CN115940837A - 功率放大器及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了功率放大器及电子设备,所述功率放大器至少包括:放大电路、偏置电路、第一电阻及旁路电路;所述放大电路,用于对输入的第一射频信号进行放大,并输出放大后的第二射频信号;所述偏置电路,用于给所述放大电路提供偏置电流;所述第一电阻的第一端与所述偏置电路的输出端相连接,第二端与所述放大电路的输入端相连接;所述旁路电路连接在所述偏置电路与所述放大电路之间,用于旁路所述第一电阻,以使输入的第一射频信号通过所述旁路电路输入至所述偏置电路和/或通过所述旁路电路输入至地。
Description
技术领域
本申请涉及电子技术领域,涉及一种功率放大器及电子设备。
背景技术
现有的功率放大器,使用幅度调制对幅度调制失真(AM-AM)、幅度调制对相位调制失真(AM-PM)可以表征前端功率功率放大器放大后的输出功率和相邻通信频段泄漏比(ACLR)的性能,现有的功率放大器中的反馈电阻的阻值是固定阻值,因此输入的功率增大时,功率放大器的增益如AM-AM和AM-PM,会出现下降以及压缩,由于增益的不稳定导致了功率放大器的非线性失真。
发明内容
本申请提供一种功率放大器及电子设备。
根据本申请的第一方面,提供一种功率放大器,所述功率放大器至少包括:放大电路、偏置电路、第一电阻及旁路电路;
所述放大电路,用于对输入的第一射频信号进行放大,并输出放大后的第二射频信号;
所述偏置电路,用于给所述放大电路提供偏置电流;
所述第一电阻的第一端与所述偏置电路的输出端相连接,第二端与所述放大电路的输入端相连接;
所述旁路电路连接在所述偏置电路与所述放大电路之间,用于旁路所述第一电阻,以使输入的第一射频信号通过所述旁路电路输入至所述偏置电路和/或通过所述旁路电路输入至地。
在一些实施例中,所述旁路电路,包括:第一电容和/或第二电容;其中,
所述第一电容的第一端与所述第一电阻的第一端连接,所述第一电容的第二端与所述放大电路输入端连接;其中,所述第一电容,用于令输入的第一射频信号经所述第一电容输入至所述偏置电路;
和/或,
所述第二电容的第一端与所述第一电阻的第一端连接,所述第二电容的第二端接地;其中,所述第二电容,用于令输入的第一射频信号经所述第二电容输入至地。
在一些实施例中,所述放大电路,包括:第一晶体管;
所述第一晶体管的第一端与所述第一电阻的第二端连接;和/或,所述第一晶体管的第一端与所述第一电容的第二端连接;
所述第一晶体管的第二端接地;
所述第一晶体管,用于基于输入第一端的所述偏置电流将输入第一端的所述第一射频信号放大以获得所述第二射频信号经第三端输出。
在一些实施例中,所述第一电阻,用于在所述第一晶体管温度升高或降低时调节所述偏置电流在预定范围内。
在一些实施例中,所述第一电容和/或所述第二电容容值可调,用于调节其电容以匹配所述放大电路不同频段的所述第一射频信号。
在一些实施例中,所述功率放大器为多级功率放大器,所述功率放大器包括第1至第n个所述放大电路;其中,所述n为正整数,所述旁路电路至少与末级所述放大电路相连接。
在一些实施例中,所述旁路电路为多个,所述旁路电路用于分别连接对应的所述偏置电路和所述放大电路。
在一些实施例中,所述旁路电路的两端均具有开关器件;其中,所述开关器件,用于切换至其中一级放大电路及所述其中一级放大电路对应的偏置电路。
在一些实施例中,所述第一晶体管为N型MOS管;所述第一晶体管的第一端为栅极;所述第一晶体管的第二端为源极;所述第一晶体管的第三端为漏极;
或者,
所述第一晶体管为P型MOS管;所述第一晶体管的第一端为栅极;所述第一晶体管的第二端为漏极;所述第一晶体管的第三端为源极;
或者,
所述第一晶体管为BJT管;所述第一晶体管的第一端为基极;所述第一晶体管的第二端为发射极;所述第一晶体管的第三端为集电极;
或者,
所述第一晶体管为IGBT管;所述第一晶体管的第一端为栅极;所述第一晶体管的第二端为发射极;所述第一晶体管的第三端为集电极。
根据本申请的第二方面,提供一种电子设备,所述电子设备包括:前述第一方提供的任一项所述功率放大器。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果:所述功率放大器至少包括:放大电路、偏置电路、第一电阻及旁路电路;所述放大电路,用于对输入的第一射频信号进行放大,并输出放大后的第二射频信号;所述偏置电路,用于给所述放大电路提供偏置电流;所述第一电阻的第一端与所述偏置电路的输出端相连接,第二端与所述放大电路的输入端相连接;所述旁路电路连接在所述偏置电路与所述放大电路之间,用于旁路所述第一电阻,以使输入的第一射频信号通过所述旁路电路输入至所述偏置电路和/或通过所述旁路电路输入至地。
