CN107154785B - 一种控制电路、功率放大电路及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种控制电路,所述控制电路包括:电流生成电路,用于利用功率放大电路的误差放大器的第一输入电压和基准电压,生成第一电流;镜像电路,用于对所述第一电流进行镜像,得到第二电流;所述第二电流用于供所述误差放大器结合第一误差电流控制所述功率放大电路的第一晶体管的导通,以调整所述功率放大电路的功率放大器的偏置电流,使得所述功率放大器输出的功率随着时间的变化满足预设关系。本发明同时还公开了一种功率放大电路以及控制方法。
Description
技术领域
本发明涉及功率放大电路,尤其涉及一种控制电路、功率放大电路及方法。
背景技术
射频功率放大器是各种无线发射机的重要组成部分,发射机的前级电路产生的射频信号功率很小,需要采用射频功率放大器获取足够大的射频输出功率,才能将射频信号馈送到天线辐射出去。
功率放大电路一般包括误差放大器和功率放大器,全球移动通信***(GSM,Global System for Mobile Communication)功率放大器作为射频功率放大器的一种,GSM功率放大器的输出功率在时域上需要满足功率时间(PVT,Power Vs Time)模板。但是现有的功率放大电路存在一定缺陷:在功率放大器的输出功率较小时,以及功率放大电路使能后由基带芯片提供给误差放大器的控制电压处于上升沿时,由于误差放大器的输入电压差较小,且误差放大器中的补偿电容取值较大,因而对误差放大器中的补偿电容的充电电流较小,造成功率放大电路建立时间较慢,引起功率放大电电路的功率时间曲线不符合PVT模板。
因此,在如何控制功率放大电路的功率放大器在输出功率较小时的功率时间曲线符合PVT模板是目前亟待解决的问题。
发明内容
为解决现有存在的技术问题,本发明实施例提供一种控制电路、功率放大电路及方法。
本发明实施例的技术方案是这样实现的:
本发明实施例提供一种控制电路,所述控制电路包括:
电流生成电路,用于利用功率放大电路的误差放大器的第一输入电压和基准电压,生成第一电流;
镜像电路,用于对所述第一电流进行镜像,得到第二电流;所述第二电流用于供所述误差放大器结合第一误差电流控制所述功率放大电路的第一晶体管的导通,以调整所述功率放大电路的功率放大器的偏置电流,使得所述功率放大器输出的功率随着时间的变化满足预设关系。
上述方案中,所述电流生成电路,具体用于:
利用第一输入电压控制第一支路电流,利用基准电压控制第二支路的导通,利用所述第一支路电流、第二支路电流以及第一支路电流和第二支路电流满足的第二预设关系,得到第一电流。
上述方案中,所述电流生成电路,具体用于:
所述第二预设关系为所述第一支路电流和第二支路电流之和为固定值;当第一输入电压小于基准电压时,第二支路电流大于第一支路电流;当第一输入电压大于基准电压时,第二支路电流小于第一支路电流;将所述第二支路电流作为第一电流。
上述方案中,所述控制电路,还包括:
基准电压生成电路,用于利用电阻和电流源生成所述基准电压。
本发明实施例提供一种功率放大电路,所述功率放大电路包括:误差放大器、第一晶体管、功率放大器、控制电路;其中,
控制电路包括:电流生成电路,用于利用所述误差放大器的第一输入电压和基准电压,生成第一电流;镜像电路,用于对所述第一电流进行镜像,得到第二电流;
误差放大器,用于基于第一误差电流和所述第二电流,控制第一晶体管的导通,以调整所述功率放大器的偏置电流;
功率放大器,用于利用所述偏置电流,对输入功率进行放大,得到输出功率,所述输出功率随着时间的变化满足预设关系。
上述方案中,所述电流生成电路,具体用于:
利用第一输入电压控制第一支路电流,利用基准电压控制第二支路的导通,利用所述第一支路电流、第二支路电流以及第一支路电流和第二支路电流满足的第二预设关系,得到第一电流。
上述方案中,所述电流生成电路,具体用于:
所述第二预设关系为所述第一支路电流和第二支路电流之和为固定值;当第一输入电压小于基准电压时,第二支路电流大于第一支路电流;当第一输入电压大于基准电压时,第二支路电流小于第一支路电流;将所述第二支路电流作为第一电流。
上述方案中,所述控制电路,还包括:
基准电压生成电路,用于利用电阻和电流源生成所述基准电压。
本发明实施例提供一种控制方法,所述方法包括:
利用功率放大电路中误差放大器的第一输入电压和基准电压,生成第一电流;
