CN116137513A - 功率放大电路 - Google Patents

Abstract

提供一种功率放大电路，抑制增益的变化。功率放大电路具备：级联连接的多个放大晶体管，多个放大晶体管分别放大向基极供给的信号并且输出放大信号；第一电阻元件，其具有第一端以及与第一放大晶体管的基极连接的第二端；第二电阻元件，其具有第一端以及与比第一放大晶体管靠输入侧的放大晶体管即第二放大晶体管的基极连接的第二端；第一偏置供给晶体管，其具有与第一电阻元件的第一端连接的发射极；第二偏置供给晶体管，其具有与第二电阻元件的第一端连接的发射极；以及偏置电流补偿用晶体管，其具有与第一电阻元件的第一端连接的基极、与第二电阻元件的第一端连接的集电极以及与接地连接的发射极。

Description

功率放大电路

技术领域

本发明涉及功率放大电路。

背景技术

存在一种通过向三个控制端子分别供给的三个控制电流来控制四个晶体管的放大动作的功率放大电路(例如参照专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2021-13055号公报

发明内容

发明要解决的问题

在专利文献1所记载的功率放大电路(参照图9)中，通过电阻元件R5b向偏置电路111A中的晶体管T7b的基极供给控制电流IB2。在控制电流IB2为高电平的情况下，晶体管T7b成为导通，从晶体管T7b的发射极通过电阻元件R2向晶体管T2的基极供给偏置电流Ibias2。由此，晶体管T2成为导通。

偏置电路112A中的晶体管T8向放大器Q4中的晶体管T4供给偏置电流Ibias4。在从偏置电路112A向放大器Q4供给偏置电流Ibias4的路径B1与接地之间设置有开关电路131A。

开关电路131A基于晶体管T7b的基极电位而进行动作。具体而言，在控制电流IB2为高电平的情况下，晶体管T7b的基极电位上升，开关电路131A成为导通。在该情况下，如上所述，晶体管T2也成为导通。

开关电路131A在导通时，使本应从偏置电路112A向放大器Q4供给的偏置电流Ibias4的一部分流向接地。由此，即便晶体管T8导通，放大器Q4中的晶体管T4在晶体管T7b导通即晶体管T2导通时，也成为接近截止的状态。

然而，晶体管T2的增益(gain)有时根据向晶体管T2的输入功率而变化。在该情况下，在专利文献1所记载的功率放大电路中，电路整体的增益根据输入功率而变化。

开关电路131A根据基于晶体管T2的非线性及晶体管T7b的非线性的晶体管T7b的基极电位而进行动作。因此，即便通过开关电路131A抽出偏置电流Ibias4而使晶体管T4的增益变化，也无法充分地补偿晶体管T2的增益变化。即，难以抑制专利文献1所记载的功率放大电路整体的增益的变化。

本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于，提供一种能够抑制增益的变化的功率放大电路。

用于解决问题的手段

本发明的一方面的功率放大电路具备：多个放大晶体管，其是至少包括第一放大晶体管及第二放大晶体管且级联地电连接的多个放大晶体管，所述多个放大晶体管分别放大向基极或栅极供给的信号并且输出放大信号；第一电阻元件，其具有第一端以及与所述第一放大晶体管的基极或栅极连接的第二端；第二电阻元件，其具有第一端以及与所述第二放大晶体管的基极或栅极连接的第二端；第一偏置供给晶体管，其具有与所述第一电阻元件的第一端连接的发射极或源极；第二偏置供给晶体管，其具有与所述第二电阻元件的第一端连接的发射极或源极；以及偏置电流补偿用晶体管，其具有与所述第一电阻元件的第一端连接的基极或栅极、与所述第二电阻元件的第一端连接的集电极或漏极以及与接地连接的发射极或源极。

发明效果

根据本发明，能够提供能够抑制增益的变化的功率放大电路。

附图说明

图1是功率放大电路101的电路图。

图2是用于说明功率放大电路101的放大动作的图。

图3是示出低通滤波器电路61的第一变形例的图。

图4是示出低通滤波器电路61的第二变形例的图。图5是功率放大电路103的电路图。

图6是功率放大电路102的电路图。

图7是功率放大电路104的电路图。

图8是功率放大电路105的电路图。

图9是示出功率放大电路的通常结构的图。

附图标记说明

11...多级放大器；

12...偏置部；

31...输入端子；

32...输出端子；

41...偏置电流控制电路；

51...偏置电流补偿用晶体管；

61、62、63...低通滤波器电路；

101、102、103、104、105...功率放大电路；

201...最终级放大器；

201a...放大晶体管；

201b...电阻元件；

201c...电容器；

201d...电感器；

201e...电容器；

201f...端子；

202...初级放大器；

202a...放大晶体管；

202b...电阻元件；

202c...电容器；

202d...电感器；

202e...电容器；

202f...端子；

2001、200(N-1)、200N...中间级放大器；

301a、302a...偏置供给晶体管；

311...最终级偏置电路；

312...初级偏置电路；

3101、310(N-1)、310N...中间级偏置电路；

401a、401b...晶体管；

401c...电容器；

401e...电阻元件；

401f...电容器；

402a、402b...晶体管；

402c...电容器；

402e...电阻元件；

402f...电容器；

411、412、421、422、431、432...电压施加电路；

501...输出匹配电路；

502...级间匹配电路；

503...输入匹配电路；

5001、500(N-1)、500N...中间级匹配电路；

601、602、6001、600(N-1)、600N...控制信号端子。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施的方式详细进行说明。需要说明的是，针对相同的要素标注相同的标记，尽量省略重复的说明。

