一种锗化硅E类功率放大器制造技术

本申请公开了一种锗化硅E类功率放大器，属于集成电路技术领域。本申请的锗化硅E类功率放大器包括：输入匹配模块，其将输入的恒包络调制信号进行耦合后输出；第一级放大电路，其将耦合后的信号进行第一级放大后输出，其中第一级为AB类工作状态；第二级放大电路，其将第一级放大后的功率信号进行第二级放大后输出，其中第二级为E类工作状态；整形网络模块，其单端输出端作为E类功率放大器的输出端，整形网络模块将第二级放大后的功率信号进行谐波滤除，输出单端功率信号。本申请的锗化硅E类功率放大器采用通过简单的电路结构实现对输入信号的二级放大，具有高功率效率、低谐波失真、结构简单、工作速度快、功耗低的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种锗化硅E类功率放大器
本申请涉及集成电路
，特别涉及一种锗化硅E类功率放大器。
技术介绍
随着射频集成电路技术的迅速发展，无线通信日益普及，C晶体工艺的集成单芯片射频收发机已经有很多应用，但是全集成C晶体功率放大器仍然是一个挑战。功率放大器简称功放，其作用主要是将输入的较微弱信号进行放大后，输出足够大的功率去推动负载。功率放大器需要输出比较大的功率，在整个射频系统中消耗90%以上的功耗，因此功率放大器的效率非常关键。传统CMOS功率放大器有击穿电压低，输出功率低，效率差的缺点。如图1为常见的CMOS功率放大器，功率放大器采用A类结构，不管是否有输入信号，晶体管都消耗电流。并且CMOS晶体管击穿电压通常为1.2V或者3.3V，因此较难获得高效率的输出功率。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述技术问题，本申请提供了一种锗化硅E类功率放大器。在本申请的一个技术方案中，提供一种锗化硅E类功率放大器，其包括：输入匹配模块，其两个输入端作为E类功率放大器的两个输入端，输入匹配模块将输入的恒包络调制信号进行耦合后输出；第一级放大电路，其两个输入端连接输入匹配模块的两个输出端，第一级放大电路将耦合后的信号进行第一级放大后输出，其中第一级为AB类工作状态；第二级放大电路，其两个输入端连接第一级放大电路的两个输出端，第二级放大电路将第一级放大后的功率信号进行第二级放大后输出，其中第二级为E类工作状态；整形网络模块，其两个输入端连接第二级放大电路的两个输出端，整形网络模块的单端输出端作为E类功率放大器的输出端，整形网络模块将第二级放大后的功率信号进行谐波滤除，输出单端功率信号。本申请的技术方案中能够通过简单的电路结构实现对输入信号的二级放大，具有高功率效率、低谐波失真、结构简单、工作速度快、功耗低的优点。附图说明图1为现有技术中常见的CMOS管功率放大器的示意图；图2为本申请锗化硅E类功率放大器的一个具体实施方式的示意图；图3为本申请锗化硅E类功率放大器的一个具体实施例的示意图；附图中的各部件标记如下：1-第一变压器、2-第一晶体管、3-第二晶体管、4-第三晶体管、5-第四晶体管、6-第二变压器、7-第一电容、8-第五晶体管、9-第六晶体管、10-第七晶体管、11-第八晶体管、12-第三变压器、13-第二电容、14-电感、15-第三电容、16-第四电容。具体实施方式为了使本申请的上述特征和优点更加易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请做进一步详细说明。该详细说明仅仅是为了帮助理解本申请，本申请的保护范围不仅仅限于具体实施方式中的具体说明。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。工作在射频频段的E类功率放大器，由于功率放大级晶体管可以等效为高速开关，若只是一级放大，为了使开关晶体管快速开关切换，输入信号的摆幅必须足够大，导致输入功率相应增大，但功率放大器的重要指标-功率附加效率就会因此降低。因此本申请采用两级结构，充分利用E类功率放大器的高效率特性，第一级将输入的恒包络调制信号进行预放大，使其能够满足第二级放大电路输入差分对管可以快速开关要求。每一级的交叉耦合对管可以进一步加快开关速度，满足高频应用。同时，采用差分结构可以避免二次谐波电流对衬底的干扰，充分滤除二次及高阶偶次谐波，消除衬底耦合，使器件不易被击穿。图2示出了本申请一种锗化硅E类功率放大器的一个具体实施方式中，在该具体实施方式中本申请一种锗化硅E类功率放大器主要包括：输入匹配模块，其两个输入端作为E类功率放大器的两个输入端，输入匹配模块将输入的恒包络调制信号进行耦合后输出。图3为本申请锗化硅E类功率放大器的一个具体实施例。在该具体实施例中，输入匹配模块包括第一变压器1。优选的，第一变压器1包括圈数比为1：1的初级绕组和次级绕组。在该具体实施例中，采用1:1的变压器的目的为隔离干扰，将两个晶体管的基极分别接在次级绕组的两端，使两个晶体管的基极接受相位相反的信号。在图2所示的具体实施方式中，本申请一种锗化硅E类功率放大器还包括：第一级放大电路，其两个输入端连接输入匹配模块的两个输出端，第一级放大电路将耦合后的信号进行第一级放大后输出，其中第一级为AB类工作状态。