CN102129266A - 产生参考电压的电路及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及产生参考电压的电路及方法。产生参考电压的电路包括用于接收参考***电压的第一晶体管，该第一晶体管被配置为电流源，该第一晶体管被配置为提供独立于***电压的电流，多个二极管器件被配置为接收由第一晶体管提供的电流，第二晶体管关联于多个二极管器件，该第二晶体管被配置为补偿第一晶体管中的过程变化，使得多个二极管器件提供了至少部分地补偿了该过程变化的参考电压。

Description

产生参考电压的电路及方法
背景技术
便携式通信装置(例如蜂窝电话)利用一个或多个功率放大器将信息信号在传输前进行放大。在一些应用中，给功率放大器配置了外置电压源来给该功率放大器提供独立于功率放大器的电源电压的参考电压。然而，在***中配置了功率放大器的众多应用并没有提供外置参考电压。在这些***中，必须在功率放大器管芯或芯片上生成参考电压。
遗憾的是，由于工艺、电压和温度(PVT)差异以及其他的因素，在功率放大器芯片上产生准确且稳定的参考电压可能很难。在例如砷化镓(GaAs)异质结双极性晶体管(HBT)技术这样的第III-V族的半导体制造工艺中尤其困难，而这种技术在目前手持机功率放大器市场上占主导地位。
此外，由于提供给功率放大器电路的(典型地由电池提供的)电源电压的输出电压因为充放电周期会随着使用而波动，因此提供独立于电池电压波动的参考电压仍是一个难题。
因此，需要一种理想的在功率放大器芯片上产生稳定参考电压的方法。
发明内容
本发明的实施例包括产生参考电压的电路，其包括用于接收参考***电压的第一晶体管，该第一晶体管被用作电流源，该第一晶体管用于提供独立于***电压的电流；多个二极管器件，用于接收由第一晶体管所提供的电流，以及与多个二极管器件相关的第二晶体管，第二晶体管用于补偿第一晶体管中的过程变化(process variation)，这样多个二极管器件提供的参考电压至少部分地补偿了过程变化。
本发明还提供了其他的实施例。通过研究下面的附图以及详细说明，本领域技术人员将明白本发明其他的***、方法、特征以及优点。所有这些其他的***、方法、特征以及优点将包含在本说明书中，包括在本发明的范围以内，并由所附的权利要求来保护。
附图说明
参照下述附图将更好的理解本发明。附图中的组件并非用于限制本发明，而只是说明本发明的基本原则。此外，在附图中，贯穿于不同附图中的相应部分用相似的标记来指代。
图1为简化的便携式通信装置的框图。
图2A为基本的参考电压发生器电路的原理图。
图2B为基本的参考电压发生器电路的一个替代实施例的原理图。
图3为包括用于产生参考电压的电路的实施例的功率放大器***的原理图。
图4为包括图3中的产生参考电压的电路的替代实施例的功率放大器***的原理图。
图5为包括使用增强型nFET(n-型场效应管)技术实现的产生参考电压的电路的实施例的功率放大器***的原理图，所述增强型nFET(n-型场效应管)技术例如是赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)技术。
图6为描述图3和图4中的用于产生偏置电压的电路的实施例的操作的流程图。
具体实施方式
通常用硬件来配置产生参考电压的电路和方法。然而，控制产生参考电压的电路和方法的一个或多个信号可以用软件或软件与硬件(例如用硬件传感器)的结合来配置。当采用硬件配置时，可用特定的硬件元件配置产生参考电压的电路和方法。当产生参考电压的电路和方法的一个或多个控制信号至少部分用软件产生时，该软件部分可用于准确地控制在与器件相关的参考电压电路和偏置电路中的各种不同的组件的操作方面。该软件可存储在存储器中并通过合适的指令执行***(微处理器)来执行。产生参考电压的电路和方法的硬件配置可包括任何的下述本领域所公知的技术或它们的组合：分立电子元件、具有根据数字信号实现逻辑功能的逻辑门的分立逻辑电路、具有合适逻辑门的专用集成电路、可编程门阵列(PGA)、现场可编程门阵列(FPGA)、用于偏置目的的、独立的、专门设计的集成电路等。
