CN102594271B - 功率放大器的偏置电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种功率放大器的偏置电路，至少包括：电压产生模块，连接于一外部的偏置电压，以将外部的偏置电压经处理后产生一稳定的电压输出；以及直流偏置缓冲输出模块，连接于该电压产生模块输出端，以将该稳定的电压通过射极跟随器进行直流缓冲输出至该功率放大器，并给该功率放大器提供较大的电流，本发明不仅可以提供功率放大器稳定的偏置电压，抑制功率放大器的偏置电流随温度产生较大变化，同时还可以为功率放大器提供较大的偏置电流，更好地满足功率放大器的需求。

Description

功率放大器的偏置电路
技术领域
本发明涉及一种偏置电路，特别是涉及一种HBT功率放大器的偏置电路。
背景技术
功率放大器广泛地应用在各种无线通讯设备及电子系统中，其工作状态往往由偏置电路决定，因而偏置电路特性的好坏直接影响功率放大器的性能，因为当偏置电流随偏置电压或温度发生变化时，功率放大器的工作状态也将跟随发生变化，因而功率放大器的性能也将随之发生变化，特别是低温低压时，偏置电路引起功率放大器性能的恶化尤为明显。因而需要一个偏置电压能补偿温度变化的偏置电路来给功率放大器提供偏置，以保证实际环境中功率放大器能稳定工作。
在传统的功率放大器偏置电路设计中，经常采用两个二极管串联产生一个基准电压，然后通过电流镜结构给射频晶体管提供偏置，如图1所示，虚线部分为偏置电路，D1、D2用于产生一个基准电压，然后通过镜像给Q2提供电流，再由Q2通过R3给射频晶体管Q1提供偏置电流。这里Q1、Q2可用同种管子来实现，这样在温度发生变化引起晶体管结电压发生变化时，Q1、Q2的VBE将发生同样的变化，因而这个偏置电路对温度变化有一定的补偿作用。但这种偏置对偏置电压的变化相当敏感。在偏置电压从2.75V变化至2.95V时，温度从-30°℃变化至80℃时，射频晶体管Q1的偏置电流造成的集电极电流Ic1相对变化量将达到50％；使用BandGap带隙基准源可以较好解决传统功率放大器的偏执电路的温度特性，但使用GaAs HBT工艺时，无法产生带隙基准。
综上所述，功率放大器的性能与其偏置电压有很大关系，但传统的功率放大器偏置电路存在使功率放大器的偏置电流随偏置电压和温度变化较大从而影响功率放大器性能的问题且偏置电压调整不方便，因此，实有必要提出改进的技术手段，来解决此一问题。
发明内容
为克服上述现有技术存在的问题，本发明的主要目的在于提供一种功率放大器的偏置电路，其可以提供功率放大器稳定的偏置电压，并可抑制功率放大器的偏置电流随温度产生较大变化。
为达上述及其它目的，本发明提供一种功率放大器的偏置电路，其至少包括：
电压产生模块，连接于一外部的偏置电压，以将外部的偏置电压经处理理后产生一稳定的电压输出；以及
直流偏置缓冲输出模块，连接于该电压产生模块输出端，以将该稳定的电压通过射极跟随器进行直流缓冲输出至该功率放大器，并给该功率放大器提供较大的电流。
进一步地，该电压产生模块至少包含第一晶体管、第二晶体管、第一电阻、第二电阻及第三电阻，该第二晶体管的集电极通过该第一电阻与该外部的偏置电压连接，发射极接地，该第一晶体管的集电极连接至该外部的偏置电压，其基极连接于该第一电阻与该第二晶体管连接的中间节点，发射极通过串联的该第二电阻及该第三电阻接地，该第二电阻及该第三电阻的中间节点连接至该第二晶体管的基极。
进一步地，该直流偏置缓冲输出模块至少包括第三晶体管及第四电阻，该第三晶体管的集电极连接至电源电压，基极与该第一晶体管基极、该第二晶体管与该第一电阻的中间节点均连接以获得该稳定的电压，发射极连接至该功率放大器之第四晶体管的基极以提供稳定的偏置电压，并通过该第四电阻接地。
进一步地，该第一晶体管、该第二晶体管、该第三晶体管及该第四晶体管均为三极管。
进一步地，该第一晶体管、该第二晶体管、该第三晶体管及该第四晶体管为同种结构的管子。
与现有技术相比，本发明一种功率放大器的偏置电路通过电压产生模块将外部的偏置电压处理后产生稳定的电压，并通过直流偏置缓冲输出模块利用射极跟随结构输出，不仅可以提供功率放大器稳定的偏置电压，抑制功率放大器的偏置电流随温度产生较大变化，同时还可以为功率放大器提供较大的电流，更好地满足功率放大器的需求。
附图说明
图1为传统的功率放大器的偏置电路的电路结构图；
图2为本发明一种功率放大器偏置电路之较佳实施例的电路示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
图2为本发明一种功率放大器偏置电路之较佳实施例的电路示意图。图2中虚线框部分为偏置电路，其用于为功率放大器提供稳定的偏置电压，如图2所示，本发明一种功率放大器偏置电路，至少包括：电压产生模块201以及直流偏置缓冲输出模块202。
其中电压产生模块201连接于外部的偏置电压VBIAS，用于将外部的偏置电压VBIAS经处理后产生一稳定的电压输出至直流偏置缓冲输出模块202。具体来说，电压产生模块201至少包含第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2及第三电阻R3，在本发明较佳实施例中，第一晶体管Q1及第二晶体管Q2为三极管，第二晶体管Q2的集电极通过第一电阻R1与外部的偏置电压VBIAS连接，发射极接地，第一晶体管Q1的集电极也连接至外部的偏置电压VBIAS，其基极连接于第一电阻R1与第二晶体管Q2连接的中间节点，发射极通过串联的第二电阻R2及第三电阻R3接地，第二电阻R2及第三电阻R3的中间节点连接至第二晶体管Q2的基极。
由于第二晶体管Q2之BE结与第三电阻R3相当于并联关系，因此第三电阻R3上的电压与第二晶体管Q2的BE结电压VBE2相等，而第三电阻R3与第二电阻R2为串联结构，其电流相等，因此电压产生模块201通过调整第二电阻R2及第三电阻R3的值即可获得较为稳定的电压输出。
VBIAS＝(1+R2/R3)VBE2
直流偏置缓冲输出模块202连接于电压产生模块输出端，其用于将该稳定的电压通过射极跟随器进行直流缓冲输出，并给功率放大器提供较大的电流，如20～50mA。具体来说，直流偏置缓冲输出模块202至少包括第三晶体管Q3及第四电阻R4，在本发明较佳实施例中，第三晶体管Q3也为三极管，其集电极连接至电源电压Vcc，基极与第一晶体管Q1基极、第二晶体管Q2与第一电阻R1的中间节点连接以获得该稳定的电压，发射极通过电感L2或一LC谐振电路连接至功率放大器之晶体管Q4的基极以提供稳定的偏置电压，并通过第四电阻R4接地。这样通过将第一晶体管Q1及第三晶体管Q3采用同种管子，则第三晶体管Q3发射极输出的电压可与第一晶体管Q1发射极电压相同，即可获得稳定的偏置电压输出至功率放大器之晶体管Q4的基极。
在本发明较佳实施例中，晶体管Q1、Q2、Q3及Q4可用同种管子来实现载，这样在温度发生变化引起晶体管结电压发生变化时，晶体管Q1、Q2、Q3及Q4的结电压将发生同样的变化，即对最终输出的偏置电压的影响相互抵消，保证了功率放大器偏置电压的稳定性，相应地即可抑制功率放大器的偏置电流随温度产生较大变化；同时，由于本发明采用射极跟随结构，可以给功率放大器提供较大电流，更好的满足功率放大器对偏置电流的需求。
当然，本发明之功率放大器的偏置电路在与外部偏置电压及电源电压的连接处还设有ESD(静电放电保护)电路，此为常用的做法，在此则不予赘述。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (3)

