[實用新型]功率放大器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420229870.1
• 申請日: 2014-05-06
• 公開（公告）號: CN203800890U
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發(fā)明（設計）人: 鄭烷;胡鐵剛
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭微電子股份有限公司
• 主分類號: H03F1/32
• 分類號: H03F1/32;H03F3/20
• 代理公司: 北京成創(chuàng)同維知識產權代理有限公司 11449
• 代理人: 蔡純;馮麗欣

技術領域

本實用新型涉及電子電路，具體地涉及功率放大器。

背景技術

功率放大器通常用作音頻放大器和射頻放大器，用于產生功率輸出以驅動負載。在射頻應用領域，功率放大器是必要的模塊，在發(fā)射信號之前對信號進行放大，然后可以將放大的信號耦合至天線。

按功率放大器的工作模式分類，功率放大器可分為A類、B類、AB類、C類、D類、E類等。功率放大器的種類不同，其輸出的電壓波形也不同。功率放大器的輸出波形的幅值可能達到電源電壓的2～4倍，從而要求功率放大器中的功率晶體管的耐壓也應該是電源電壓的2-4倍。

對于一些消費類電子產品，在使用電池時，電源電壓可能在寬范圍內變化。在滿電的時候，電源電壓可以達到7V或更高。然而，在電池快用完的時候，電源電壓會下降到2V左右。為了適應寬范圍的電源電壓變化，需要按照最大電源電壓設計功率晶體管的耐壓參數。然而，在普通工藝上同時要求工作頻率高和耐壓高是一件困難的事。采用更先進的工藝則會增加成本，而且不利于集成。

另一方面，由于負載在使用過程中通常是固定的。如果電源電壓變化范圍大，還會使得功率放大器的負載偏離最佳負載值。結果可能減小輸出功率，并且使得功率輸出的線性度變差。

因此，期望降低功率放大器中的功率晶體管的耐壓要求以及改善功率輸出的線性度。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種可以擴展電源電壓范圍的功率放大器。

根據本實用新型，提供一種功率放大器，包括：在電源端和地之間串聯(lián)連接的第一電阻、扼流電感和第一晶體管；連接在功率放大器的輸入端與第一晶體管的柵極之間的輸入耦合電路；以及連接在功率放大器的輸出端與扼流電感和第一晶體管的第一中間節(jié)點之間的輸出耦合電路，其特征在于，所述功率放大器還包括與第一晶體管的柵極相連接的偏置電路，使得第一晶體管的工作點跟隨電源電壓的變化。

優(yōu)選地，在所述功率放大器中，所述偏置電路包括：串聯(lián)連接在供電端和地之間的第二電阻和第二晶體管，在第二電阻和第二晶體管之間的第二中間節(jié)點產生檢測電壓；連接至第二晶體管的柵極的第三電阻；連接至第一晶體管的柵極的第四電阻；以及運算放大器，其同相端接收檢測電壓，其反相端接收參考電壓，其輸出端經由第三電阻連接至第二晶體管的柵極，以及經由第四電阻連接至第一晶體管的柵極。優(yōu)選地，在所述功率放大器中，所述參考電壓為電源電壓的一半。優(yōu)選地，在所述功率放大器中，第一晶體管與第二晶體管的導電類型相同。優(yōu)選地，在所述功率放大器中，第一電阻的電阻值與第一晶體管的寬長比的乘積，等于第二電阻的電阻值與第二晶體管的寬長比的乘積.

優(yōu)選地，在所述功率放大器中，所述偏置電路包括：串聯(lián)連接在供電端和地之間的第二電阻和第二晶體管；以及連接至第一晶體管的柵極和第二晶體管的柵極之間的第三電阻，其中，第二晶體管的柵極還連接至第二電阻和第二晶體管的中間節(jié)點，并且第一晶體管和第二晶體管形成電流鏡，電流鏡調整第一晶體管的工作點，使得第一電阻上的電壓降始終大致等于電源電壓的一半。優(yōu)選地，在所述功率放大器中，第一晶體管與第二晶體管的導電類型相同。優(yōu)選地，在所述功率放大器中，第一電阻的電阻值與第一晶體管的寬長比的乘積，等于第二電阻的電阻值與第二晶體管的寬長比的乘積的1/2。

優(yōu)選地，在所述功率放大器中，所述輸入耦合電路包括隔直電容。

優(yōu)選地，在所述功率放大器中，所述輸出耦合電路包括隔直電容和負載匹配電阻中的至少一種。

優(yōu)選地，在所述功率放大器中，所述輸出耦合電路包括匹配濾波電路。

在本實用新型的功率放大器中，由于上述偏置電路的作用，在扼流電感和第一晶體管的中間節(jié)點產生放大的信號的直流分量與電源電壓相關，并且始終大致等于電源電壓的一半。第一晶體管的耐壓要求降低。該功率放大器的工作點可以跟隨電源電壓的變化，從而可以確保功率放大器的輸出功率，并且改善可靠性和線性度。

附圖說明

通過以下參照附圖對本實用新型實施例的描述，本實用新型的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點將更為清楚，在附圖中：

圖1為根據現有技術的功率放大器的示意性電路圖；

圖2為根據現有技術的功率放大器的示意性波形圖；

圖3為根據本實用新型的實施例的功率放大器的示意性框圖；

圖4為根據本實用新型的實施例的功率放大器的第一實例；以及

圖5為根據本實用新型的實施例的功率放大器的第二實例。

具體實施方式