尽管具体引用便携式收发机进行说明，但是用于产生参考电压的电路和方法可设置于任何需要在其中提供参考电压的电子器件中。产生参考电压的电路和方法特别适用于不提供补充器件(complimentary device)的技术。例如，下面将描述采用合并的GaAs HBT-场效应管(FET)技术产生参考电压的电路的实施例。在实施例中示出了该FET为集成了HBT的特殊器件，其中HBT具有与耗尽型(d-型)金属半导体场效应晶体管(MESFET)类似的特性。这一集成电路制造技术通常被称为BiFET，但是存在可替代的术语和集成技术来组合HBT和FET。此外，虽然将d-型FET集成到仅双极性(BJT或HBT)工艺中具有很多优点，但是使用仅增强型(e型)FET的工艺也可用于以下面描述的电路和方法产生参考电压。
进一步地，产生参考电压的电路和方法也可适用于硅(Si)双极性工艺，但是主要适用于在第III-V族材料体系的半导体技术，例如砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、氮化镓(GaN)和第III-V族材料的其他组合，包括三元和四元半导体组合。
图1是描述简化的便携式通信装置100的框图。在一个实施例中，该便携式通信装置100可以为便携式蜂窝电话。产生参考电压的电路和方法的实施例可实现于具有RF发射机的任何装置中，在本实施例中，就实现在便携式通信装置100中。图1所示的便携式通信装置100为蜂窝电话的简化例，并且描述许多其中实现了产生参考电压的电路和方法的众多可能应用中的一个。本领域技术人员将理解便携式蜂窝电话的操作，因此此处省略其实现的细节。该便携式通信装置100包括基带子***110、收发机120和前端模块(FEM)130。尽管没有明确的示出，但是收发机120通常包括调制和上变频电路，用于制备基带信息信号以放大和传输，并包括滤波和下变频电路，用于接收RF信号并将其下变频为基带信息信号以复原数据。该收发机120的具体操作细节对本领域技术人员是公知的。
基带子***通常包括耦合在***总线112上的处理器102(其可以使通用或专用微处理器)、存储器114、应用软件104、模拟电路元件106、数字电路元件108、电流/电压(I/V)传感器117以及功率放大器软件155。该***总线112可包括物理和逻辑连接以将上述的元件耦合在一起并保证它们的互操作性。
输入/输出(I/O)单元116通过连接线124连接到基带子***110，存储器单元118通过连接线126耦合到基带子***110，以及电源122通过连接线128连接到基带子***110。该I/O单元116可包括例如麦克风、键盘、扬声器、指点设备、用户接口控制单元以及允许用户向便携式通信装置100提供输入命令和从便携式通信装置100接收输出的任何其他的装置或***。
存储器118可为任何类型的易失或非易失存储器，并且在一个实施例中，可包括闪存。该存储器元件118可永久性安装在便携式通信装置100中，或者可以为可移除的存储器单元，例如可移除的存储卡。
电源122可以是，例如，电池或其他可充电电源，或者可以为适配器，该适配器将AC电源转换为便携式通信装置100所用的正确电压。在一个实施例中，电源为提供大约3.6伏特(V)的额定输出电压的电池。然而，电源的输出电压的范围大约为3.0到6.0V。
处理器102可以为任何执行应用软件104以控制便携式通信装置100的操作和功能的处理器。存储器114可以为易失性或非易失性存储器，并且在一个实施例中为存储了应用软件104的非易失性存储器。如果电路的控制逻辑部分和产生参考电压的方法是通过软件实现的，那么基带子***110也包括功率放大器软件155，功率放大器软件155可以与由微处理器102或其他处理器执行的控制逻辑相协调，以控制用于产生参考电压的电路和方法和/或下述的功率放大器200的至少一些方面。在一个实施例中，I/V传感器117从功率放大器200上接收性能信息并给功率放大器软件155提供输入，从而能够控制功率放大器200的各种不同方面。