对所述第一电流进行镜像,得到第二电流;所述第二电流用于供所述误差放大器结合第一误差电流控制功率放大电路中第一晶体管的导通,以调整功率放大电路中功率放大器的偏置电流,使得所述功率放大器输出的功率随着时间的变化满足预设关系。
上述方案中,所述利用功率放大电路中误差放大器的第一输入电压和基准电压,生成第一电流,包括:
利用第一输入电压控制第一支路电流,利用基准电压控制第二支路的导通,利用所述第一支路电流、第二支路电流以及第一支路电流和第二支路电流满足的第二预设关系,得到第一电流。
上述方案中,所述利用所述第一支路电流、第二支路电流以及第一支路电流和第二支路电流满足的第二预设关系,得到第一电流,包括:
所述第二预设关系为所述第一支路电流和第二支路电流之和为固定值;当第一输入电压小于基准电压时,第二支路电流大于第一支路电流;当第一输入电压大于基准电压时,第二支路电流小于第一支路电流;将所述第二支路电流作为第一电流。
本发明实施例提供的控制电路、功率放大电路及方法,利用功率放大电路中误差放大器的第一输入电压和基准电压,生成第一电流;对所述第一电流进行镜像,得到第二电流;所述第二电流用于供功率放大电路中误差放大器结合第一误差电流控制第一晶体管的导通,以调整功率放大电路中功率放大器的偏置电流,使得所述功率放大器输出的功率随着时间的变化满足预设关系。在本发明实施例中,利用功率放大电路中误差放大器的第一输入电压和基准电压,生成第一电流;对所述第一电流进行镜像,得到第二电流;这样,在功率放大电路建立后,且功率放大电路输出功率较小时,误差放大器可以结合第二电流以及第一误差电流来调整功率放大器的偏置电流以获得较高的带宽,从而缩短了功率放大电路的建立时间,保证了在功率放大电路输出功率较小时的功率时间曲线符合PVT模板。
附图说明
图1为相关技术中电压控制模式功率放大电路的组成结构示意图;
图2为相关技术中电流控制模式功率放大电路的组成结构示意图;
图3为相关技术中误差放大器的组成结构示意图;
图4为相关技术中功率时间模板曲线、大功率建立曲线和小功率建立曲线示意图;
图5为本发明实施例一控制电路结构示意图;
图6为本发明实施例二功率放大电路结构示意图;
图7为本发明实施例三控制电路内部组成结构示意图;
图8为本发明实施例电流I_M1、电流I_M2与控制电压VRAMP的关系示意图;
图9为本发明实施例四功率放大电路内部组成结构示意图;
图10为本发明实施例五控制方法的流程示意图;
图11为本发明实施例功率放大电路的实现方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明再作进一步详细的描述。
通常,功率放大器包括GSM功率放大器等。
其中,GSM功率放大器的射频指标需要满足第三代合作伙伴计划(3GPP,3rdGeneration Partnership Project)协议,GSM850和GSM900频段的功率放大器的输出功率范围为33dBm~5dBm,分散控制***(DCS,Distributed Control System)和个人通讯服务(PCS,Personal Communications Service)频段的功率放大器的输出功率范围为30dBm~0dBm。GSM功率放大器对功率控制精度有一定要求,高功率输出时的功率控制精度范围为+/-2dBm,低功率输出时的功率控制精度范围为+/-5dBm。GSM功率放大器的输出功率在时域上需要满足PVT模板。
GSM功率放大器一般由基带芯片提供一个控制电压Vramp来控制输出功率,根据功率放大器实现功率控制的方式可以分为电压控制模式和电流控制模式。图1为电压控制模式功率放大电路的组成结构示意图,如图1所示,电压控制模式是指通过控制功率放大器PA的电源电压VCC实现功率的控制。
图2为电流控制模式功率放大电路的组成结构示意图,电流控制模式是指通过控制功率放大器PA的偏置电流IBIAS实现功率控制。如图2所示,功率放大电路的一种基本组成包括:误差放大器EA、P沟道金属氧化物半导体场效应管(PMOS)MP、功率放大器PA及相应的电阻。电流控制模式的原理包括:功率放大器PA的集电极电阻Rsense采样功率放大器PA的工作电流,电阻R1采样由控制电压Vramp控制的电流I_Vramp,通过集电极电阻Rsense和电阻R1两个电阻采样的电压进行作差,所述差值经误差放大器EA放大后驱动PMOS管MP的输出电流作为功率放大器PA的偏置电流。功率放大电路的环路稳定后,功率放大器PA的工作电流与电流I_Vramp成正比关系。其中,电流I_Vramp与控制电压Vramp的关系可以是线性关系,也可以是其他正相关的关系,例如多项式关系或者指数关系。为了避免集电极电阻Rsense上压降太高降低功率放大器PA的效率,误差放大器EA的输入共模电平较高接近电源电压VCC,因此必须采用高共模输入电压的放大器作为误差放大器。通常误差放大器的补偿电容决定了环路带宽和大信号建立的速度。
