【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及功率放大器，尤其涉及一种电流偏置电路及功率放大器系统。
技术介绍
1、功率放大器是一种能够从直流电源中换取能量，并根据输入电信号实现能量转换的装置。它的基本原理是利用一种叫做晶体管的元件，来控制电源的电流，使得电流随着输入信号的变化而变化，从而放大信号的功率。它的作用是让信号能够传输得更远、更清楚。
2、功率放大器的线性度是衡量功率放大器性能的重要指标之一，其对电路系统的性能起到决定性的作用。在移动通信系统中，功率放大器用于放大基站和终端设备之间的射频信号。线性度在这些系统中至关重要，因为它确保了高质量的信号传输，以降低误码率，提高数据传输速率和网络容量，同时确保了信号的精确度和可靠性。这对于测量目标距离、速度、方向以及准确分析频谱非常关键。而在射频前端模块中，功率放大器通常是信号链的一个关键组成部分，用于放大来自接收天线的微弱射频信号或将数字信号转换为合适的射频信号。高线性度意味着最大程度地减小失真，以确保高灵敏度和高信噪比。
3、功率放大器非线性的主要来源是晶体管非线性的电流-电压特性。当晶体管的漏端输出电压摆幅不断增大时，在一个信号周期内，晶体管会部分进入线性区，此时晶体管的电压-电流转换能力变弱，等效跨导减小，表现出增益压缩。尤其是对先进硅基工艺设计的放大器，其电源电压受到器件击穿电压限制，导致非线性问题更加严重。
4、现有的功率放大器线性度提升技术包括负反馈技术和动态偏置技术。其中，负反馈技术通过引入电阻负反馈，减小放大器的增益对晶体管跨导的依赖程度，以此提高线性度。这
5、因此，有必要提供一种新型的电流偏置电路及功率放大器系统以解决现有技术中存在的上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种电流偏置电路及功率放大器系统，能够自适应调整功率放大器中晶体管的偏置电流，从而扩大功率放大器的线性工作范围。
2、为实现上述目的，本专利技术的所述电流偏置电路，应用于功率放大器，包括检测单元、转换单元和检测电流注入单元，所述检测单元用于检测功率放大器中晶体管的栅极差分输入电压以输出第一电压和第二电压，所述第一电压包括静态工作电压和检测电压，所述检测电压随所述差分输入电压增大而增大，所述第二电压包括静态工作电压；所述转换单元用于将所述第一电压和所述第二电压转换为第一电流和第二电流，并求取所述第一电流和所述第二电流的差值，以得到检测电流；所述检测电流注入单元用于将所述检测电流注入功率放大器。
3、可选地，所述检测单元包括第一检波单元和第二检波单元，所述第一检波单元的输入端与功率放大器连接，用于检测功率放大器中晶体管的栅极差分输入电压以输出第一电压，所述第二检测子单元的输入端悬空，用于输出第二电压。
4、可选地，所述第一检波单元包括隔直电容单元、第一检波器和第一滤波单元，所述第一检波器的输入端通过所述隔直电容单元与所述功率放大器连接，所述第一检波器的输出端与所述第一滤波单元连接，所述第一滤波单元用于对所述第一检波器的输出滤波，以得到所述第一电压。
5、可选地，所述第一检波器包括第三nmos管、第四nmos管和第三电阻，所述第三nmos管的漏极和所述第四nmos管的漏极均接电源电压，所述第三nmos管的源极和所述第四nmos管的源极连接，作为所述第一检波器的输出端，所述第三nmos管的栅极与所述第三电阻的一端连接，作为所述第一检波器的第一输入端，所述第四nmos管的栅极与所述第三电阻的另一端连接，作为所述第一检波器的第二输入端。
6、可选地，所述第一滤波单元包括第一电阻和第一电容，所述第一电阻的一端与所述第一电容的一端均与所述第三nmos管的源极连接，所述第一电阻的另一端和所述第一电容的另一端均接地。