1.一种功率放大器的偏置电路，至少包括：
电压产生模块，连接于一外部的偏置电压，以将外部的偏置电压经处理后产生一稳定的电压输出；以及
直流偏置缓冲输出模块，连接于该电压产生模块输出端，以将该稳定的电压通过射极跟随器进行直流缓冲输出至该功率放大器，并给该功率放大器提供较大的电流；
该电压产生模块至少包括第一晶体管、第二晶体管、第一电阻、第二电阻及第三电阻，该第二晶体管的集电极通过该第一电阻与该外部的偏置电压连接，发射极接地，该第一晶体管的集电极连接至该外部的偏置电压，其基极连接于该第一电阻与该第二晶体管连接的中间节点，发射极通过串联的该第二电阻及该第三电阻接地，该第二电阻及该第三电阻的中间节点连接至该第二晶体管的基极；
该直流偏置缓冲输出模块至少包括第三晶体管及第四电阻，该第三晶体管的集电极连接至电源电压，基极与该第一晶体管基极、该第二晶体管与该第一电阻的中间节点均连接以获得该稳定的电压，发射极连接至该功率放大器之第四晶体管的基极以提供稳定的偏置电压，并通过该第四电阻接地。
2.如权利要求1所述的功率放大器的偏置电路，其特征在于：该第一晶体管、该第二晶体管、该第三晶体管及该第四晶体管均为三极管。
3.如权利要求1所述的功率放大器的偏置电路，其特征在于：该第一晶体管、该第二晶体管、该第三晶体管及该第四晶体管为同种结构的管子。
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