CN100559701C - 功率放大器驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种功率放大器驱动电路，包括两个并联连接的相同的双端输入-单端输出的功率放大器驱动电路paDrvI、paDrvII，并且将输入信号交叉连接，构成双端输入-双端输出结构的功率放大器驱动电路。本发明工作频率范围宽、能够提供足够的输出功率、线性度好、效率高，且使输出匹配到50欧姆，易于在芯片上集成。

Description

功率放大器驱动电路
技术领域
本发明涉及一种射频电路，特别是涉及一种功率放大器驱动电路。
背景技术
发射机的最后一级一般是一个功率放大器，它输出一定的功率到天线，然后发射到空间。功率放大器通常具有有限的功率增益和50欧姆输入阻抗，因此要求功率放大器之前的电路能够输出足够大的功率来驱动功率放大器，以满足发射功率要求。功率放大器驱动电路就是用于实现上述功能的电路。
目前功率放大器驱动电路主要采用单管共源放大或者双管共源共栅放大，然后使用电感、或者电感电容谐振电路、或者扼流圈做负载，最后通过输出匹配网络匹配到50欧姆。这种驱动电路的缺点是：线性度和效率有待进一步提高、需要使用匹配网络匹配到50欧姆、在差分应用中，需要一个差分到单端转换器。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种功率放大器驱动电路，它能够提供足够的输出功率、线性度好、效率高，且使输出匹配到50欧姆。
为解决上述技术问题，本发明的功率放大器驱动电路包括两个并联连接的相同的双端输入-单端输出的功率放大器驱动电路paDrvI、paDrvII，并且将输入信号交叉连接，构成双端输入-双端输出结构的功率放大器驱动电路；即第一功率放大器驱动电路paDrv I的输出端Vo连接到差分输出正端Vo+，其输入正端Vi+连接到差分输入信号正端Vi+，输入负端Vi-连接到差分输入信号负端Vi-；第二功率放大器驱动电路paDrvII的输出端Vo连接到差分输出负端Vo-，其输入正端Vi+连接到差分输入信号负端Vi-，输入负端Vi-连接到差分输入信号正端Vi+。
采用本发明的功率放大器驱动电路，具有能够提供足够的输出功率、线性度好、效率高，且使输出匹配到50欧姆等优点。
工作频率范围宽。由于存在源极跟随器，输出阻抗低，带宽大，而现有技术往往使用电感、或者电感电容谐振电路、或者扼流圈做负载，以及输出匹配电路，导致通带较窄。
能够提供足够的输出功率、效率高。共源放大器提供了较大的电流驱动能力，从而能够有效地输送功率到负载。并且源极跟随器与共源放大器共享电流，提高了效率。
线性度好。由于推挽特性，给输出电压提供了较大的摆动空间，使其具有良好的线性度。
输出匹配到50欧姆。本发明可以直接交流耦合到50负载，不需要匹配网络，而现有技术往往需要匹配网络。
易于在芯片上集成。本发明仅使用晶体管和电容，在芯片上集成仅占用很小的面积。而现有技术中的负载以及匹配网络需要用到大量的电感和电容，占用很大的面积。另外，片上集成电感品质因数差，功率损耗大。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明的功率放大器驱动电路原理图；
图2是实现图1所示功率放大器驱动电路的一个实施例-双端输入-单端输出的功率放大器驱动电路原理图；
图3是实现图1所示功率放大器驱动电路的另一个实施例-双端输入-单端输出的功率放大器驱动电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的功率放大器驱动电路包括两个并联连接的相同的双端输入-单端输出的功率放大器驱动电路paDrvI、paDrvII，并且将输入信号交叉连接，构成双端输入-双端输出结构的功率放大器驱动电路。即第一功率放大器驱动电路paDrvI的输出端Vo连接到差分输出正端Vo+，其输入正端Vi+连接到差分输入信号正端Vi+，输入负端Vi-连接到差分输入信号负端Vi-；第二功率放大器驱动电路paDrv II的输出端Vo连接到差分输出负端Vo-，其输入正端Vi+连接到差分输入信号负端Vi-，输入负端Vi-连接到差分输入信号正端Vi+。
差分输入信号端Vi+/Vi-分别连接到第一功率放大器驱动电路paDrvI的输入端Vi+和Vi-，差分输出正端Vo+连接第一功率放大器驱动电路paDrv I的输出端Vo，因此，差分输出正端信号Vo+被差分输入信号(Vi+/Vi-)同向放大。同理，差分输入信号端Vi+/Vi-分别连接到第二功率放大器驱动电路paDrvII的输入端Vi-和Vi+，差分输出负端Vo-连接第二功率放大器驱动电路paDrvII的输出端Vo，因此，差分输出负端信号Vo-被差分输入信号(Vi+/Vi-)反向放大。由此，(Vi+/Vi-)到(Vo+/Vo-)构成了差分输入-差分输出形式的功率放大器驱动电路。
参见图2，作为实现本发明的一个实施例，所述的双端输入-单端输出的功率放大器驱动电路包括晶体管M1～M4，第一N型晶体管M1的源极与第二N型晶体管M2的漏极互连，然后通过第一电容C1交流耦合到输出端Vo。第一N型晶体管M1的漏极接电源，第二N型晶体管M2的源极接地线，其差分输入信号正端Vi+通过交流耦合(图中省略了直流偏置电路)输入到第一N型晶体管M1的栅极，差分输入信号负端Vi-通过交流耦合输入到第二N型晶体管M2的栅极。类似地，第四P型晶体管M4的源极与第三P型晶体管M3的漏极互连，然后通过第二电容C2交流耦合到输出端Vo。第三P型晶体管M3的源极接电源，第四P型晶体管M4的漏极接地线，其差分输入正端信号Vi+通过交流耦合(图中省略了直流偏置电路)输入到第四P型晶体管M4的栅极，差分输入负端信号Vi-通过交流耦合输入到第三P型晶体管M3的栅极。
第一N型晶体管M1构成源极跟随器，输出端Vo同向跟随差分输入正端信号Vi+。第二N型晶体管M2构成共源放大器，将差分输入负端信号Vi-反向放大。由于差分输入信号Vi+和Vi-是反向的，那么源极跟随器和共源放大器的输出是同向的，两者可以直接合并。同理，第四P型晶体管M4构成源极跟随器，输出端Vo同向跟随差分输入正端信号Vi+。第三P型晶体管M3构成共源放大器，将差分输入负端信号Vi-反向放大。由于差分输入信号Vi+和Vi-是反向的，那么源极跟随器和共源放大器的输出是同向的，两者也可以直接合并。这就完成了差分到单端的转换功能。
共源放大器使得转换器具有一定增益。通过选择尺寸和调整工作点，源极跟随器可以具有50欧姆输出阻抗，完成阻抗匹配功能。另外，N型晶体管M1和M2电流共享，P型晶体管M3和M4电流共享，效率高。
除此之外，该驱动电路还具有线性度好、无需电感，易于在芯片上集成等优点。
参见图3，作为对图2所示双端输入-单端输出的功率放大器驱动电路的改进，本发明的另一个双端输入-单端输出的功率放大器驱动电路实施例是，在图2所示电路的基础上进一步包括一个第五P型晶体管M5和第六N型晶体管M6。第五P型晶体管M5的源极接电源，栅极与第三P型晶体管M3的栅极互连，漏极与第一N型晶体管M1的源极互连。第六N型晶体管M6的源极接地，栅极与第二N型晶体管M2的栅极互连，漏极与第四P型晶体管M4的源极互连。
第一N型晶体管M1和第四P型晶体管M4分别构成源极跟随器，分别通过交流耦合电容(C1和C2)耦合到输出端Vo，输出端Vo同向跟随差分输入正端信号Vi+。晶体管M2、M3、M5和M6分别构成共源放大器，分别通过交流耦合电容(C1和C2)耦合到输出端Vo，将差分输入负端信号Vi-反向放大。由于差分输入信号Vi+和Vi-是反向的，那么源极跟随器和共源放大器的输出是同向的，两者可以直接合并，完成功率放大和提供驱动的功能。