如此,旁路电路连接在偏置电路与放大电路之间,若旁路电路用于将输入的第一射频信号通过旁路电路输入至偏置电路,可以绕开第一电阻从而降低因第一射频信号经第一电阻输入至偏置电路所带来的损耗,从而提高放大电路的线性度;若旁路电路用于将输入的第一射频信号通过旁路电路输入至地,可以根据预定场景需求反向调节放大电路的线性度,以满足不同场景的需求,提升用户的体验感。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本申请。
附图说明
图1为一现有的功率放大器的电路结构图;
图2为一示例性实施例示出的功率放大器的结构示意图;
图3为一示例性实施例示出的功率放大器的结构示意图;
图4为一示例性实施例示出的偏置电路的结构示意图;
图5为一示例性实施例示出的偏置电路的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请实施例相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附申请文件中所详述的、本申请实施例的一些方面相一致的装置和方法的例子。
现有的功率放大器的电路如图1所示,由晶体管E1、电容C1、晶体管E3及晶体管E4和电流源组成的偏置电路给功率管E2提供直流偏置电流;晶体管E3及晶体管E4用于为E1提供稳定的偏置电压;Vbat为电流源;晶体管E2用于对输入的射频信号进行放大。当输入的射频信号增大时,通过R1输入至晶体管E1的射频信号也随着增大,但射频信号经反馈电阻R1输入至晶体管E1时,会产生不必要的损耗从而降低调节功率管E2线性度的效果,增益出现下降。
本申请实施例提供了一种功率放大器10,如图2所示,所述功率放大器至少包括:放大电路200、偏置电路100、第一电阻301及旁路电路300;
所述放大电路200,用于对输入的第一射频信号进行放大,并输出放大后的第二射频信号;
所述偏置电路100,用于给所述放大电路200提供偏置电流;
所述第一电阻301的第一端与所述偏置电路100的输出端相连接,第二端与所述放大电路200的输入端相连接;
所述旁路电路300连接在所述偏置电路100与所述放大电路200之间,用于旁路所述第一电阻301,以使输入的第一射频信号通过所述旁路电路300输入至所述偏置电路100和/或通过所述旁路电路300输入至地。
这里,偏置电路可以是任意用于给放大电路提供偏置电流和偏置信号的电路。
这里,放大电路可以是任意用于放大输入的射频信号的电路。
本申请实施例中所提及的第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管及第四晶体管可以为三极管BJT(Bipolar Junction Transistor,双极型晶体管)、MOS(Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor,金属氧化物半导体型场效应管)管或者IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)管等。
这里,BJT管包括三个管脚:发射极、集电极及基极。
这里,MOS管分为P型MOS管和N型MOS管,即PMOS管和NMOS管。MOS管包括三个管脚:G极(gate)—栅极、S极(source)—源极及D极(drain)—漏极。
这里,IGBT管包括三个管脚:栅极、集电极及发射极。
在一些实施例中,所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管以及所述第四晶体管均为N型MOS管;所述第一晶体管的第一端、所述第二晶体管的第一端、所述第三晶体管的第一端以及所述第四晶体管的第一端为栅极;所述第一晶体管的第二端、所述第二晶体管的第二端、所述第三晶体管的第二端以及所述第四晶体管的第二端为源极;所述第一晶体管的第三端、所述第二晶体管的第三端、所述第三晶体管的第三端以及所述第四晶体管的第三端为漏极;
或者,
所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管以及所述第四晶体管均为P型MOS管;所述第一晶体管的第一端、所述第二晶体管的第一端、所述第三晶体管的第一端以及所述第四晶体管的第一端为栅极;所述第一晶体管的第二端、所述第二晶体管的第二端、所述第三晶体管的第二端以及所述第四晶体管的第二端为漏极;所述第一晶体管的第三端、所述第二晶体管的第三端、所述第三晶体管的第三端以及所述第四晶体管的第三端为源极;
或者,