模拟电路106和数字电路108包括信号处理、信号转换和将由I/O单元116提供的输入信号转换到可发送的信息信号的逻辑。类似地，该模拟电路106和数字电路108包括信号处理、信号转换和将由收发机120提供的接收到的信号转换为包含了恢复的信息的信息信号的逻辑。数字电路108可包括例如数字信号处理器(DSP)、FPGA或其他任意的处理装置。因为基带子***110包括模拟和数字元件两者，所以有时称之为混合信号电路。
在一个实施例中，FEM 130包括发射/接收(T/R)开关142和功率放大器200。该T/R开关142可以是双工器、同向双工器或分离发射信号和接收信号的其他任意物理或逻辑装置或电路。取决于便携式通信装置100的实现，实现T/R开关142可以提供半双工或全双工功能。通过连接线136由收发机120提供的发射信号被直接指引到功率放大器200。如下面将详细描述的，配置包括产生参考电压的电路的功率放大器200，以独立于电池电压，有效地向功率放大器装置提供参考电压，并且补偿功率放大器200内的进程和电压的变化。功率放大器200的输出通过连接线138提供到T/R开关142，并且随后通过连接线144提供到天线146。
天线146接收到的信号通过连接线144提供到T/R开关142，其通过连接线134将该接收到的信号提供到收发机120。
在一个实施例中，基带子***110通过连接线152向功率放大器200提供一个或多个控制信号。连接线152可被实现为离散连接或具有多信号的总线。在一个实施例中，电源或模式选择、信号、功率放大器使能信号、一个或多个参考电压电平和用于一个或多个开关元件的其他控制信号被通过连接线152提供到功率放大器200。
图2A是说明了基本参考电压发生器电路150的原理图。该电路150包括电流源151和二极管箝位电路164。
在一个实施例中，电流源151包括使用第III和第V族半导体材料制造的耗尽型(d-型)FET 156(通常称之为III-V半导体)和电阻器154。然而，它也可能被构建为用硅或其他材料或材料系制成的d-型FET，并且该装置落入在本发明的范围之内。
在图2A所示的实施例中，用FET 156和电阻器154制成的电流源151从在节点162上的参考电压Vref(有时被称作Vclamp)处解耦合***电源电压Vcc。在FET 156的源极处由电阻器154提供的反馈可帮助使电流源151对于***电源电压Vcc的波动所作出的响应不敏感。然而，FET 156与或者不与电阻器154一起用作电流源。可通过仅将FET 156的栅极和FET 156的源极连接到节点162来省略掉电阻器154。然而，所有的电流源拓扑(有或没有电阻器154)都引入了器件参数敏感度。公知的是关键的FET过程参数，例如FET的开启阈值电压Vt和描述在栅-源电压Vgs＝0时(例如当FET 156的栅极连接到节点162时)的漏极电流的参数IDSS。
从对由工作中的正向导通漏到源电流FET建模的基本方程Ids≈K/2·(Vgs-Vt)2得出，图2A中的电流源151对参数Vt敏感，其中K是用于曲线拟合的建模参数。
只要Vds＞Vgs-Vt，电流Ids的这个方程一直是近似有效的。因为省略了电阻器154，FET 156的栅-源电压Vgs被设置为Vgs＝0并且根据拟合参数K和过程参数Vt唯一地求解出了电流Ids。该偏置状态(Vgs＝0)也定义了用于表征d-型FET的建模参数IDSS。只要Vds＞Vgs-Vt，源极电流就对于例如电源波动的漏极端的电压的变化相对不敏感。如图2A所示，当包括电阻器154时，FET 156和电阻器154的结合仍然作为电流源，但是电阻器154增加了负反馈。通过设定Vgs＝Ids·R可以求解Ids的二次方程，其中R为电阻器154的电阻值。
