KR20020056744A - The bias circuit of power amplifier in used mobile communication terminals - Google Patents

Abstract

PURPOSE: A power amplification bias circuit is provided to improve power efficiency by adding a circuit capable of controlling a bias according to a power level of an outer signal to control current supplied to a base of an amplifying part. CONSTITUTION: A power amplification bias circuit comprises a bias supplying part(12) included with a first transistor(Q11) supplying a bias to a base(11) of an amplifying part, a voltage source part(13) supplying a voltage source to the bias supplying part(12), a bias fixing part(14) constantly keeping the bias of the bias supplying part(12), and a bias controlling current source part(15) connected to the bias fixing part(14) for controlling the bias. The bias controlling current source part(15) further includes a voltage source(Vc) controlling a bias current through an ON/OFF operation according to an outer signal and a resistance(R11) controlling a base current of the amplifying part.

Description

이동통신 단말기용 전력증폭 바이어스 회로{The bias circuit of power amplifier in used mobile communication terminals}The bias circuit of power amplifier in used mobile communication terminals

본 발명은 이동통신용 단말기의 전력증폭장치에 관한 것으로서, 특히 무선 인터페이스에서 단말기의 신호를 전송하는데 중요한 역할을 하는 전력증폭기의 저전력 출력 상태의 효율을 개선하기 위한 이동통신 단말기용 전력증폭 바이어스 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a power amplifier of a mobile communication terminal, and more particularly, to a power amplification bias circuit for a mobile communication terminal for improving efficiency of a low power output state of a power amplifier that plays an important role in transmitting a signal of a terminal in a wireless interface. will be.

이동통신 시장이 점차 확대됨에 따라, 그에 따른 기술도 점차 발전하고 있는 추세에 있으며, 이동통신 단말기도 소형 경량이면서도 성능이 뛰어난 것이 요구되고 있다. 특히, 이동통신 단말기에 있어서 제한된 배터리의 크기에서 총 배터리 사용시간를 늘리기 위한 기술적 노력이 계속되고 있다. 이에 이동통신 단말기에서 사용되는 전력의 효율을 높이기 위한 기술들도 점차 발전하고 있다.As the mobile communication market gradually expands, the corresponding technology is also gradually developing, and the mobile communication terminal is also required to have small size, light weight, and excellent performance. In particular, technical efforts have been made to increase total battery life in limited battery sizes in mobile communication terminals. Accordingly, technologies for increasing the efficiency of power used in a mobile communication terminal are also gradually developed.

이동통신 단말기의 배터리의 사용시간은 전력증폭기의 효율에 따라 결정된다. 기존의 전력증폭기의 효율은 최대출력을 기준으로 하고 있다. 하지만 실제 단말기는 최대출력에서의 사용빈도 보다는 저 출력에서의 효율개선이 중요하다.The battery life of the mobile communication terminal is determined by the efficiency of the power amplifier. The efficiency of the existing power amplifier is based on the maximum output. However, in actual terminals, it is more important to improve the efficiency at low power than at the maximum frequency.

도 1은 종래의 이동통신 단말기용 전력증폭장치에 사용되는 바이어스 회로를 도시한 회로도로서 이를 참고하면, 전원이 인가되면 전력증폭기의 베이스단(1)에 바이어스를 위해 턴-온 전압을 유지하는 제1 트랜지스터(Q1)와, 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 베이스에 연결되어 바이어스를 유지하는 바이어스 고정부(2)와, 바이어스 전원을 인가하는 바이어스 전원부(3)로 구성된다.FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a bias circuit used in a conventional power amplifier for a mobile communication terminal. Referring to FIG. 1, when a power is applied, the bias circuit maintains a turn-on voltage for bias at the base stage 1 of the power amplifier. The first transistor Q1, a bias fixing part 2 connected to the base of the first transistor Q1 to hold a bias, and a bias power supply part 3 for applying a bias power source.

상기 바이어스 고정부는 베이스와 컬렉터가 전기적으로 연결된 다이오드로 형성되는 제2 트랜지스터(Q2) 및 제3 트랜지스터(Q3)와, 상기 제2 트랜지스터(Q2)와 제3 트랜지스터(Q3)로 전류를 공급하는 전원(Vr1) 및 저항(R1)으로 구성된다.The bias fixing unit is a power supply for supplying current to the second transistor (Q2) and third transistor (Q3) and the second transistor (Q2) and the third transistor (Q3) formed of a diode electrically connected to the base and the collector. And Vr1 and resistor R1.

