具有偏压控制的功率放大器制造技术

一种功率放大器，包括：第一级，用于放大输入信号；以及第一偏压电路，用于提供偏压电流给第一级；第一偏压电路包括受控电流源，并且第一偏压电路被设置用于将向第一级的信号放大晶体管的控制电极馈给其偏压电流。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种功率放大器。更加具体地讲，本专利技术涉及一种应用于诸如移动无线通信设备的高频应用的功率放大器。功率放大器是很熟知的。为了在不同阶段获得输入信号的合适放大，放大器通常利用增益控制信号来确定工作点和从而确定每个阶段的增益。为了获得所希望的整体增益特征，则需要所谓的功率控制曲线，也就是不同级工作点的精细调整(tuning)。美国专利文献US6,259,901公开了一种多级射频功率放大器。这种已知的多级功率放大器的第一级和第二级是差分放大器，每个差分放大器都经由一个双极性晶体管与地耦合，用以充当电流源并馈给偏压电流。偏压电路接收增益控制信号和单一的基准电压，并供给对应级的偏压电流。在此没有公开详细的偏压电流电路。这种已知的功率放大器预先假定一个平衡输入信号，向差分放大器提供所述平衡输入信号。然而，在许多应用中，平衡输入信号是不可用的或者也不是所希望的。另外，对于很多应用都需要精确限定的、基本上呈线性的功率控制曲线。这样的功率控制曲线不能从上述美国专利中已知的功率放大器保证。本专利技术的一个目的是用于克服现有技术的这些和那些问题，并提供一种用于单侧(不平衡的)输入信号的具有精确限定的功率控制曲线的功率放大器。本专利技术的另一个目的是提供一种其增益与放大的信号无关的功率放大器。本专利技术更进一步的目的是提供一种适于射频应用的功率放大器。因此，本专利技术提供一种功率放大器，包括第一级，用于放大输入信号；以及第一偏压电路，用于提供偏压电流给第一级；第一偏压电路包括受控电流源，并且所述第一偏压电路被设置用于向第一级信号放大晶体管的控制电极馈给偏压电流。通过向第一级信号放大晶体管馈给偏压电流，可以精细地控制晶体管的工作点及其增益。优选地，控制电极是双极性晶体管的基极。优选地，第一级仅具有单一的晶体管，但是如果其包括两个或更多晶体管，那么在信号通道中优选地向第一晶体管馈给偏压电流，当然也可以向其他的晶体管馈给偏压电流。在一个优选实施例中，偏压电路包括非线性的电压/电流转换器，所述非线性的电压/电流转换器优选地与电流镜耦合。也就是说，增益控制信号和偏压电流之间的关系优选地是非线性的。这样，可以获得非常有利的增益特征。但是，也可以利用近似线性的电压/电流转换器。非线性的电压/电流转换器优选地包括至少一个差分级，每一级都与基准电压耦合。差分放大器可以仅仅由两个晶体管和一个电阻组成，以此提供一个非常简洁却非常有效的电路。该电压/电流转换器的任何非线性的特征都可以通过利用晶体管的非线性性质来获得。如果在单一的转换器内使用两个差分级，每一级优选地与一个不同的对应基准电压耦合。在本专利技术的功率放大器的一个优选的实施例中，至少一个偏压电路包括至少两个不同电压/电流转换器，用于转换两个不同的增益控制电压。这样允许为不同的工作模式提供不同的偏压，例如，移动电话机、GSM、EDGD和UMTS的情况。至少两个转换器中的每一个都可以将对应增益控制电压转换为电流，就像上面所描述的一样。根据本专利技术的一个优选实施例，然而，第一偏压电路进一步包括偏压电压装置，用于附加地提供偏压电压给第一级。也就是说，第一偏压电路可以产生偏压电流来响应第一增益控制信号，同时能产生偏压电压来响应第二增益控制信号。这样，本专利技术所述功率放大器可以很容易地适合于各种具有不同需求的不同应用。在一个更有利的实施例中，在第一偏压电路中，一个附加的晶体管耦合在至少一个电压/电流转换器和受控电流源之间，用于补偿信号放大晶体管的直流电流增益。