[發明專利]一種功率放大器偏置電路

無效

• 申請號: 201310409672.3
• 申請日: 2013-09-11
• 公開（公告）號: CN103684278A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 許文;呂全立
• 申請（專利權）人: 許文
• 主分類號: H03F1/30
• 分類號: H03F1/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及功率放大器技術領域，?具體是指一種具有穩定增益作用的功率放大器溫度補償電路。?

背景技術

功率放大器作為各種無線通訊系統發射機中的關鍵部件，?各通信標準對其各項指標均有嚴格要求，?隨著數據傳輸量的增大，?當前的?3G/4G標準對功率放大器提出了更為苛刻的要求，?在高線性度、?高效率的基礎上，?還要求功率放大器在整個溫度變化范圍內具有良好的溫度特性指標。?

砷化鎵異質結器件?（GaAs?HBT)?是一種具有高線性度與高效率性能的射頻器件，?被廣泛應用在移動通信系統中的線性功率放大器設計中，?但目前釆用?GaAs?HBT器件設計的功率放大器的性能在不同溫度下存在較大偏差，?因為溫度變化會引起功率晶體管的結壓降及放大倍數變化，?從而導致功率放大器的增益受溫?度影響而有較大變化。?對于一個典型的二級功率放大器來說，?其增益隨溫度的變化通常在?23dB，?這會導致使用該功率放大器的手持設備性能隨溫度變化偏?差很大，?為了補償這種性能偏差，?就需要釆用溫度補償技術來補償功率放大器的增益隨溫度變化而產生的這一偏差。?目前的功率放大器溫度補償技術中，?主要集中在設計帶溫度補償的偏置電路與釆用帶溫度補償的電源電壓控制電路來?實現溫度補償。?如圖1中所示。?偏置電壓Vref是不隨溫度變化的恒壓源。二極管Q1，Q2?產生一個跟蹤Q4溫度的結電壓。通過選取適當的Vref?和R1?的值，可以使得Q4?的偏置電流獲得適當的溫度系數，確保功放的增益和輸出功率不隨溫度變化。但是，圖1的電路只能在較小溫度范圍內正常工作。在極端溫度條件下，?有時會造成Q4偏置電流過低不能正常開啟的情況。?

發明內容

本發明提出了一種帶有最低輸出電流保護的恒壓源電路，可以避免上述情況的出現，從而使得功率放大器在整個溫度變化范圍內具有良好的溫度特性指標?

本發明采用一種用三輸入的運算放大器來實現的最低輸出電流保護的恒壓源電路。當省去虛線框中的PM2，PM11?和RFI時，圖2所事電路是一種典型的LDO穩壓電源，輸出電壓Vref?=(m+1)V1

新增加的PM11和輸出管?PM10形成1：n的電流鏡。故?PM11的輸出電流

If?=?Io/n

VFI?=?If*RFI?=?(Io*RFI)/n

當VFI>VFV?時，PM2截止，所示電路與正常穩壓電源工作相同。

當VFI<VFV?時，?PM2?導通，PM1?截止，所示電路的輸出將從恒壓源變成恒流源。輸出電流Io?=?n*If?=?n*V1/RFI.?這就意味著輸出電流將不會低于這個值。?

附圖說明

圖1是傳統的功率放大器偏置電路圖；圖2是本發明的一種實現方式圖；圖3是無最低電流保護的偏置電路輸出電壓和電流隨溫度的變化圖；圖4是帶最低電流保護的偏置電路的輸出電壓和電流隨溫度的變化圖。?

具體實施方式

為了解決上述技術問題，本發明主要涉及采用一種用三輸入的運算放大器來實現的最低輸出電流保護的恒壓源電路。?

當省去虛線框中的PM2，PM11?和RFI時，圖2所示電路是一種典型的LDO穩壓電源。偏置電流源與PM0,?PM1,?NM0,?NM1,?NM10,?NM11,PM10?和PM11組成一個典型的兩級運算放大器。其輸出端驅動的PM12產生VREF給外部電路供電，電阻分壓器m*RFV和RFV產生一個反饋電壓VFV和輸入信號V1共同驅動運算放大器的輸入端。當環路增益很高時，VFV與V1之間的誤差很小，輸出電壓Vref?=(m+1)V1是一個不隨溫度變化的恒定電壓，?如圖3A所示。?

由于HBT的開啟電壓隨溫度上升而下降，故在上述恒定偏置電壓作用下，功率放大器的偏置電流隨溫度上升而上升，如圖3B中的實線所示。從而補償了功率放大器的增益隨溫度下降的問題。但由于工藝參數的變化，某些產品批次的HBT開啟電壓過高，造成低溫下VREF與兩倍的HBT開啟電壓相差不大，偏置電流急劇下降，從而使得功率放大器在低溫時輸出功率大幅度降低，甚至不能開啟的情況，如圖3B中虛線所示。受此影響，造成功率放大器成品率下降，產品成本上升。?

在本發明中，新增加的PM11和輸出管?PM10形成1：n的電流鏡。當VFI<VFV時，PM1截止，PM2導通，電路進入電流工作模式。在運算放大器提供的高增益條件下，VFI=V1。故?PM11的輸出電流?

If?=V1/RFI=?Io/n

因此，輸出電流Io?=?n*If?=?n*V1/RFI.?