电子设备中功率放大器输入侧阻抗匹配的电路及方法技术

一种电路（７１）及方法，用于电子设备中功率放大器（７６）的输入侧（８４）阻抗匹配。具体地说，本发明专利技术提供阻抗变换器网络（５０），它包括与焊线（５４）电感串联的负电阻（５２）。网络（５０）与信号源（７２）并联，并且在功率放大器（７６）的输入端合成源侧阻抗。通过为负电阻（５２）选择适当值并将电感（５４）的电抗设置为在所需工作频率下等于电子设备的电容值来合成所希望的阻抗。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及电子设备中用于功率放大器的输入侧阻抗匹配的电路及方法。具体地说，本专利技术涉及在功率放大器的输入侧合成阻抗的阻抗变换器网络。射频(RF)电路设计领域中，往往需要在电路的负载端和源端实现阻抗匹配。未能实现阻抗匹配在电子设备(如音频、无线通信等)的设计中是一个大问题，因为在这种情况下，不匹配阻抗会显著地降低声音质量。这种阻抗匹配的传统实现方式是变换负载端阻抗或源端阻抗来与另一端阻抗进行匹配。目前，已经实现了各种变换网络来实现RF电路中的变换。这种系统通常与传输线路结合使用电容、电感以及电阻来实现预期的匹配。这种系统的一个实例是由电感“L”和电容“C”组成的LC匹配。然而，当用于功率放大器的输入侧匹配时，LC匹配经常引起信号摆幅下降(即放大器输入端的信号电压与信号源的信号电压之比下降)。为了解决下降信号摆幅的问题，设计了一些电路，其中采用了附加输入级前置驱动器来降低并实现所需的输入阻抗。基于CMOS的电路通常是这种情况，其中足够的输入驱动信号至关重要。不过，附加级的使用意味着更多的级间匹配，对于设计可靠性和循环时间有影响。鉴于上述问题，需要一种改进的电路及方法用于RF电路中(例如在电子设备中所实现的)功率放大器的输入端阻抗。此外，还需要这种电路包含阻抗变换器网络，用于在放大器输入端合成源端阻抗。还需要这种电路及方法在不需要附加级(如前置驱动器)的情况下提高信号摆幅。本专利技术通过提供电子设备中功率放大器的输入侧阻抗匹配的电路及方法来克服现有系统的缺陷。具体地说，本专利技术包括阻抗变换器网络，其中包括与电感串联的负电阻，用于在功率放大器的输入侧合成源端阻抗。根据本专利技术的第一方面，提供了一种电路，用于电子设备中功率放大器的输入侧阻抗匹配。这种电路包括(1)源，用于提供信号，其中信号具有预定阻抗；以及(2)阻抗变换器网络，与源并联，其中，所述网络包括与电感串联的负电阻，并且其中在功率放大器的输入端合成预定阻抗。根据本专利技术的第二方面，提供了一种电路，用于电子设备中功率放大器的输入侧阻抗匹配。这种电路包括(1)源，用于提供信号，其中，信号具有预定阻抗；(2)阻抗变换器网络，与源并联，其中所述网络包括与电感串联的负电阻；以及(3)其中，选择负电阻的值以便在功率放大器的输入端合成预定阻抗，并且其中在所需的工作频率下，该电感的电抗等于设备的电容值。根据本专利技术的第三方面，提供了一种方法，用于在电子设备的功率放大器的输入端匹配阻抗。这种方法包括以下步骤(1)从源提供信号，其中所提供的信号具有预定阻抗；(2)将阻抗变换器网络与源并联，其中所述网络包括与电感串联的负电阻；以及(3)选择负电阻的值，以便在功率放大器的输入端合成预定阻抗。因此，本专利技术提供了电子设备中功率放大器的输入侧阻抗匹配的电路及方法。本专利技术减少了与不匹配阻抗及下降的信号摆幅有关的一些问题。通过以下结合附图对本专利技术的各个方面进行的详细说明，可以更清楚地了解本专利技术的这些以及其它特点、优点，其中附图说明图1说明了电路中的LC匹配；图2说明了具有前置驱动器的功率放大器；图3说明了根据本专利技术的阻抗变换器网络；图4说明了具有图3所示阻抗变换器网络的电路；图5说明了根据本专利技术的电路的负电阻值与阻抗的曲线；图6说明了根据本专利技术的电路的阻抗相位与信号摆幅的曲线；以及图7说明了根据本专利技术的方法流程图。注意，本专利技术的附图不必按比例绘制。附图只是示意性的，并不是用来描述本专利技术的特定参数。附图仅用来说明本专利技术的典型实施例，因此，不应当看作是对本专利技术范围的限制。附图中，相同编号表示相同的部件。现在参考图1，说明了具有LC匹配12的电路10。