包含有两个第二级晶体管，该两第二级晶体管相互耦接形成一第二节点。第三级晶体管对为高压元件，耦接一第二级晶体管对，第三级晶体管对包含有两个第三级晶体管，用以输出一差动信号。其中，第二级晶体管由第二节点接收一控制信号，以控制第一晶体管的跨压于一预设范围。本专利技术的另一实施例提供了一种三级晶体管串迭的功率放大器。三级晶体管串迭的功率放大器包含一第一级晶体管对、一第二级晶体管对、一第三级晶体管对。第一级晶体管对为低压元件，包含有两个第一级晶体管，两第一级晶体管的源极接地，两第一级晶体管的栅极分别接收极性反向的两动态偏压。第二级晶体管对为低压元件，耦接第一级晶体管对，第二级晶体管对包含有两个第二级晶体管。第三级晶体管对为高压元件，耦接第二级晶体管对，第三级晶体管对包含有两个第三级晶体管，用以输出一对差动信号。其中，两第二级晶体管由其栅极分别接收一控制信号，以控制两第一级晶体管的跨压于一预设范围。本专利技术实施例的三级或多级晶体管串迭的功率放大器利用控制信号控制串迭晶体管的跨压在一预设范围内，使电压不超过可靠度上限，解决现有技术中串迭晶体管节点电压的飘移的问题。附图说明图1显示本专利技术一实施例的三级晶体管串迭功率放大器的示意图。图2A显示本专利技术另一实施例的三级晶体管串迭功率放大器的示意图。图2B显示本专利技术另一实施例的三级晶体管串迭功率放大器的示意图。图2C显示本专利技术另一实施例的三级晶体管串迭功率放大器的示意图。图3显示本专利技术另一实施例的三级晶体管串迭功率放大器的示意图。其中，附图标记说明如下：10、20、30晶体管串迭功率放大装置11、21、31晶体管串迭单元12、22、32平衡转不平衡单元22a变压器22b电阻23控制电路24动态偏压源KM1、KM2、KM3、KMN晶体管对KM1a、KM1b、KM2a、KM2b、KM3a、KM3b、M1、M2晶体管具体实施方式图1显示本专利技术一实施例的一种三级晶体管串迭的功率放大装置的示意图。三级晶体管串迭的功率放大装置10包含有一晶体管串迭单元11与一平衡转不平衡单元(Balancetounbalanceunit)12。晶体管串迭单元11包含有一第一级晶体管对KM1、一第二级晶体管对KM2、以及一第三级晶体管对KM3。第一级晶体管对KM1，为低压元件，包含有两个第一级晶体管KM1a与KM1b，两第一级晶体管KM1a与KM1b分别接收极性反向的两动态偏压Vdyn1与Vdyn2。第二级晶体管对KM2，为低压元件，耦接第一级晶体管对KM1形成一第一节点A，第一节点A经由第一级晶体管KM1a接地。第二级晶体管对KM2包含有两个第二级晶体管KM2a与KM2b，两第二级晶体管KM2a与KM2b的两栅极耦接形成一第二节点B。第一级晶体管对KM1与第二级晶体管对KM2使用低压元件，以使其对应的节点有较小的寄生电容或需要较小的压降。第三级晶体管对KM3，耦接第二级晶体管对KM2。第三极晶体管KM3对为高压元件，例如可承受较大的输出电压摆幅。第三极晶体管对KM3包含有两个第三级晶体管KM3a与KM3b。第三级晶体管KM3a与KM3b用以输出一差动信号Sd1与Sd2。平衡转不平衡单元12耦接差动信号Sd1、Sd2，转换差动信号Sd1、Sd2以输出一单端信号Ss。一实施例，第一、第二晶体管对KM1、KM2的晶体管可使用核心元件(coredevice)为低压元件，可具有较小的寄生电容，且第二晶体管对KM2的晶体管要有够大的尺寸使其低阻抗特性不影响线性度。而第三晶体管对KM3的晶体管可使用输入/输出元件(i/odevice)为高压元件，以承受输出信号的振幅能量。以下以晶体管串迭单元11左半边的电路，包含晶体管KM3a、KM2a、KM1a作说明，右半边的电路可依此类推。于运作时，晶体管串迭单元11左半边的电路的第二级晶体管KM2a由第二节点B接收一控制信号VG2。由于第一级晶体管KM1a接地，因此可利用控制信号VG2控制流过晶体管KM3a、KM2a、KM1a的电流KId1，而可控制第一节点A对地的电压VD1大小，亦即控制第一级晶体管KM1a的跨压VDS(未图示)大小，例如可将第一节点A对地的电压VD1控制于一预设范围内，使电压VD1不超过可靠度(reliability)上限。依此类推，右半边电路节点A’的电压VD2－即控制第一级晶体管KM1b的跨压VDS(未图示)大小亦可被控制于预设范围内，使电压VD2不超过可靠度上限。