KR20020057395A - A bias circuit of smart power amplifier for mobile communication terminals - Google Patents

Abstract

PURPOSE: A bias circuit of power amplification power saving for mobile communication terminal is provided to prevent a phase distortion generated in a power amplification and improve a linearity of a power amplification circuit by modifying a bias level according to a power level of an input signal. CONSTITUTION: A power amplification unit(21) amplifies a power of a signal inputted from outside. A bias fixing unit(22) consists of a feedback circuit for permitting a constant bias into the power amplification unit(21). A bias adjusting unit(23) which is connected with the bias fixing unit(22) adjusts a level of the bias permitted into the power amplification unit(21) according to a power level of the signal inputted from outside.

Description

이동통신 단말기용 절전형 전력증폭 바이어스 회로{A bias circuit of smart power amplifier for mobile communication terminals}A power-saving power amplification bias circuit for mobile communication terminals {A bias circuit of smart power amplifier for mobile communication terminals}

본 발명은 이동통신용 단말기의 전력증폭 바이어스 회로에 관한 것으로서, 특히 무선 인터페이스에서 단말기의 신호를 전송하는데 중요한 역할을 하는 전력증폭기의 바이어스를 안정시켜 증폭기의 선형성을 개선하고 아울러 외부신호의 전력레벨에 따라 바이어스 레벨을 조정하여 단말기에서 사용되는 전력효율을 높이기 위한 이동통신 단말기용 절전형 전력증폭 바이어스 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power amplification bias circuit of a mobile communication terminal, and in particular, stabilizes a bias of a power amplifier, which plays an important role in transmitting a signal of a terminal in a wireless interface, thereby improving linearity of an amplifier and in accordance with the power level of an external signal. The present invention relates to a power saving type power amplification bias circuit for a mobile communication terminal for adjusting a bias level to increase power efficiency used in a terminal.

이동통신 시장의 확대에 따라, 이동통신 단말기나 통신기기의 수요는 상당량에 이르고 있으며, 성능이 뛰어나고 소형 경량화 통신기기를 필요로 하고 있다. 이동통신 단말기는 크기를 줄이기 위하여 고밀도 집적회로로 제작되고 있으며, 이에 통신기기의 제한된 면적 내에서 성능을 개선시키기 위한 기술적 노력이 계속되고 있다.With the expansion of the mobile communication market, the demand for mobile communication terminals and communication devices has reached a considerable amount, and there is a need for high performance and small size and light weight communication devices. In order to reduce the size of a mobile communication terminal, a high density integrated circuit has been manufactured. Accordingly, technical efforts for improving performance within a limited area of a communication device have continued.

특히, 이동통신 단말기는 외부입력신호의 전력레벨에 상관없이 일정한 선형성을 가지는 높은 신뢰도의 단말기를 필요로 하는 동시에 제한된 배터리의 크기에서 총 배터리 사용시간를 늘리기 위한 기술적 노력이 계속되고 있다.In particular, the mobile communication terminal requires a high reliability terminal having a constant linearity regardless of the power level of the external input signal, and the technical efforts to increase the total battery use time in a limited battery size continues.

이동통신 단말기의 배터리의 사용시간은 전력증폭기의 효율에 따라 결정된다. 기존의 전력증폭기의 효율은 최대출력을 기준으로 하고 있다. 하지만 실제 단말기는 최대출력에서의 사용빈도 보다는 저출력에서의 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 efficiency at low power than to use at maximum power.

도 1은 종래기술에 따른 이동통신 단말기용 전력증폭회로를 나타낸 회로도로서, 신호의 전력을 증폭하는 트랜지스터(Q)와, 상기 트랜지스터(Q)의 베이스에 바이어스 전압을 인가하는 바이어스 분배저항들(R1,R2)과, 상기 트랜지스터의 컬렉터로 인가되는 전원을 조절하는 저항(Rc)과, 상기 트랜지스터(Q)를 보호하는 저항(Re)과, 상기 트랜지스터(Q)의 컬렉터와 바이어스 분배저항(R1,R2)으로 전압을 공급하는 전원(Vcc)로 구성된다.1 is a circuit diagram illustrating a power amplifier circuit for a mobile communication terminal according to the prior art, in which a transistor Q for amplifying a signal power and bias distribution resistors R1 for applying a bias voltage to a base of the transistor Q are shown in FIG. R2, a resistor Rc for controlling the power applied to the collector of the transistor, a resistor Re protecting the transistor Q, a collector and a bias distribution resistor R1 of the transistor Q, It consists of the power supply Vcc which supplies a voltage to R2).