[第一实施方式]

对第一实施方式的功率放大电路进行说明。图1是功率放大电路101的电路图。如图1所示，第一实施方式的功率放大电路101具备多级放大器11和偏置部12。多级放大器11包括最终级放大器201、初级放大器202、输出匹配电路501、级间匹配电路502以及输入匹配电路503。偏置部12包括偏置电流控制电路41、最终级偏置电路311以及初级偏置电路312。

(多级放大器11)

多级放大器11是放大向输入端子31供给的输入信号(无线电频率信号)RFin并将输出信号(放大信号)RFout从输出端子32输出的电路。

多级放大器11中的输入匹配电路503是对多级放大器11的前级的电路与初级放大器202之间的阻抗进行匹配的电路，使输入信号RFin通过。初级放大器202将通过输入匹配电路503从输入端子31供给的输入信号RFin放大，向级间匹配电路502输出放大信号RF1。

级间匹配电路502是对初级放大器202与最终级放大器201之间的阻抗进行匹配的电路，使放大信号RF1通过。最终级放大器201将通过级间匹配电路502从初级放大器202供给的放大信号RF1放大，向输出匹配电路501输出输出信号RFout。

输出匹配电路501是对最终级放大器201与多级放大器11的后级的电路之间的阻抗进行匹配的电路，使输出信号RFout通过。

以下，对初级放大器202详细进行说明。初级放大器202包括放大晶体管202a(第二放大晶体管)、电阻元件202b(第二电阻元件)、电容器202c及202e、以及电感器202d。

在本实施方式中，说明放大晶体管202a等晶体管例如由异质结双极晶体管(HBT：Heterojunction Bipolar Transistor)等双极晶体管构成的情况。需要说明的是，放大晶体管202a等晶体管也可以由场效应晶体管(MOSFET：Metal-oxide-semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)等其他晶体管构成。在该情况下，将基极、集电极以及发射极分别替换为栅极、漏极以及源极来读即可。

向端子202f供给放大晶体管202a的电源电压Vcc2。电容器202c具有通过输入匹配电路503而与输入端子31连接的第一端、以及第二端。

放大晶体管202a具有与电容器202c的第二端连接的基极、通过电感器202d而与端子202f连接的集电极、以及与接地连接的发射极。

电容器202e具有与端子202f连接的第一端、以及与接地连接的第二端。电阻元件202b具有与初级偏置电路312连接的第一端、以及与放大晶体管202a的基极连接的第二端。

以下，对最终级放大器201详细进行说明。最终级放大器201包括放大晶体管201a(第一放大晶体管及最终级放大晶体管)、电阻元件201b(第一电阻元件)、电容器201c及201e、以及电感器201d。

向端子201f供给放大晶体管201a的电源电压Vcc1。电容器201c具有通过级间匹配电路502而与放大晶体管202a的集电极连接的第一端、以及第二端。

放大晶体管201a具有与电容器201c的第二端连接的基极、通过电感器201d而与端子201f连接且通过输出匹配电路501而与输出端子32连接的集电极、以及与接地连接的发射极。

电容器201e具有与端子201f连接的第一端、以及与接地连接的第二端。电阻元件201b具有与最终级偏置电路311连接的第一端、以及与放大晶体管201a的基极连接的第二端。

(偏置部12)

偏置部12向多级放大器11中的最终级放大器201和初级放大器202分别供给偏置，使得抑制功率放大电路101的增益的变化。

偏置部12中的最终级偏置电路311包括偏置供给晶体管301a(第一偏置供给晶体管)和电压施加电路411。电压施加电路411包括晶体管401a(第一晶体管)及401b(第二晶体管)、以及电容器401c。

最终级偏置电路311通过与放大晶体管201a的基极以射极跟随器的方式连接的偏置供给晶体管301a，向放大晶体管201a的基极供给偏置电流Ibb1。

详细而言，偏置供给晶体管301a具有与供给电池电压Vbat的端子Tb连接的集电极、基极、以及与电阻元件201b的第一端连接的发射极。

电压施加电路411向偏置供给晶体管301a的基极供给具有规定电平的电压(第一电压)的偏置。详细而言，向控制信号端子601(第一电流源)例如供给恒流。控制信号端子601与偏置供给晶体管301a的基极连接。

晶体管401b具有与控制信号端子601及偏置供给晶体管301a的基极连接的集电极、与该集电极连接的基极、以及发射极。以下，有时将晶体管的集电极与该晶体管的基极的连接称为二极管连接。

晶体管401a被二极管连接。晶体管401a具有与晶体管401b的发射极连接的集电极、以及与接地连接的发射极。电容器401c具有与晶体管401b的集电极连接的第一端、以及与接地连接的第二端。电容器401c使晶体管401b的集电极的电压稳定。

晶体管401a及401b分别作为二极管发挥功能。在晶体管401b的集电极与发射极之间的路径以及晶体管401a的集电极与发射极之间的路径中，产生两个二极管的量的电压降。即，以接地为基准时的晶体管401b的集电极的电压成为与两个二极管的量的电压降相当的电平的电压。该电压被施加到偏置供给晶体管301a的基极。

初级偏置电路312包括偏置供给晶体管302a(第二偏置供给晶体管)和电压施加电路412。电压施加电路412包括晶体管402a(第三晶体管)及402b(第四晶体管)、以及电容器402c。