在图3所示的具体实施例中，第一级放大电路包括：第一晶体管2、第二晶体管3、第三晶体管4、第四晶体管5、第二变压器6和第一电容7；其中，第一晶体管2的基极和第四晶体管5的基极作为第一级放大电路的两个输入端；第一晶体管2的发射极、第二晶体管3的发射极、第三晶体管4的发射极和第四晶体管5的发射极接地；第二变压器6的一个输入端连接第一晶体管2的集电极、第二晶体管3的集电极和第三晶体管4的基极，第二变压器6的另一个输入端连接第四晶体管5的集电极、第三晶体管4的集电极和第二晶体管3的基极，第二变压器6的两个输出端分别连接第一电容7的两端，并作为第一级放大电路的输出端。在图3所示的具体实施例中，第一晶体管2、第二晶体管3、第三晶体管4和第四晶体管5为锗化硅异质结双极晶体管。在该具体实施例中，与CMOS工艺相比，SiGeBiCMOS工艺具有更高的特征频率，从而能有效减少噪声。另外，SiGeBiCMOS工艺能充分改善双极型器件的大信号性能，提高器件击穿电压，通过增加栅氧厚度和延展漏区也可以提高响应晶体管器件的性能，从而适用于功率放大器的应用。在图3所示的具体实施例中，第一晶体管2、第二晶体管3、第三晶体管4和第四晶体管5为NPN型三极管。第一级放大电路为AB类工作状态，能够提供大的功率增益。具体地，恒包络调制信号通过第一变压器1耦合进入到第一级放大电路的差分输入对管，其中第一晶体管2和第四晶体管5为第一级差分放大管，提供第一级信号放大。第一晶体管2和第四晶体管5可等效为开关，当开关断开时，集电极电流为0；开关闭合时，晶体管可等效为导通电阻Ron，若第一晶体管2输入INP，第四晶体管5输入INN时，第一晶体管2导通，第四晶体管5关闭，同时由于第四晶体管5的集电极为高电平，所以第二晶体管3导通，第三晶体管4截止，这样加速了第一晶体管2进入放大区，反之同理。第二晶体管3和第三晶体管4为交叉耦合管，用于提高第一晶体管2和第四晶体管5的开关速度，进一步降低了器件尺寸，节省了芯片面积。第二变压器6作为级间匹配，提供第一级放大电路负载。在图2所示的具体实施方式中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锗化硅E类功率放大器，其特征在于，包括：/n输入匹配模块，其两个输入端作为所述E类功率放大器的两个输入端，所述输入匹配模块将输入的恒包络调制信号进行耦合后输出；/n第一级放大电路，其两个输入端连接所述输入匹配模块的两个输出端，所述第一级放大电路将耦合后的信号进行第一级放大后输出，其中第一级为AB类工作状态；/n第二级放大电路，其两个输入端连接所述第一级放大电路的两个输出端，所述第二级放大电路将第一级放大后的功率信号进行第二级放大后输出，其中第二级为E类工作状态；/n整形网络模块，其两个输入端连接所述第二级放大电路的两个输出端，所述整形网络模块的单端输出端作为所述E类功率放大器的输出端，所述整形网络模块将第二级放大后的功率信号进行谐波滤除，输出单端功率信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种锗化硅E类功率放大器，其特征在于，包括：
输入匹配模块，其两个输入端作为所述E类功率放大器的两个输入端，所述输入匹配模块将输入的恒包络调制信号进行耦合后输出；
第一级放大电路，其两个输入端连接所述输入匹配模块的两个输出端，所述第一级放大电路将耦合后的信号进行第一级放大后输出，其中第一级为AB类工作状态；
第二级放大电路，其两个输入端连接所述第一级放大电路的两个输出端，所述第二级放大电路将第一级放大后的功率信号进行第二级放大后输出，其中第二级为E类工作状态；
整形网络模块，其两个输入端连接所述第二级放大电路的两个输出端，所述整形网络模块的单端输出端作为所述E类功率放大器的输出端，所述整形网络模块将第二级放大后的功率信号进行谐波滤除，输出单端功率信号。


2.根据权利要求1所述的锗化硅E类功率放大器，其特征在于，所述输入匹配模块包括第一变压器。


3.根据权利要求2所述的锗化硅E类功率放大器，其特征在于，所述第一变压器包括圈数比为1：1的初级绕组和次级绕组。


4.根据权利要求1所述的锗化硅E类功率放大器，其特征在于，所述第一级放大电路包括：第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第二变压器和第一电容；其中，
所述第一晶体管的基极和第四晶体管的基极作为所述第一级放大电路的两个输入端；
所述第一晶体管的发射极、所述第二晶体管的发射极、所述第三晶体管的发射极和所述第四晶体管的发射极接地；
所述第二变压器的一个输入端连接所述第一晶体管的集电极、所述第二晶体管的集电极和所述第三晶体管的基极，所述第二变压器的另一个输入端连接所述所述第四晶体管的集电极、所述第三晶体管的集电极和所述第二晶体管的基极，所述第二变压器的两个输出端分别连接所述第一电容的两端，并作为所述第一级放大电路的输出端。


5.根据权利要求4所述的锗化硅E类功...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏杰，韩标，徐祎喆，朱勇，
申请(专利权)人：北京百瑞互联技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11