高频功率放大装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种高频功率放大装置，其能高效传输输出功率。例如，高频功率放大装置具有第一和第二差分放大器以及用于匹配差分放大器的输出阻抗的变压器。在第一差分放大器的差分输出节点之间串联耦合电感器、开关和电感器。当第二差分放大器处于操作状态且第一差分放大器处于非操作状态时，控制开关接通。在该情况下，由于第一差分放大器中包括差分对晶体管中的“关断电容”，从初级线圈的两端观察第一差分放大器侧的阻抗变成高阻抗状态（并联谐振状态），且等效地，初级线圈不会对第二差分放大器的操作产生影响。

【技术实现步骤摘要】
高频功率放大装置相关申请交叉引用将2011年9月6日提交的日本专利申请No.2011-193675的公开内容，包括说明书、附图和摘要，通过引用其整体并入本文。
本专利技术涉及一种高频功率放大装置，且更具体地，涉及一种能有效应用于蜂窝电话使用的发射机的高频功率放大装置的技术。
技术介绍
例如，专利文献1公开了一种构造，其具有用于高输出模式的放大器、用于中输出模式的放大器、用于低输出模式的放大器以及用于组合上述放大器的输出的变压器。例如，在高输出模式的操作下，将用于中输出模式的放大器和用于低输出模式的放大器控制在高阻抗状态或低阻抗状态。现有技术文献专利文献美国专利No.7,728,661
技术实现思路
近年来，以蜂窝电话为代表的无线通信装置的尺寸和成本的降低正在加快。在将预定传输功率输出至天线的高频功率放大装置中，为了进一步缩小尺寸和降低成本，需要减少零部件的数量。例如，在将利用变压器的高频功率放大装置用作专利文献1中公开的输出匹配电路的情况下，存在这样的情况，可将输出匹配电路和功率放大器形成在同一半导体芯片中。从减少零部件的数量的角度看，这是有利的。图1是示出作为本专利技术的前提的高频功率放大装置的构造示例的电路图。图1中所示的高频功率放大电路具有三个差分放大器AD11、AD12和AD13以及三个变压器TR11、TR12和TR13。AD11、AD12和AD13的输出分别提供至变压器TR11、TR12和TR13的初级线圈LD11和LD12、LD13和LD14以及LD15和LD16，且变压器TR11、TR12和TR13的次级线圈LD21、LD22和LD23串联耦合。差分放大器AD11、AD12和AD13对应于不同功率模式（例如，高功率模式、中功率模式以及低功率模式）。在选择特定功率模式（例如，高功率模式）的情况下，将对应的差分放大器（例如AD11）设置为操作状态，且另外两个差分放大器（AD12和AD13）设置为非操作状态。在非操作状态下，将差分放大器控制在高阻抗或低阻抗状态。具体地，在高阻抗状态下，将作为差分放大器的部件的晶体管设置为截止状态。在低阻抗状态下，将差分放大器中的晶体管设置为导通状态。本专利技术的专利技术人通过检验已经发现在采用这种方法时会出现以下描述的问题。图2是示出图1中的高频功率放大装置中的控制在与非操作状态相关联的高阻抗状态下的差分放大器以及对应于差分放大器的变压器的等效电路的示例的电路图。在图2中，可以认为，例如，图1中的差分放大器AD11被控制在高阻抗状态下且由MOSFET的差分对构造。在高阻抗状态下，控制AD11的差分对（MOSFET）截止。但是实际上，MOSFET的源极和漏极之间仍然存在寄生电容CP11和CP12。为了阻抗调整，电容CD11耦合至AD11的输出。通过上述电容，变压器TR11的初级线圈LD11和LD12的两端在较高频率下耦合，并构建可闭合电路。因此，从TR11的次级线圈向初级线圈一侧来看，阻抗并未完全处于开路状态，而是具有某一值。因此，这某一阻抗会干扰处于操作状态下的差分放大器和负载（图1中的R1）之间的阻抗匹配，使得功率放大器的传输输出功率的效率可能劣化。为了防止上述劣化，有可能功率放大器的电路构造会变得复杂。特别地，在将用于高功率模式的差分放大器设置为非操作状态的情况下，因为差分放大器的晶体管的尺寸较大，因此寄生电容较大，且用于阻抗匹配的电容值也较大，因此上述问题会更加凸显。图3是示出图1中的高频功率放大装置中的控制在与非操作状态相关联的低阻抗状态下的差分放大器以及对应于差分放大器的变压器的等效电路的示例的电路图。在图3中，与图2类似，认为，例如，图1中的差分放大器AD11被控制在低阻抗状态下且由MOSFET的差分对构造。