图3为误差放大器的组成结构示意图,如图3所示,误差放大器的一种基本组成包括:N沟道金属氧化物半导体场效应管(NMOS)M1以及NMOS管M2构成电压跟随器,作为误差放大器EA的输入;PMOS管M3以及PMOS管M4作为跨导级,用于将误差放大器EA的输入差分电压信号转换为第一误差电流Ierr对VGATE节点的电容Cc充放电;NMOS管M0、NMOS管M5、NMOS管M6形成电流镜,用于为电路提供直流(DC,Direct Current)偏置电流;电容Cc作为主极点频率补偿电容;电平移动电路Level Shifter对VGATE点的电压进行DC电平移动后驱动PMOS管MP的栅级。误差放大器EA电路的瞬态建立需要靠第一误差电流Ierr对电容Cc充电,以降低VGATE点的电压,再通过电平移动电路Level Shifter的电平移动功能控制PMOS管MP的栅极,通过PMOS管MP输出偏置电流给功率放大器PA。图3中可以省略电平移动电路LevelShifter,由VGATE点的电压直接控制PMOS管MP的栅极。
图4为功率时间模板曲线、大功率建立曲线和小功率建立曲线示意图,如图4所示的功率时间模板曲线(细实线)包括带有阶梯状的曲线以及缺口的矩形,在开始的时间内,输出功率处于上升阶段,到达时间t后,输出功率趋于稳定;大功率建立曲线(粗实线)符合功率时间模板曲线,小功率建立曲线(虚线)不符合功率时间模板曲线;其中,大功率建立曲线是指功率放大电路中功率放大器在输出大功率时的功率建立时间曲线,小功率建立曲线是指功率放大电路中功率放大器在输出小功率时的功率建立时间曲线。其中,在图4中,横坐标表示时间,纵坐标表示功率放大器的输出功率。
为了满足PVT模板要求,误差放大器EA需要达到一定的环路带宽,同时为了保持闭环的稳定性必须对功率控制环路进行频率补偿,补偿的方法通常是增大环路主极点的补偿电容,降低环路带宽。
在图2所示的功率放大电路中,一方面,当输出功率较小时,功率放大电路使能后由基带芯片提供给误差放大器的控制电压处于上升沿时,由于误差放大器EA的差分输入电压差较小,对补偿电容Cc的充电电流较小,功率放大电路建立时间较慢;另一方面,为保证功率放大电路环路的稳定性,补偿电容Cc取值较大,导致小功率下功率放大电路建立时间较慢,引起输出功率曲线高于PVT模板,如图4中的虚线所示。
基于此,在本发明的各种实施例中:利用功率放大电路中误差放大器的第一输入电压和基准电压,生成第一电流;对所述第一电流进行镜像,得到第二电流;所述第二电流用于供功率放大电路中误差放大器结合第一误差电流控制第一晶体管的导通,以调整功率放大电路中功率放大器的偏置电流,使得所述功率放大器输出的功率随着时间的变化满足预设关系。
实施例一
本实施例提供的控制电路,应用于功率放大电路,所述功率放大电路包括:误差放大器、第一晶体管、功率放大器;如图5所示,所述控制电路包括:电流生成电路51、镜像电路52;其中,
电流生成电路51,用于利用所述误差放大器的第一输入电压和基准电压,生成第一电流;
镜像电路52,用于对所述第一电流进行镜像,得到第二电流;
其中,所述对所述第一电流进行镜像,得到第二电流,可以是对第一电流进行复制,得到第二电流;所述第一电流与第二电流相匹配;所述第二电流用于供所述误差放大器结合第一误差电流控制第一晶体管的导通,以调整功率放大电路中功率放大器的偏置电流,使得所述功率放大器输出的功率随着时间的变化满足预设关系;所述功率放大器用于对输入射频信号进行功率放大。
所述第一电流与第二电流相匹配,是指第一电流与第二电流可以成比例关系,以使得第二电流可以供误差放大器结合第一误差电流来控制第一晶体管的导通,以调整误差放大器的偏置电流。
实际应用时,所述功率放大器可以是GSM功率放大器;所述功率放大器输出的功率随着时间的变化满足的预设关系可以是PVT模板。
这里,第一输入电压用于功率放大电路中误差放大器结合第二输入电压,将输入差分电压信号,也就是第一输入电压与第二输入电压的差值转换为第一误差电流,以下拉第一电容的电压,利用第一电容的电压控制第一晶体管的导通,以调整功率放大电路中功率放大器的偏置电流;第一输入电压以及第二输入电压为误差放大器输入端输入的两个电压信号;所述第一电容用于能够对功率放大电路环路进行频率补偿。