상기와 같이 구성된 종래 이동통신 단말기용 전력증폭회로의 동작을 도1을참고하여 설명하면, 외부에서 입력된 신호는 신호 레벨에 따라 바이어스 분배저항(R1,R2)을 통해 전압이 분배되어 트랜지스터(Q)의 베이스로 전압을 인가하고, 상기 트랜지스터에서 신호의 전력이 증폭된다.Referring to FIG. 1, an operation of a conventional power amplifier circuit for a conventional mobile communication terminal configured as described above is applied to an external signal, and a voltage is distributed through bias distribution resistors R1 and R2 according to a signal level. Voltage is applied to the base, and the power of the signal is amplified in the transistor.

그러나, 종래의 이동통신 단말기용 전력증폭 바이어스 회로는 바이어스 분배저항(R1,R2)을 통해 바이어스가 분배되어 상기 트랜지스터(Q) 바이어스를 인가시키데 있어서, 전력증폭기의 작동에 의해 온도나 전력 특성의 변화에 따라 상기 트랜지스터(Q)의 베이스-이미터 전압(Vbe)이 변동되어 신호 전력증폭시에 이득이 불안정하게 되고 위상 왜곡(phase distortion)이 발생하게 되어 선형성(linerity)에 영향을 미치게 되고 또한 외부입력신호의 레벨이 저전력상태인 경우에도 고출력으로 동작되어 전력효율이 떨어지는 문제점이 있다.However, in the conventional power amplification bias circuit for a mobile communication terminal, the bias is distributed through the bias distribution resistors R1 and R2 to apply the transistor Q bias. As the base-emitter voltage Vbe of the transistor Q is fluctuated according to the change, gain becomes unstable and phase distortion occurs during signal power amplification, thereby affecting linearity. Even when the level of the external input signal is in a low power state, there is a problem in that power efficiency is lowered because it is operated at a high output.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 전력증폭기의 온도 상승이나 전력 특성에 의해 바이어스가 변화되는 것을 억제하는 동시에 외부입력신호의 전력레벨에 따라 바이어스 레벨을 조정하여 전력효율을 높일 수 있는 이동통신 단말기용 전력증폭 바이어스 회로를 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, the object of which is to suppress the bias change by the temperature rise or power characteristics of the power amplifier and to adjust the bias level according to the power level of the external input signal. By providing a power amplification bias circuit for a mobile communication terminal that can increase the power efficiency.

도 1은 종래기술에 따른 이동통신 단말기용 전력증폭 바이어스 회로를 도시한 회로도,1 is a circuit diagram illustrating a power amplification bias circuit for a mobile communication terminal according to the prior art;

도 2는 본 발명에 따른 이동통신 단말기용 전력증폭 바이어스 회로를 도시한 회로도.2 is a circuit diagram illustrating a power amplification 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>

21 : 전력증폭부 22 : 바이어스 고정부21: power amplifier 22: bias fixing unit

23 : 바이어스 조정부23: bias adjustment unit

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 이동통신 단말기용 전력증폭 바이어스 회로의 특징에 따르면, 이동통신 단말기의 전력증폭기에 인가되는 바이어스를 전력증폭기의 동작에 따른 온도상승이나 외부입력신호의 변동에 상관없이 일정하게 유지시키는 바이어스 고정부와, 상기 바이어스 고정부에 전기적으로 연결되어 외부입력신호의 전력레벨에 따라 전력증폭기에 인가되는 바이어스의 전력레벨을 변화시키는 바이어스 조정부와, 상기 바이어스 조정부 및 고정부에서 설정된 바이어스를 전력증폭기에 인가하는 바이어스 인가단으로 구성된다.According to a characteristic of the power amplifier bias circuit for a mobile communication terminal according to the present invention for solving the above problems, the bias applied to the power amplifier of the mobile communication terminal correlates with the temperature rise or the change of the external input signal according to the operation of the power amplifier. A bias adjuster configured to be constantly maintained without a bias, a bias adjuster electrically connected to the bias fixer, and configured to change a power level of a bias applied to a power amplifier according to a power level of an external input signal; And a bias applying stage for applying the set bias to the power 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 회로를 도시한 회로도로서, 외부입력신호의 전력을 증폭하는 전력증폭부(21)와, 상기 전력증폭부(21)로 일정한 바이어스를 인가하기 위한 피드백(feedback)회로로 구성되는 바이어스 고정부(22)와; 상기 바이어스 고정부(22)와 연결되어 외부입력신호의 전력레벨에 따라 상기 전력증폭부(21)로 인가되는 바이어스 레벨을 조정하는 바이어스 조정부(23)로 구성된다.2 is a circuit diagram illustrating a power amplification bias circuit for a mobile communication terminal according to the present invention, in which a constant bias is applied to the power amplifier 21 for amplifying the power of an external input signal and the power amplifier 21. A bias fixing part 22 which is composed of a feedback circuit; A bias adjuster 23 is connected to the bias fixing part 22 and adjusts a bias level applied to the power amplifier 21 according to a power level of an external input signal.