在低阻抗状态下，控制AD11的差分对（MOSFET）导通，使得耦合至变压器TR11的初级线圈LD11和LD12的中点的电源电压VDD，耦合至接地电源电压VSS。因此，电流在它们之间穿过且功耗可能增加。为了避免上述情况，例如，考虑将设置为非操作状态的变压器中的VDD控制为0V。但是在这种情况下，用于控制VDD的电路变得多余，并且可能造成电路面积以及控制复杂度的增加。有鉴于此，提出本专利技术，且本专利技术的一个目的是提供一种能够以高效率传输输出功率的高频功率放大装置。从说明书和附图的描述将使本专利技术的上述和其他目的以及新颖特征变得显而易见。以下简要说明本申请中公开的本专利技术的代表性实施例的概要。根据一个实施例的高频功率放大装置具有第一初级线圈、第一次级线圈、第一差分放大器、第一电抗元件以及第一开关。第一初级线圈（LD1/LD2）耦合在第一节点A（N1）和第一节点B（N2）之间。第一次级线圈（LD3）磁耦合至第一初级线圈。第一差分放大器（AD1）利用第一节点A和第一节点B作为差分输出节点并包括晶体管差分对（MN1和MN2）。第一电抗元件（L1,L2等）以及第一开关（S1等）串联耦合在第一节点A和第一节点B之间。在第一差分放大器被控制处于非操作状态时将第一开关控制为接通，且在第一差分放大器被控制处于操作状态时将第一开关控制为断开。借助上述构造，当第一差分放大器处于非操作状态时，可减小由差分晶体管对的“关断电容”对处于操作状态的另一差分放大器造成的影响。因此，处于操作状态的差分放大器可以高效地将输出传输至负载。此时，第一差分放大器的差分晶体管对被等效表示为“关断电容”，且第一电抗元件例如被设置为一电抗值，通过该电抗值，在从第一初级线圈的两端观察表示为“关断电容”的第一差分放大器侧时的电路看上去像并联谐振电路。或者，第一电抗元件例如被设置为一电抗值，通过该电抗值，在从第一次级线圈的两端观察时的电路看起来像并联谐振电路。根据另一实施例的高频功率放大装置具有第一初级线圈、第一次级线圈、第一差分放大器以及第一开关。第一初级线圈（LD1/LD2）耦合在第一节点A（N1）和第一节点B（N2）之间，并且第一节点A（N1）和第一节点B（N2）具有提供有电源电压（VDD）的中点。第一次级线圈（LD3）磁耦合至第一初级线圈。第一差分放大器（AD1）利用第一节点A和第一节点B作为差分输出节点并包括差分晶体管对。第一开关（S3）耦合在第一节点A和第一节点B之间。在第一差分放大器被控制处于非操作状态时将第一开关控制为接通，且在第一差分放大器被控制处于操作状态时将第一开关控制为断开。在第一差分放大器被控制在非操作状态时将第一差分放大器的差分晶体管对控制为截止。借助上述构造，当第一差分放大器处于非操作状态时，差分晶体管对截止且贯穿馈送电流不流动，使得第一次级线圈可几乎等效为短路。在这种情况下，可减小截止的差分晶体管对中的电容对处于操作状态下的另一差分放大器产生的影响。因此，处于操作状态的差分放大器可高效地将输出功率传输至负载。通过本申请中公开的本专利技术的代表性实施例获得的效果是实现可高效地传输输出功率的高频功率放大装置。附图说明图1是示出作为本专利技术的前提的高频功率放大装置的构造的示例的电路图。图2是示出图1中的高频功率放大装置中的控制在与非操作状态相关联的高阻抗状态下的差分放大器以及对应于差分放大器的变压器的等效电路的示例的电路图。图3是示出图1中的高频功率放大装置中的控制在与非操作状态相关联的低阻抗状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高频功率放大装置，包括：第一初级线圈，所述第一初级线圈耦合在第一节点A和第一节点B之间；第一次级线圈，所述第一次级线圈磁耦合至所述第一初级线圈；第一差分放大器，所述第一差分放大器利用所述第一节点A和所述第一节点B作为差分输出节点并包括差分对晶体管；以及第一电抗元件和第一开关，所述第一电抗元件和所述第一开关串联耦合在所述第一节点A和所述第一节点B之间，其中，当所述第一差分放大器被控制成非操作状态时，所述第一开关被控制成接通，并且当所述第一差分放大器被控制成操作状态时，所述第一开关被控制成断开。

【技术特征摘要】