二极管箝位电路164包括一个或多个二极管，在本实施例的描述中使用PN-结二极管元件，并且在图2A中使用了三个二极管元件166、168和172来说明。二极管166、168和172的非线性正向导通特性被用于在节点162产生相对恒定的参考电压(Vref或Vclamp)，这至少部分地补偿了电流Ids中的变化。当在正向有源模式下，理想的二极管可用恒定的电压降来表示。实际的二极管具有较小的依据指数曲线的理想相应，该指数曲线描述为其中VTH为热电压，室温下VTH约为26mV，对任意给定的过程n是范围为1和2之间的理想因子。通过该方程，因为Iref的范围受限，在节点162处的电压Vref的变化是最小的，其中电流源151的Iref＝Ids。通过在前述的方程中将二极管箝位电路164的电流Id设定为Ids，可获得Vref的解。
图2B是说明包括单个电阻器电流源171和二极管箝位电路164的基本参考电压发生器电路的一个替代实施例的原理图。用单个电阻器154配置了电流源171，其中I＝V/R。对于电压的小变化ΔV，电流的变化ΔI将通过AI＝ΔV/R来给定。当ΔV＜＜V则ΔI＜＜I，并且其作用近似于电流源的作用。当在***中仅出现Vcc的微小的波动时和/或如果未获得d-型FET，图2B中所示的结构将是有效的。
图3是描述包括了产生参考电压的电路的实施例的功率放大器***200的原理图。产生参考电压的电路的实施例可用于补偿FET 208的Vt和IDSS中的变化，FET 208具有与图2A中的FET 156相似的功能。提供给FET 208的参考***电压被标记为“Vccref”，以将它与***电源电压Vcc区分开来。参考***电压Vccref可提供在电路200的外部，例如通过控制器(未示出)，或可在与电路200相关联的电路上产生。或者，在一些实施例中，参考***电压Vccref可等于或等同于***电源电压Vcc。此外，参考***电压Vccref可相比于***电源电压Vcc变化到不同的程度。另外，Vccref和Vcc可相互独立地波动。
功率放大器***200包括参考电压电路210、偏置电路250和晶体管放大器270。通过“DC-隔离”电容器276，射频(RF)输入信号被耦合到晶体管放大器270的基极端271。电感器274被用作RF扼流圈来阻止RF能量进入偏置电路250。尽管被示出为单个晶体管放大器270，晶体管放大器270也可以表示多个并联的RF晶体管放大器装置。在图3所示的实施例中，偏置电路250说明了参考电压电路210的众多可能用途和应用中的一个。参考电压电路210的其他变化和其他应用也是可能的。此外，如图3所示的偏置电路250的配置是能够用由参考电压电路210提供的参考电压Vref为晶体管放大器270设置偏置状态的偏置电路的一个例子。
偏置电路250包括电阻器256，其作为电流源。该电阻器256耦合到参考电压节点216并耦合到晶体管262的栅极端263以及晶体管266的集电极端265。晶体管262在连接线261上接收***电源电压。晶体管262的源极端264耦合到晶体管266的基极端267，并通过电感器274耦合到晶体管放大器270的基极端271。晶体管放大器270是功率放大器的输出级并且晶体管266形成了晶体管放大器270的电流镜。对本领域一般技术人员来说电流镜是已广泛记载的和容易理解的。晶体管262是被用作晶体管270的“β助手”。晶体管放大器270的集电极端273上形成了放大器270的RF输出，并通过电感器277在连接线272上连接到***电源电压Vcc。该RF输出通过电容器278与节点273解耦合。电流Icc为晶体管放大器270的集电极电流。此外，参考电压电路210不限于涉及RF放大器级的偏置的应用。下面将更详细地论述，通过电阻器256的电流控制放大器晶体管270的偏置电流。
参考电压电路210包括为过程-引入的基于FET的电流源251和偏置电路250的器件参数的变化提供补偿的元件。上述图2A中的电流源151在图3中被示为电流源251，其包括FET 208和电阻器214。或者，在另一个实施例中，可去掉电阻器214(FET 208的栅极和源极被连接在一起)，并且在再另一个实施例中电流源可由如图2B中所示的省略了FET 208的电阻器214提供。在这一实施例中，如下所述，FET 228成比例地分划。