初级偏置电路312通过与放大晶体管202a的基极以射极跟随器的方式连接的偏置供给晶体管302a，向放大晶体管202a的基极供给偏置电流Ibias2。

详细而言，偏置供给晶体管302a具有与端子Tb连接的集电极、基极、以及与电阻元件202b的第一端连接的发射极。

电压施加电路412向偏置供给晶体管302a的基极供给具有规定电平的电压(第二电压)的偏置。详细而言，向控制信号端子602(第二电流源)例如供给恒流。控制信号端子602与偏置供给晶体管302a的基极连接。

晶体管402b被二极管连接。晶体管402b具有与偏置供给晶体管302a的基极连接的集电极、以及发射极。

晶体管402a被二极管连接，具有与晶体管402b的发射极连接的集电极、以及与接地连接的发射极。电容器402c具有与晶体管402b的集电极连接的第一端、以及与接地连接的第二端。电容器402c使晶体管402b的集电极的电压稳定。

以接地为基准时的晶体管402b的集电极的电压成为与作为二极管发挥功能的晶体管402a及402b的电压降相当的电平的电压。该电压被施加到偏置供给晶体管302a的基极。

偏置电流控制电路41包括偏置电流补偿用晶体管51和低通滤波器电路61。低通滤波器电路61包括电容器61a。

偏置电流控制电路41根据偏置供给晶体管301a的发射极电压的上升，使偏置供给晶体管302a的发射极电流Ieef2的一部分流向接地。

低通滤波器电路61中的电容器61a具有与偏置供给晶体管301a的发射极连接的第一端、以及与接地连接的第二端。

偏置电流补偿用晶体管51具有与偏置供给晶体管302a的发射极连接的集电极、与偏置供给晶体管301a的发射极连接的基极、以及与接地连接的发射极。

(作用效果)

图2是用于说明功率放大电路101的放大动作的图。图2示出(A)～(E)这五个坐标图。坐标图(A)～(E)各自的横轴表示功率放大电路101的输出功率Pout。坐标图(A)的纵轴表示最终级放大器201的增益G1。坐标图(B)的纵轴表示偏置电流Ibb1、偏置电压Vbb1、电流Ibsk或电流Icsk。坐标图(C)的纵轴表示偏置电流Ibb2或偏置电压Vbb2。坐标图(D)的纵轴表示初级放大器202的增益G2。坐标图(E)的纵轴表示功率放大电路101整体的增益Gt。

偏置电流Ibb1是从最终级偏置电路311向最终级放大器201供给的电流。偏置电压Vbb1是偏置供给晶体管301a的发射极的电压。偏置电流Ibb2是从初级偏置电路312向初级放大器202供给的电流。偏置电压Vbb2是偏置供给晶体管302a的发射极的电压。电流Ibsk是从偏置供给晶体管301a的发射极电流Ieef1减去偏置电流Ibb1而得到的电流。电流Icsk是从偏置供给晶体管302a的发射极电流Ieef2减去偏置电流Ibb2而得到的电流。

例如，在削减了向最终级放大器201的偏置电流Ibb1的情况下，如曲线Ca1所示，在输出功率Pout比P1小的情况下，增益G1(坐标图(A))伴随输出功率Pout的增大而增加，在输出功率Pout为P1以上的情况下，增益G1(坐标图(A))伴随输出功率Pout的增大而减少。

这样，通过削减偏置电流Ibb1，在输出功率Pout较小时，能够减小最终级放大器201的消耗功率。

如坐标图(B)所示，在增益G1如曲线Ca1那样变化的情况下，偏置电流Ibb1如具有与曲线Ca1同样的形状的曲线Ca2那样变化。电阻元件201b的电压降根据偏置电流Ibb1的增减而增减，因此，偏置电压Vbb1与偏置电流Ibb1同样地如曲线Ca2那样变化。

由于电流Ibsk是偏置电流补偿用晶体管51的基极电流，因此根据偏置电压Vbb1的增减而增减。由于电流Icsk是偏置电流补偿用晶体管51的集电极电流，因此根据电流Ibsk的增减而增减。即，电流Ibsk及Icsk与偏置电流Ibb1同样地如曲线Ca2那样变化。

当电流Icsk增大时，根据基尔霍夫(Kirchhoff)电流定律，偏置电流Ibb2减小(参照图1)。然后，当偏置电流Ibb2减小时，电阻元件202b的电压降变小，因此，偏置电压Vbb2也减小。因此，如曲线Ca3所示，偏置电流Ibb2及偏置电压Vbb2伴随输出功率Pout的增加而减小(坐标图(C))。

另外，通过偏置电流Ibb2及偏置电压Vbb2的减小，向放大晶体管202a的基极供给的偏置减小，因此，如曲线Ca4所示，增益G2伴随输出功率Pout的增加而减少(坐标图(D))。

另一方面，如坐标图(A)所示，例如，增益G1如曲线Cb1所示那样有时伴随输出功率Pout的增加而减少。

在该情况下，偏置电流Ibb1、偏置电压Vbb1、电流Ibsk及电流Icsk如具有与曲线Cb1同样的形状的曲线Cb2那样变化(坐标图(B))。

另外，偏置电流Ibb2及偏置电压Vbb2如具有与曲线Ca1同样的形状的曲线Cb3那样变化(坐标图(C))。增益G2如具有与曲线Ca1同样的形状的曲线Cb4那样变化(坐标图(D))。