所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管以及所述第四晶体管均为BJT管;所述第一晶体管的第一端、所述第二晶体管的第一端、所述第三晶体管的第一端以及所述第四晶体管的第一端为基极;所述第一晶体管的第二端、所述第二晶体管的第二端、所述第三晶体管的第二端以及所述第四晶体管的第二端为发射极;所述第一晶体管的第三端、所述第二晶体管的第三端、所述第三晶体管的第三端以及所述第四晶体管的第三端为集电极;
或者,
所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管以及所述第四晶体管均为IGBT管;所述第一晶体管的第一端、所述第二晶体管的第一端、所述第三晶体管的第一端以及所述第四晶体管的第一端为栅极;所述第一晶体管的第二端、所述第二晶体管的第二端、所述第三晶体管的第二端以及所述第四晶体管的第二端为发射极;所述第一晶体管的第三端、所述第二晶体管的第三端、所述第三晶体管的第三端以及所述第四晶体管的第三端为集电极。
这里,第一电阻可以为固定电阻、可变电阻。
在一个实施例中,第一电阻可以为一个或多个。在本申请实施例中涉及的至少一个均可以是一个或多个;多个是两个或两个以上。
示例性地,第一电阻可以为多个固定电阻并联,且每个电阻与至少一个开关器件串联。
本申请实施例中,关于第一电阻的结构并不限于上述实施例,凡是具有实现第一电阻的串联或并联结构,均在本申请的实施范围内。
在一个实施例中,如图3所示,第一电阻为R1,第一晶体管为E1,第四晶体管为E4;偏置电路的输出端为第四晶体管E4的发射极,放大电路的输入端为第一晶体管E1的基极。
所述第一电阻的第一端与所述偏置电路的输出端相连接,第二端与所述放大电路的输入端相连接,包括:
第一电阻的第一端与第二晶体管的发射极相连接,第一电阻的第二端与第一晶体管的基极相连接。
在一些实施例中,所述第一电阻,用于在所述第一晶体管温度升高或降低时调节所述偏置电流在预定范围内。
在一些实施例中,所述第一电阻,用于在所述第一晶体管温度升高或降低时调节所述偏置电流在预定范围内,包括:
第一电阻,用于在第一晶体管和/或第二晶体管温度升高或降低时调节第二晶体管的第一端电流在第一预定范围内。
这里,第一预定范围可以根据用户或设计者根据个人经验确定,也可以根据预定的算法和/或模型确定,还可以根据历史数据确定。
示例性地,若上述实施例中的功率放大器应用于手机中,则第一晶体管的第一端电流在第一预定范围内可以为第一晶体管的第一端电流在第一预定范围内小于或等于3mA。
在一个实施例中,如图3所示,第一电阻为R1,第一晶体管为E1,第四晶体管为E4。
第一晶体管E1温度升高进而使得第一晶体管E1的基极电流升高,如此,第一电阻R1减少温度对偏置电流的影响,保持偏置电流的稳定,形成温度补偿。
如此,通过第一电阻可以在第一晶体管和/或第四晶体管温度发生变化时,使得输入第一晶体管的第一端电流(即偏置电流)保持稳定,减少温度对偏置电流的影响,从而提升第一晶体管(即功率放大管)放大射频信号的性能。
在一些实施例中,旁路电路连接在偏置电路与放大电路之间,用于将输入的第一射频信号通过旁路电路输入至偏置电路和/或通过旁路电路输入至地。
如此,旁路电路连接在偏置电路与放大电路之间,若旁路电路用于将输入的第一射频信号通过旁路电路输入至偏置电路,可以绕开第一电阻从而降低因第一射频信号经第一电阻输入至偏置电路所带来的损耗,从而提高放大电路的线性度;若旁路电路用于将输入的第一射频信号通过旁路电路输入至地,可以根据预定场景需求反向调节放大电路的线性度,以满足不同场景的需求,提升用户的体验感。
在一些实施例中,所述旁路电路,包括:第一电容和/或第二电容;其中,
所述第一电容的第一端与所述第一电阻的第一端连接,所述第一电容的第二端与所述放大电路输入端连接;其中,所述第一电容,用于令输入的第一射频信号经所述第一电容输入至所述偏置电路;
和/或,
所述第二电容的第一端与所述第一电阻的第一端连接,所述第二电容的第二端接地;其中,所述第二电容,用于令输入的第一射频信号经所述第二电容输入至地。
在一个实施例中,如图3所示,第一电容为C1,第二电容为C3,第一电阻为R1,第一晶体管为E1,第二晶体管为E2,放大电路输入端为第一晶体管E1的基极,偏置电路输出端为第二晶体管E2的发射极。第一电容C1,用于令输入的第一射频信号经第一电容C1输入至第二晶体管E2;和/或,第二电容C2,用于令输入的第一射频信号经第二电容C2输入至地。
在一些实施例中,所述第一电容和/或所述第二电容容值可调,用于调节其电容以匹配所述放大电路不同频段的所述第一射频信号。