7、可选地，所述隔直电容单元包括第三电容和第四电容，所述第三电容的一端和所述第四电容的一端均与所述功率放大器连接，所述第三电容的另一端与所述第三nmos管的栅极连接，所述第四电容的另一端与所述第四nmos管的栅极连接。
8、可选地，所述第二检波单元包括第二检波器和第二滤波单元，所述第二检波器的输入端悬空，所述第二滤波单元用于对所述第二检波器的输出滤波，以得到所述第二电压。
9、可选地，所述第二检波器包括第五nmos管、第六nmos管和第四电阻，所述第五nmos管的漏极和所述第六nmos管的漏极均接电源电压，所述第五nmos管的源极和所述第六nmos管的源极连接，作为所述第二检波器的输出端，所述第五nmos管的栅极与所述第四电阻的一端连接，作为所述第二检波器的第一输入端，所述第六nmos管的栅极与所述第第四电阻的另一端连接，作为所述第二检波器的第二输入端。
10、可选地，所述第二滤波单元包括第二电阻和第二电容，所述第二电阻的一端和所述第二电容的一端均与所述第五nmos管的源极连接，所述第二电阻的另一端和所述第二电容的另一端均接地。
11、可选地，所述转换单元包括第一共源共栅电流镜、第七nmos管、第八nmos管、第九nmos管、第十nmos管，所述第七nmos管的源极、所述八nmos管的源极、所述第九nmos管的源极和所述第十nmos管的源极均接地，所述第十nmos管的栅极接所述第二电压，所述第十nmos管的漏极与所述第一共源共栅电流镜的第一输出端连接，所述第七nmos管的栅极接所述第一电压，所述第一nmos管的漏极与所述第八nmos管的漏极、所述第八nmos管的栅极、所述第九nmos管的栅极、所述第一共源共栅电流镜的第二输出端连接。
12、可选地，所述第一共源共栅电流镜包括第一pmos管、第二pmos管、第三pmos管和第四pmos管，所述第一pmos管的源极和所述第二pmos管的源极均接电源电压，所述第一pmos管的栅极与所述第二pmos管的栅极、所述第二pmos管的漏极、所述第四pmos管的源极连接，所述第一pmos管的漏极与所述第三pmos管的源极连接，所述第三pmos管的漏极作为所述第一共源共栅电流镜的第二输出端，所述第三pmos管的栅极与所述第四pmos管的栅极、所述第四pmos管的漏极连接，作为所述第一共源共栅电流镜的第一输出端。
13、可选地，所述检测电流注入单元包括第二共源共栅电流镜、第十一nmos管和电流源，所述第二共源共栅电流镜的第一输出端接所述检测电流，所述第二共源共栅电流镜的第二输出端与所述第十一nmos管的漏极、所述第十一nmos管的栅极和所述电流源的正极连接，作为所述检测电流注入单元的输出端与所述功率放大器连接，所述电流源的负极接电源电压，所述第十一nmos管的源极接地。
14、可选地，所述第二共源共栅电流镜包括第五pmos管本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电流偏置电路，应用于功率放大器，其特征在于，包括检测单元、转换单元和检测电流注入单元，所述检测单元用于检测功率放大器中晶体管的栅极差分输入电压以输出第一电压和第二电压，所述第一电压包括静态工作电压和检测电压，所述检测电压随所述差分输入电压增大而增大，所述第二电压包括静态工作电压；所述转换单元用于将所述第一电压和所述第二电压转换为第一电流和第二电流，并求取所述第一电流和所述第二电流的差值，以得到检测电流；所述检测电流注入单元用于将所述检测电流注入功率放大器。
2.根据权利要求1所述的电流偏置电路，其特征在于，所述检测单元包括第一检波单元和第二检波单元，所述第一检波单元的输入端与功率放大器连接，用于检测功率放大器中晶体管的栅极差分输入电压以输出第一电压，所述第二检测子单元的输入端交流悬空，用于输出第二电压。