即，通过偏置电流补偿用晶体管51，能够施加增益G2相对于输出功率Pout的变化与增益G1相对于输出功率Pout的变化成为彼此相反的控制。由此，能够抑制增益Gt相对于输出功率Pout的变化。

另外，在放大晶体管201a放大无线电频率信号的情况下，偏置电压Vbb1虽然被电阻元件201b以某种程度隔离，但仍以高频振动。

当偏置电压Vbb1的高频振动通过偏置电流控制电路41向初级放大器202传递时，功率放大电路101发生振荡，输出信号RFout的噪声电平增大。

与此相对，通过构成为在偏置电流补偿用晶体管51的基极与电阻元件201b之间设置低通滤波器电路61，能够抑制偏置电压Vbb1的高频振动向初级放大器202传递，因此，能够实现功率放大电路101的振荡的抑制及输出信号RFout的噪声电平的下降。

需要说明的是，偏置电流补偿用晶体管51的基极及集电极不限于与偏置供给晶体管301a的发射极及偏置供给晶体管302a的发射极分别连接的结构，偏置电流补偿用晶体管51的基极及集电极也可以为与偏置供给晶体管302a的发射极及偏置供给晶体管301a的发射极分别连接的结构。

(低通滤波器电路61的第一变形例)

图3是示出作为低通滤波器电路61的第一变形例的低通滤波器电路62和低通滤波器电路62的周边电路的图。如图3所示，低通滤波器电路62还设置有电阻元件61b，这点与图1所示的低通滤波器电路61不同。

低通滤波器电路62中的电阻元件61b具有与偏置供给晶体管301a的发射极连接的第一端、以及与偏置电流补偿用晶体管51的基极连接的第二端。电容器61a具有与偏置电流补偿用晶体管51的基极连接的第一端、以及与接地连接的第二端。

(低通滤波器电路61的第二变形例)

图4是示出作为低通滤波器电路61的第二变形例的低通滤波器电路63和低通滤波器电路63的周边电路的图。如图4所示，低通滤波器电路63还设置有电感器61c，这点与图1所示的低通滤波器电路61不同。

低通滤波器电路63中的电感器61c具有与偏置供给晶体管301a的发射极连接的第一端、以及与偏置电流补偿用晶体管51的基极连接的第二端。电容器61a具有与偏置电流补偿用晶体管51的基极连接的第一端、以及与接地连接的第二端。

[第二实施方式]

对第二实施方式的功率放大电路进行说明。在第二实施方式以后，省略针对与第一实施方式共同的事项的记述，仅对不同点进行说明。尤其是关于由同样的结构产生的同样的作用效果，不在每个实施方式中逐次提及。

图5是功率放大电路103的电路图。如图5所示，第二实施方式的功率放大电路103的最终级偏置电路311及初级偏置电路312成为负反馈式偏置电路，这点与第一实施方式的功率放大电路101不同。

功率放大电路103中的偏置部12与图1所示的偏置部12相比，分别包括电压施加电路431(第一电压施加电路)及432(第二电压施加电路)而取代电压施加电路411及412。

电压施加电路431与图1所示的电压施加电路411相比，包括电阻元件401e(第一负反馈用电阻元件)及电容器401f(第一电容器)而取代晶体管401b。电阻元件401e具有与偏置供给晶体管301a的发射极连接的第一端、以及第二端。

晶体管401a具有与控制信号端子601及偏置供给晶体管301a的基极连接的集电极、与电阻元件401e的第二端连接的基极、以及与接地连接的发射极。电容器401f具有与晶体管401a的集电极连接的第一端、以及与晶体管401a的基极连接的第二端。

电压施加电路432与图1所示的电压施加电路412相比，包括电阻元件402e(第二负反馈用电阻元件)及电容器402f(第二电容器)而取代晶体管402b。电阻元件402e具有与偏置供给晶体管302a的发射极连接的第一端、以及第二端。

晶体管402a具有与控制信号端子602及偏置供给晶体管302a的基极连接的集电极、与电阻元件402e的第二端连接的基极、以及与接地连接的发射极。电容器402f具有与晶体管402a的集电极连接的第一端、以及与晶体管402a的基极连接的第二端。

电压施加电路431具有与电压施加电路432同样的结构，因此，以下代表性地说明电压施加电路431的动作，省略针对电压施加电路432的动作的说明。

在最终级偏置电路311中，由偏置供给晶体管301a、电阻元件401e及晶体管401a形成负反馈路径。通过该负反馈路径，降低了偏置供给晶体管301a的发射极电位即偏置电压Vbb1的上升及下降这两方。

另外，在最终级偏置电路311中，当从控制信号端子601供给恒流Ictr1时，偏置供给晶体管301a的基极电位上升，偏置供给晶体管301a成为导通状态。当偏置供给晶体管301a成为导通状态时，晶体管401a成为导通状态。

在功率放大电路103中，以接地为基准时的晶体管401a的集电极的电位与将晶体管401a的基极发射极问电压(Vbe)与偏置供给晶体管301a的Vbe相加而得到的电位大致相等。

另一方面，在后述的功率放大电路102(参照图6)中，以接地为基准时的晶体管401a的集电极的电位与晶体管401a的Vbe大致相等。

即，在功率放大电路103中，能够将晶体管401a的集电极电位从Vbe增大为2×Vbe。由此，能够使晶体管401a的增益变大，因此，能够进一步降低由负反馈引起的偏置电压Vbb1的上升及下降。

