一种输出功率自动调节的射频功率放大器电路制造技术

本发明专利技术提出了一种输出功率自动调节的射频功率放大器电路，包括依次连接的偏置电路、射频功率放大器电路和输出功率检测电路，输出功率检测电路的输出端再连接到偏置电路的输入端；所述偏置电路为射频功率放大器电路提供偏置电压，该偏置电压根据输出功率检测电路的输出电压值自动调节，进而控制射频功率放大器电路的输出功率；射频功率放大器电路将输入信号进行放大并输出功率，驱动后级负载；输出功率检测电路检测射频功率放大器电路的输出功率值，并将功率值转化为相应的直流电压值进行输出，并供给偏置电路。其优点是：能够对输出功率进行自动调节，从而减弱工艺偏差、温度变化等因素对射频放大器输出功率值的影响，可用于无线收发器芯片中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于射频集成电路设计
，涉及ー种片上集成的输出功率自动调节的射频功率放大器电路。
技术介绍
传统的射频模拟前端大多采用SiGe、GaAs, HBT或者Bipolar等エ艺，它们具有高达IOOGHz以上的特征频率和良好的电流驱动能力。一般说来，晶体管的工作频率应该低于特征频率的1/10，因此以上エ艺被广泛应用在各种RFIC模块中。但是，随着亚微米、深亚微米技术的发展，CMOSエ艺经历了飞跃性的发展，其沟道长度不断减小，从O. 25μπι、0. 18ym减小到O. 13 μ m,乃至现在的90nm、45nm, CMOS技术在射频领域的应用得到了越来越多的突破，这ー转变主要体现在几个方面一方面是CMOS器件的特征频率得到了大幅度提高，如65nmエ艺器件达到了 170GHz的特征频率，而90nmエ艺器件的特征频率也有近100GHz，因 此频率特性已不构成RF CMOS的壁垒。另ー方面，随着沟道长度的减小，CMOS器件的跨导得到了很大的改善，已经与硅基Bipolar接近，可以满足部分低端应用的需要，并逐步向高端应用迈迸。CMOSエ艺快速发展的背景，为数模混合的单片CMOS收发机的实现提供了基础。同时由于CMOSエ艺相比于其它エ艺在集成度、功耗、成本等方面具有的优势，CMOSエ艺已经成为了通信系统SOC化的首选。这就要求CMOS必须在实现Digital、Analog、Memory等功能的同吋，还可以集成RF电路。在短短的几年时间里，基于CMOSエ艺的短距离无线通信技术得到了巨大的发展。基于蓝牙、Zigbee, UffB等各种无线通信协议以及自定义协议的芯片层出不穷，且应用价格越来越低。这一切全都依赖于射频集成电路技术的逐步成熟。采用CMOSエ艺实现短距离无线收发芯片的技术目前已经比较成熟，短距离无线收发芯片已经广泛地应用在无线鼠标、无线遥控、无线数传、以及其他无线网络系统中。在市场上，已经出现了多款产品，无线收发芯片的竞争日趋激烈。如何缩减芯片面积，节省成本，降低功耗，已经成为短距离无线收发芯片设计的焦点。射频功率放大器工作于无线收发芯片内部的发射链路中，用于将有用信号进行放大，并通过天线发射出去。采用CMOSエ艺设计射频功率放大器技术已经比较成熟。功率放大器的设计通常要求其输出功率值稳定，但是由于エ艺偏差，温度变化等因素的影响，输出功率值会在很大的范围内变化，这还没有考虑到输入信号的幅度受エ艺偏差以及温度变化的影响，若是考虑到输入信号的变化，则功率放大器输出的功率值会在更大范围内变化。输出功率值的大范围变化，是设计中所不希望的，所必须对输出功率值进行反馈控制，使其稳定在设定的范围内，以满足系统要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种输出功率自动调节的射频功率放大器电路,通过电路内部的自动反馈控制,该功率放大器电路能够对输出功率进行自动调节,从而减弱エ艺偏差、温度变化等因素对射频放大器输出功率值的影响，以满足系统要求。