Claims (2)

1、一种功率放大器驱动电路，其特征在于：包括两个并联连接的相同的双端输入-单端输出的功率放大器驱动电路(paDrv I、paDrvII)，并且将输入信号交叉连接，构成双端输入-双端输出结构的功率放大器驱动电路；即第一功率放大器驱动电路(paDrvI)的输出端(Vo)连接到差分输出正端(Vo+)，其输入正端(Vi+)连接到差分输入信号正端(Vi+)，输入负端(Vi-)连接到差分输入信号负端(Vi-)；第二功率放大器驱动电路(paDrv II)的输出端(Vo)连接到差分输出负端(Vo-)，其输入正端(Vi+)连接到差分输入信号负端(Vi-)，输入负端(Vi-)连接到差分输入信号正端(Vi+)；
所述双端输入-单端输出的功率放大器驱动电路包括4个晶体管(M1～M4)，第一N型晶体管(M1)的源极与第二N型晶体管(M2)的漏极互连，然后通过第一电容(C1)交流耦合到输出端(Vo)；第一N型晶体管(M1)的漏极接电源，第二N型晶体管(M2)的源极接地线，差分输入信号正端(Vi+)通过交流耦合输入到第一N型晶体管(M1)的栅极，差分输入信号负端(Vi-)通过交流耦合输入到第二N型晶体管(M2)的栅极；第四P型晶体管(M4)的源极与第三P型晶体管(M3)的漏极互连，然后通过第二电容(C2)交流耦合到输出端(Vo)；第三P型晶体管(M3)的源极接电源，第四P型晶体管(M4)的漏极接地线，差分输入正端信号(Vi+)通过交流耦合输入到第四P型晶体管(M4)的栅极，差分输入负端信号(Vi-)通过交流耦合输入到第三P型晶体管(M3)的栅极；
第一N型晶体管(M1)和第四P型晶体管(M4)构成源极跟随器，输出端(Vo)同向跟随差分输入正端信号(Vi+)；第二N型晶体管(M2)和第三P型晶体管(M3)构成共源放大器，将差分输入负端信号(Vi-)反向放大。
2、如权利要求1所述的功率放大器驱动电路，其特征在于：所述双端输入-单端输出的功率放大器驱动电路还包括一个第五P型晶体管(M5)和第六N型晶体管(M6)；第五P型晶体管(M5)的源极接电源，栅极与第三P型晶体管(M3)的栅极互连，漏极与第一N型晶体管(M1)的源极互连；第六N型晶体管(M6)的源极接地线，栅极与第二N型晶体管(M2)的栅极互连，漏极与第四P型晶体管(M4)的源极互连。
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