另外，在功率放大电路103中，未设置功率放大电路101(参照图1)中的晶体管401b及402b，因此能够削减电路规模。由此，能够减小功率放大电路103的尺寸，并且能够削减功率放大电路103的成本。

[第三实施方式]

对第三实施方式的功率放大电路102进行说明。图6是功率放大电路102的电路图。如图6所示，第三实施方式的功率放大电路102的最终级偏置电路311及初级偏置电路312成为负反馈式偏置电路，这点与第一实施方式的功率放大电路101不同。

功率放大电路102中的偏置部12与图1所示的偏置部12相比，分别包括电压施加电路421(第一电压施加电路)及422(第二电压施加电路)而取代电压施加电路411及412。

电压施加电路421与图1所示的电压施加电路411相比，还包括电阻元件401e(第一负反馈用电阻元件)及电容器401f(第一电容器)。电阻元件401e具有与偏置供给晶体管301a的发射极连接的第一端、以及第二端。

晶体管401a具有与晶体管401b的发射极连接的集电极、与电阻元件401e的第二端连接的基极、以及与接地连接的发射极。电容器401f具有与晶体管401a的集电极连接的第一端、以及与晶体管401a的基极连接的第二端。

电压施加电路422与图1所示的电压施加电路412相比，还包括电阻元件402e(第二负反馈用电阻元件)及电容器402f(第二电容器)。电阻元件402e具有与偏置供给晶体管302a的发射极连接的第一端、以及第二端。

晶体管402a具有与晶体管402b的发射极连接的集电极、与电阻元件402e的第二端连接的基极、以及与接地连接的发射极。电容器402f具有与晶体管402a的集电极连接的第一端、以及与晶体管402a的基极连接的第二端。

电压施加电路421具有与电压施加电路422同样的结构，因此，以下代表性地说明电压施加电路421的动作，省略针对电压施加电路422的动作的说明。

在最终级偏置电路311中，由偏置供给晶体管301a、电阻元件401e以及晶体管401a及401b形成负反馈路径。通过该负反馈路径，降低了偏置供给晶体管301a的发射极电位即偏置电压Vbb1的上升及下降这两方。

详细而言，在偏置电压Vbb1上升的情况下，晶体管401a的基极电位上升，因此，晶体管401a的基极电流增加。由此，晶体管401a的集电极电流及晶体管401b的集电极电流Ic1增加。

另外，偏置供给晶体管301a的基极电流Ibef1是将从控制信号端子601供给的恒流Ictr1减去晶体管401b的集电极电流Ic1及晶体管401b的基极电流Ib1而得到的。即，成为Ibef1＝Ictr1-Ic1-Ib1。由于Ib1＝Ic1/β，因此成为Ibef1＝Ictr1-Ic1×(1+1/β)。这里，β是发射极接地电流放大率。

由于恒流Ictr1是固定的，因此当集电极电流Ic1增加时，基极电流Ibefl减小，进而，偏置供给晶体管301a的发射极电流Ieef1减小。由此，电阻元件201b的电压降变小，偏置电压Vbb1下降。

另一方面，在偏置电压Vbb1下降的情况下，集电极电流Ic1减小，进而基极电流Ibef1增加。由此，发射极电流Ieef1增加，因此，电阻元件201b的电压降变大，偏置电压Vbb1上升。

这样，通过构成为电压施加电路421对基极电流Ibef1进行调整以抑制偏置电压Vbb1的上升及下降，能够降低偏置电流控制电路41的补偿量。由此，能够进一步抑制功率放大电路101整体的增益的变化。

另外，通过构成为在晶体管401a的集电极与晶体管401a的基极之间连接电容器401f，能够将晶体管401a的基极通过晶体管401a的集电极交流地接地。

在输入信号RFin的功率大的情况下，有时从最终级放大器201向最终级偏置电路311流入无线电频率信号。在这样的情况下，能够使无线电频率信号通过电容器401f及晶体管401a流入接地，因此，能够抑制晶体管401a的基极电流受到无线电频率信号的影响。即，能够抑制无线电频率信号被晶体管401a放大。由此，能够抑制在负反馈路径中无线电频率信号发生振荡、产生噪声。需要说明的是，也可以是不设置电容器401f的结构。

[第四实施方式]

对第四实施方式的功率放大电路104进行说明。图7是功率放大电路104的电路图。如图7所示，第四实施方式的功率放大电路104具备三个以上的放大器、偏置电路及匹配电路的组，这点与第一实施方式的功率放大电路101不同。

功率放大电路104与图1所示的功率放大电路101相比，还具备N个中间级放大器2001～200N、N个中间级偏置电路3101～310N、以及N个中间级匹配电路5001～500N。这里，N是1以上的整数。

中间级放大器2001～200N分别具有与最终级放大器201或初级放大器202大致同样的结构。中间级偏置电路3101～310N分别具有与最终级偏置电路311或初级偏置电路312大致同样的结构。中间级匹配电路5001～500N分别具有与输出匹配电路501或级间匹配电路502大致同样的结构。

中间级放大器2001～200N依次级联连接在初级放大器202与最终级放大器201之间。这里，“级联连接”是指，多个放大器被串联连接，并且相邻的两个放大器中的一个放大器的输出端子与另一个放大器的输入端子连接。

以下，有时将中间级放大器200N、中间级偏置电路310N及中间级匹配电路500N分别称为第(N+1)级放大器、第(N+1)级偏置电路及第(N+1)级匹配电路。需要说明的是，第一级及第(N+2)级分别是初级及最终级。