实际应用时,误差放大器的第一输入电压可以通过一个电阻、一个电流源得到,具体地,通过将电阻的一端和电流源进行串联,电阻的另一端连接直流电源,这里,第一输入电压等于直流电源的电压值减去电阻上的压降;其中,电阻上的压降由电流源的电流值决定。其中,电流源的电流值可以通过一个控制电压控制得到,控制电压与电流源的电流值的关系,可以是线性关系,也可以是其他正相关的关系,例如,多项式关系或者指数关系。也就是说,第一输入电压和控制电压之间建立的关系为:利用控制电压控制电流源的电流值,可以得到第一输入电压。
在一实施例中,所述电流生成电路51,具体用于:利用第一输入电压控制第一支路电流,利用基准电压控制第二支路的导通,利用所述第一支路电流、第二支路电流以及第一支路电流和第二支路电流满足的第二预设关系,得到第一电流。
在一实施例中,所述电流生成电路51,具体用于:所述第二预设关系为所述第一支路电流和第二支路电流之和为固定值;当第一输入电压小于基准电压时,第二支路电流大于第一支路电流;当第一输入电压大于基准电压时,第二支路电流小于第一支路电流;将所述第二支路电流作为第一电流。
实际应用时,利用第一输入电压控制第一支路电流,是指结合第一输入电压和控制电压之间建立的关系,利用控制电压控制第一支路电流。所述控制电压是基带芯片提供给功率放大电路的,第一输入电压用于控制控制电压的大小,控制电压用于控制第一支路电流的大小。
在一实施例中,所述控制电路,还包括:
基准电压生成电路,用于利用电阻和电流源生成所述基准电压。
在本发明实施例中,利用功率放大电路中误差放大器的第一输入电压和基准电压,生成第一电流;对所述第一电流进行镜像,得到第二电流;误差放大器结合第二电流以及第一误差电流,下拉第一电容的电压,并控制第一晶体管的导通,以调整功率放大电路中功率放大器的偏置电流;误差放大器的带宽随着偏置电流的增加而增加,在功率放大器输出功率较小、误差放大器的差分输入电压信号较小时,误差放大器可以结合第二电流以及第一误差电流,控制第一晶体管的导通,以增大功率放大器的偏置电流,可以缩短功率放大电路的建立时间,在功率放大器输出功率较小时的输出功率随着时间的变化满足PVT模板。
实施例二
本实施例提供的功率放大电路,如图6所示,所述功率放大电路包括:控制电路61、误差放大器62、第一晶体管63、功率放大器64;其中,
控制电路61包括:电流生成电路51,用于利用所述误差放大器62的第一输入电压和基准电压,生成第一电流;镜像电路52,用于对所述第一电流进行镜像,得到第二电流;
误差放大器62,用于基于第一误差电流和所述第二电流,控制第一晶体管63的导通,以调整所述功率放大器64的偏置电流;
功率放大器64,用于利用所述偏置电流,对输入功率进行放大,得到输出功率,所述输出功率随着时间的变化满足预设关系。
其中,所述对所述第一电流进行镜像,得到第二电流,可以是对第一电流进行复制,得到第二电流;所述第一电流与第二电流相匹配,所述匹配是指第一电流与第二电流可以成比例关系,以使得第二电流可以供功率放大电路中误差放大器62结合第一误差电流来控制第一晶体管63的导通,以调整功率放大电路中功率放大器64的偏置电流。
实际应用时,所述功率放大器可以是GSM功率放大器;所述功率放大器输出的功率随着时间的变化满足的预设关系可以是PVT模板。
这里,第一输入电压用于功率放大电路中误差放大器62结合第二输入电压,将输入差分电压信号,也就是第一输入电压与第二输入电压的差值转换为第一误差电流,以下拉第一电容的电压,利用第一电容的电压控制第一晶体管63的导通,以调整功率放大电路中功率放大器64的偏置电流;第一输入电压以及第二输入电压为误差放大器62输入端输入的两个电压信号;所述第一电容用于能够对功率放大电路环路进行频率补偿。
实际应用时,误差放大器62的第一输入电压可以通过一个电阻、一个电流源得到,具体地,通过将电阻的一端和电流源进行串联,电阻的另一端连接直流电源,这里,第一输入电压等于直流电源的电压值减去电阻上的压降;其中,电阻上的压降由电流源的电流值决定。其中,电流源的电流值可以通过一个控制电压控制得到,控制电压与电流源的电流值的关系,可以是线性关系,也可以是其他正相关的关系,例如,多项式关系或者指数关系。也就是说,第一输入电压和控制电压之间建立的关系为:利用控制电压控制电流源的电流值,可以得到第一输入电压。
在一实施例中,所述电流生成电路51,具体用于:利用第一输入电压控制第一支路电流,利用基准电压控制第二支路的导通,利用所述第一支路电流、第二支路电流以及第一支路电流和第二支路电流满足的第二预设关系,得到第一电流。