2011.09.06 JP 2011-1936751.一种高频功率放大装置，包括：第一初级线圈，所述第一初级线圈耦合在第一节点A和第一节点B之间；第一次级线圈，所述第一次级线圈磁耦合至所述第一初级线圈；第一差分放大器，所述第一差分放大器利用所述第一节点A和所述第一节点B作为差分输出节点并包括差分对晶体管；以及第一电抗元件和第一开关，所述第一电抗元件和所述第一开关串联耦合在所述第一节点A和所述第一节点B之间，其中，当所述第一差分放大器被控制成非操作状态时，所述第一开关被控制成接通，并且当所述第一差分放大器被控制成操作状态时，所述第一开关被控制成断开。2.根据权利要求1所述的高频功率放大装置，其中，当所述第一差分放大器被控制成非操作状态时，所述第一差分放大器的差分对晶体管被等效表示为“关断电容”，并且所述第一电抗元件的电抗值被设置成使得当所述第一差分放大器被控制成非操作状态时，从所述第一初级线圈的两端观察被表示为“关断电容”的所述第一差分放大器侧时所形成的电路看起来是并联谐振电路。3.根据权利要求2所述的高频功率放大装置，其中，所述第一电抗元件具有耦合在所述第一节点A和所述第一开关的一端之间的第一电感器元件A以及耦合在所述第一节点B和所述第一开关的另一端之间的第一电感器元件B。4.根据权利要求3所述的高频功率放大装置，其中，电源电压被提供至所述第一初级线圈的中点，所述第一开关具有用于开关的晶体管，所述高频功率放大装置还包括插入在用于开关的所述晶体管的一端和所述第一电感器元件A之间的第一DC切断电容A，以及插入在用于开关的所述晶体管的另一端和所述第一电感器元件B之间的第一DC切断电容B，并且通过将所述电源电压和接地电源电压施加至用于开关的所述晶体管的控制输入节点和用于开关的所述晶体管的一端和另一端，用于开关的所述晶体管被控制成导通/截止。5.根据权利要求2所述的高频功率放大装置，还包括：第二初级线圈，所述第二初级线圈耦合在第二节点A和第二节点B之间并且磁耦合至所述第一次级线圈；以及第二差分放大器，所述第二差分放大器利用所述第二节点A和所述第二节点B作为差分输出节点并且包括差分对晶体管，其中，所述第二差分放大器的差分对中的晶体管的尺寸小于所述第一差分放大器的差分对中的晶体管的尺寸。6.根据权利要求5所述的高频功率放大装置，还包括：第二电抗元件和第二开关，所述第二电抗元件和所述第二开关串联耦合在所述第二节点A和所述第二节点B之间，其中，当所述第二差分放大器被控制成非操作状态时，所述第二开关被控制成接通，当所述第二差分放大器被控制成操作状态时，所述第二开关被控制成断开，当所述第二差分放大器被控制成非操作状态时，所述第二差分放大器的差分对晶体管被等效表示为“关断电容”，并且所述第二电抗元件的电抗值被设置成使得当所述第二差分放大器被控制成非操作状态时，从所述第二初级线圈的两端观察被表示为“关断电容”的所述第二差分放大器侧时所形成的电路看起来是并联谐振电路。7.根据权利要求2所述的高频功率放大装置，还包括：第三初级线圈，所述第三初级线圈耦合在第三节点A和第三节点B之间并且磁耦合至所述第一次级线圈；第三差分放大器，所述第三差分放大器利用所述第三节点A和所述第三节点B作为差分输出节点并且包括差分对晶体管；以及第三电抗元件和第三开关，所述第三电抗元件和所述第三开关串联耦合在所述第三节点A和所述第三节点B之间，其中，所述第一差分放大器放大第一频带中的输入信号，所述第三差分放大器放大不同于所述第一频带的第二频带中的输入信号，当所述第三差分放大器被控制成非操作状态时，所述第三开关被控制成接通，并且当所述第三差分放大器被控制成操作状态时，所述第三开关被控制成断开，当所述第三差分放大器被控制成非操作状态时，所述第三差分放大器的差分对晶体管被等效表示为“关断电容”，所述第三电抗元件的电抗值被设置成使得当所述第三差分放大器被控制成非操作状态时，从所述第三初级线圈的两端观察被表示为“关断电容”的第三差分放大器侧时所形成的电路看起来是并联谐振电路，并且所述第一电抗元件的电抗值被设置成使得当所述第一差分放大器被控制成非操作状态时，从所述第一初级线圈的两端观察被表示为“关断电容”的第一差分放大器侧时所形成的电路看起来是并联谐振电路。8.根据权利要求2所述的高频功率放大装置，其中，所述第一电抗元件具有第二电感器元件A和B以及第一电容性元件，所述第一开关具有第一开...

【专利技术属性】
技术研发人员：近藤将夫，
申请(专利权)人：瑞萨电子株式会社，
类型：发明
国别省市：