为了获得较高的整体增益，本专利技术所述的功率放大器进一步包括第二级，用于放大第一级输出的信号；第二偏压电路，用于提供偏压电流给第二级；可选的第三级，用于放大第二级输出的信号；以及相关联的第三偏压电路，用于提供偏压电流给第三级。根据本专利技术的该功率放大器可以被设置用于放大高频信号，例如用于移动电话的信号。本专利技术更进一步提供一种包括上述限定的功率放大器的装置。该装置优选地是一种移动无线电通讯设备，更加优选地是GSM电话机。下面参照在附图中说明的典型实施例将进一步说明本专利技术，其中附图说明图1示意性地示出了根据本专利技术的功率放大器的优选实施例；图2示意性地示出了根据本专利技术的功率放大器的第一级的第一个可替换的在图1中仅仅通过非限定性例子示出了功率放大器100，该功率放大器100包括第一级1、第二级2以及第三级3。每一级都具有相关联的偏压电路4、5、6。设计所示的实施例用于RF(射频)的应用，特别基于这个目的，其包括各种元件，尤其包括电感器。然而，本专利技术并不仅仅限于RF的应用，并且本领域的技术人员应该理解，在其他应用中可以省略这样专用的元件。在所示的实施例中，第一级1包括NPN型的第一双极性晶体管T1。输入信号Vin，也就是本实施例中的RF信号，经由一个耦合电容器C1馈给到晶体管T1的基极。晶体管T1的发射极与地连接，同时它的集电极经由电感器L2与正电源电压Vs连接并且经由另一个耦合电容器C2与第二级2连接。第一级1进一步包括滤波器电路，该滤波器电路由第一电感器L1、第一电阻R1、电容器C5组成，第一电感器L1和第一电阻R1并联连接。由于设计滤波器电路用于对RF信号的去耦，则该滤波器电路的元件对于本专利技术不是必需的。第一偏压电路4与第一晶体管T1的基极连接来供给一个(第一)偏压电流Ib1。在图1所示的实施例中，第一偏压电路4包括受控电流镜40和两个电压/电流转换器41和42，其中受控电流镜由晶体管T6和T7构成。这些转换器41、42分别接收增益控制信号Vc1、Vc2。根据功率放大器100的特定工作模式，例如GSM或UMTS，选择第一增益控制信号Vc1或第二增益控制信号Vc2。转换器41或42将其对应的增益控制信号转换成电流，该电流加到电流镜40的晶体管T6。结果，由晶体管T7将具有正比幅度的电流Ib1馈给晶体管T1。这个偏压电流Ib1，典型地为直流电流，不会受到电感器L1的影响，同时能够直接有效地流向晶体管T1的基极。从上述可以清楚看出，偏压电流Ib1与RF输入信号Vin无关。结果，信号放大晶体管T1的工作点和增益与输入信号无关。在现有技术电路结构中优选，偏压电压施加于第一级的第一信号放大晶体管。本专利技术已发现，采用偏压电压代替偏压电流从而使放大器的第一级获得更精确的工作点。本专利技术的偏压电路4、5、6尤其适于提供了一种精确限定的偏压电流。转换器41和42及其相应的装置51、52和61、62将参考图4在后面较详细地介绍。应该指出，在每个偏压电路4、5、6中单一的转换器(偏压电路4中的转换器41或42)原则上已经够用了。然而，根据本专利技术更进一步的方面，可给每个偏压电路提供多个转换器，以至于允许独立地使用多个增益控制信号。第二级5与第一级1不同之处是，第二级5包括由晶体管T2和T3组成的电流镜，这两个晶体管的基极经由电感器L3而耦合。由第一级放大的RF信号经由耦合电容器C2馈给到第三晶体管T3的基级。和晶体管T1一样，晶体管T3的集电极经由电感器L4与正电源电压Vs连接，以及经由另一个耦合电容器C3与第三级3连接。晶体管T2的集电极与第二偏压电路5耦合，在所示实施例中，第二偏压电路5与第一偏压电路4和第三偏压电路6相同。像在第一偏压电路4中一样，第一偏压晶体管T8和第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：A·范贝佐詹，D·P·普里霍德科，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：