在图3所述的实施例中，二极管箝位电路220包括三个二极管。但是，并不是特定需要使用三个二极管，因为二极管数量是随着开启电压Vccref以及其他需要来进行选择的。第一二极管222被描述为肖特基二极管(Schottkydiode)，但是其也可以为根据所给定的工艺可以获得的任意类型的二极管。晶体管224为基极-发射极二极管，被描述为连接二极管的HBT，其基极和集电极端相连接。晶体管224可用相似功能的任意其他类型的二极管所替代，这再一次地取决于开启电压Vccref以及其他需要。晶体管226添加一个附加基极-发射极ON电压至二极管箝位电路220。晶体管226的基极连接于FET 228的源极，并且它的集电极连接于FET 228的栅极以及晶体管224的发射极。
如上面所述，偏置电路250形成了用参考电压Vref来控制晶体管放大器270中的偏置电流的电流镜。晶体管放大器270的集电极端273通过电感器277在连接线272上连接到***电源电压Vcc。尽管被示出为FET，该“β助手”晶体管262也可用其他的工艺制造。然而，在本实施例中因为晶体管262被制造为FET，其相比于HBT 266和270更敏感于过程变化。通过使晶体管266和270的基极-发射极电压Vbe的电压相等，晶体管266中的电流与晶体管放大器270中的(典型地大于晶体管266中的)电流成镜像且成比例。当晶体管放大器270消耗的基极电流足够的大以导致镜像中的电流不成合适的比例时，将使用β助手晶体管262。因为在很多应用中晶体管放大器270被用作RF放大器，通过晶体管放大器270保持基本上恒定的偏置电流作为***电源电压Vcc(电池电压)和参考电压Vccref，呈现不同是参考电压电路210和偏置电路250的主要目的。
为了协助偏置电路250向晶体管放大器270提供基本上恒定的偏置电流，参考电压电路210包括了补偿晶体管228。晶体管228与晶体管208和262相对地成比例，并且随后被优化以向晶体管208和262中的过程变化提供补偿。
有多种方式来实现FET 228补偿FET 208和262中的过程变化，例如包括修改FET 228的比例参数或修改流经二极管箝位电路220的电流。在一个实施例中，使用了一种工艺技术使得FET同时具有后栅极和前栅极(例如在美国专利No.5,250,826和美国专利No.6,906,359中所示出的FET器件)，可以连接补偿晶体管228，使得其后栅极与其源极端短路，并且可以连接FET 208和262，使得每一个器件的后栅极短路到它的栅极端。在这一实施例中，FET 228将比FET 208和262的Vt具有更反向的Vt。然而，在所给定的工艺技术中，FET 228的Vt将持续跟踪FET 208和FET 262的Vt。通过这种方式，通过单个器件FET 228对FET 208和FET 262中的过程变化的补偿增强了。
图3中所示出的所有器件都被制造在同一管芯上，从而类似地相应于过程变化、工作电压和工作温度。相应于这些条件，相同种类的晶体管可以被定义为相似的器件；相同种类的器件可以被制造在相同的管芯上，具有相似的尺度、相似的取向并采用相同的工艺技术。因为晶体管228以与电流源251的Ids变化所导致的Vref的变化方向相反的方向修改了参考电压电路210的输出216处的电压Vref，所述电流源251的Ids变化是由于在过程和温度方面的相同变化而产生的。
更具体地，流经二极管箝位电路220的电流Id和电流源251的电流Ids根据Vref＝2Vbe+Vgs+Vd而生成了输出信号Vref，其中Vbe是跨越晶体管224和226(假定出于本文的目的晶体管224和226是“相似的”晶体管)的基极-发射极二极管的电压降，Vd是跨越二极管222的二极管压降，Vgs是从补偿FET 228的栅极到源极的电压降。这些二极管是非理想的，并且跨越二极管的电压降并不恒等于Ids的函数；但是根据前面所指出的二极管方程
Figure BSA00000360438900101
