[發明專利]一種高效率高保真度包絡調制器

在審

• 申請號: 201710821757.0
• 申請日: 2017-09-13
• 公開（公告）號: CN107623493A
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 吳建輝;陳建芳;李紅
• 申請（專利權）人: 東南大學;東南大學—無錫集成電路技術研究所
• 主分類號: H03F1/02
• 分類號: H03F1/02;H03F3/21
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 沈廉

技術領域

本發明涉及一種包絡調制器結構，尤其涉及一種適用于包絡跟蹤功率放大器中的高效率高保真度包絡調制器結構。

背景技術

對于包絡跟蹤功率放大器而言，從調制解調器或包絡檢測器得到的包絡信號應該通過包絡調制器線性放大以提供功率放大器的電源電壓。包絡調制器要有寬的帶寬，其帶寬要比包絡信號的帶寬大，且在整個帶寬內具有高的效率。同時，包絡信號的帶寬是調制信號帶寬的幾倍，因此，很難在高效率下實現寬帶信號的線性放大。

在傳統的包絡調制器中，為了降低功耗，電流傳感電阻通常取很小，但如此小的電阻是很難精確實現的。電流傳感單元中通過運用電流鏡技術以減小線性放大級的輸出電流，利用運放輸入端“虛短”的原理，引入額外的運放以保證電流鏡的漏源電壓相等，但是，該運放對包絡調制器的帶寬有限制作用。同時，線性放大級的輸出開關紋波電壓較大等嚴重影響包絡調制器的保真度。

目前主要有四種常用的包絡調制器結構：低壓差線性穩壓器的形式、開關穩壓器的形式、線性與開關放大器的并聯結構和線性與開關放大器的串聯結構。以上四種包絡調制器要么只能實現高效率，要么只能實現高保真度。

發明內容

技術問題：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種高效率高保真度包絡調制器結構，利用電流鏡技術以減小線性放大級的輸出電流，同時通過將電流傳感電阻的一端與AB類輸出buffer的漏端短接的方式，以保證電流鏡的漏源電壓基本相等，從而實現高效率高精度的包絡跟蹤。

技術方案：為實現上述目的，本發明的一種高效率高保真度的包絡調制器采用的技術方案為：

該包絡調制器包括依次連接的線性放大級、電流傳感單元、遲滯比較器、反直通緩沖級和開關放大級；其中，線性放大級包括折疊式級聯放大器和由第一上拉晶體管、第一下拉晶體管組成的AB類輸出buffer兩級級聯構成，線性放大級作為獨立的電壓源通過反饋網絡放大包絡信號，同時補償開關放大級的紋波電流；電流傳感單元用來檢測線性放大級的輸出電流，并在電流傳感電阻上產生壓降，與遲滯比較器的遲滯電壓進行比較，從而改變開關放大級的工作狀態；反直通緩沖級用于增強開關放大級輸入信號的驅動能力，使得遲滯比較器的輸出信號能驅動后級大尺寸的開關管；開關放大級作為受控的電流源給負載提供絕大部分的電流；并聯的電容C用來減小開關紋波電壓，同時濾除開關噪聲。

所述的線性放大級，其正輸入端接包絡輸入，AB類輸出buffer的第一上拉晶體管的柵極連接到電流傳感單元的第二上拉晶體管的柵極，第一下拉晶體管的柵極連接到電流傳感單元的第二下拉晶體管的柵極，電流傳感單元的第二上拉晶體管和第二下拉晶體管的漏極以及電流傳感電阻的正端同時連接到遲滯比較器的正輸入端，遲滯比較器的輸出端連接到反直通緩沖級的輸入端，反直通緩沖級的輸出端連接到開關放大級的輸入端，開關放大級的輸出端、第一上拉晶體管和第一下拉晶體管的漏極、電流傳感電阻的負端和遲滯比較器的負輸入端同時連接到負載電阻的正端，作為調制電壓輸出。

所述AB類輸出buffer的第一上拉晶體管和第二下拉晶體管與電流傳感單元的第二上拉晶體管和第二下拉晶體管為電流鏡關系，且第一上拉晶體管和第一下拉晶體管的尺寸為第二上拉晶體管和第二下拉晶體管的N倍，以減小電流傳感電阻上檢測到的線性放大級輸出電流，達到減小功耗的目的。

所述電流傳感電阻很小，通常在10mΩ與1Ω之間，從而保證了電流鏡的漏源電壓基本相等，能精確檢測AB類輸出buffer的輸出電流，實現高精度的包絡跟蹤。

本發明提出的高效率高保真度的包絡調制器結構，包括線性放大級、電流傳感單元、遲滯比較器、反直通緩沖級和開關放大級。線性放大級和開關放大級是主從的關系。其中，線性放大級作為獨立的電壓源通過反饋網絡放大包絡信號，同時補償開關放大級的紋波電流，電流傳感單元用來檢測線性放大級的輸出電流，并在電流傳感電阻上產生壓降，與遲滯比較器的遲滯電壓進行比較，從而改變開關放大級的工作狀態，反直通緩沖級的目的是增加開關放大級輸入信號的驅動能力，使得遲滯比較器的輸出信號能驅動后級大尺寸的開關管，開關放大級作為受控的電流源給負載提供絕大部分的電流。通過采用電流鏡技術以減小傳感電流，同時將電流傳感電阻的一端與AB類輸出buffer的漏端短接，以保證電流鏡的漏源電壓基本相等，從而實現高效率高精度的包絡跟蹤。

有益效果：本發明提供的高效率高保真度的包絡調制器結構，與現有技術相比，具有以下優點：

1、本發明通過利用電流鏡技術，使得電流傳感電阻上的傳感電流得以減小N倍，從而減小包絡調制器的整體功耗；