按照本专利技术提供的技术方案，所述输出功率自动调节的射频功率放大器电路，包括依次连接的偏置电路、射频功率放大器电路和输出功率检测电路，输出功率检测电路的输出端再连接到偏置电路的输入端；所述偏置电路为射频功率放大器电路提供偏置电压，该偏置电压根据输出功率检测电路的输出电压值自动调节，进而控制射频功率放大器电路的输出功率，使得输出功率稳定在设定范围内；所述射频功率放大器电路采用全差分放大器电路结构，将系统前级提供的差分输入信号进行放大并输出功率，驱动后级负载；所述输出功率检测电路检测射频功率放大器电路的输出功率值，并将功率值转化为相应地直流电压值进行输出，并供给偏置电路。具体的，所述偏置电路包括第八PMOS管的源端接电源，第八PMOS管的栅端和漏端连接在一起，并连接电流基准的一端和第九PMOS管栅极，第八PMOS管为第九PMOS管提供偏置电压，电流基准的另一端接地，第九PMOS管的源端连接电源，漏端连接第十一 PMOS管的漏端，同时还连接到第十NMOS管的漏端和栅端，第十NMOS管的栅端和漏端连接在一起，形成一个偏置电压提供给射频功率放大器电路，第十NMOS管的源端连接地，第十一 PMOS管的源端经过第三电阻连接到电源，第十一 PMOS管的栅端连接运算放大器的输出端，运算放大器连接成单位增益负反馈的结构，即其反相输入端与输出端相连，运算放大器的同相输入端连接功率检测电路的输出端；功率检测电路的输出信号经过运算放大器的隔离后控制第i PMOS管的栅端,从而控制流过第十NMOS管的电流,进而能够控制射频功率放大器电路的输出功率值，使其稳定在设定值附近。所述射频功率放大器电路的结构包括第五NMOS管为射频功率放大器电路的尾电流源，其栅端连接偏置电路中第十NMOS管的栅端和漏端，第五NMOS管源端接地，第五NMOS管漏端连接第一输入NMOS管和第二输入NMOS管的源端，为两个输入NMOS管提供偏置电流；第ー输入NMOS管和第二输入NMOS管的源端连接在一起，并连接第五NMOS管的漏端，其中第一输入NMOS管的栅端连接系统前级提供的差分输入信号的一端,第二输入NMOS管的栅端连接系统前级提供的差分输入信号的另一端；第ー输入NMOS管的漏端连接第三NMOS管的源端，第三NMOS管栅端连接电源，第三NMOS管的漏端是射频功率放大器电路的ー个输出端，连接负载电路，同时输出信号给后级负载；第ー输入NMOS管和第三NMOS管构成共源共栅输入级，増加了输出信号到输入信号之间的隔离；第ニ输入NMOS管的漏端连接第四NMOS管的源端，第四NMOS管的栅端连接电源，第四NMOS管的漏端是射频功率放大器电路的另ー个输出端，连接负载电路，同时输出信号给后级负载；第ニ输入匪OS管和第四NMOS管构成共源共栅输入级，増加了输出信号到输入信号之间的隔离；第一电感和第一电容的两端分别连接在一起，形成第一负载电路，所述第一负载电路一端连接电源，另一端连接第三NMOS管的漏端，以及第三隔直电容的一端，将输出信号经第三隔直电容送到功率检测电路；第二电感和第二电容的两端分别连接在一起，形成第二负载电路，所述第二负载电路一端连接电源，另一端连接第四NMOS管的漏端，以及第四隔直电容的一端，将输出信号经第四隔直电容送到功率检测电路。所述射频功率放大器电路采用电感做负载抵消各种寄生电容的影响，提高射频功率放大器的増益；第一电感、第二电感采由片上螺旋电感实现，集成在芯片内部。所述的功率检测电路的结构包括第六NMOS管，第七NMOS管构成功率检测电路的输入端；第六NMOS管的栅端连接第三隔直电容的另一端并通过第二电阻连接偏置电压，偏置电压经过第二电阻为第六NMOS管的栅端提供偏置电压；第三隔直电容隔断射频功率放大器电路输出的直流信号，并让交流信号通过进入到功率检测电路的输入端；第二电阻和第三隔直电容构成ー个交流耦合电路；第七NMOS管的栅端连接第四隔直电容的另一端并通过第一电阻连接偏置电压，偏置电压经过第一电阻为第七NMOS管的栅端提供偏置电压，第四隔直电容隔断射频功率放大器电路输出的直流信号，并让交流信号通过进入到功率检测电路的输入端；第一电阻和第四隔直电容构成ー个交流耦合电路；第六NMOS管的源端和第七NMOS管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输出功率自动调节的射频功率放大器电路，其特征是：包括依次连接的偏置电路（21