상기와 같이 구성된 종래 이동통신 단말기용 전력증폭장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the conventional power amplifier for mobile communication terminal configured as described above are as follows.

제 1 트랜지스터(Q1)는 전력증폭기의 바이어스 전류 전원(Vb1)에 의해 베이스 단에 전류를 인가할 때, R2,제2 트랜지스터(Q2) 및 제3 트랜지스터(Q3)는 일반적인 다이오드 바이어스 회로로서 전류 거울(current mirror)처럼 동작한다. 제2 트랜지스터 (Q2)와 제3 트랜지스터(Q3)는 제1 트랜지스터(Q1)와 전력증폭기의 베이스-이미터 사이의 전압을 유지시키고 R1은 전류의 양을 조정한다. 전력증폭기의 입력 신호레벨이 커지면서 드라이브/전력용 트랜지스터의 베이스 턴-온 전압이 낮아지는 현상을 보상하여 전력증폭기 전체의 선형성을 향상시키는 기능과 열적인 보상기능을 함께한다. 이에 상기 바이어스 고정부(1)의 저항(R1)과 직렬로 구성된 2개의 트랜지스터(Q12, Q13)는 바이어스 전원(Vr1)을 공급받아 다이오드 바이어스 회로로 동작함으로써 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 베이스 전압을 일정하게 고정시킨다.When the first transistor Q1 applies current to the base end by the bias current power supply Vb1 of the power amplifier, R2, the second transistor Q2 and the third transistor Q3 are current diode bias circuits. It works like a (current mirror). The second transistor Q2 and the third transistor Q3 maintain the voltage between the first transistor Q1 and the base-emitter of the power amplifier and R1 adjusts the amount of current. As the input signal level of the power amplifier increases, the base turn-on voltage of the drive / power transistor is compensated for, thereby improving the linearity of the entire power amplifier and thermal compensation. Accordingly, the two transistors Q12 and Q13 configured in series with the resistor R1 of the bias fixing part 1 receive a bias power supply Vr1 and operate as a diode bias circuit, thereby operating the base voltage of the first transistor Q1. To keep it constant.

그러나, 종래의 전력증폭장치는 외부신호 레벨의 고전력 상태나 저전력 상태에 있어서도 전력증폭기의 베이스 전압이 일정하게 고정되어 항상 외부신호가 저전력 상태일 경우에도 동일한 전력이 소모되어 전력의 효율이 떨어지는 문제점이 있다.However, the conventional power amplifier has a problem in that the base voltage of the power amplifier is fixed even in the high power state or the low power state of the external signal level so that even when the external signal is always in the low power state, the same power is consumed and power efficiency is lowered. have.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 전력증폭기의 저전력 출력 상태에서 효율을 개선하기 위하여 외부신호에 따라 바이어스 전류의 양이 조절되는 이동통신 단말기용 바이어스 회로를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and an object thereof is to provide a bias circuit for a mobile communication terminal in which the amount of bias current is adjusted according to an external signal to improve efficiency in a low power output state of a power amplifier. To provide.

도 1은 종래기술에 따른 이동통신 단말기용 바이어스 회로의 구성을 나타내는 회로도,1 is a circuit diagram showing the configuration of a bias circuit for a mobile communication terminal according to the prior art;

도 2는 본 발명에 따른 이동통신 단말기용 바이어스 회로의 구성을 나타내는 회로도.2 is a circuit diagram showing the configuration of a bias circuit for a mobile communication terminal according to the present invention;