中间级偏置电路310(N-1)向中间级放大器200(N-1)供给偏置。中间级放大器200(N-1)具有通过第(N-1)级匹配电路而与第(N-1)级放大器的输出端子连接的输入端子、以及通过第N级匹配电路即中间级匹配电路500(N-1)而与第(N+1)级放大器的输入端子连接的输出端子。

偏置电流补偿用晶体管51具有与中间级偏置电路310N中的偏置供给晶体管的发射极连接的集电极、通过低通滤波器电路61而与最终级偏置电路311中的偏置供给晶体管301a的发射极连接的基极、以及与接地连接的发射极。

[第五实施方式]

对第五实施方式的功率放大电路105进行说明。图8是功率放大电路105的电路图。如图8所示，第五实施方式的功率放大电路105在最终级偏置电路311的输出端子与比中间级偏置电路310N靠输入侧的偏置电路的输出端子之间设置有偏置电流控制电路41，这点与第四实施方式的功率放大电路104不同。

在本实施方式中，偏置电流补偿用晶体管51具有与中间级偏置电路310(N-1)中的偏置供给晶体管的发射极连接的集电极、通过低通滤波器电路61而与最终级偏置电路311中的偏置供给晶体管301a的发射极连接的基极、以及与接地连接的发射极。

需要说明的是，偏置电流补偿用晶体管51的集电极也可以构成为与比第(N-1)级偏置电路或第(N-2)级偏置电路等中间级偏置电路310(N-1)靠输入侧的偏置电路中的偏置供给晶体管的发射极连接。

另外，在功率放大电路104及105中，说明了偏置电流补偿用晶体管51的基极与最终级偏置电路311中的偏置供给晶体管301a的发射极连接的结构，但不限于此。偏置电流补偿用晶体管51的基极也可以构成为与从第二级偏置电路即中间级偏置电路3101到中间级偏置电路310N为止的N个偏置电路中的任意一个偏置电路的偏置供给晶体管的发射极连接。

另外，在功率放大电路101～105中，说明了设置有低通滤波器电路61的结构，但不限于此。在功率放大电路101～105中，也可以构成为不设置低通滤波器电路61。

以上，对本发明的例示的实施方式进行了说明。功率放大电路101～105具备至少包括放大晶体管201a和202a且级联地电连接的多个放大晶体管。该多个放大晶体管分别放大向基极供给的信号并输出放大信号，在功率放大电路101～103中，电阻元件201b具有第一端、以及与放大晶体管201a的基极连接的第二端。电阻元件202b具有第一端、以及与放大晶体管202a的基极连接的第二端。偏置供给晶体管301a具有与电阻元件201b的第一端连接的发射极。偏置供给晶体管302a具有与电阻元件202b的第一端连接的发射极。偏置电流补偿用晶体管51具有与电阻元件201b的第一端连接的基极、与电阻元件202b的第一端连接的集电极、以及与接地连接的发射极。

这样，通过构成为偏置电流补偿用晶体管51的基极与电阻元件201b的第一端即偏置供给晶体管301a的发射极连接，能够基于偏置供给晶体管301a的发射极电位即偏置电压Vbbl，使偏置电流补偿用晶体管51进行动作。偏置电流补偿用晶体管51能够在不受到偏置供给晶体管301a的非线性的影响的状态下，使从偏置供给晶体管302a的发射极流向接地的电流Icsk根据放大晶体管201a的增益的增减而增减。由此，能够实现在放大晶体管201a的增益增加了时使放大晶体管202a的增益减少、并且在放大晶体管201a的增益减少了时使放大晶体管202a的增益增加的负反馈，因此，能够充分地补偿放大晶体管201a的增益变化。因此，能够抑制功率放大电路整体的增益的变化。另外，通过向偏置供给晶体管301a的集电极施加将放大晶体管201a的Vbe及偏置供给晶体管301a的Vbe相加的程度的电压，能够对放大晶体管201a及偏置供给晶体管301a进行驱动。放大晶体管202a及偏置供给晶体管302a也是同样的。因此，能够以低电压使功率放大电路101～103进行动作。

另外，在功率放大电路103中，电压施加电路431与偏置供给晶体管301a的基极电连接并且施加第一电压。在电压施加电路431中，电阻元件401e具有与偏置供给晶体管301a的发射极连接的第一端、以及第二端。晶体管401a具有与电阻元件401e的第二端连接的基极、与偏置供给晶体管301a的基极及控制信号端子601连接的集电极、以及与接地连接的发射极。

根据这样的结构，能够由偏置供给晶体管301a、电阻元件401e及晶体管401a形成负反馈路径。通过这样的负反馈路径，能够对偏置供给晶体管301a的基极电流Ibef1进行调整，以抑制偏置供给晶体管301a的发射极电位即偏置电压Vbb1的上升及下降。由此，能够降低偏置电流补偿用晶体管51的补偿量，因此，能够进一步抑制功率放大电路103整体的增益的变化。另外，能够使晶体管401a的集电极电位成为将晶体管401a的Vbe及偏置供给晶体管301a的Vbe相加后的高电压，因此，能够增大晶体管401a的增益。由此，能够进一步降低由负反馈引起的偏置电压Vbb1的上升及下降。另外，与电压施加电路411及421相比，能够减少一个晶体管，因此能够削减电路规模。由此，能够减小功率放大电路103的尺寸，并且能够削减功率放大电路103的成本。

