一种应用于高线性功率放大器的自动调整偏置电路制造技术

本发明专利技术一种应用于高线性功率放大器的自动调整偏置电路，解决了现有偏置电路晶体管的工作电压补偿不足或过度补偿的技术问题，电路包括偏置电压支路和反馈回路，反馈回路包括复制支路和反馈支路，反馈支路与复制支路形成环路连接，偏置电压支路与复制支路相并接，偏置电压支路采集信号变化输出偏置电压；复制支路复制偏置电压支路电流参数；反馈支路根据复制的电流参数变化，输出相应的补偿电流至偏置电压支路。本发明专利技术在输出功率很大的时候提高偏置电压，补偿功率增益提高了功率放大器的线性度。实现芯片全集成，电路结构简单，芯片制作成本低。电路反应速度快，精度高，效果好。电阻寄生参数小，对功率放大器的核心电路的性能影响小。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于高线性功率放大器的自动调整偏置电路
本专利技术涉及模拟电子
，尤其涉及一种应用于高线性功率放大器的自动调整偏置电路。
技术介绍
功率放大器是现代通信模块中射频前端的重要组成部分，所有含有信号发射功能的通信模块均需要功率放大器进行信号的放大并发射出去。随着现代通信技术的发展，功率放大器的需求量越来越多，同时根据不同的应用要求，不同性能要求的功率放大器的发展越来越快。对于发射幅度调制信号的功率放大器而言，线性度是非常重要的指标，否则容易造成幅度失真，信号无法正确传输。功率放大器的线性度衡量了由于电路自身的非线性而引入的信号失真程度，决定了功率放大器能处理的最大信号功率。由于非线性造成的信号失真主要包括谐波失真、增益压缩、信号阻塞和交调失真，非线性通常会造成需要的信号不能正确地解调，功率放大器的误码率大大增加。造成功率放大器非线性的信号失真最主要的是增益压缩，即功率放大器在输出大功率时功率放大器的功率增益是否能保持恒定。由于器件的非线性，当功率放大器输出大功率信号时的增益会低于功率放大器输出小功率信号时的增益，输出信号的增大导致器件非线性增强造成信号的功率放大器的增益压缩。衡量的指标为功率放大器的功率增益压缩了1dB时对应的功率放大器的输出功率大小，即输出1dB压缩点（Outputcompressionpoint1dB,OP1dB），高线性功率放大器要求该指标非常好，越接近功率放大器的最大输出功率越好。为了降低功率放大器的增益压缩，理论方法都是对器件的非线性进行补偿。当功率率放大器输出大功率信号的时候，晶体管的工作状态会发生变化，直流工作点发生偏移，造成晶体管的夸导变小，阻抗发生变化。常用的补偿方法都是在传统偏置电路的基础上增加一部分自动补偿电路，在功率放大器输出大功率信号的时候自动补偿电路可以根据输出信号的幅度进行补偿晶体管的直流工作点，保持增益的稳定，提高功率放大器的输出1dB压缩点。传统常规偏置电路加上补偿电路的方案有很好的效果，但是也有很大的缺点，偏置电路和补偿电路是两部分电路，同时接入功率放大器的放大晶体管栅极，寄生电容等参数大，对功率放大器的其他性能影响比较大，比如增益的下降，工作频率偏移等。同时补偿电路的设计比较复杂，补偿阈值比较难控制，容易晶体管的工作电压补偿不足或者过度补偿，造成增益曲线的凸起或者凹陷，增益平坦度非常差，也会造成信号的失真。目前，芯片集成方案还有很多，但是补偿电路引入的问题均存在还无法很好地解决，并没有显示出非常优越地性能优势。为了提高功率放大器的线性度，需要优化偏置电路和补偿电路，能精准控制补偿电路的阈值，平滑地补偿功率放大器的功率增益，在大输出功率时保持增益恒定，提高增益平坦度。公开号为CN109643137A的专利文献公开了一种电流参考电路，包括：电流源，第一p沟道金属氧化物半导体(p-channelmetaloxidesemiconductor，PMOS)晶体管，其具有耦合到第一电源电压的源极、栅极和耦合到电流源的漏极，以及n沟道MOS(n-channelMOS，NMOS)晶体管，其具有耦合到第二电源电压的漏极、耦合到所述第一PMOS晶体管的所述漏极的栅极。所述电流参考电路还包括第一电阻元件，其具有耦合到所述NMOS晶体管的源极和所述第一PMOS晶体管的栅极的第一端子以及耦合到地电位的第二端子，第二PMOS晶体管，其具有耦合到所述第一电源电压的漏极，以及第二电阻元件，其具有耦合到所述第一电阻元件的所述第一端子的第一端子和耦合到所述第二PMOS晶体管的所述栅极的第二端子。但该申请着重于解决低低电源电压产生参考电流的噪声问题，没有完全解决现有技术晶体管的工作电压补偿不足或者过度补偿的技术问题。
技术实现思路