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>

11 : 증폭기의 베이스단 12 : 바이어스 인가부11: base stage of amplifier 12: bias applying unit

13 : 전원부 14 : 바이어스 고정부13 power supply 14 bias fixing part

15 : 바이어스 조절 전류원15: bias control current source

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 이동통신 단말기용 바이어스 회로의 특징에 따르면, 이동통신 단말기에서 전력증폭을 위한 바이어스 전원을 공급하는 전원부와, 상기 전원부에서 전원을 공급받아 이동통신 단말기에서 사용되는 증폭기의 베이스단에 바이어스를 인가하는 바이어스 인가부와, 상기 바이어스 인가부의 베이스단에 연결되어 바이어스의 변동을 억제하는 바이어스 고정부와, 상기 바이어스 고정부에 연결되고 외부신호의 전력레벨에 따라 온/오프되어 증폭기의 베이스단의 전류를 조절하는 전류원으로 구성된다.According to a feature of the bias circuit for a mobile communication terminal according to the present invention for solving the above problems, a power supply unit for supplying a bias power for power amplification in the mobile communication terminal, and receives power from the power supply unit for use in a mobile communication terminal A bias applying unit for applying a bias to the base end of the amplifier, a bias fixing unit connected to the base end of the bias applying unit to suppress variation of the bias, and connected to the bias fixing unit according to the power level of the external signal It consists of a current source which is turned on / off to regulate the current at the base end of the amplifier.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 의한 이동통신 단말기용 전력증폭 바이어스 회로의 구성을 나타낸 회로도로서, 이동통신 단말기에서 사용되는 증폭기의 베이스단(11)에 바이어스를 인가하는 제1 트랜지스터(Q11)가 포함되는 바이어스 인가부(12)와, 상기 바이어스 인가부(12)에 전원을 공급하는 전원부(13)와, 상기 바이어스 인가부(12)의 바이어스를 일정하게 유지시키는 바이어스 고정부(14)와, 상기 바이어스 고정부(14)에 연결되어 바이어스를 조절하는 바이어스 조절 전류원(15)로 구성된다.2 is a circuit diagram illustrating a configuration of a power amplification bias circuit for a mobile communication terminal according to the present invention, and includes a bias including a first transistor Q11 for applying a bias to a base end 11 of an amplifier used in the mobile communication terminal. An application unit 12, a power supply unit 13 for supplying power to the bias application unit 12, a bias fixing unit 14 for maintaining a constant bias of the bias application unit 12, and the bias high And a bias regulating current source 15 connected to the stage 14 to regulate the bias.

상기 바이어스 인가부(12)는 드라이버/전력 증폭기의 베이스-이미터 사이의 턴-온 전압을 유지하는 제1 트랜지스터(Q11)와, 드라이버/전력 증폭기의 바이어스 전압 튜닝용 저항(R13)으로 구성된다.The bias applying unit 12 includes a first transistor Q11 that maintains a turn-on voltage between the base and emitter of the driver / power amplifier, and a resistor R13 for bias voltage tuning of the driver / power amplifier. .

상기 바이어스 고정부(14)는 바이어스용 다이오드 어레이로 동작하는 제2 트랜지스터(Q12) 및 제3 트랜지스터(Q13)와, 상기 제2 트랜지스터(Q12)와 제3 트랜지스터(Q13)의 베이스단에 전압을 공급하는 전원(Vr2)과, 상기 트랜지스터들(Q12,Q13)에 공급되는 전압을 조절하는 저항(R12)로 구성된다.The bias fixing unit 14 applies a voltage to a base terminal of the second transistor Q12 and the third transistor Q13 and the second transistor Q12 and the third transistor Q13 that operate as a bias diode array. And a resistor R12 for adjusting the voltage supplied to the transistors Q12 and Q13.

상기 바이어스 조절 전류원은(15)는 외부신호에 따라 ON/OFF되어 바이어스 전류를 조절하는 전원(Vc)과, 이에 따라 드라이버/전력 증폭기의 베이스 전류를 조절하는 저항(R11)으로 구성된다.The bias control current source 15 is composed of a power supply (Vc) to be turned on / off according to an external signal to adjust the bias current, and accordingly a resistor (R11) to adjust the base current of the driver / power amplifier.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 이동통신 단말기용 바이어스 회로의 동작을 살펴보면 다음과 같다.The operation of the bias circuit for a mobile communication terminal according to the present invention configured as described above is as follows.