상기 전력증폭부(21)는 신호의 전력을 증폭하기 위한 제1 트랜지스터(Q1)와 제1 트랜지스터(Q1)의 컬렉터에 전압을 인가하여 구동시키는 전원(Vcc)으로 구성된다.The power amplifier 21 includes a first transistor Q1 for amplifying signal power and a power supply Vcc for driving by applying a voltage to the collector of the first transistor Q1.

상기 바이어스 고정부(22)는 전력증폭부(21)에 인가되는 바이어스를 피드백(feedback)하는 제2 트랜지스터(Q2)와, 상기 제2 트랜지스터(Q2)와 연동되어바이어스 변동을 억제하는 제3 트랜지스터(Q3)와, 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 컬렉터와 제3 트랜지스터(Q3)의 베이스에 전원을 공급하는 기준전원(Vref)과, 상기 전력증폭부의 제1 트랜지스터의 컬렉터에 전압을 인가하는 동시에 상기 제2 트랜지스터의 컬렉터에 전압을 인가하는 전원(Vcc)과, 전류조절용 저항(R1,R2,R3,R4)로 구성된다.The bias fixing part 22 may include a second transistor Q2 feeding back a bias applied to the power amplifier 21 and a third transistor interlocked with the second transistor Q2 to suppress bias variation. A voltage is applied to Q3, the reference power supply Vref for supplying power to the collector of the second transistor Q2 and the base of the third transistor Q3, and the collector of the first transistor of the power amplifier. And a power supply Vcc for applying a voltage to the collector of the second transistor, and resistors R1, R2, R3, and R4 for current regulation.

상기 바이어스 조정부(23)는 외부신호의 입력레벨을 따라 전압을 공급하는 가변전원(Vm)과, 상기 가변전원(Vm)에 연결되고 전류를 통과시켜 바이어스 레벨을 조절하는 제4 트랜지스터(Q4)와, 상기 트랜지스터의 이미터에 연결되는 저항(R5)으로 구성된다.The bias adjuster 23 includes a variable power supply Vm for supplying a voltage along an input level of an external signal, a fourth transistor Q4 connected to the variable power supply Vm and adjusting a bias level by passing a current; And a resistor R5 coupled to the emitter of the transistor.

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

먼저, 외부입력신호의 전력레벨이 고전력으로 입력되면 가변전원(Vm)에서 0V 즉 전원을 공급하지 않으므로 제4 트랜지스터(Q4)는 동작되지 않는다. 이에 Vb3의 전압은 상기 제2 트랜지스터(Q2)와 제3 트랜지스터(Q3)에 의하여 일정하게 유지되고 이에 바이어스 전압(Vb1)이 정전압을 이루어 제1 트랜지스터(Q1)의 베이스에 인가 고출력으로 신호를 증폭한다.First, when the power level of the external input signal is input at a high power, the fourth transistor Q4 is not operated because 0 V, that is, no power is supplied from the variable power supply Vm. Accordingly, the voltage of Vb3 is kept constant by the second transistor Q2 and the third transistor Q3, and the bias voltage Vb1 becomes a constant voltage, thereby amplifying the signal with a high output applied to the base of the first transistor Q1. do.