示例性地,预定频段包括:频段A、频段B、频段C及频段D;其中,频段D大于频段C,频段C大于频段B,频段B大于频段A。第一电容调节其电容为第一阈值时,以匹配放大电路频段A的第一射频信号;第一电容调节其电容为第二阈值且第二电容调节其电容为第三阈值时,以匹配放大电路频段B的第一射频信号;第一电容调节其电容为第二阈值且第二电容调节其电容为第四阈值时,以匹配放大电路频段C的第一射频信号;第二电容调节其电容为第五阈值时,以匹配放大电路频段D的第一射频信号。
如此,第一电容,用于令输入的第一射频信号经第一电容输入而不经过第一电阻输入至偏置电路,减少因第一射频信号经第一电阻输入而使得输入至第二晶体管的第一射频信号的损耗,从而增大输入至偏置电路的第一射频信号,保证放大电路的增益进而提高放大电路的线性度。第二电容,用于令输入的第一射频信号经第二电容输入至地,减少输入至偏置电路的第一射频信号从而反向调节放大电路的增益。根据第一电容和第二电容的组合,可以将放大电路的增益及线性度调节至预定大小,保证提升放大电路增益及线性度的准确度,以满足不同场景下的需求;且,使得功率放大器的功率放大管的输入输出处于线性区间,减少功率放大器的非线性失真。
在一些实施例中,所述放大电路,包括:第一晶体管;
所述第一晶体管的第一端与所述第一电阻的第二端连接;和/或,所述第一晶体管的第一端与所述第一电容的第二端连接;
所述第一晶体管的第二端接地;
所述第一晶体管,用于基于输入第一端的所述偏置电流将输入第一端的所述第一射频信号放大以获得所述第二射频信号经第三端输出。
在一些实施例中,第一晶体管为功率放大管,用于基于输入第一端的偏置电流将输入第一端的第一射频信号放大以获得第二射频信号经第三端输出。
在一个实施例中,如图3所示,第一晶体管E1为功率放大管,第一晶体管E1,用于基于输入基极的基极电流将输入基极的第一射频信号放大以获得第二射频信号经集电极输出。其中,输入第一晶体管E1基极的基极电流为偏置电流,偏置电流用于为各级放大器提供直流工作点,使输入第一晶体管E1的射频信号的正负半波均得到均匀的放大,防止失真。
在一些实施例中,所述放大电路,还包括:射频信号输入端、第三电容及射频信号输出端;其中,
所述第三电容的第一端分别与所述射频信号输入端、第一电容的第二端相连接,第二端分别与所述第一晶体管的第一端、所述第一电阻的第二端相连接;所述射频信号输出端与所述第一晶体管的第三端相连接;
所述射频信号输入端,用于获取第一射频信号;
所述第二电容,用于馈入和馈出第一射频信号并隔离经所述偏置电路流出的直流电流;
所述射频信号输出端,用于输出经所述第一晶体管放大的所述第二射频信号。
在一个实施例中,如图3所示,射频信号输入端为Rfin,射频信号输出端为Rfout,第三电容为隔直电容C3;其中,第三电容C3的第一端分别与射频信号输入端Rfin、第一电容C1的第二端相连接,第二端分别与第一晶体管E1的基极、第一电阻R1的第二端相连接;射频信号输出端Rfout与第一晶体管E1的集电极连接;
射频信号输入端Rfin,用于获取第一射频信号;
第二电容C2,用于馈入和馈出第一射频信号和隔离偏置电路流出的直流电流;
射频信号输出端Rfout,用输出经第一晶体管E1放大后的第二射频信号。
在一些实施例中,所述放大电路,还包括:第四电容;其中,
所述第四电容的第一端用于与第一电源连接,所述第四电容的第二端接地;所述第四电容用于将泄露的所述第二射频信号输出至地。
在一个实施例中,如图3所示,第四电容为C4,第一电源为Vcc。第四电容C4的第一端分别用于与第一晶体管E1的集电极、第一电源Vcc连接,第四电容C4的第二端接地。其中,第四电容C4,用于将泄露的第二射频信号输出至地。
在一些实施例中,所述放大电路,还包括:电感;其中,
所述电感的一端与所述第一晶体管的集电极相连接,另一端分别与所述第一电源、所述第四电容的第一端相连接;
所述电感,用于阻隔所述第二射频信号。
在一些实施例中,所述功率放大器为多级功率放大器,所述功率放大器包括第1至第n个所述放大电路;其中,所述n为正整数,所述旁路电路至少与末级所述放大电路相连接。
在一些实施例中,所述旁路电路为多个,所述旁路电路用于分别连接对应的所述偏置电路和所述放大电路。
示例性地,n为3,第3个旁路电路用于分别连接对应的第3个偏置电路和第3个放大电路。
在一些实施例中,所述旁路电路的两端均具有开关器件;其中,所述开关器件,用于切换至其中一级放大电路及所述其中一级放大电路对应的偏置电路。
如此,放大电路可以使得输入放大电路的射频信号放大至预定倍数的功率并输出;且,功率放大器为多级功率放大器时,可以将输入功率放大器的射频信号进一步放大。