依此方式，本实施例的三级晶体管串迭的功率放大装置可解决现有技术晶体管串接节点电压飘移的问题，让输出信号稳定，提高串迭晶体管功率放大装置的稳定性与可靠度。图2A显示本专利技术一实施例的一种三级晶体管串迭的功率放大装置200的示意图。三级晶体管串迭的功率放大装置20包含有一晶体管串迭单元21、与一平衡转不平衡单元22、一控制电路23、一动态偏压源24。三级晶体管串迭的功率放大装置200与三级晶体管串迭的功率放大装置100大致相同，三级晶体管串迭的功率放大装置200为一示范性的实施例，其利用控制电路23提供控制信号VG2，来控制第一节点A与节点A’的电压VD1、VD2在一预设范围内，亦即控制第一级晶体管KM1a、KM1b的跨压(未图示)大小在一预设范围内，使电压VD1、VD2不超过可靠度上限，解决现有技术中串迭晶体管节点电压的飘移的问题。另外，三级晶体管串迭的功率放大装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三级晶体管串迭的功率放大器，包含：一第一级晶体管对，为低压元件，包含有两个第一级晶体管，该两第一级晶体管分别接收极性反向的两动态偏压；一第二级晶体管对，为低压元件，耦接该第一级晶体管对形成一第一节点，该第二级晶体管对包含有两个第二级晶体管，该两第二级晶体管相互耦接形成一第二节点；以及一第三级晶体管对，为高压元件，耦接该第二级晶体管对，该第三级晶体管对包含有两个第三级晶体管，用以输出一差动信号；其中，该功率放大器转换该差动信号为一单端信号后输出。

【技术特征摘要】
1.一种三级晶体管串迭的功率放大器，包含：一第一级晶体管对，为低压元件，包含有两个第一级晶体管，该两第一级晶体管分别接收极性反向的两动态偏压；一第二级晶体管对，为低压元件，耦接该第一级晶体管对形成一第一节点，该第二级晶体管对包含有两个第二级晶体管，该两第二级晶体管相互耦接形成一第二节点；以及一第三级晶体管对，为高压元件，耦接该第二级晶体管对，该第三级晶体管对包含有两个第三级晶体管，用以输出一差动信号；其中，该功率放大器转换该差动信号为一单端信号后输出；更包含一控制电路以产生由该第二节点接收的一控制信号，以控制该第一节点对地的电压于一预设范围；其中该控制电路包含有：一运算放大器，其第一输入端接收一第一电压，以于输出端产生该控制信号；一第一电流源，用以提供一电流；一第二晶体管，其栅极耦接该运算放大器的输出端以形成一第三节点，漏极耦接该第一电流源，源极耦接该运算放大器的一第二输入端，以形成一第四节点；一第一晶体管，其漏极耦接该第四节点，其源极接地；其中该第二节点耦接该第三节点，且该第一晶体管与该第一级晶体管的放大系数成一比例关系，该第二晶体管与该第二级晶体管的放大系数成一比例关系，该第一节点对应该第四节点的电压作相对应的变化。2.一种多级晶体管串迭的功率放大器，包含：至少一第一级晶体管对，为低压元件，每该第一级晶体管对包含有两个第一级晶体管，该两个第一级晶体管分别接收极性反向的两动态偏压；至少一第二级晶体管对，为低压元件，耦接对应的该第一级晶体管对形成至少一第一节点，每该第二级晶体管对包含有两个第二级晶体管，该两个第二级晶体管相互耦接形成一第二节点；以及一第三级晶体管对，为高压元件，耦接一该第二级晶体管对，该第三级晶体管对包含有两个第三级晶体管，用以输出一差动信号；其中，每一该第二级晶体管由该第二节点接收一控制信号，以控制该第一级晶体管的跨压于一预设范围，且该功率放大器转换该差动信号为一单端信号后输出；更包含一控制电路以产生由该第二节点接收的一控制信号，以控制该第一节点对地的电压于一预设范围；其中该控制电路包含有：一运算放大器，其第一输入端接收一第一电压，以于输出端产生该控制信号；一第一电流源，用以提供一电流；一第二晶体管，其栅极耦接该运算放大器的输出端以形成一第三节点，漏极耦接该第一电流源，源极耦接该运算放大器的一第二输入端，以形成一第四节点；一第一晶体管，其漏极耦接该第四节点，其源极接地；其中该第二节点耦接该第三节...

【专利技术属性】
技术研发人员：任根生，王柏之，陈家源，
申请(专利权)人：瑞昱半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71