외부신호의 전력레벨을 감지하고 그 레벨에 따라 저항(R11)에 공급되는 전압을 전원(Vc)에서 ON/OFF 한다. 전원(Vc)의 전압을 ON(high)하면 R11에 의해 발생한 전류가 기존의 전류 조절 저항 R12에 의해 발생되는 전류원이 추가되므로 기존의 R12에 의한 전원보다 많은 전류가 제1 트랜지스터(Q11)의 베이스에 공급되어 결국 이동통신 단말기에 사용되는 증폭기의 베이스단(11)으로 많은 전류가 공급된다.The power level of the external signal is sensed and the voltage supplied to the resistor R11 is turned on / off from the power supply Vc according to the level. When the voltage of the power supply Vc is turned on (high), the current generated by R11 is added to the current source generated by the existing current control resistor R12, so that more current is generated than the power source of the existing R12 by the base of the first transistor Q11. A large amount of current is supplied to the base end 11 of the amplifier which is supplied to and eventually used in the mobile communication terminal.

또한 Vc의 전압을 OFF(low)하면 R12에 의한 전류원 만이 존재하므로 Vc의 전압이 ON(high)된 경우 R11에 의한 전류원이 없으므로 제1 트랜지스터(Q11)의 베이스로 공급되는 전류가 작아진다. 결국 이동통신 단말기에서 사용되는 증폭기의 베이스단(11)으로 공급되는 전류를 감소시킨다.In addition, when the voltage of Vc is turned off (low), only a current source by R12 exists. When the voltage of Vc is turned on (high), there is no current source by R11. Therefore, the current supplied to the base of the first transistor Q11 becomes small. As a result, the current supplied to the base end 11 of the amplifier used in the mobile communication terminal is reduced.

이와 같이 이동통신 단말기가 외부신호가 고전력인 경우에는 높은 출력을 가지고 저전력인 경우에는 낮은 출력을 가지도록 구성하여, 신호에 따른 단말기의 전력 효율을 높일 수 있다.As such, the mobile communication terminal may be configured to have a high output when the external signal is high power and to have a low output when the external signal is high power, thereby increasing the power efficiency of the terminal according to the signal.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 이동통신 단말기용 전력증폭 바이어스 회로는 외부신호의 전력레벨에 따라 바이어스를 조정할 수 있는 회로를 부가시켜 증폭기의 베이스단으로 공급되는 전류를 조정할 수 있으므로, 저전력의 신호레벨에서 저출력으로 신호를 증폭하여 이동통신 단말기에서 사용되는 전력의 효율을 개선하고 단말기의 사용시간을 늘릴 수 있는 효과가 있다.Since the power amplification bias circuit for a mobile communication terminal according to the present invention configured as described above can adjust the current supplied to the base of the amplifier by adding a circuit for adjusting the bias according to the power level of the external signal, the signal of low power By amplifying the signal from the level to the low output, it is possible to improve the efficiency of the power used in the mobile communication terminal and to increase the use time of the terminal.

Claims (2)

이동통신 단말기에서 전력증폭을 위한 바이어스 전원을 공급하는 전원부와; 상기 전원부에서 전원을 공급받아 이동통신 단말기에서 사용되는 증폭기의 베이스단에 바이어스를 인가하는 바이어스 인가부와; 상기 바이어스 인가부의 베이스단에 연결되어 바이어스의 변동을 억제하는 바이어스 고정부와; 상기 바이어스 고정부에 연결되고 외부신호의 전력레벨에 따라 온/오프되어 증폭기의 베이스단의 전류를 조절하는 전류원으로 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 전력증폭 바이어스 회로.A power supply unit supplying bias power for power amplification in the mobile communication terminal; A bias applying unit which receives power from the power supply unit and applies a bias to a base end of an amplifier used in a mobile communication terminal; A bias fixing part connected to the base end of the bias applying part to suppress fluctuation of the bias; And a current source connected to the bias fixing part and configured to be turned on / off according to the power level of an external signal to adjust the current at the base end of the amplifier. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전류원은 외부신호에 따라 온/오프되어 바이어스 전류를 조절하는 전원과, 상기 전원에 따라 드라이버 및 전력증폭기의 베이스 전류를 조절하는 저항으로 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 전력증폭 바이어스 회로.And the current source is on / off according to an external signal to adjust a bias current, and a resistor for adjusting a base current of a driver and a power amplifier according to the power source.