需要说明的是,本申请实施例中的第一电源、第二电源可以为同一个电源,也可以为不同电源。
在一些实施例中,偏置电路,包括:第二晶体管、电流镜电路;其中,
所述电流镜电路具有第一输出端、第二输出端,所述第一输出端与所述第二晶体管的第一端相连接,所述第二输出端用于连接放大电路中所述第一晶体管的第一端;以使所述第一晶体管的第一电流与所述第二晶体管的第二电流为第一预设比例;
所述第一晶体管的第二端接地,所述第一晶体管的第三端与第二电源相连接。
在一些实施例中,所述电流镜电路,包括:第三晶体管及第四晶体管;其中,
所述第三晶体管的第一端与所述第四晶体管的第一端相连接,所述第三晶体管的第二端与所述电流镜电路的第一输出端相连接,所述第三晶体管的第三端与所述第三晶体管的第一端相连接,并与所述第二电源相连接;
所述第四晶体管的第二端与所述电流镜电路的第二输出端相连接,所述第四晶体管的第三端与所述第二电源相连接。
在一个实施例中,电流镜电路的第一输出端可以为第三晶体管的第二端;电流镜电路的第二输出端可以为第四晶体管的第二端。
在一个实施例中,如图4所示,第一晶体管E1、第二晶体管E2、第三晶体管E3以及第四晶体管E4均为BJT管。其中,第二晶体管E2的基极与第三晶体管E3的发射极连接,第二晶体管E2的集电极分别与第三晶体管E3的基极、第三晶体管E3的集电极、第四晶体管E4的基极及第二电源Vbat连接,第二晶体管E2的发射极接地;第三晶体管E3的发射极为电流镜电路的第一输出端,第三晶体管E3的集电极与第二电源Vbat连接,第三晶体管E3的基极与第四晶体管E4的基极连接;第四晶体管E4的发射极为电流镜电路的第二输出端,第四晶体管E4的集电极与第二电源Vbat连接,第四晶体管E4的发射极与放大电路的第一晶体管E1的基极连接。
在一个实施例中,所述第一晶体管的第一电流与所述第二晶体管的第二电流为第一预设比例,包括:
第一晶体管的第一电流与第二晶体管的第二电流的比值满足第一预设比例。
在一些实施例中,第一晶体管以及第二晶体管均为BJT管。第一晶体管的第一电流为第一晶体管的集电极电流,与第一晶体管的静态电流大小相等;第二晶体管的第二电流为第二晶体管的集电极电流,与参考电流的大小近似相等。
在一个实施例中,若参考电流不变,第四晶体管的尺寸越大,第三晶体管的尺寸越小,第一晶体管的静态电流越大;若第三晶体管的尺寸和第四晶体管的尺寸不变,第一晶体管的静态电流与参考电流正相关。
在一些实施例中,输入第二晶体管的第一端电流与输入第三晶体管的第一端电流为第二预设比例;输入第一晶体管的第一端电流与输入第四晶体管的第一端电流为第二预设比例;其中,输入第二晶体管的第一端电流为电流镜电路的第一输出端的输出电流,输入第一晶体管的第一端电流为电流镜电路的第二输出端的输出电流。
在一个实施例中,所述输入第二晶体管的第一端电流与输入第三晶体管的第一端电流为第二预设比例,包括:
输入第二晶体管的第一端电流与输入第三晶体管的第一段电流的比值,满足第二预设比例。
在一个实施例中,如图4所示,第三晶体管E3发射极电流输入至第二晶体管E2的基极;第三晶体管E3发射极电流为电流镜电路的第一输出端的输出电流;
其中,所述输入第二晶体管的第一端电流与输入第三晶体管的第一段电流的比值,满足第二预设比例,包括:
输入第二晶体管的基极电流与输入第三晶体管的基极电流的比值,满足第二预设比例。
在一个实施例中,所述输入第一晶体管的第一端电流与输入第四晶体管的第一端电流为第二预设比例,包括:
输入第一晶体管的第一端电流与输入第四晶体管的第一端电流的比值,满足第二预设比例。
在一个实施例中,如图4所示,第四晶体管E4的发射极电流输入至第一晶体管E1的基极;第四晶体管E4的发射极电流为电流镜电路的第二输出端的输出电流和偏置电流;第一晶体管E1集电极电流为第一晶体管E1的静态电流;
其中,所述输入第一晶体管的第一端电流与输入第四晶体管的第一端电流的比值,满足第二预设比例,包括:
输入第一晶体管的基极电流与输入第四晶体管的基极电流的比值,满足第二预设比例。
在一些实施例中,根据改变第三晶体管的尺寸,从而改变第三晶体管第一端电流;和/或,根据改变第四晶体管的尺寸,从而改变第四晶体管第一端电流。
示例性地,根据改变第三晶体管的集电区和/或基区的面积,从而改变第一晶体管基极的基极电流;和/或,根据改变第三晶体管的的集电区和/或基区的面积,从而改变第三晶体管基极的基极电流。
如此,电流镜电路使第一晶体管的第一电流与第二晶体管的第二电流为第一预设比例,从而可以使得第一电流与第二电流的比值不受放大倍数β的影响;而温度的变化对于晶体管放大倍数β影响较大,故可以使得第一晶体管的第一电流不受温度的影响。且,第一晶体管的第一电流可以通过第二电流、电流镜电路中第三晶体管的尺寸和/或第四晶体管的尺寸进行调节控制。