3.根据权利要求2所述的电流偏置电路，其特征在于，所述第一检波单元包括隔直电容单元、第一检波器和第一滤波单元，所述第一检波器的输入端通过所述隔直电容单元与所述功率放大器连接，所述第一检波器的输出端与所述第一滤波单元连接，所述第一滤波单元用于对所述第
4.根据权利要求3所述的电流偏置电路，其特征在于，所述第一检波器包括第三NMOS管、第四NMOS管和第三电阻，所述第三NMOS管的漏极和所述第四NMOS管的漏极均接电源电压，所述第三NMOS管的源极和所述第四NMOS管的源极连接，作为所述第一检波器的输出端，所述第三NMOS管的栅极与所述第三电阻的一端连接，作为所述第一检波器的第一输入端，所述第四NMOS管的栅极与所述第三电阻的另一端连接，作为所述第一检波器的第二输入端。
5.根据权利要求4所述的电流偏置电路，其特征在于，所述第一滤波单元包括第一电阻和第一电容，所述第一电阻的一端与所述第一电容的一端均与所述第三NMOS管的源极连接，所述第一电阻的另一端和所述第一电容的另一端均接地。
6.根据权利要求4所述的电流偏置电路，其特征在于，所述隔直电容单元包括第三电容和第四电容，所述第三电容的一端和所述第四电容的一端均与所述功率放大器连接，所述第三电容的另一端与所述第三NMOS管的栅极连接，所述第四电容的另一端与所述第四NMOS管的栅极连接。
7.根据权利要求2所述的电流偏置电路，其特征在于，所述第二检波单元包括第二检波器和第二滤波单元，所述第二检波器的输入端交流悬空，所述第二滤波单元用于对所述第二检波器的输出滤波，以得到所述第二电压。
8.根据权利要求7所述的电流偏置电路，其特征在于，所述第二检波器包括第五NMOS管、第六NMOS管和第四电阻，所述第五NMOS管的漏极和所述第六NMOS管的漏极均接电源电压，所述第五NMOS管的源极和所述第六NMOS管的源极连接，作为所述第二检波器的输出端，所述第五NMOS管的栅极与所述第四电阻的一端连接，作为所述第二检波器的第一输入端，所述第六NMOS管的栅极与所述第第四电阻的另一端连接，作为所述第二检波器的第二输入端。
9.根据权利要求8所述的电流偏置电路，其特征在于，所述第二滤波单元包括第二电阻和第二电容，所述第二电阻的一端和所述第二电容的一端均与所述第五NMOS管的源极连接，所述第二电阻的另一端和所述第二电容的另一端均接地。
10.根据权利要求1所述的电流偏置电路，其特征在于，所述转换单元包括第一共源共栅电流镜、第七NMOS管、第八NMOS管、第九NMOS管、第十NMOS管，所述第七NMOS管的源极、所述八NMOS管的源极、所述第九NMOS管的源极和所述第十NMOS管的源极均接地，所述第十NMOS管的栅极接所述第二电压，所述第十NMOS管的漏极与所述第一共源共栅电流镜的第一输出端连接，所述第七NMOS管的栅极接所述第一电压，所述第一NMOS管的漏极与所述第八NMOS管的漏极、所述第八NMOS管的栅极、所述第九NMOS管的栅极、所述第一共源共栅电流镜的第二输出端连接。
11.根据权利要求10所述的电流偏置电路，其特征在于，所述第一共源共栅电流镜包括第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管和第四PMOS管，所述第一PMOS管的源极和所述第二PMOS管的源极均接电源电压，所述第一PMOS管的栅极与所述第二PMOS管的栅极、所述第二PMOS管的漏极、所述第四PMOS管的源极连接，所述第一PMOS管的漏极与所述第三PMOS管的源极连接，所述第三PMOS管的漏极作为所述第一共源共栅电流镜的第二输出端，所述第三PMOS管的栅极与所述第四PMOS管的栅极、所述第四PMOS管的漏极连接，作为所述第一共源共栅电流镜的第一输出端。
