片上集成检波功能的CMOS功率放大器芯片制造技术

本发明专利技术公开了片上集成检波功能的CMOS功率放大器芯片，属于通信技术领域。包括具有温度补偿功能的功率放大器和用于检测所述功率放大器的输出功率的功率检测器，通过在功率放大器的输出端口RF_out并联一个电阻，通过该电阻把射频信号传输至工作在亚阈值区晶体管的输入端，经过该晶体管产生DC以及高次谐波分量，最后经过RC低通滤波后，输出检波电压Vout，即可检测到功率放大器的幅值变化。本发明专利技术电路结构简单、面积小、成本低、性能优良，能够实现宽动态范围、低温度敏感度，为硅基小型化片上集成检波功能的CMOS功率放大器芯片提供了一个解决方案。个解决方案。个解决方案。

【技术实现步骤摘要】
片上集成检波功能的CMOS功率放大器芯片


[0001]本专利技术涉及CMOS功率放大器芯片，具体涉及片上集成检波功能的CMOS功率放大器芯片。

技术介绍

[0002]随着通信技术的不断发展，无线通信技术也越来越成熟，射频功率放大器是各种无线通信系统中不可或缺的关键器件，它主要用于将收发信机输出的已调制射频信号进行功率放大，以得到满足无线通信需求的射频信号。在实际应用过程中，通常需要对射频功率放大器输出的射频信号进行功率检测，从而为无线通信系统的精确控制提供依据。因此，亟需一种小型化片上集成检波功能的CMOS功率放大器芯片。
[0003]现有技术中，公开号为CN104852695A，公开日为2015年08月19日，名称为“一种用于功率放大器的自偏置功率检测电路”的中国专利技术专利，公开了一种用于功率放大器的自偏置功率检测电路，包括信号采集电路、信号放大电路和信号整形电路，其中：信号采集电路用于从被检测电路中采集信号，并能够控制采集的信号大小；信号放大电路用于对信号采集电路采集的信号进行放大，以实现足够的输出电平信号；信号整形电路用于对放大后信号进行整形和滤波，从而输出平滑的电平信号。
[0004]上述专利技术专利采用电容耦合的方式对功率放大器的信号进行采集，可以得到正比于功率放大器输出功率的电压信号。然而，采用该功率检测电路得到的检波器输出电压在高低温（
‑
55℃~+85℃）状态下波动较大，无法为无线通信系统的精确控制提供依据。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在提供一种片上集成检波功能的CMOS功率放大器芯片，在具有温补功能的功率放大器的输出端口并联一个电阻，通过该电阻把射频信号传输至与功率放大器连接的功率检测器，使放大器增益、放大器输出功率和检波器输出电压在高低温（
‑
55℃~+85℃）状态下波动很小。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案如下：片上集成检波功能的CMOS功率放大器芯片，其特征在于，包括具有温度补偿功能的功率放大器和用于检测所述功率放大器输出功率的功率检测器；所述功率放大器包括第一级放大、第二级放大和第三级放大，其中，第一级放大和第二级放大均为共源极放大器，第三级放大为采用变压器巴伦功率合成的差分放大器；所述功率检测器包括检波管第五NMOS管和由第九电阻R9和第七电容C7构成的RC低通滤波器，以及第六电容C6、第七电阻R7、PMOS管P1、第八电阻R8和偏置电路四；所述偏置电路四用于为第五NMOS管M5提供和温度成负斜率的偏压，使第五NMOS管M5工作在亚阈值区域；功率放大器的第三级放大输出端口RF_out并联有一个电阻，功率放大器输出的射频信号通过该电阻传输至功率检测器，并经过所述检波管产生DC以及高次谐波分量，最后经过RC低通滤波器后，输出检波电压Vout。
[0007]进一步的，功率检测器的输入端通过第五电阻R5连接功率放大器的输出端RF_
out，第五电阻R5的第二端连接第六电容C6的第一端，第六电容C6的第二端连接第六电阻R6的第一端及第五NMOS管M5的栅极，第六电阻R6的第二端接至偏置电路四，第五NMOS管M5的源极接地，第五NMOS管M5的漏极连接第七电阻R7的第一端及第九电阻R9的第一端，第七电阻R7的第二端连接第一PMOS管P1的漏极，第一PMOS管P1的栅极连接第八电阻R8的第一端，第一PMOS管P1的源极连接电源电压Vdd，第八电阻R8的第二端连接控制电压VG_tr；第九电阻R9的第二端为检测电压输出端口，同时连接第七电容C7的第一端，第七电容C7的第二端接地。
[0008]进一步的，所述第一级放大包括第一电容C1、第一电感L1、第二电感L2、偏置电路一和第一NMOS管M1；功率放大器的输入端RF_in通过第一电容C1连接至第一电感L1的第一端，第一电感L1的第二端连接第一电阻R1的第一端及第一NMOS管M1的栅极，第一电阻R1的第二端连接至偏置电路一的输出端，第一NMOS管M1的源极连接第二电感L2的第一端，第二电感L2的第二端接地。
[0009]进一步的，所述第二级放大包括第二电容C2、第四电感L4、第三电感L3、第五电感L5、偏置电路二、第二NMOS管M2、第六电感L6和第三电容C3，第一NMOS管M1的漏极连接第三电感L3的第一端及第四电感L4的第一端，第三电感L3的第二端连接电源电压Vdd，第四电感L4的第二端接第二电容C2的第一端，第二电容C2的第二端连接第二电阻R2的第一端及第二NMOS管M2的栅极，第二电阻R2的第二端连接至偏置电路二的输出端，第二NMOS管M2的源极连接第五电感L5的第一端，第五电感L5的第二端接地，第二NMOS管M2的漏极连接第六电感L6的第一端及第三电容C3的第一端，第六电感L6的第二端连接电源电压Vdd。