在一些实施例中,所述偏置电路还包括:第二电阻,所述第二电阻一端与所述电流镜电流的所述第一输出端相连接,另一端与所述第二晶体管的第一端相连接。
在一些实施例中,如图5所示,第二电阻为R2。所述第二电阻一端与所述电流镜电流的所述第一输出端相连接,另一端与所述第二晶体管的第一端相连接,包括:
第二电阻一端与第三晶体管的第二端相连接,另一端与第二晶体管的第一端相连接。
这里,第二电阻,用于在第二晶体管和/或第三晶体管温度升高或降低时调节第二晶体管的第一端电流在第二预定范围内。
这里,第二预定范围可以根据用户或设计者根据个人经验确定,也可以根据预定的算法和/或模型确定,还可以根据历史数据确定。
在一个实施例中,如图5所示,第二电阻为R2,第二晶体管为E2,第三晶体管为E3。
第二晶体管E2温度升高进而使得第二晶体管E2的基极电流升高,即第三晶体管E3发射极电流升高,第三晶体管E3发射极电流流经的第二电阻R2的电压升高,从而降低第二晶体管E2的基极电压,进而降低第二晶体管E2的基极电流;或者,第二晶体管E2温度降低时进而使得第二晶体管E2的基极电流降低,即第三晶体管E3发射极电流降低,第三晶体管E3发射极电流流经的第二电阻R2的电压降低,从而升高第二晶体管E2的基极电压,进而升高第二晶体管E2的基极电流。如此,第二电阻R2减少温度对第二晶体管E2基极电流的影响,形成温度补偿。
且,第三晶体管E3温度升高进而使得第三晶体管E3的发射极电流升高,第三晶体管E3的发射极电流流经的第二电阻R2的电压升高,从而降低第三晶体管E3的发射极电压,进而降低第三晶体管E3的发射极电流;或者,第三晶体管E3温度降低进而使得第三晶体管E3的发射极电流降低,第三晶体管E3的发射极电流流经的第二电阻R2的电压降低,从而升高第三晶体管E3的发射极电压,进而升高第三晶体管E3的发射极电流。如此,第二电阻R2减少温度对第三晶体管E3的发射极电流的影响,形成温度补偿。
如此,通过第二电阻可以在第二晶体管和/或第三晶体管温度发生变化时,使得输入第二晶体管的第一端电流保持稳定,减少温度对该电流的影响,从而提升偏置电路的工作性能。且,可以通过改变第三晶体管第一端电流从而改变第二晶体管第三端电流(参考电流),而改变第二电阻的电阻大小可以改变第三晶体管第二端电流,进而改变第三晶体管第一端电流。这样,便可以通过改变第二电阻的电阻大小改变第二晶体管的第三端电流。
在一些实施例中,所述电流镜电路的第一输出端的输出电流为第三电流,所述第二输出端的输出电流为第四电流,所述第三电流与所述第四电流为第三预设比例;
所述第一电阻与所述第二电阻为第四预设比例,所述第三预设比例与所述第四预设比例成反比。
如此,根据改变第一电阻与第二电阻的阻抗大小,可以调节电流镜电路第一输出端的输出电流和第二输出端的输出电流大小,操作简单便捷。
在一些实施例中,所述偏置电路还包括:恒流源;
所述恒流源的一端分别与第二电源、所述第四晶体管的第三端相连接,另一端分别与所述第二晶体管的第三端、所述第三晶体管的第一端相连接;
所述恒流源,用于提供所述第二电流。
在一些实施例中,所述电流镜电路包括:第五电容;
所述第五电容的第一端与所述第四晶体管的第一端连接,所述第五电容的第二端接地。
在一个实施例中,如图3所示,第五电容为C5,第五电容C5的第一端分别与第三晶体管E3的基极、第三晶体管E3的集电极、第四晶体管E4的基极连接,第五电容C5的第二端接地。其中,第五电容C5,用于使得输入第四晶体管E4的第一射频信号输入至地,保证第四晶体管E4电压Vbe4的稳定从而提高放大电路的第一晶体管E1的线性度。
这里,第四晶体管E4电压Vbe4指示第四晶体管E4基极与发射极之间的电压。
示例性地,当输入第四晶体管E4的射频信号增大时,第四晶体管E4电压Vbe4减小;而第五电容C5维持Vbe4不变,则第一晶体管E1的电压Vbe1升高,进而提高第一晶体管E1的偏置电压,从而提高第一晶体管E1的线性度。
如此,第五电容可以保证第四晶体管电压Vbe4的稳定,进而提高放大电路中第一晶体管(功率放大管)的线性度;且第五电容与第一电容和/或第二电容共同配合,调节放大电路中第一晶体管的线性度至预定合适大小,以满足不同场景需求,提升用户的体验感,减少功率放大器的非线性失真。
结合上述实施例,提供如下示例:
如图3所示,提供一种功率放大器,功率放大器,包括:偏置电路、放大电路、第一电阻R1及旁路电路;其中,偏置电路,包括:第二晶体管E2、第二电阻R2、电流镜电路、恒流源及第二电源Vbat;电流镜电路,包括:第三晶体管E3、第四晶体管E4、第五电容C5;旁路电路,包括:第一电容C1及第二电容C2;放大电路,包括:第一晶体管E1、射频信号输入端Rfin、第三电容C3、射频信号输出端Rfout、第四电容C4、电感L1及第一电源Vcc。
