CN101478293B - 温度补偿功率放大器电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种温度补偿功率放大器电路，其中偏置电路采用运放式电路结构，运放式电路结构起的作用为增强偏置电路的温度补偿作用，由于温度改变而导致晶体管电流I1的变化，由I1变化引起的VBE的变化量能有效地被运放电路中的差分晶体管所补偿，从而使电路对温度变化不敏感。本发明采用运放式电路设计偏置电路，增强了偏置电路的温度补偿作用，明显减小了功率放大器输出特性因温度改变的变化量，显著提高了功率放大器的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种功率放大器电路，尤其是一种带温度补偿功能的功率放大器电路。
背景技术
在现代无线通信系统中，射频功率放大器是实现射频信号无线传输的关键部件。射频功率放大器的主要功能即为将已调制的射频信号放大到所需的功率值，传输至天线发射，保证在一定区域内的接收机可以接收到信号。作为射频部分关键部件的功率放大器，它的性能对通信质量产生直接的影响。射频功率晶体管是射频功率放大器的核心部件，它的工作状态由偏置电路确定，因此偏置电路的特性直接影响到功率放大器的性能。当温度变化引起晶体管的结压降改变，会导致射频放大管的特性产生较大变化，进而使功率放大器输出信号产生较大变化，导致功率放大器输出信号的不确定性。带有温度补偿的偏置电路能很好地解决上述问题，从而使射频放大器在复杂的应用环境下稳定地工作。
为了解决这个问题，现有的技术是采用传统的电流镜结构作为偏置电路，如图1所示。功率放大器电路包括信号输入端RFIN，所述信号输入端RFIN通过一个电容CIN连接到进行信号功率放大的功率三极管Q4的基极，所述功率三极管Q4的发射极接地，集电极通过电感L1连接到第一电源端VCC，所述功率三极管Q4的集电极还通过电容COUT连接到信号输出端RFOUT。 图1中方框标出部分即为电流镜偏置电路，为功率三极管Q4提供偏置。所述偏置电路中，偏置电压输入端VBIAS通过电阻R1连接到三极管Q1的集电极，所述三极管Q1的发射极、三极管Q2的集电极和基极都连接在一起，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q1的集电极、基极和三极管Q3的基极都连接在一起，所述三极管Q3的集电极连接到第二电源端VCB，所述三极管Q3的发射极连接到所述功率三极管Q4的基极。图1所示的电路对温度的补偿作用为：当温度升高时，功率三极管Q4的基极(B)-发射极(E)结压降VBE降低，使得流过Q4的电流Id增加。偏置电路中Q1、Q2、Q3的VBE也随之降低，由于处于电流镜一侧的Q1、Q2的VBE降低将对电流镜另一侧的Q3、Q4的VBE的降低有所补偿，从而使功率管Q4的电流Id随温度改变的变化减小。
但是，这种结构对温度的补偿作用有限，无法将功率三极管随温度的变化量完全补偿，因此当温度改变时仍然会导致功率放大器输出特性产生变化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种温度补偿功率放大器电路，增强偏置电路的温度补偿作用，减小功率放大器输出特性因温度改变的变化量，提高功率放大器的稳定性。
为解决上述技术问题，本发明温度补偿功率放大器电路的技术方案是，包括功率放大器电路和偏置电路，所述功率放大器电路包括信号输入端RFIN，所述信号输入端RFIN通过一个电容CIN连接到进行信号功率放大的功 率三极管Q4的基极，所述功率三极管Q4的发射极接地，集电极通过电感L1连接到第一电源端VCC，所述功率三极管Q4的集电极还通过电容COUT连接到信号输出端RFOUT，所述偏置电路中，偏置电压输入端VBIAS通过电阻R2连接到一个三极管Q5的集电极，所述三极管Q5的发射极接地，所述三极管Q5的集电极还连接三极管Q6的基极，所述三极管Q6的集电极连接到第二电源端VCB，所述三极管Q6的发射极和另一个三极管Q7的发射极同接到一个电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端接地，所述偏置电压输入端VBIAS还通过一个电阻R3连接到三极管Q8的集电极，所述第二电源端还连接三极管Q9的集电极，所述三极管Q8的集电极和基极以及三极管Q9的基极连接在一起，并通过电容C1接地，所述三极管Q8的发射极与三极管Q7的集电极和基极连接在一起，所述三极管Q9的发射极与所述三极管Q5的基极之间连接有电阻R4，所述三极管Q9的发射极还通过一个电阻R6连接到所述功率三极管Q4的基极，三极管Q6、Q7、Q8选用结面积相同的NPN管，三极管Q5的结面积A5与三极管Q4结面积A4的比例关系为 