跨越二极管的电压降随着Ids的增加而增加。由于制造了各种不同的FET器件，众所周知Vt反向于IDSS而变化，或者换句话说，例如，如果IDSS大于额定值，Vt将比额定值的更反向。用更通俗的表达，当沟道变得更导电，将需要更反向的电压来将FET变为“关闭”(基本上不导电)。本领域技术人员将理解IDSS(或当包括电阻器214时简化为电流源的IDS)之间的相反关系。当在正向有源模式下，当满足Vds＞Vgs-Vt的条件时，FET 208和228遵循前面所指出的方程Ids≈K/2·(Vgs-Vt)2。显然地，如果Vgs增大时或者Vt减少时则Ids增大。相似地，如果Vgs降低时则Ids减小。照这样，当集成电路中所有的FET的Vt下降时，如同当半导体工艺变化时所预期的，电流源251所产生的电流Ids将增大。继而，跨过晶体管224和226的基极-发射极电压降Vbe和跨过二极管222的电压降Vd之和将随着二极管和晶体管被更大电流驱动而轻微地增大。然而，通过补偿晶体管228的栅极-源极电压Vgs的较大的降低，这一变化将被抵消，这将在适当的平衡时，保持Vref基本恒定。适当地平衡该补偿电路和二极管箝位220通常包括给晶体管228、二极管222、晶体管224和226确定合适的物理尺寸，并确定通过二极管箝位电路220的最佳电流。
如果电路200被设计为补偿晶体管228的栅极-源极电压Vgs的变化能够对两个二个晶体管208和262中的过程变化进行补偿，对在向晶体管放大器270提供电流的偏置电路中相似的器件进行电压、过程补偿，并且在一些实施例中还对温度补偿，这都是可能的。当受相同的参数支配时，用本发明所述的技术，有效地补偿了相似的器件的电压和过程变化。然而，对于整个电路200，对温度变化的补偿是低效的，因为Vd和Vbe比FET的Vt具有更强的温度功能。
对于电源电压Vcc和/或参考电源电压Vccref是固定的配置方案，用单个电阻器214作为电流源251可能非常有用。这种配置方案的一个例子是无线LAN(WLAN)应用，其中Vccref和Vcc都可连接至固定的电源，例如3.3或5V。其他的WLAN应用和非蜂窝电话应用可包括用于计算机的无线发射机。在这样的实现中，Vccref可以是固定的，而Vcc可以是可变的。在这样的实现中，因为省略了FET 208，唯一的可能被补偿的FET单元将是能够被晶体管228更精确地补偿的晶体管262。
另一个可替代的实施非常适合于使用可变化的Vccref的***，其中与RF晶体管技术的启动电压相比，Vccref的最小值相对高些，例如，当Vbe_ON＝1.4V时，在技术中3.5V＜Vccref＜6V。在这样的实施中，优选将晶体管262配置为双极性器件。在这样的实施例中，晶体管262几乎不经历过程变化，同时补偿晶体管228将只补偿电流源晶体管208。
图4是说明包括图3中的产生参考电压的电路的一个替代实施例的功率放大器***的原理图。
图4中的功率放大器***300类似于图3中的功率放大器***200，并且利用附图标记命名3XX来指定类似的单元，其中图4中的“XX”指代图3中的类似单元。偏置电路350包括FET晶体管352。晶体管352将偏置电路350中的偏置电流从参考发生电路310中的电流中分离出来。此外，二极管箝位电路320包括用于补偿晶体管352中的过程变化的元件。
参考电压电路310包括与二极管箝位电路320相关的另外的补偿晶体管380。该晶体管380在功能上与图3中的晶体管228相似。晶体管380的栅极端382连接于晶体管324的集电极端。晶体管380的漏极端384在连接线316上连接于参考电压Vref，并且晶体管380的源极端386耦合于晶体管328的漏极端329，并耦合于晶体管324的基极。
晶体管328和晶体管380的组合用于补偿晶体管308、晶体管352和晶体管362中的过程和电压变化。
如同晶体管放大器270(图3)的情况，在无线应用中，晶体管放大器370为RF晶体管放大器级，而电流Icc为晶体管放大器370的集电极电流。为了获得饱和的或线性的具有期望的RF特性的放大器，集电极电流Icc保持相对恒定是很重要的。
在晶体管放大器370的基极端371出现的电压由电感器374所提供并且通过DC-隔离电容器376提供RF输入。晶体管放大器370的集电极端373形成放大器370的RF输出并通过电感器377在连接线372上被连接到***电压Vcc。该RF输出通过电容器378与节点373解耦合。此外，参考电压电路310不限于涉及RF放大器级的偏置的应用。