第一晶体管E1的基极分别与第一电阻R1的一端、第三电容C3的第二端连接,集电极分别与射频信号输出端Rfout、电感L1的第一端连接,发射极接地。
第二晶体管E2的基极与第二电阻R2的一端连接,集电极与恒流源的一端连接,发射极接地。
第三晶体管E3的基极分别与第三晶体管E3的集电极、第五电容C5的第一端、第四晶体管E4的基极、恒流源的一端连接,发射极与第二电阻R2的另一端连接。
第四晶体管E4的集电极分别与恒流源的另一端、第一电源Vbat连接,发射极分别与第一电阻R1的另一端、第一电容C1的第一端连接。
第一电容C1的第一端分别与第四晶体管E4的发射极、第一电阻R1的一端、第二电容C2的第一端连接,第一电容C1的第二端分别与射频信号输入端Rfin、第三电容C3的第一端连接。
第二电容C2的第二端接地。
第三电容C3的第二端分别与第一电阻R1的另一端、第一晶体管E1的基极连接。
第四电容C4的第一端分别与电感L1的第二端连接、第一电源Vcc连接,第二端接地。
第五电容C5的第二端接地。
第一电容C1,用于令输入的第一射频信号经第一电容C1输入至偏置电路以提高放大电路中第一晶体管E1的线性度。
第二电容C2,用于输入的第一射频信号经第二电容C2输入至地以减少输入至偏置电路的第一射频信号。
第三电容C3,用于馈入和馈出第一射频信号并隔离第一电阻R1流出的直流电流。
第四电容C4,用于将泄露的第二射频信号输出至地。
第五电容C5,用于使得输入第四晶体管E4的第一射频信号输入至地,保证第四晶体管E4电压Vbe4的稳定从而提高放大电路的第一晶体管E1的线性度。
第一电阻R1,用于在第一晶体管E1和/或第四晶体管E4温度升高或降低时调节第一晶体管E1的基极电流在第一预定范围内。
第二电阻R2,用于在第二晶体管E2和/或第三晶体管E3温度升高或降低时调节第二晶体管E2的基极电流在第二预定范围内。
电感L1,用于阻隔第二射频信号。
如此,第一电容,用于令输入的第一射频信号经第一电容输入而不经过第一电阻输入至偏置电路,减少因第一射频信号经第一电阻输入而使得输入至第
二晶体管的第一射频信号的损耗,从而增大输入至偏置电路的第一射频信号,5保证放大电路的增益进而提高放大电路的线性度。第二电容,用于令输入的第一射频信号经第二电容输入至地,减少输入至偏置电路的第一射频信号从而反向调节放大电路的增益。根据第一电容和第二电容的组合,可以将放大电路的增益及线性度调节至预定大小,保证提升放大电路增益及线性度的准确度,以
满足不同场景下的需求;且,使得功率放大器的功率放大管的输入输出处于0线性区间,减少功率放大器的非线性失真。
且,电流镜电路中第三晶体管与第四晶体管的连接关系,以使得第一晶体管的基极电流与第三晶体管的基极电流为第四预设比例,且第二晶体管的基极电流与第四晶体管的基极电流为第四预设比例;从而使第一晶体管的第一电流
与第二晶体管的第二电流为第一预设比例,进而可以使得第二晶体管的第二电5流与第一电流的比值不受放大倍数β的影响;而温度的变化对于晶体管放大倍数β影响较大,故可以使得第二晶体管的第二电流不受温度的影响。且,第二晶体管的第二电流可以通过第一电流、第一电阻、第二电阻、电流镜电路中第三晶体管的尺寸和/或第四晶体管的尺寸进行调节控制。
在一些实施例中,提供一种电子设备,所述电子设备包括:前述任意实施0例提供的任一项所述偏置电路或者前述任意实施例提供的功率放大器。
在一些实施例中,电子设备可以为任意移动终端或固定终端。示例性地,电子设备可以为手机、计算机、服务器等。
本申请在本申请所提供的上述实施例中,应该理解到,所揭露的方法和装置,可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,5例如,所述模块的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,如:多个模块或组件可以结合,或可以集成到另一个***,或一些特征可以忽略,或不执行。另外,所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口,设备或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性的、机械的或其它形式的。
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,也可以分布到多个网络单元上;可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本申请实施例方案的目的。
