CN103001593A

CN103001593A - 一种用于蓝牙通信电路的功率放大电路

Info

Publication number: CN103001593A
Application number: CN2012105220634A
Authority: CN
Inventors: 邹小兰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2012-12-07
Publication date: 2013-03-27

Abstract

本发明公开了一种用于蓝牙通信电路的功率放大电路，涉及蓝牙技术，旨在提供一种温度稳定性好、线性度高、高增益的专用于蓝牙信号放大的功率放大器。本发明技术要点：包括输入匹配电路、三级放大电路、第一级间耦合电路、第二级间耦合电路及输出匹配电路；所述输入匹配电路、第一放大电路、第一级间耦合电路、第二放大电路、第二级间耦合电路、第三放大电路及输出匹配电路顺序连接；所述各级放大电路包括偏置电路及功率管；所述偏置电路用于为所述晶体管基极提供偏置电压；所述功率管的集电极与直流电源VCC连接，基极作为放大电路的信号输入端，发射极接地，所述功率管的集电极还作为放大电路的信号输出端。

Description

一种用于蓝牙通信电路的功率放大电路

技术领域

本发明涉及蓝牙技术，尤其是一种蓝牙无线信号功率放大电路。

背景技术

近十几年来，由于通信理论的突破、数字信号处理技术的创新、超大规模集成电路工艺的发展以及消费者对于产品可靠性和便捷性的日益需求，无线通讯产业得到了突飞猛进的发展。

蓝牙技术是一种支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。利用“蓝牙”技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与因特网Internet之间的通信，从而数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。

鉴于蓝牙技术的上述优点，人们开始致力于更长距离蓝牙通信的实现，现有的作法之一是在蓝牙使用端在蓝牙服务器之间增设蓝牙代理装置，使蓝牙使用端与蓝牙服务器的蓝牙信息传输距离能够增加；还有一种做法是在蓝牙使用端及蓝牙服务器中增加功率放大模块，以增强蓝牙信号，使其传输距离增加。

发明内容

本发明的目的是针对后一种蓝牙通信增强方法，提供一种温度稳定性好、线性度高、高增益的专用于蓝牙信号放大的功率放大器。

本发明公开的功率放大电路，包括输入匹配电路、三级放大电路、第一级间耦合电路、第二级间耦合电路及输出匹配电路；所述输入匹配电路、第一放大电路、第一级间耦合电路、第二放大电路、第二级间耦合电路、第三放大电路及输出匹配电路顺序连接；所述各级放大电路包括偏置电路及功率管；所述偏置电路用于为所述晶体管基极提供偏置电压；所述功率管的集电极通过电感与直流电源VCC连接，基极作为放大电路的信号输入端，发射极接地，所述功率管的集电极还作为放大电路的信号输出端。

优选地，所述偏置电路包括第一电阻、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管及第一电容；所述第一晶体管的集电极连接直流电源VDD；第二晶体管的集电极通过第一电阻连接所述直流电源VDD；第二晶体管的基极与其集电极连接，第一晶体管的基极与第二晶体管集电极连接；第三晶体管的集电极同时与第三晶体管的基极、第二晶体管的发射极连接；第三晶体管的发射极接地；所述第一电容的一端与第二晶体管的基极连接，第一电容的另一端接地；所述第一晶体管的发射极与所述放大电路的功率管的基极连接。

优选地，所述偏执电路还包括第二电阻、第三电阻及第二电容；所述第二晶体管基极通过第二电阻同时与第二晶体管的集电极、第一晶体管的基极连接；所述第三电阻的一端与第二电容的一端连接后再与第一晶体管的发射极连接，所述第三电阻的另一端与第二电容的另一端连接后与放大电路的功率管基极连接。

优选地，所述各级放大电路的功率管为包括若干晶体管，各个晶体管的基极连接在一起作为功率管的基极，各个晶体管的发射极连接在一起作为功率管的发射极，各个晶体管的集电极连接在一起作为功率管的集电极。

优选地，所述所述各级放大电路的功率管中的若干晶体管的基极均连接有一个镇整流电阻；各个镇流电阻的另一端连接在一起作为功率管的基极

优选地，所述第三放大电路的功率管包括128个晶体管。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1. 采用三级放大电路、各级放大电路中的功率管采用多个晶体管并联的形式均有助于功率放大电路增益的提高。

2. 所述偏置电路具有线性度高、温度稳定性好的特点。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明中功率放大电路的原理框图。

图2是本发明中任意一级放大电路的偏执电路的电路图的一个具体实施例。

图3是本发明中任意一级放大电路的功率管的电路图的一个具体实施例。

图4是本发明中任意一级放大电路的功率管的电路图的另一具体实施例。

图5是本发明中任意一级放大电路的功率管的电路图的另一具体实施例。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1，本发明中的功率放大电路包括输入匹配电路、三级放大电路、第一级间耦合电路、第二级间耦合电路及输出匹配电路；所述输入匹配电路、第一放大电路、第一级间耦合电路、第二放大电路、第二级间耦合电路、第三放大电路及输出匹配电路顺序连接；所述各级放大电路包括偏置电路及功率管；所述偏置电路用于为所述晶体管基极提供偏置电压；所述功率管的集电极通过电感与直流电源VCC连接，基极作为放大电路的信号输入端，发射极接地，所述功率管的集电极还作为放大电路的信号输出端。