在一实施例中,所述电流生成电路51,具体用于:所述第二预设关系为所述第一支路电流和第二支路电流之和为固定值;当第一输入电压小于基准电压时,第二支路电流大于第一支路电流;当第一输入电压大于基准电压时,第二支路电流小于第一支路电流;将所述第二支路电流作为第一电流。
实际应用时,利用第一输入电压控制第一支路电流,是指结合第一输入电压和控制电压之间建立的关系,利用控制电压控制第一支路电流。所述控制电压是基带芯片提供给功率放大电路的,第一输入电压用于控制控制电压的大小,控制电压用于控制第一支路电流的大小。
在一实施例中,所述控制电路61,还包括:
基准电压生成电路,用于利用电阻和电流源生成所述基准电压。
实际应用时,误差放大器62基于第一误差电流和所述第二电流,控制第一晶体管63的导通,以调整所述功率放大器64的偏置电流,具体包括以下两种情况:
第一种情况、功率放大电路中误差放大器62的第一误差电流较小时,结合第二电流,增大下拉第一电容的电压,由于第一电容的电压可以控制第一晶体管63的栅极电压,进而可控制第一晶体管63的导通程度的增大,以增大功率放大电路中功率放大器64的偏置电流;所述第二电流对应的第一电流为第二支路电流,第二支路电流大于第一支路电流;
第二种情况、功率放大电路中误差放大器62的第一误差电流较大时,结合第二电流,减小下拉第一电容的电压,由于第一电容的电压可以控制第一晶体管63的栅极电压,进而可控制第一晶体管63的导通程度的减小,以减小功率放大电路中功率放大器64的偏置电流;所述第二电流对应的第一电流为第二支路电流,第二支路电流小于第一支路电流。
这里,误差放大器62基于第一误差电流和第二电流,控制第一晶体管63的导通,通过增大功率放大器64的偏置电流,可以使得误差放大器62具有较高的带宽,在功率放大器64输出的功率较小时,能够缩短功率放大电路的建立时间,使得功率放大器64输出的功率随着时间的变化能够满足PVT模板。
本发明实施例中,一方面,利用控制电路61得到第二电流;误差放大器62在第一误差电流较小时,通过结合第二电流,控制第一晶体管63导通程度的加大,以增大所述功率放大器64的偏置电流,使得功率放大器64在输出小功率时的输出功率随着时间的变化能够满足PVT模板;
另一方面,利用控制电路61得到第二电流;误差放大器62在第一误差电流较大时,通过结合第二电流,控制第一晶体管63导通程度的减小,以减小所述功率放大器64的偏置电流,可保证功率放大器64的偏置电流在误差放大器62的第一误差电流较小和较大时保持一致,可提高功率放大电路环路的稳定性。
实施例三
本实施例是图5所示电路的一个具体应用实例。
在本实施例中,如图7所示,电流生成电路51包括:NMOS管M1、NMOS管M2、PMOS管M3、PMOS管M4、电阻R2、电阻R3、电流源Itail;镜像电路52包括:NMOS管M4、NMOS管M5;基准电压生成电路包括:电阻R1、电流源Isrc;其中,NMOS管M1和NMOS管M2构成差分对,NMOS管M1的栅极连接控制电压VRAMP,NMOS管M2的栅极连接基准电压VREF;电阻R2、电阻R3为源极电阻用于增大线性工作范围;电流源Itail为恒定电流的尾电流偏置;基准电压生成电路,包括:电流源Isrc、电阻R1,用于产生基准电压VREF。
图7所示的控制电路的工作原理为:
利用控制电压VRAMP控制流经NMOS管M1的电流I_M1,利用基准电压VREF控制流经NMOS管M2的电流I_M2,当控制电压VRAMP由小变大的过程中,流经NMOS管M2的电流I_M2随着控制电压VRAMP的增大而降低,对流经NMOS管M2的电流I_M2进行镜像得到的电流IREF也随着控制电压VRAMP的增大而降低。
图8为电流I_M1、电流I_M2与控制电压VRAMP的关系示意图,如图8所示,电流I_M1和电流I_M2之和等于电流源Itail的电流大小,当控制电压VRAMP较低时,且控制电压VRAMP小于基准电压VREF时,NMOS管M1和NMOS管M2构成的差分对处于非平衡的状态,流经NMOS管M2的电流I_M2大于流经NMOS管M1的电流I_M1,对流经NMOS管M2的电流I_M2进行镜像,得到的电流IREF也较大;
当控制电压VRAMP较高时,且控制电压VRAMP大于基准电压VREF时,NMOS管M1和NMOS管M2构成的差分对处于非平衡的状态,流经NMOS管M2的电流I_M2小于流经NMOS管M1的电流I_M1,对流经NMOS管M2的电流I_M2进行镜像,得到的电流IREF也较小;