本专利技术主要是解决了现有偏置电路晶体管的工作电压补偿不足或者过度补偿的技术问题，提供了一种应用于高线性功率放大器的自动调整偏置电路。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种应用于高线性功率放大器的自动调整偏置电路，其特征在于：包括偏置电压支路和反馈回路，反馈回路包括复制支路和反馈支路，反馈支路与复制支路形成环路连接，偏置电压支路与复制支路相并接，偏置电压支路，采集信号变化输出偏置电压；复制支路，与偏置电压支路为相对称电路结构，复制偏置电压支路电流参数；反馈支路，包括晶体管M1、晶体管M2和恒流源，恒流源输出端、晶体管M1栅极分别与晶体管M2漏极连接，恒流源输入端、晶体管M1漏极分别连接电源，晶体管M1源极连接偏置电压支路输入端，晶体管M2源极接地，晶体管M2栅极与复制支路连接输入复制的电流参数，根据复制的电路参数变化，控制晶体管M1输出相应的补偿电流至偏置电压支路。其中恒流源电流IREF为基准电流保持不变，可以使用PMOS晶体管实现，具有高阻抗。本专利技术通过监测功率放大器放大晶体管的栅极信号幅度，自动调整偏置电路的偏置电压进而在输出功率很大的时候提高偏置电压，补偿功率增益提高了功率放大器的线性度。本专利技术可以实现芯片全集成，电路结构简单，反应速度快，寄生参数小，对功率放大器的核心电路的性能影响小。在输出大功率信号时，偏置电压因为栅极信号幅度大，寄生器件的损耗不容忽视，发生迅速下降，复制支路复制偏置电压支路电流，复制支路对应的电压同步发生下降，即晶体管M2栅极电压下降，但是通过晶体管的电流是基准电流基本不变，因此晶体管漏极电压要增大才能保证通过晶体管M2的电流保持不变。而漏端电压的增加使得流过晶体管M1的电流大幅度地增加，形成补偿值输入到偏置电压支路，提高了偏置电压支路输入电压，进而增大了其电流，增大了偏置电压。通过复制电路加上负反馈环的作用，对偏置电压进行了补偿，作为一种优选方案，所述复制支路包括晶体管M3、电阻R1和电阻R2，晶体管M3漏极通过反馈支路输入端后连接电源，晶体管M3漏极分别与晶体管M3栅极、偏置电压支路输入端连接，晶体管M1源极与晶体管M3漏极连接，晶体管M3源极连接电阻R1一端，电阻R1另一端连接电阻R2一端，电阻R2另一端接地，电阻R1和电阻R2相连间的连接点与反馈支路晶体管M2栅极相连。复制支路的电路结构与偏置电压支路的电路结构对称，偏置电压支路电流发生变化，复制支路电流发生同步变化，即复制支路复制偏置电压支路的电流参数，复制支路与反馈支路共同构成一个反馈回路。作为一种优选方案，所述偏置电压支路包括晶体管M4、电阻R3和电阻R4，晶体管M4漏极分别与复制支路晶体管M3漏极、晶体管M4栅极连接，晶体管M4源极连接电阻R3一端，电阻R3另一端连接电阻R4一端，电阻R4另一端接地，电阻R3和电阻R4相连间的连接点形成偏置电压输出端。偏置电压支路采集信号变化提供偏置电压。作为一种优选方案，所述反馈支路还包括电容C1，电容C1一端连接晶体管M2漏极，电容C1另一端接地。本方案中电容C1为旁路电容，用于稳定晶体管M1栅极端的电位，旁路电容的类型不限于金属电容、还包括MOS电容。作为一种优选方案，所述复制支路还包括电容C2，电容C2一端连接晶体管M3漏本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于高线性功率放大器的自动调整偏置电路，其特征在于：包括偏置电压支路和反馈回路，反馈回路包括复制支路和反馈支路，反馈支路与复制支路形成环路连接，偏置电压支路与复制支路相并接，/n偏置电压支路，采集信号变化输出偏置电压；/n复制支路，与偏置电压支路为相对称电路结构，复制偏置电压支路电流参数；/n反馈支路，包括晶体管M1、晶体管M2和恒流源，恒流源输出端、晶体管M1栅极分别与晶体管M2漏极连接，恒流源输入端、晶体管M1漏极分别连接电源，晶体管M1源极连接偏置电压支路输入端，晶体管M2源极接地，晶体管M2栅极与复制支路连接输入复制的电流参数，根据复制的电流参数变化，控制晶体管M1的电流变化并作为补偿电流输入偏置电压支路。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用于高线性功率放大器的自动调整偏置电路，其特征在于：包括偏置电压支路和反馈回路，反馈回路包括复制支路和反馈支路，反馈支路与复制支路形成环路连接，偏置电压支路与复制支路相并接，
偏置电压支路，采集信号变化输出偏置电压；
复制支路，与偏置电压支路为相对称电路结构，复制偏置电压支路电流参数；
反馈支路，包括晶体管M1、晶体管M2和恒流源，恒流源输出端、晶体管M1栅极分别与晶体管M2漏极连接，恒流源输入端、晶体管M1漏极分别连接电源，晶体管M1源极连接偏置电压支路输入端，晶体管M2源极接地，晶体管M2栅极与复制支路连接输入复制的电流参数，根据复制的电流参数变化，控制晶体管M1的电流变化并作为补偿电流输入偏置电压支路。


2.根据权利要求1所述的一种应用于高线性功率放大器的自动调整偏置电路，其特征在于：所述复制支路包括晶体管M3、电阻R1和电阻R2，晶体管M3漏极通过反馈支路输入端后连接电源，晶体管M3漏极分别与晶体管M3栅极、偏置电压支路输入端连接，晶体管M1源极与晶体管M3漏极连接，晶体管M3源极连接电阻R1一端，电阻R1另一端连接电阻R2一端，电阻R2另一端接地，电阻R1和电阻R2相连间的连接点...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗彦彬，金玉花，钱敏，甘业兵，
申请(专利权)人：杭州中科微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33