图5是说明使用nFET(n-型场效应晶体管)技术实现的包括产生参考电压的电路的实施例的功率放大器***的原理图。图5中所示的实施例说明了增强型(E-型)赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)技术。
通过电阻器414向参考电压电路410提供参考***电压Vccref。参考电压电路410包括二极管箝位电路420以及晶体管装置428和480，其如上所述都被配置为增强型PHEMT器件。二极管箝位电路420包括二极管422和424，其被示为PN结二极管，但也可以使用其他的技术进行配置。FET晶体管480的漏极被示出为连接到节点416，但也可连接到节点423。
通过连接线416，参考电压Vref被提供到任选的晶体管452的栅极端。类似于图4中的晶体管352，该任选的晶体管452用于从参考电压发生器电路410的电流中分离偏置电路450中的偏置电流。该晶体管452的源极端连接于电阻器456。电阻器456连接于晶体管466的漏极端465以及任选的晶体管462的栅极端463。类似于图4中的晶体管362，晶体管462用于栅极电流(Ig)缓冲器。虽然大多数的e-型PHEMT RF放大器电路额定具有可忽略的栅极电流Ig，但是有时需要使用栅极电流缓冲晶体管462来阻止栅极漏电流泄露或由于RF级被过激励使得Ig为非零的情况。
在无线应用中，晶体管放大器470为RF晶体管放大器级，电流Icc为晶体管放大器470的集电极电流。如上所述，为了获得饱和的或线性的具有期望的RF特性的放大器，电流Icc保持相对恒定是很重要的。根据本发明，通过二极管箝位电路420而使得由在节点416处的电压(Vref)所设定的电流Icc对过程变化不敏感。二极管箝位电路420帮助对晶体管462和452中的过程和电压变化(例如Vt和IDSS变化)进行补偿。此外，因为在图5中所示的实施例中的晶体管466和晶体管放大器470为e-型PHEMT器件，因此它们也比双极性器件更容易遭受到更多过程变化。因此，在晶体管466和晶体管放大器470中的过程变化也能被二极管箝位电路420所补偿。
在晶体管器件470的栅极端471出现的电压由电感器474提供，并且通过DC-隔离电容器476提供了RF输入。晶体管放大器470的漏极端473形成放大器470的RF输出并通过电感器477在连接线472上被连接到***电压Vcc。该RF输出通过电容器478与节点473解耦合。电流Icc为晶体管放大器470的漏极电流。
图6为实施图3中的用于产生偏置电压的电路的实施例的流程图。在方框602中，提供了电流源。在一个实施例中，电流源可以为晶体管，例如晶体管208(图3)或如图2B中(单元154)和图5中(单元414)的电阻器。在方框604中，晶体管208接收***电源电压并给例如设置为二极管箝位电路220的多个二极管提供电流。跨越二极管箝位电路220的电压降用于提供参考电压Vref。参考电压Vref不依赖于提供给晶体管208的***电源电压。
在方框606中，另外的晶体管228(图3)改变了跨过二极管箝位电路220的二极管电压，因此补偿了在其他有源器件中的变化。在图3的实施例中，因为晶体管208生成的电流源在电响应方面类似于晶体管228，因此，以在幅度方面与晶体管208在连接线216上改变参考电压Vref的方式(参见图3)类似的方式，晶体管228能够改变横穿二极管箝位电路220的电压，使得参考电压Vref在过程和电压波动的范围上保持基本稳定。
虽然已经描述了本发明的各个实施例，但是本领域技术人员应当认识到，更多的技术方案和实施也落入本发明的范围内。

Claims (19)

1.一种用于产生参考电压的电路，包括：
被配置为接收参考***电压的第一晶体管，所述第一晶体管被配置为电流源，所述第一晶体管被配置为提供独立于所述***电压的电流；
被配置为接收由所述第一晶体管提供的所述电流的多个二极管器件；以及
与所述多个二极管器件相关联的第二晶体管，所述第二晶体管被配置为补偿所述第一晶体管中的过程变化，使得所述多个二极管器件提供至少部分地补偿了所述过程变化的参考电压。