所述输入匹配电路采用L型匹配网络结构，级间耦合电路可以采用T型网络，如C-L-C网络和/或C-C-L网络。输出匹配电路可以采用单节低通匹配网络。

如图2所示，所述功率放大电路中的偏置电路的一个具体实施方式是这样的：包括电阻R0、晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3及电容C0；所述晶体管Q1的集电极连接直流电源VDD；晶体管Q2的集电极通过电阻R0连接所述直流电源VDD；晶体管Q2的基极与其集电极连接，晶体管Q1的基极与晶体管Q2集电极连接；晶体管Q3的集电极同时与晶体管Q3的基极、晶体管Q2的发射极连接；晶体管Q3的发射极接地；所述电容C0的一端与晶体管Q2的基极连接，电容C0的另一端接地；所述晶体管Q1的发射极与所述放大电路的功率管的基极连接。

晶体管Q1、晶体管Q2及晶体管Q3连接成电流镜。电容C0与晶体管Q1构成了线性化网络，这是因为当输入功率变大时，由于电容C0的存在，使得偏置电路的阻抗降低，从而使得输入信号耦合到偏置电路中的信号成分增大，使得偏置电路中信号成分随输入信号功率增大而增大，提高了线性性。

另一方面，图2中，功率管基极发射极之间的电压Vbe0=VDD-Ib×R0-Vbe1，其中Ib是流过电阻R0上的电压，Vbe1为晶体管Q1的基极发射极之间的电压；当温度升高时，Vbe1随温度升高而降低，这时功率管基极与发射极之间的电压Vbe0得到了补偿，降低了功率管的增益压缩和相位失真。

图3中的偏置电路在图2中的实施例基础上增设了电阻R1、电阻R2及电容C1；其中电阻R1一端与晶体管Q2的基极连接，电阻R1的另一端同时与晶体管Q2的集电极、晶体管Q1的基极连接。

电阻R2的一端与电容C1的一端连接后再与晶体管Q1的发射极连接，所述电阻R2的另一端与电容C1的另一端连接后与放大电路的功率管Q基极连接。

电阻R1、电阻R2采用正温度系数的电阻，当温度升高时，流过晶体管Q1、Q2的电流会增加，由于电阻R1、电阻R2阻值随温度增加而增大，因此电阻R1、R2抑制了晶体管Q1、Q2中电流的增加，进一步起到了提高偏执电路温度稳定性的作用。电阻R2虽然提高了电路的热稳定性，但是增加了偏置电路的阻抗，降低了线性性，为此，增加电容C1，使其并联在电阻R2两端可以同时实现偏执电路的热稳定性及线性性。

如图4，各级放大电路的功率管为包括若干晶体管，各个晶体管的基极连接在一起作为功率管的基极，各个晶体管的发射极连接在一起作为功率管的发射极，各个晶体管的集电极连接在一起作为功率管的集电极。所述功率管中的并联晶体管个数太多，虽然能够提高增益但是同时会导致功率管输入、输出阻抗降低，导致输入、输出匹配电路设计难度增加，本发明优选的将第三放大电路中的功率管中的晶体管数量设置为128个。

如图5，在图4所述的功率管的具体实施方式中，在所述所述各级放大电路的功率管中的若干晶体管的基极进一步均连接有一个镇流电阻；各个镇流电阻的另一端连接在一起作为功率管的基极。镇流电阻的作用是为了提高热稳定性。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims

1.一种功率放大电路，其特征在于，包括输入匹配电路、三级放大电路、第一级间耦合电路、第二级间耦合电路及输出匹配电路；所述输入匹配电路、第一放大电路、第一级间耦合电路、第二放大电路、第二级间耦合电路、第三放大电路及输出匹配电路顺序连接；

所述各级放大电路包括偏置电路及功率管；所述偏置电路用于为所述晶体管基极提供偏置电压；所述功率管的集电极通过电感与直流电源VCC连接，基极作为放大电路的信号输入端，发射极接地，所述功率管的集电极还作为放大电路的信号输出端。

2.根据权利要求1所述的一种功率放大电路，其特征在于，所述偏置电路包括第一电阻、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管及第一电容；所述第一晶体管的集电极连接直流电源VDD；第二晶体管的集电极通过第一电阻连接所述直流电源VDD；第二晶体管的基极与其集电极连接，第一晶体管的基极与第二晶体管集电极连接；第三晶体管的集电极同时与第三晶体管的基极、第二晶体管的发射极连接；第三晶体管的发射极接地；所述第一电容的一端与第二晶体管的基极连接，第一电容的另一端接地；所述第一晶体管的发射极与所述放大电路的功率管的基极连接。

3.根据权利要求2所述的一种功率放大电路，其特征在于，所述偏执电路还包括第二电阻、第三电阻及第二电容；所述第二晶体管基极通过第二电阻同时与第二晶体管的集电极、第一晶体管的基极连接；所述第三电阻的一端与第二电容的一端连接后再与第一晶体管的发射极连接，所述第三电阻的另一端与第二电容的另一端连接后与放大电路的功率管基极连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种功率放大电路，其特征在于，所述各级放大电路的功率管为包括若干晶体管，各个晶体管的基极连接在一起作为功率管的基极，各个晶体管的发射极连接在一起作为功率管的发射极，各个晶体管的集电极连接在一起作为功率管的集电极。

5.根据权利要求4所述的一种功率放大电路，其特征在于，所述所述各级放大电路的功率管中的若干晶体管的基极均连接有一个镇整流电阻；各个镇流电阻的另一端连接在一起作为功率管的基极。

6.根据权利要求5所述的一种功率放大电路，其特征在于，所述第三放大电路的功率管包括128个晶体管。