외부입력신호의 전력레벨이 저전력으로 입력되면 가변전원(Vm)에서 전원을 인가하여 제4 트랜지스터(Q4)를 동작시켜 Ic4의 전류가 흐르게 된다. 이에 Vb3의 전압이 강하되고 Ib3,Ic3,Ie3,IR2,IR3가 낮아지게 되어 Vb1의 전압이 강하된다. Vb3와 Vb1은 제2 및 제3 트랜지스터(Q2,Q3)에 의한 피드백(feedback)회로에서 낮은레벨의 바이어스를 유지시키게 되어 상기 제1 트랜지스터(Q1)에서 저출력으로 신호를 증폭한다.When the power level of the external input signal is input at low power, the current of Ic4 flows by applying power from the variable power supply Vm to operate the fourth transistor Q4. As a result, the voltage of Vb3 drops and the voltages of Vb1 drop because Ib3, Ic3, Ie3, IR2, and IR3 are lowered. Vb3 and Vb1 maintain a low level bias in the feedback circuits of the second and third transistors Q2 and Q3 to amplify the signal at low output in the first transistor Q1.

상기와 같은 이동통신 단말기용 절전형 전력증폭 바이어스 회로는 본 발명의 정신 및 영역에 어긋나지 않는 범위내에서 여러 가지 수정 및 변경이 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 회로의 목적에 적합하도록 트랜지스터, 저항, 전원등을 부가하여 구성할 수 있다.The power saving type power amplification bias circuit for a mobile communication terminal as described above can be modified and modified in various ways without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, a transistor, a resistor, a power supply, and the like can be added and configured to suit the purpose of the circuit.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 이동통신 단말기용 전력증폭 바이어스 회로는 신호의 전력을 증폭시 발생하는 온도상승과 전력특성의 변동를 보상하고 외부입력신호의 전력레벨에 따라 바이어스 레벨을 변화시켜,The power amplification bias circuit for a mobile communication terminal according to the present invention configured as described above compensates for the temperature rise and power characteristic variation generated when amplifying the power of a signal and changes the bias level according to the power level of an external input signal.

전력증폭시에 발생되는 위상 왜곡(phase distortion)현상을 방지하여 전력증폭회로의 선형성(linerity)을 개선하고, 외부입력신호의 레벨에 따라 전력증폭회로의 출력을 조절하여 단말기에 사용되는 전력의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.Improves linearity of power amplifier circuit by preventing phase distortion caused by power amplification, and adjusts output of power amplifier circuit according to the level of external input signal. There is an effect to increase.

Claims (3)

이동통신 단말기의 전력증폭기에 인가되는 바이어스를 전력증폭기의 동작에 따른 온도상승이나 외부입력신호의 변동에 상관없이 일정하게 유지시키는 바이어스 고정부와; 상기 바이어스 고정부에 전기적으로 연결되고 외부입력신호의 전력레벨에 따라 전력증폭기에 인가되는 바이어스의 전력레벨을 변화시키는 바이어스 조정부와; 상기 바이어스 조정부 및 고정부에서 설정된 바이어스를 전력증폭기에 인가하는 바이어스 인가단으로 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 절전형 전력증폭 바이어스 회로.A bias fixing unit which maintains a bias applied to the power amplifier of the mobile communication terminal regardless of a temperature rise or an external input signal change according to the operation of the power amplifier; A bias adjusting unit electrically connected to the bias fixing unit and changing a power level of a bias applied to a power amplifier according to a power level of an external input signal; And a bias applying stage for applying the bias set by the bias adjusting unit and the fixing unit to a power amplifier. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 바이어스 조정부는 외부신호의 입력레벨에 따라 전압을 공급하는 가변전원과, 상기 가변전원에 연결되고 전류를 통과시켜 바이어스 레벨을 조절하는 트랜지스터로 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 절전형 전력증폭 바이어스 회로.The bias adjuster includes a variable power supply for supplying a voltage according to an input level of an external signal, and a transistor connected to the variable power supply and configured to pass a current to adjust a bias level, wherein the power saving type power amplification bias circuit for a mobile communication terminal is provided. . 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 바이어스 고정부는 트랜지스터, 전원, 저항들이 결합되어 바이어스 피드백(feedback)회로로 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 절전형 전력증폭 바이어스 회로.The bias fixing unit is a power-saving power amplification bias circuit for a mobile communication terminal, characterized in that the transistor, the power supply, resistors are combined to constitute a bias feedback circuit.