本发明采用运放式电路设计偏置电路，增强了偏置电路的温度补偿作用，明显减小了功率放大器输出特性因温度改变的变化量，显著提高了功率放大器的稳定性。
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为现有的温度补偿功率放大器电路的电路图；
图2为本发明温度补偿功率放大器电路的电路图。
具体实施方式
本发明温度补偿功率放大器电路如图2所示，包括功率放大器电路和偏置电路，所述功率放大器电路包括信号输入端RFIN，所述信号输入端RFIN通过一个电容CIN连接到进行信号功率放大的功率三极管Q4的基极，所述功率三极管Q4的发射极接地，集电极通过电感L1连接到第一电源端VCC，所述功率三极管Q4的集电极还通过电容COUT连接到信号输出端RFOUT，所述偏置电路中，偏置电压输入端VBIAS通过电阻R2连接到一个三极管Q5的集电极，所述三极管Q5的发射极接地，所述三极管Q5的集电极还连接三极管Q6的基极，所述三极管Q6的集电极连接到第二电源端VCB，所述三极管Q6的发射极和另一个三极管Q7的发射极同接到一个电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端接地，所述偏置电压输入端VBIAS还通过一个电阻R3连接到三极管Q8的集电极，所述第二电源端还连接三极管Q9的集电极，所述三极管Q8的集电极和基极以及三极管Q9的基极连接在一起，并通过电容C1接地，所述三极管Q8的发射极与三极管Q7的集电极和基极连接在一起，所述三极管Q9的发射极与所述三极管Q5的基极之间连接有电阻R4，所述三极管Q9的发射极还通过一个电阻R6连接到所述功率三极管Q4的基极。
图2中，偏置电路采用运放式电路结构，晶体管Q6和Q7形成差分管，晶体管Q6与Q7的发射极相连，并通过电阻R5至地，电阻R6为功率三极管Q4的直流镇流电阻。当温度升高时，晶体管Q5的VBE5降低，电流I1随之增加，另一侧电流I2增加的幅度能有效地被R3两端的电压降的增加所减小，从而使由于温度升高对晶体管Q9、Q4的输出特性的影响降低。当温 度降低时，晶体管Q5的VBE5升高，电流I1随之减小，另一侧电流I2减小的幅度能有效地被R3两端的电压降的减少所减少，从而使由于温度降低对晶体管Q9、Q4的输出特性的影响降低。
晶体管Q6、Q7、Q8选用结面积相同的NPN管，晶体管Q5的结面积A5与晶体管Q4结面积A4的比例关系为 
当温度升高时，晶体管Q5的VBE5降低，电流I1随之增加，增加量为ΔI1，如果晶体管的放大倍数为β，那么电流I3的增加量 
则电路中A点的电压VA随温度升高产生的变化量ΔVA＝ΔI3·R4+ΔVBE5，又ΔVA＝ΔI5·R6+ΔVBE4，则有ΔI3·R4+ΔVBE5＝ΔI5·R6+ΔVBE4。因为ΔVBE5＝ΔVBE4，所以ΔI3·R4＝ΔI5·R6。又ΔI3≈0，所以ΔI5≈0，功率三极管Q4的集电极电流变化量ΔI6＝β·ΔI5≈0。当温度降低时，反之亦然。因此功率三极管Q4的输出特性不随温度变化而改变。上述补偿过程中，电阻R4和R6的值由具体偏置电路所确定。
综上所述，本发明采用运放式电路设计偏置电路，增强了偏置电路的温度补偿作用，明显减小了功率放大器输出特性因温度改变的变化量，显著提高了功率放大器的稳定性。
Claims (1)
1.一种温度补偿功率放大器电路，包括功率放大器电路和偏置电路，所述功率放大器电路包括信号输入端RFIN，所述信号输入端RFIN通过一个电容CIN连接到进行信号功率放大的功率三极管Q4的基极，所述功率三极管Q4的发射极接地，集电极通过电感L1连接到第一电源端VCC，所述功率三极管Q4的集电极还通过电容COUT连接到信号输出端RFOUT，其特征在于，所述偏置电路中，偏置电压输入端VBIAS通过电阻R2连接到一个三极管Q5的集电极，所述三极管Q5的发射极接地，所述三极管Q5的集电极还连接三极管Q6的基极，所述三极管Q6的集电极连接到第二电源端VCB，所述三极管Q6的发射极和另一个三极管Q7的发射极同接到一个电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端接地，所述偏置电压输入端VBIAS还通过一个电阻R3连接到三极管Q8的集电极，所述第二电源端还连接三极管Q9的集电极，所述三极管Q8的集电极和基极以及三极管Q9的基极连接在一起，并通过电容C1接地，所述三极管Q8的发射极与三极管Q7的集电极和基极连接在一起，所述三极管Q9的发射极与所述三极管Q5的基极之间连接有电阻R4，所述三极管Q9的发射极还通过一个电阻R6连接到所述功率三极管Q4的基极，三极管Q6、Q7、Q8选用结面积相同的NPN管，三极管Q5的结面积A5与三极管Q4结面积A4的比例关系为 
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