当控制电压VRAMP等于基准电压VREF时,NMOS管M1和NMOS管M2构成的差分对处于平衡状态,流经NMOS管M2的电流I_M2等于流经NMOS管M1的电流I_M1。
实施例四
本实施例是图6所示电路的一个具体应用实例。
在本实施例中,如图9所示,功率放大电路包括:控制电路61、误差放大器EA、电阻R1、电流源I_Vramp、集电极电阻Rsense、NMOS管MP、功率放大器PA;其中,
误差放大器62为误差放大器EA;
第一晶体管63为NMOS管MP;
功率放大器64为功率放大器PA。
图9所示的功率放大电路的工作原理为:
控制电路61提供第二电流给误差放大器EA,误差放大器EA将输入差分电压转换为第一误差电流,并结合第二电流,控制NMOS管MP的导通,以向功率放大器PA提供可变的偏置电流。
结合图3所示的误差放大器的内部电路图,在电流源I_Vramp的电流值由小变大(同时也是实施例三中控制电压VRAMP由小变大)的过程中,功率放大电路的工作过程包括以下两个阶段:
第一阶段、当电流源I_Vramp的电流值(同时也是实施例三中控制电压VRAMP)较小时,功率放大器PA的工作电流也较小;因此,误差放大器EA负相输入端通过电阻R1、电流源I_Vramp采集得到的第一输入电压与正相输入端通过电阻Rsense、功率放大器PA的工作电流采集得到的第二输入电压之间的电压差较小,误差放大器EA将输入的差分电压转换得到的第一误差电流Ierr也就越小。
这里,利用控制电路61提供的第二电流IREF(如图8所示的电流I_M2),经过NMOS管M0、NMOS管M5、NMOS管M6组成的电流镜后,能够增大第一误差电流Ierr,因而能增大下拉VGATE点的电容Cc的电压,经过电平移位电路Level Shifter电平平移后驱动PMOS管MP的栅级,向功率放大器PA提供较高的偏置电流。
第二阶段、当电流源I_Vramp的电流值(同时也是实施例三中控制电压VRAMP)较大时,功率放大器PA的工作电流也较大;因此,误差放大器EA负相输入端通过电阻R1、电流源I_Vramp采集得到的第一输入电压与正相输入端通过集电极电阻Rsense、功率放大器PA的工作电流采集得到的第二输入电压之间的电压差较大,误差放大器EA将输入的差分电压转换得到的第一误差电流Ierr也就越大。
这里,利用控制电路61提供的第二电流IREF(如图8所示的电流I_M2),经过NMOS管M0、NMOS管M5、NMOS管M6组成的电流镜后,能够减小第一误差电流Ierr,因而能减小下拉VGATE点的电容Cc的电压,经过电平移位电路Level Shifter电平平移后驱动PMOS管MP的栅级,向功率放大器PA提供较低的偏置电流。
这里,实施例三中的控制电压VRAMP与本实施例中电流源I_Vramp的电流值的关系,可以是线性关系,也可以是其他正相关的关系,例如,多项式关系或者指数关系。
在功率放大器PA输出功率较小时,误差放大器EA能够控制PMOS管MP的导通,向功率放大器PA提供较高的偏置电流,因而能缩短功率放大电路的建立时间,使得功率放大器PA输出的功率随着时间的变化满足PVT模板。
实施例五
基于上述实施例电路,本发明实施例还提供了一种控制方法,如图10所示,该方法包括以下步骤:
步骤1001:利用功率放大电路中误差放大器的第一输入电压和基准电压,生成第一电流;
步骤1002:对所述第一电流进行镜像,得到第二电流;
其中,所述对所述第一电流进行镜像,得到第二电流,可以是对第一电流进行复制,得到第二电流;所述第一电流与第二电流相匹配;所述第二电流用于供所述误差放大器结合第一误差电流控制功率放大电路中第一晶体管的导通,以调整功率放大电路中功率放大器的偏置电流,使得所述功率放大器输出的功率随着时间的变化满足预设关系。
所述第一电流与第二电流相匹配,是指第一电流与第二电流可以成比例关系,以使得第二电流可以供误差放大器结合第一误差电流来控制第一晶体管的导通,以调整误差放大器的偏置电流。
实际应用时,所述功率放大器可以是GSM功率放大器;所述功率放大器输出的功率随着时间的变化满足的预设关系可以是PVT模板。
这里,第一输入电压用于功率放大电路中误差放大器结合第二输入电压,将输入差分电压信号,也就是第一输入电压与第二输入电压的差值转换为第一误差电流,以下拉第一电容的电压,利用第一电容的电压控制第一晶体管的导通,以调整功率放大器的偏置电流;第一输入电压以及第二输入电压为误差放大器输入端输入的两个电压信号;所述第一电容用于能够对功率放大电路环路进行频率补偿。