另外,在本申请各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理模块中,也可以是各单元分辨单独作为一个单元,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中;上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
需要说明的是:“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
另外,本申请实施例所记载的技术方案之间,在不冲突的情况下,可以任意组合。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后,将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本申请的真正范围和精神由上面的权利要求指出。
应当理解的是,本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构,并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种功率放大器,其特征在于,所述功率放大器至少包括:放大电路、偏置电路、第一电阻及旁路电路;
所述放大电路,用于对输入的第一射频信号进行放大,并输出放大后的第二射频信号;
所述偏置电路,用于给所述放大电路提供偏置电流;
所述第一电阻的第一端与所述偏置电路的输出端相连接,第二端与所述放大电路的输入端相连接;
所述旁路电路连接在所述偏置电路与所述放大电路之间,用于旁路所述第一电阻,以使输入的第一射频信号通过所述旁路电路输入至所述偏置电路和/或通过所述旁路电路输入至地。
2.根据权利要求1所述的功率放大器,其特征在于,所述旁路电路,包括:第一电容和/或第二电容;其中,
所述第一电容的第一端与所述第一电阻的第一端连接,所述第一电容的第二端与所述放大电路输入端连接;其中,所述第一电容,用于令输入的第一射频信号经所述第一电容输入至所述偏置电路;
和/或,
所述第二电容的第一端与所述第一电阻的第一端连接,所述第二电容的第二端接地;其中,所述第二电容,用于令输入的第一射频信号经所述第二电容输入至地。
3.根据权利要求1所述的功率放大器,其特征在于,所述放大电路,包括:第一晶体管;
所述第一晶体管的第一端与所述第一电阻的第二端连接;和/或,所述第一晶体管的第一端与所述第一电容的第二端连接;
所述第一晶体管的第二端接地;
所述第一晶体管,用于基于输入第一端的所述偏置电流将输入第一端的所述第一射频信号放大以获得所述第二射频信号经第三端输出。
4.根据权利要求1所述的功率放大器,其特征在于,所述第一电阻,用于在所述第一晶体管温度升高或降低时调节所述偏置电流在预定范围内。
5.根据权利要求2所述的功率放大器,其特征在于,所述第一电容和/或所述第二电容容值可调,用于调节其电容以匹配所述放大电路不同频段的所述第一射频信号。
6.根据权利要求1所述的功率放大器,其特征在于,所述功率放大器为多级功率放大器,所述功率放大器包括第1至第n个所述放大电路;其中,所述n为正整数,所述旁路电路至少与末级所述放大电路相连接。
7.根据权利要求6所述的功率放大器,其特征在于,所述旁路电路为多个,所述旁路电路用于分别连接对应的所述偏置电路和所述放大电路。
8.根据权利要求7所述的功率放大器,其特征在于,所述旁路电路的两端均具有开关器件;其中,所述开关器件,用于切换至其中一级放大电路及所述其中一级放大电路对应的偏置电路。
9.根据权利要求3所述的功率放大器,其特征在于,
所述第一晶体管为N型MOS管;所述第一晶体管的第一端为栅极;所述第一晶体管的第二端为源极;所述第一晶体管的第三端为漏极;
或者,
所述第一晶体管为P型MOS管;所述第一晶体管的第一端为栅极;所述第一晶体管的第二端为漏极;所述第一晶体管的第三端为源极;
或者,
所述第一晶体管为BJT管;所述第一晶体管的第一端为基极;所述第一晶体管的第二端为发射极;所述第一晶体管的第三端为集电极;
或者,
所述第一晶体管为IGBT管;所述第一晶体管的第一端为栅极;所述第一晶体管的第二端为发射极;所述第一晶体管的第三端为集电极。
10.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括:权利要求1至9任一项所述的功率放大器。
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