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【技术特征摘要】
1.一种电流偏置电路，应用于功率放大器，其特征在于，包括检测单元、转换单元和检测电流注入单元，所述检测单元用于检测功率放大器中晶体管的栅极差分输入电压以输出第一电压和第二电压，所述第一电压包括静态工作电压和检测电压，所述检测电压随所述差分输入电压增大而增大，所述第二电压包括静态工作电压；所述转换单元用于将所述第一电压和所述第二电压转换为第一电流和第二电流，并求取所述第一电流和所述第二电流的差值，以得到检测电流；所述检测电流注入单元用于将所述检测电流注入功率放大器。
2.根据权利要求1所述的电流偏置电路，其特征在于，所述检测单元包括第一检波单元和第二检波单元，所述第一检波单元的输入端与功率放大器连接，用于检测功率放大器中晶体管的栅极差分输入电压以输出第一电压，所述第二检测子单元的输入端交流悬空，用于输出第二电压。
3.根据权利要求2所述的电流偏置电路，其特征在于，所述第一检波单元包括隔直电容单元、第一检波器和第一滤波单元，所述第一检波器的输入端通过所述隔直电容单元与所述功率放大器连接，所述第一检波器的输出端与所述第一滤波单元连接，所述第一滤波单元用于对所述第一检波器的输出滤波，以得到所述第一电压。
4.根据权利要求3所述的电流偏置电路，其特征在于，所述第一检波器包括第三nmos管、第四nmos管和第三电阻，所述第三nmos管的漏极和所述第四nmos管的漏极均接电源电压，所述第三nmos管的源极和所述第四nmos管的源极连接，作为所述第一检波器的输出端，所述第三nmos管的栅极与所述第三电阻的一端连接，作为所述第一检波器的第一输入端，所述第四nmos管的栅极与所述第三电阻的另一端连接，作为所述第一检波器的第二输入端。
5.根据权利要求4所述的电流偏置电路，其特征在于，所述第一滤波单元包括第一电阻和第一电容，所述第一电阻的一端与所述第一电容的一端均与所述第三nmos管的源极连接，所述第一电阻的另一端和所述第一电容的另一端均接地。
6.根据权利要求4所述的电流偏置电路，其特征在于，所述隔直电容单元包括第三电容和第四电容，所述第三电容的一端和所述第四电容的一端均与所述功率放大器连接，所述第三电容的另一端与所述第三nmos管的栅极连接，所述第四电容的另一端与所述第四nmos管的栅极连接。
7.根据权利要求2所述的电流偏置电路，其特征在于，所述第二检波单元包括第二检波器和第二滤波单元，所述第二检波器的输入端交流悬空，所述第二滤波单元用于对所述第二检波器的输出滤波，以得到所述第二电压。
8.根据权利要求7所述的电流偏置电路，其特征在于，所述第二检波器包括第五nmos管、第六nmos管和第四电阻，所述第五nmos管的漏极和所述第六nmos管的漏极均接电源电压，所述第五nmos管的源极和所述第六nmos管的源极连接，作为所述第二检波器的输出端，所述第五nmos管的栅极与所述第四电阻的一端连接，作为所述第二检波器的第一输入端，所述第六nmos管的栅极与所述第第四电阻的另一端连接，作为所述第二检波器的第二输入端。
9.根据权利要求8所述的电流偏置电路，其特征在于，所述第二滤波单元包括第二电阻和第二电容，所述第二电阻的一端和所述第二电容的一端均与所述第五nmos管的源极连接，所述第二电阻的另一端和所述第二电容的另一端均接地。
10.根据权利要求1所述的电流偏置电路，其特征在于，所述转换单元包括第一共...
【专利技术属性】
技术研发人员：顾俊杰，闫娜，尹睿，沈晓良，张卫，
申请(专利权)人：上海集成电路制造创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
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