实际应用时,误差放大器的第一输入电压可以通过一个电阻、一个电流源得到,具体地,通过将电阻的一端和电流源进行串联,电阻的另一端连接直流电源,这里,第一输入电压等于直流电源的电压值减去电阻上的压降;其中,电阻上的压降由电流源的电流值决定。其中,电流源的电流值可以通过一个控制电压(如实施例三中的控制电压VRAMP)控制得到,控制电压与电流源的电流值的关系,可以是线性关系,也可以是其他正相关的关系,例如,多项式关系或者指数关系。也就是说,第一输入电压和控制电压之间建立的关系为:利用控制电压控制电流源的电流值,可以得到第一输入电压。
在一实施例中,所述利用功率放大电路中误差放大器的第一输入电压和基准电压,生成第一电流,包括:
利用第一输入电压控制第一支路电流,利用基准电压控制第二支路的导通,利用所述第一支路电流、第二支路电流以及第一支路电流和第二支路电流满足的第二预设关系,得到第一电流。
在一实施例中,所述利用所述第一支路电流、第二支路电流以及第一支路电流和第二支路电流满足的第二预设关系,得到第一电流,包括:
所述第二预设关系为所述第一支路电流和第二支路电流之和为固定值;当第一输入电压小于基准电压时,第二支路电流大于第一支路电流;当第一输入电压大于基准电压时,第二支路电流小于第一支路电流;将所述第二支路电流作为第一电流。
实际应用时,利用第一输入电压控制第一支路电流,是指结合第一输入电压和控制电压之间建立的关系,利用控制电压控制第一支路电流。所述控制电压是基带芯片提供给功率放大电路的,第一输入电压用于控制控制电压的大小,控制电压用于控制第一支路电流的大小。
在一实施例中,所述方法还包括:
利用电阻和电流源生成所述基准电压。
实施例六
基于上述实施例电路,本发明实施例还提供了一种功率放大电路的实现方法,如图11所示,该方法包括以下步骤:
步骤1101:功率放大电路中误差放大器基于第一误差电流和第二电流,控制功率放大电路中第一晶体管的导通,以调整功率放大电路中功率放大器的偏置电流;
步骤1102:所述功率放大器利用所述偏置电流,对输入功率进行放大,得到输出功率,所述输出功率随着时间的变化满足预设关系。
其中,在功率放大电路的工作过程中,功率放大电路中的控制电路中的电流生成电路利用所述误差放大器的第一输入电压和基准电压,生成第一电流;控制电路中的镜像电路对所述第一电流进行镜像,得到第二电流。
其中,所述对所述第一电流进行镜像,得到第二电流,可以是对第一电流进行复制,得到第二电流;所述第一电流与第二电流相匹配,所述匹配是指第一电流与第二电流可以成比例关系,以使得第二电流可以供功率放大电路中误差放大器结合第一误差电流来控制第一晶体管的导通,以调整功率放大电路中功率放大器的偏置电流。
实际应用时,所述功率放大器可以是GSM功率放大器;所述功率放大器输出的功率随着时间的变化满足的预设关系可以是PVT模板。
这里,第一输入电压用于功率放大电路中误差放大器结合第二输入电压,将输入差分电压信号,也就是第一输入电压与第二输入电压的差值转换为第一误差电流,以下拉第一电容的电压,利用第一电容的电压控制第一晶体管的导通,以调整功率放大电路中功率放大器的偏置电流;第一输入电压以及第二输入电压为误差放大器输入端输入的两个电压信号;所述第一电容用于能够对功率放大电路环路进行频率补偿。
实际应用时,误差放大器的第一输入电压可以通过一个电阻、一个电流源得到,具体地,通过将电阻的一端和电流源进行串联,电阻的另一端连接直流电源,这里,第一输入电压等于直流电源的电压值减去电阻上的压降;其中,电阻上的压降由电流源的电流值决定。其中,电流源的电流值可以通过一个控制电压控制得到,控制电压与电流源的电流值的关系,可以是线性关系,也可以是其他正相关的关系,例如,多项式关系或者指数关系。也就是说,第一输入电压和控制电压之间建立的关系为:利用控制电压控制电流源的电流值,可以得到第一输入电压。
在一实施例中,所述利用误差放大器的第一输入电压和基准电压,生成第一电流,包括:
利用第一输入电压控制第一支路电流,利用基准电压控制第二支路的导通,利用所述第一支路电流、第二支路电流以及第一支路电流和第二支路电流满足的第二预设关系,得到第一电流。
在一实施例中,所述利用所述第一支路电流、第二支路电流以及第一支路电流和第二支路电流满足的第二预设关系,得到第一电流,包括:
所述第二预设关系为所述第一支路电流和第二支路电流之和为固定值;当第一输入电压小于基准电压时,第二支路电流大于第一支路电流;当第一输入电压大于基准电压时,第二支路电流小于第一支路电流;将所述第二支路电流作为第一电流。