另外，在功率放大电路102中，电压施加电路421与偏置供给晶体管301a的基极电连接并且施加第一电压。在电压施加电路421中，电阻元件401e具有与偏置供给晶体管301a的发射极连接的第一端、以及第二端。晶体管401a具有与电阻元件401e的第二端连接的基极、集电极、以及与接地连接的发射极。晶体管401b具有与偏置供给晶体管301a的基极及控制信号端子601连接的集电极及基极、以及与晶体管401a的集电极连接的发射极。

根据这样的结构，能够由偏置供给晶体管301a、电阻元件401e以及晶体管401a及401b形成负反馈路径。通过这样的负反馈路径，能够对偏置供给晶体管301a的基极电流Ibef1进行调整，以抑制偏置供给晶体管301a的发射极电位即偏置电压Vbb1的上升及下降。由此，能够降低偏置电流补偿用晶体管51的补偿量，因此，能够进一步抑制功率放大电路102整体的增益的变化。

另外，在电压施加电路421及431中，电容器401f连接在晶体管401a的基极与晶体管401a的集电极之间。

根据这样的结构，能够使晶体管401a的基极通过晶体管401a的集电极交流地接地。由此，例如，即便从最终级放大器201向最终级偏置电路311流入无线电频率信号，也能够使该无线电频率信号通过电容器401f及晶体管401a而流入到接地，因此，能够抑制晶体管401a的基极电流受到无线电频率信号的影响。即，能够抑制无线电频率信号被晶体管401a放大。由此，能够抑制在负反馈路径中无线电频率信号发生振荡、产生噪声。

另外，在功率放大电路103中，电压施加电路432与偏置供给晶体管302a的基极电连接并且施加第二电压。在电压施加电路432中，电阻元件402e具有与偏置供给晶体管302a的发射极连接的第一端、以及第二端。晶体管402a具有与电阻元件402e的第二端连接的基极、与偏置供给晶体管302a的基极及控制信号端子602连接的集电极、以及与接地连接的发射极。

根据这样的结构，能够由偏置供给晶体管302a、电阻元件402e及晶体管402a形成负反馈路径。通过这样的负反馈路径，能够对偏置供给晶体管302a的基极电流Ibef2进行调整，以抑制偏置供给晶体管302a的发射极电位即偏置电压Vbb2的上升及下降。由此，能够降低偏置电流补偿用晶体管51的补偿量，因此，能够进一步抑制功率放大电路103整体的增益的变化。另外，能够使晶体管402a的集电极电位成为将晶体管402a的Vbe及偏置供给晶体管302a的Vbe相加后的高电压，因此，能够增大晶体管402a的增益。由此，能够进一步降低由负反馈引起的偏置电压Vbb2的上升及下降。另外，与电压施加电路412及422相比，能够减少一个晶体管，因此，能够削减电路规模。由此，能够减小功率放大电路103的尺寸，并且能够削减功率放大电路103的成本。

另外，在功率放大电路102中，电压施加电路422与偏置供给晶体管302a的基极电连接并且施加第二电压。在电压施加电路422中，电阻元件402e具有与偏置供给晶体管302a的发射极连接的第一端、以及第二端。晶体管402a具有与电阻元件402e的第二端连接的基极、集电极、以及与接地连接的发射极。晶体管402b具有与偏置供给晶体管302a的基极及控制信号端子602连接的集电极及基极、以及与晶体管402a的集电极连接的发射极。

根据这样的结构，能够由偏置供给晶体管302a、电阻元件402e以及晶体管402a及402b形成负反馈路径。通过这样的负反馈路径，能够对偏置供给晶体管302a的基极电流Ibef2进行调整，以抑制偏置供给晶体管302a的发射极电位即偏置电压Vbb2的上升及下降。由此，能够降低偏置电流补偿用晶体管51的补偿量，因此，能够进一步抑制功率放大电路102整体的增益的变化。

另外，在电压施加电路422及432中，电容器402f连接在晶体管402a的基极与晶体管402a的集电极之间。

根据这样的结构，能够使晶体管402a的基极通过晶体管402a的集电极交流地接地。由此，例如，即便从初级放大器202向初级偏置电路312流入无线电频率信号，也能够使该无线电频率信号通过电容器402f及晶体管402a流入到接地，因此，能够抑制晶体管402a的基极电流受到无线电频率信号的影响。即，能够抑制无线电频率信号被晶体管402a放大。由此，能够抑制在负反馈路径中无线电频率信号发生振荡、产生噪声。

另外，在功率放大电路101～105中，放大晶体管201_a是最终级放大晶体管。

根据这样的结构，能够基于针对增益容易增大的最终级的放大晶体管201a的偏置电压Vbb1而使偏置电流补偿用晶体管51进行动作。由此，能够有效地抑制功率放大电路整体的增益的变化。

另外，功率放大电路105具备(N+2)个放大器。第N级、第(N-1)级或第(N-2)级等放大器通过一个以上的放大器而与最终级放大器201连接。

这样，通过构成为在与偏置电流更小的第N级、第(N-1)级或第(N-2)级等放大器连接的偏置供给晶体管的发射极和与最终级放大器201连接的偏置供给晶体管的发射极之间连接偏置电流补偿用晶体管51，能够维持功率放大电路105整体的增益变化的抑制效果不变而降低偏置电流补偿用晶体管51的补偿量。