电路10最好是电子设备(如音频设备)的射频(RF)电路并且一般包括信号源16、电阻18、功率放大器20、负载电阻22以及地24。LC匹配12一般包括电感14和电容16。应当理解，虽然电路10是作为RF电路进行说明的，但也可以实现其它电路类型。此外，应当理解，所述元件并不是用于限制目的，并且电路10可以包括另外的电阻、电容、功率放大器等。如上所述，源侧阻抗Zx 26与输入(负载)侧阻抗Zy 28(即功率放大器20的输入端19上)的匹配至关重要。例如，如果源侧阻抗Zx26为50欧姆，则输入端阻抗Zy 28也应当在50欧姆左右。不匹配阻抗会引起低于标准的电路性能。LC匹配12的作用在于将输入侧阻抗Zy 28与源侧阻抗Zx 26进行匹配。不过，在实现LC匹配中，降低了信号摆幅(即输入端Vi 32上的信号电压与源Vs 30上的信号电压之比)。在采用所述LC匹配12的典型电路中，通常获得小于0.5的信号摆幅。具体地说，如果电路10将输入阻抗Zy 28变换为源阻抗Zx 26，则在点X17上的电压将约为源电压Vs 30的一半(0.5)。此外，由于LC网络没有损耗并且输入阻抗Zy 28的幅度极有可能小于电阻值18，所以输入电压Vi 32甚至会低于点17上的电压(功率守恒)，由此在功率放大器20的驱动节点上产生下降的电压摆幅。本文中所采用的输入侧表示功率放大器的输入端。但要理解，还可以采用其它术语。例如，输入端可以被称作功率放大器晶体管(未示出)的负载侧或栅极/基极。要纠正与下降的信号摆幅相关的问题，可以将一个或多个前置驱动器31加入电路10，以便驱动放大器20的输入端上的信号电压(如图2所示)。然而，如上所述，诸如前置驱动器31之类的附加级的使用意味着额外的级间匹配(即前置驱动器31和功率放大器20之间)。对于这种级间匹配，电路设计的可靠性和循环时间均受到影响。此外，与两级设计相比，诸如图2所示的三级设计更易于振荡。现在参考图3，说明了根据本专利技术的阻抗变换器网络50。阻抗变换器网络50一般包括与电感54串联的负电阻52。诸如图3所示的负电阻是本领域的技术人员所熟知的。一般来说，负电阻是中的电流增加都伴随着整个工作范围上电压的降低。电感54最好是焊线电感(bondwire inductor)。在大多数情况下，功率放大器的输入侧上的阻抗可以模拟为电阻值为R68的电阻56与电容值为-jxc70的电容58的串联。如下面更详细描述将说明的，阻抗变换器网络50通过“合成”源侧阻抗来匹配输入侧阻抗。这一般是通过为负电阻52选择适当的值R164(下面会进行更详细说明)，然后再将电感电抗值66设置为在所需工作频率下等于电子设备的电容值58来实现的。采用这种技术，可以在节点A60和B62上合成任何阻抗。具体地说，变换按照以下方程式进行MAG=1/2ABS...(1)]]>式中，MAG为输入侧(即节点A60和B62上)合成的有效阻抗的大小，R1为负电阻64的值，R为电阻68的值，以及X为所需工作频率下电子设备的电容值70。Re=RR1+X2R+R1...(2)]]>式中，Re是变换产生的阻抗的实部。因此，在需要50欧姆的有效阻抗MAG，并且源侧阻抗等于6-j5时，R等于6.0并且X等于5.0。将这些值代入公式1，可确定R1(即负电阻)的值。具体地说，公式将变为以下所示50=1/2ABS]]>由此得到约为-7.4欧姆的负电阻62的R1值。同样，在方程式2中，变换产生约为13.8欧姆的实部，如下所示13.8=6(-7.4)+526+(7.4)]]>应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路（７１），用于电子设备中功率放大器（７６）的输入侧阻抗（８４）匹配，它包括： 源（７２），用于提供信号，其中所述信号具有预定阻抗（８２）；以及 阻抗变换器网络（５０），它与源（７２）并联，其中所述网络（５０）包括与电感（５４）串联的负电阻（５２），以及其中所述网络（５０）在所述功率放大器（７６）的输入端（７５）上合成所述预定阻抗（８２）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：VR瓦图尔亚，
申请(专利权)人：皇家菲利浦电子有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]