）、射频功率放大器电路（22）和输出功率检测电路（23），输出功率检测电路（23）的输出端再连接到偏置电路（21）的输入端；所述偏置电路（21）为射频功率放大器电路（22）提供偏置电压，该偏置电压根据输出功率检测电路（23）的输出电压值自动调节，进而控制射频功率放大器电路（22）的输出功率，使得输出功率稳定在设定范围内；所述射频功率放大器电路（22）采用全差分放大器电路结构，将系统前级提供的差分输入信号进行放大并输出功率，驱动后级负载；所述输出功率检测电路（23）检测射频功率放大器电路（22）的输出功率值，并将功率值转化为相应地直流电压值进行输出，并供给偏置电路（21）。

【技术特征摘要】
1.一种输出功率自动调节的射频功率放大器电路，其特征是包括依次连接的偏置电路(21)、射频功率放大器电路(22 )和输出功率检测电路(23 )，输出功率检测电路(23 )的输出端再连接到偏置电路(21)的输入端； 所述偏置电路(21)为射频功率放大器电路(22)提供偏置电压，该偏置电压根据输出功率检测电路(23)的输出电压值自动调节，进而控制射频功率放大器电路(22)的输出功率，使得输出功率稳定在设定范围内； 所述射频功率放大器电路(22)采用全差分放大器电路结构，将系统前级提供的差分输入信号进行放大并输出功率，驱动后级负载； 所述输出功率检测电路(23)检测射频功率放大器电路(22)的输出功率值，并将功率值转化为相应地直流电压值进行输出，并供给偏置电路(21)。2.如权利要求I所述的输出功率自动调节的射频功率放大器电路，其特征在于，所述偏置电路(21)包括第八PMOS管(M8)的源端接电源(VDD)，第八PMOS管(M8)的栅端和漏端连接在一起，并连接电流基准(Ieef)的一端和第九PMOS管(M9)栅极，第八PMOS管(M8)为第九PMOS管(M9)提供偏置电压，电流基准(Ikef)的另一端接地(GND)，第九PMOS管(M9)的源端连接电源(VDD)，漏端连接第i^一 PMOS管(MlI)的漏端，同时还连接到第十NMOS管(MlO)的漏端和栅端，第十NMOS管(MlO)的栅端和漏端连接在一起，形成一个偏置电压提供给射频功率放大器电路(22)，第十NMOS管(M10)的源端连接地(GND)，第i^一 PMOS管(Mil)的源端经过第三电阻(R3)连接到电源(VDD)，第十一 PMOS管(MlI)的栅端连接运算放大器(OPAl)的输出端，运算放大器(OPAl)连接成单位增益负反馈的结构，即其反相输入端与输出端相连，运算放大器(OPAl)的同相输入端连接功率检测电路(23)的输出端；功率检测电路(23)的输出信号经过运算放大器(OPAl)的隔离后控制第十一 PMOS管(Mll)的栅端，从而控制流过第十NMOS管(MlO)的电流，进而能够控制射频功率放大器电路(22)的输出功率值，使其稳定在设定值附近。3.如权利要求2所述的输出功率自动调节的射频功率放大器电路，其特征在于，所述射频功率放大器电路(22)的结构包括 第五NMOS管(M5)为射频功率放大器电路(22)的尾电流源，其栅端连接偏置电路(21)中第十NMOS管(MlO)的栅端和漏端，第五NMOS管(M5)源端接地(GND)，第五NMOS管(M5)漏端连接第一输入NMOS管(Ml)和第二输入NMOS管(M2)的源端，为两个输入NMOS管提供偏置电流； 第一输入NMOS管(Ml)和第二输入NMOS管(M2)的源端连接在一起，并连接第五NMOS管(M5)的漏端,其中第一输入NMOS管(Ml)的栅端连接系统前级提供的差分输入信号的一端(VIN)，第二输入NMOS管(M2)的栅端连接系统前级提供的差分输入信号的另一端(Vip)； 第一输入NMOS管(Ml)的漏端连接第三NMOS管(M3)的源端，第三NM...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘文光，肖时茂，黄伟，于云丰，
申请(专利权)人：无锡中科微电子工业技术研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：