[0010]进一步的，所述第三级放大包括第一巴伦Blun_1、第四电容C4、第三电阻R3、第三NMOS管M3、第五电容C5、第四电阻R4、第四NMOS管M4、偏置电路三和第二巴伦Blun_2；第三电容C3的第二端连接第一巴伦Blun_1的单端输入端，第一巴伦Blun_1的差分输出第一端口连接第四电容C4的第一端、第三电阻R3的第一端及第三NMOS管M3的栅极，第一巴伦Blun_1的差分输出第二端口连接第五电容C5的第一端、第四电阻R4的第一端及第四NMOS管M4的栅极，第三电阻R3的第二端及第四电阻R4的第二端连接至偏置电路三的输出端；第三NMOS管M3的源极接地，第四NMOS管M4的源极接地，第三NMOS管M3的漏极和第五电容C5的第二端连接第二巴伦Blun_2的差分输入第二端口，第四NMOS管M4的漏极和第四电容C4的第二端连接第二巴伦Blun_2的差分输入第一端口，第二巴伦Blun_2的差分输入端中间抽头连接至电源电压Vdd，第二巴伦Blun_2的单端输出端为功率放大器的输出端RF_out。
[0011]进一步的，第三NMOS管M3和第四NMOS管M4的单指栅长、栅宽和总指数相同，第三NMOS管M3和第四NMOS管M4的指数是第二NMOS管M2的2倍。
[0012]进一步的，第二NMOS管M2和第一NMOS管M1的单指栅长和栅宽相同，第二NMOS管M2的指数是第一NMOS管M1的2倍。
[0013]进一步的，偏置电路一、偏置电路二、偏置电路三以及偏置电路四的电路结构相同，均包括一个NMOS管M和一个电阻R；该NMOS管M的源极接地，该NMOS管M的栅极和该NMOS管M的漏极短接，该NMOS管M的漏极接i_in端，该NMOS管M的栅极连接电阻R的第一端，电阻R的第二端连接i_out端。
[0014]进一步的，偏置电路一、偏置电路二、偏置电路三以及偏置电路四均与多路带隙基
准电流源连接，由多路带隙基准电流源提供镜像电流。
[0015]本专利技术的有益效果：1、本专利技术方案，在具有温补功能的功率放大器的输出端口RF_out并联一个电阻，通过该电阻把射频信号传输至工作在亚阈值区晶体管的输入端，经过该晶体管产生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.片上集成检波功能的CMOS功率放大器芯片，其特征在于，包括具有温度补偿功能的功率放大器和用于检测所述功率放大器输出功率的功率检测器；所述功率放大器包括第一级放大、第二级放大和第三级放大，其中，第一级放大和第二级放大均为共源极放大器，第三级放大为采用变压器巴伦功率合成的差分放大器；所述功率检测器包括检波管第五NMOS管和由第九电阻R9和第七电容C7构成的RC低通滤波器，以及第六电容C6、第七电阻R7、PMOS管P1、第八电阻R8和偏置电路四；所述偏置电路四用于为第五NMOS管M5提供和温度成负斜率的偏压，使第五NMOS管M5工作在亚阈值区域；功率放大器的第三级放大输出端口RF_out并联有一个电阻，功率放大器输出的射频信号通过该电阻传输至功率检测器，并经过所述检波管产生DC以及高次谐波分量，最后经过RC低通滤波器后，输出检波电压Vout。2.根据权利要求1所述的片上集成检波功能的CMOS功率放大器芯片，其特征在于：功率检测器的输入端通过第五电阻R5连接功率放大器的输出端RF_out，第五电阻R5的第二端连接第六电容C6的第一端，第六电容C6的第二端连接第六电阻R6的第一端及第五NMOS管M5的栅极，第六电阻R6的第二端接至偏置电路四，第五NMOS管M5的源极接地，第五NMOS管M5的漏极连接第七电阻R7的第一端及第九电阻R9的第一端，第七电阻R7的第二端连接第一PMOS管P1的漏极，第一PMOS管P1的栅极连接第八电阻R8的第一端，第一PMOS管P1的源极连接电源电压Vdd，第八电阻R8的第二端连接控制电压VG_tr；第九电阻R9的第二端为检测电压输出端口，同时连接第七电容C7的第一端，第七电容C7的第二端接地。3.根据权利要求1所述的片上集成检波功能的CMOS功率放大器芯片，其特征在于：所述第一级放大包括第一电容C1、第一电感L1、第二电感L2、偏置电路一和第一NMOS管M1；功率放大器的输入端RF_in通过第一电容C1连接至第一电感L1的第一端，第一电感L1的第二端连接第一电阻R1的第一端及第一NMOS管M1的栅极，第一电阻R1的第二端连接至偏置电路一的输出端，第一NMOS管M1的源极连接第二电感L2的第一端，第二电感L2的第二端接地。4.根据权利要求3所述的片上集成检波功能的CMOS功率放大器芯片，其特征在于：所述第二级放大包括第二电容C2、第四电感L4、第三电感L3、第五电感L5、偏置电路二、第二NMOS管M2、第六电感L6和第三电容C3，第一NMOS管M1的漏极连接第三电感L3的第一端及第四电感L4的第一端，第三电感L3的第二端连接电源电压Vdd，第四电感L4的第二端接第二电容C2的第一端，第二电容...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑中万，宋柏，陈涛，
申请(专利权)人：成都知融科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：