另外，在功率放大电路101～105中，低通滤波器电路61连接在电阻元件202b的第一端与偏置电流补偿用晶体管51的基极之间。

根据这样的结构，即便偏置电压Vbb1以高频进行振动，也能够抑制偏置电压Vbb1的高频振动向初级放大器202传递，因此，能够实现功率放大电路101～105的振荡的抑制及输出信号RFout的噪声电平的下降。

需要说明的是，以上说明的各实施方式用于使本发明的理解变得容易，并非用于限定地解释本发明。本发明在不脱离其主旨的范围内能够进行变更/改良，并且在本发明中也包含其等效物。即，本领域技术人员对各实施方式加以适当设计变更而得到的方式只要具备本发明的特征，则也包含在本发明的范围内。例如，各实施方式具备的各要素及其配置、材料、条件、形状、尺寸等并不限于例示的内容，也能够适当进行变更。另外，各实施方式是例示，当然能够进行不同实施方式所示的结构的部分置换或组合，它们只要包含本发明的特征，则也包含在本发明的范围内。另外，在“连接”的含义中包含直接或间接地连接、以及电连接。

Claims (10)

1.一种功率放大电路，具备：

多个放大晶体管，其是至少包括第一放大晶体管及第二放大晶体管且级联地电连接的多个放大晶体管，所述多个放大晶体管分别放大向基极或栅极供给的信号并且输出放大信号；

第一电阻元件，其具有第一端以及与所述第一放大晶体管的基极或栅极连接的第二端；

第二电阻元件，其具有第一端以及与所述第二放大晶体管的基极或栅极连接的第二端；

第一偏置供给晶体管，其具有与所述第一电阻元件的第一端连接的发射极或源极；

第二偏置供给晶体管，其具有与所述第二电阻元件的第一端连接的发射极或源极；以及

偏置电流补偿用晶体管，其具有与所述第一电阻元件的第一端连接的基极或栅极、与所述第二电阻元件的第一端连接的集电极或漏极以及与接地连接的发射极或源极。

2.根据权利要求1所述的功率放大电路，其中，

所述功率放大电路还具备第一电压施加电路，该第一电压施加电路与所述第一偏置供给晶体管的基极或栅极电连接并且施加第一电压，

所述第一电压施加电路包括：

第一负反馈用电阻元件，其具有与所述第一偏置供给晶体管的发射极或源极连接的第一端以及第二端；以及

第一晶体管，其具有与所述第一负反馈用电阻元件的第二端连接的基极或栅极、与所述第一偏置供给晶体管的基极或栅极及第一电流源连接的集电极或漏极以及与接地连接的发射极或源极。

3.根据权利要求1所述的功率放大电路，其中，

所述功率放大电路还具备第一电压施加电路，该第一电压施加电路与所述第一偏置供给晶体管的基极或栅极电连接并且施加第一电压，

所述第一电压施加电路包括：

第一负反馈用电阻元件，其具有与所述第一偏置供给晶体管的发射极或源极连接的第一端以及第二端；

第一晶体管，其具有与所述第一负反馈用电阻元件的第二端连接的基极或栅极、集电极或漏极以及与接地连接的发射极或源极；以及

第二晶体管，其具有与所述第一偏置供给晶体管的基极或栅极及第一电流源连接的集电极或漏极以及与所述第一晶体管的集电极或漏极连接的发射极或源极，并且被二极管连接。

4.根据权利要求2或3所述的功率放大电路，其中，

所述第一电压施加电路还包括第一电容器，该第一电容器连接在所述第一晶体管的基极或栅极与所述第一晶体管的集电极或漏极之间。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的功率放大电路，其中，

所述功率放大电路还具备第二电压施加电路，该第二电压施加电路与所述第二偏置供给晶体管的基极或栅极电连接并且施加第二电压，

所述第二电压施加电路包括：

第二负反馈用电阻元件，其具有与所述第二偏置供给晶体管的发射极或源极连接的第一端以及第二端；以及

第三晶体管，其具有与所述第二负反馈用电阻元件的第二端连接的基极或栅极、与所述第二偏置供给晶体管的基极或栅极及第二电流源连接的集电极或漏极以及与接地连接的发射极或源极。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的功率放大电路，其中，

所述功率放大电路还具备第二电压施加电路，该第二电压施加电路与所述第二偏置供给晶体管的基极或栅极电连接并且施加第二电压，

所述第二电压施加电路包括：

第二负反馈用电阻元件，其具有与所述第二偏置供给晶体管的发射极或源极连接的第一端以及第二端；

第三晶体管，其具有与所述第二负反馈用电阻元件的第二端连接的基极或栅极、集电极或漏极以及与接地连接的发射极或源极；以及

第四晶体管，其具有与所述第二偏置供给晶体管的基极或栅极及第二电流源连接的集电极或漏极以及与所述第三晶体管的集电极或漏极连接的发射极或源极，并且被二极管连接。

7.根据权利要求5或6所述的功率放大电路，其中，

所述第二电压施加电路还包括第二电容器，该第二电容器连接在所述第三晶体管的基极或栅极与所述第三晶体管的集电极或漏极之间。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的功率放大电路，其中，

所述第一放大晶体管是最终级放大晶体管。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的功率放大电路，其中，

所述功率放大电路具备三个以上的所述放大晶体管，

所述第二放大晶体管通过一个以上的所述放大晶体管而与所述第一放大晶体管连接。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的功率放大电路，其中，

所述功率放大电路还具备低通滤波器电路，该低通滤波器电路连接在所述第一电阻元件的第一端与所述偏置电流补偿用晶体管的基极或栅极之间。

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