2.如权利要求1所述的电路，其中所述第二晶体管以与所述参考电压中的变化的方向相反的方向修改所述参考电压，所述参考电压中的变化是由于所述过程变化而产生的所述第一晶体管中的电流变化而导致的。
3.如权利要求2所述的电路，还包括：
被配置为接收所述参考电压的偏置电路，所述偏置电路包括β助手晶体管，其中所述第二晶体管被配置为补偿所述β助手晶体管中的过程变化。
4.如权利要求2所述的电路，还包括：
被配置为接收所述参考电压的偏置电路，所述偏置电路包括隔离晶体管；以及
与所述多个二极管器件相关联的第三晶体管，所述第三晶体管被配置为补偿所述隔离晶体管中的过程变化。
5.如权利要求2所述的电路，其中所述第二晶体管通过修改跨过所述多个二极管器件的电压来补偿所述第一晶体管器件中的过程变化。
6.如权利要求2所述的电路，其中所述多个二极管器件中的至少一个是晶体管。
7.一种具有用于产生参考电压的电路的便携式收发机，包括：
与接收机可操作地耦合的发射机；
功率放大器单元，包括：
被配置为接收参考***电压的第一晶体管，所述第一晶体管被配置为电流源，所述第一晶体管被配置为提供独立于所述***电压的电流；
被配置为接收由所述第一晶体管提供的所述电流的多个二极管器件；以及
与所述多个二极管器件相关联的第二晶体管，所述第二晶体管被配置为补偿所述第一晶体管中的过程变化，使得所述多个二极管器件提供至少部分地补偿了所述过程变化的参考电压。
8.如权利要求7所述的收发机，其中所述第二晶体管以与所述参考电压中的变化的方向相反的方向修改所述参考电压，所述参考电压中的变化是由于所述过程变化而产生的所述第一晶体管中的电流变化而导致的。
9.如权利要求8所述的收发机，还包括：
被配置为接收所述参考电压的偏置电路，所述偏置电路包括β助手晶体管，其中所述第二晶体管被配置为补偿所述β助手晶体管中的过程变化。
10.如权利要求8所述的收发机，还包括：
被配置为接收所述参考电压的偏置电路，所述偏置电路包括隔离晶体管；以及
与所述多个二极管器件相关联的第三晶体管，所述第三晶体管被配置为补偿所述隔离晶体管中的过程变化。
11.如权利要求8所述的收发机，其中所述第二晶体管通过修改跨过所述多个二极管器件的电压来补偿所述第一晶体管中的过程变化。
12.如权利要求8所述的收发机，其中所述多个二极管器件中的至少一个是晶体管。
13.一种产生参考电压的方法，包括：
向被配置为电流源的第一晶体管提供参考***电压，所述第一晶体管被配置为提供电流；
将所述电流提供给多个二极管器件；以及
使用与所述多个二极管器件相关联的第二晶体管来补偿所述第一晶体管中的过程变化，使得所述多个二极管器件提供至少部分地补偿了所述过程变化的参考电压。
14.如权利要求13所述的方法，还包括：
以与所述参考电压中的变化的方向相反的方向修改所述参考电压，所述参考电压中的变化是由于所述过程变化而产生的所述第一晶体管中的电流变化而导致的。
15.如权利要求14所述的方法，还包括：
向偏置电路提供所述参考电压，所述偏置电路包括β助手晶体管；以及
使用所述第二晶体管补偿所述β助手晶体管中的过程变化。
16.如权利要求14所述的方法，还包括：
向偏置电路提供所述参考电压，所述偏置电路包括隔离晶体管；以及
使用与所述多个二极管器件相关联的第三晶体管补偿所述隔离晶体管中的过程变化。
17.如权利要求14所述的方法，还包括：
通过使用所述第二晶体管修改跨过所述多个二极管器件的电压来补偿所述第一晶体管中的过程和电压变化。
18.如权利要求14所述的方法，其中所述多个二极管器件中的至少一个是晶体管。
19.一种产生参考电压的电路，包括：
被配置为接收参考***电压并被配置为提供电流的电流源；和
被配置为接收由所述电流源所提供的所述电流的多个二极管器件，所述多个二极管器件被配置为补偿所述参考***电压中的变化，使得所述多个二极管器件提供了至少部分地补偿了所述参考***电压中的变化的参考电压。
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