实际应用时,利用第一输入电压控制第一支路电流,是指结合第一输入电压和控制电压之间建立的关系,利用控制电压控制第一支路电流。所述控制电压是基带芯片提供给功率放大电路的,第一输入电压用于控制控制电压的大小,控制电压用于控制第一支路电流的大小。
在一实施例中,所述方法还包括:
利用电阻和电流源生成所述基准电压。
以上所述,仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种控制电路,其特征在于,用于连接误差放大器,所述误差放大器用于控制功率放大器的偏置电流,所述误差放大器的输入端连接第一输入电压和第二输入电压,所述误差放大器具有补偿电容,所述控制电路包括:
电流生成电路,用于利用所述第一输入电压控制第一支路电流,利用基准电压控制第二支路的导通,利用所述第一支路电流、第二支路电流以及第一支路电流和第二支路电流满足的第二预设关系,得到第一电流;所述第二预设关系为所述第一支路电流和所述第二支路电流之和为固定值;
镜像电路,用于对所述第一电流进行镜像,得到第二电流;所述第二电流用于供所述误差放大器结合第一误差电流对所述补偿电容进行充电,以缩短所述功率放大器建立稳态的时间;所述第一误差电流基于所述第一输入电压和所述第二输入电压的差值进行转换所得。
2.根据权利要求1所述的控制电路,其特征在于,当第一输入电压小于基准电压时,第二支路电流大于第一支路电流;当第一输入电压大于基准电压时,第二支路电流小于第一支路电流;将所述第二支路电流作为第一电流。
3.根据权利要求1所述的控制电路,其特征在于,所述控制电路,还包括:
基准电压生成电路,用于利用电阻和电流源生成所述基准电压。
4.一种功率放大电路,其特征在于,所述功率放大电路包括:误差放大器、第一晶体管、功率放大器、控制电路;其中,
所述误差放大器用于控制功率放大器的偏置电流,所述误差放大器的输入端连接第一输入电压和第二输入电压,所述误差放大器具有补偿电容;
控制电路包括:电流生成电路,利用所述第一输入电压控制第一支路电流,利用基准电压控制第二支路的导通,利用所述第一支路电流、第二支路电流以及第一支路电流和第二支路电流满足的第二预设关系,得到第一电流;所述第二预设关系为所述第一支路电流和第二支路电流之和为固定值;镜像电路,用于对所述第一电流进行镜像,得到第二电流;所述第二电流用于供所述误差放大器结合第一误差电流对所述补偿电容进行充电,以缩短所述功率放大器建立稳态的时间;所述第一误差电流基于所述第一输入电压和所述第二输入电压的差值进行转换所得;
误差放大器,用于基于第一误差电流和所述第二电流,控制第一晶体管的导通,以调整所述功率放大器的偏置电流;
功率放大器,用于利用所述偏置电流,对输入功率进行放大,得到输出功率,所述输出功率随着时间的变化满足预设关系。
5.根据权利要求4所述的功率放大电路,其特征在于,当第一输入电压小于基准电压时,第二支路电流大于第一支路电流;当第一输入电压大于基准电压时,第二支路电流小于第一支路电流;将所述第二支路电流作为第一电流。
6.根据权利要求4所述的功率放大电路,其特征在于,所述控制电路,还包括:
基准电压生成电路,用于利用电阻和电流源生成所述基准电压。
7.一种控制方法,其特征在于,用于连接误差放大器的控制电路,所述误差放大器用于控制功率放大器的偏置电流,所述误差放大器的输入端连接第一输入电压和第二输入电压,所述误差放大器具有补偿电容,所述方法包括:
利用所述第一输入电压控制第一支路电流,利用基准电压控制第二支路的导通,利用所述第一支路电流、第二支路电流以及第一支路电流和第二支路电流满足的第二预设关系,得到第一电流;所述第二预设关系为所述第一支路电流和第二支路电流之和为固定值;
对所述第一电流进行镜像,得到第二电流;所述第二电流用于供所述误差放大器结合第一误差电流对所述补偿电容进行充电,以缩短所述功率放大器建立稳态的时间;所述第一误差电流基于所述第一输入电压和所述第二输入电压的差值进行转换所得。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述利用所述第一支路电流、第二支路电流以及第一支路电流和第二支路电流满足的第二预设关系,得到第一电流,包括:
当第一输入电压小于基准电压时,第二支路电流大于第一支路电流;当第一输入电压大于基准电压时,第二支路电流小于第一支路电流;将所述第二支路电流作为第一电流。
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