CN106797203A - 用于降低功率放大器中电源灵敏度的电路和方法 - Google Patents

用于降低功率放大器中电源灵敏度的电路和方法 Download PDF

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Abstract

在一个实施例中，本公开包括一种包括第一功率放大器级的电路，具有用于接收输入信号的输入端，耦合至输出节点的输出端，第一功率放大器级接收时变电源电压。方法进一步包括与第一功率放大器并联配置的第二功率放大器级，具有用于接收输入信号的输入端，耦合至输出节点耦合的输出端，第二功率放大器级接收时变电源电压。当电源电压在第一低电压范围中时第一功率放大器级的第一增益减小，以及第二功率放大器级的第二增益补偿在第一低电压范围中第一功率放大器级的减小的增益。

Description

用于降低功率放大器中电源灵敏度的电路和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求享有2014年10月20日提交的美国专利申请号14/518,967的优先权，在此为了所有目的通过全文引用的方式将其内容并入本文。
背景技术
本公开涉及功率放大器电路和方法，以及特别涉及用于降低功率放大器中电源灵敏度的电路和方法。
功率放大器是拥有将低功率信号(诸如射频(RF)信号)转变为更大的通常用于驱动诸如收发器天线之类的负载的大功率信号的一类电子放大器。
功率放大器的一个常见应用是无线系统。无线系统通常包括耦合至天线以发送和接收RF信号的发射器和接收器。通常，基带系统产生包括已编码信息(数据)的数字信号，并且数字信号被转换为模拟信号以用于传输。处理模拟信号并且通常调制(升频转换)至RF载波频率。在升频转换之后，RF信号通过功率放大器耦合至天线。功率放大器增大信号功率以使得RF信号可以与远程系统(诸如例如基站)通信。
无线系统要求功率放大器具有合适的增益以用于放大RF信号用于以高效率传输。在一些应用中，可以通过当待发射RF信号的包络改变时，改变提供至功率放大器的电源电压Vdd而改进功率放大器效率。然而，改变电源电压也改变了功率放大器内电路的特性和行为。用于减小这些有害效应同时维持高效率的现有解决方案对于满足提高的电子工业要求并非是最佳的。
发明内容
本公开包括用于降低功率放大器中电源灵敏度的电路和方法。在一个实施例中，本公开包括一种电路，包括具有用于接收输入信号的输入端、耦合至输出节点的输出端的第一功率放大器级，第一功率放大器级接收时变电源电压，以及包括第二功率放大器级，与第一功率放大器级并联配置、具有用于接收输入信号的输入端、耦合至输出节点的输出端，第二功率放大器级接收时变电源电压，其中当电源电压在第一低电压范围中时第一功率放大器级的第一增益减小，以及其中第二功率放大器级的第二增益补偿在第一低电压范围中的第一功率放大器级的减小增益。
在一个实施例中，第一功率放大器级包括第一晶体管，第一晶体管具有耦合用于接收输入信号的控制端子以及通过输出节点耦合至电源电压的第一端子，以及其中第二功率放大器级包括第二晶体管，第二晶体管具有耦合用于接收输入信号的控制端子以及通过一个或多个堆叠晶体管和输出节点耦合至电源电压的第一端子。
在一个实施例中，第一晶体管是第一器件类型以及第二晶体管是第二器件类型。
在一个实施例中，第一晶体管和第二晶体管耦合至不同的栅极偏置电压。
在一个实施例中，第一晶体管和第二晶体管耦合至相同的栅极偏置电压。
在一个实施例中，一个或多个堆叠晶体管是被配置为级联(cascode)的两个晶体管。
在一个实施例中，第二晶体管包括多个区段，以及其中基于电源电压而激励不同数目的区段。
在一个实施例中，一个或多个区段包括源极、栅极和漏极，耦合在栅极和参考电压之间的第一开关，以及耦合至栅极的第二开关。
在一个实施例中，区段的漏极耦合在一起，区段的源极耦合在一起，以及其中当激励区段时在特定区段上的第一开关断开以及第二开关闭合以导通特定区段，以及其中当并未激励区段时第一开关闭合并且第二开关断开以关断特定区段。
在一个实施例中，第一功率放大器级包括第一高电压晶体管，第一高电压晶体管具有耦合用于接收输入信号的控制端子以及通过输出节点耦合至电源电压的第一端子，以及其中第二功率放大器包括第二标准晶体管，第二标准晶体管具有耦合用于接收输入信号的控制端子以及通过至少一个高电压晶体管和输出节点耦合至电源电压的第一端子。
在另一实施例中，本公开包括一种方法，包括在第一功率放大器级中接收输入信号，以及根据此在输出节点上产生输出信号，第一功率放大器级接收时变电源电压，以及在与第一功率放大器级并联配置的第二功率放大器级中接收输入信号，并且根据此在输出节点上产生输出信号，第二功率放大器级接收时变电源电压，其中当电源电压在第一低电压范围中时第一功率放大器级的第一增益减小，以及其中第二功率放大器级的第二增益补偿在第一低电压范围中第一功率放大器级的减小的增益。
在另一实施例中，本公开包括一种电路，包括第一功率放大器装置，具有用于接收输入信号的输入端，耦合至输出节点的输出端，第一放大器级接收时变电源电压，以及与第一功率放大器装置并联配置的第二功率放大器装置，具有用于接收输入信号的输入端，耦合至输出节点的输出端，第二功率放大器级接收时变电源电压，其中当电源电压在第一低电压范围中时第一功率放大器装置的第一增益减小，以及其中第二功率放大器装置的第二增益补偿在第一低电压范围中第一功率放大器装置的减小的增益。
以下具体说明和所附附图提供了对本公开的本质和优点的更好的理解。
附图说明
图1示出了根据一个实施例的功率放大器电路。
图2示出了根据另一实施例的示例性功率放大器电路。
图3示出了根据一个实施例的具有分离的级偏置的功率放大器电路。
图4示出了根据一个实施例的具有共用的级偏置的功率放大器电路。
图5示出了根据另一实施例的具有分段晶体管的示例性功率放大器电路。
图6示出了根据一个实施例的无线通信装置。
具体实施方式
本公开关于功率放大器电路。在以下说明书中，为了解释说明的目的，阐述数个示例和具体细节以便于提供本公开的全面理解。然而，对于本领域技术人员将明显的是，如权利要求中所表述的本公开可以包括单独在这些示例中的一些或全部特征或者与以下所述其他特征组合，并且可以进一步包括在此所述特征和概念的修改和等价方式。
图1示出了根据一个实施例的功率放大器电路100。本公开的实施例包括功率放大器电路，包括并联工作的、接收时变电源电压Vdd(t)的两个级。时变电源电压是随时间改变为不同电压水平的电源电压Vdd。其中电源电压时变示例性应用包括例如在无线收发器中包络追踪和平均功率追踪应用。
功率放大器电路100包括第一功率放大器级101，具有用于通过电路Za 110接收输入信号Vin的输入端以及耦合至输出节点199以产生输出信号Vo的输出端。第一功率放大器级101接收时变电源电压Vdd(t)。级101可以配置具有非常高效但是具有对电源电压高灵敏度的电路。例如，当电源电压在第一低电压范围中时(例如当Vdd(t)数值下降时)第一功率放大器级101的增益可以减小。因为级101可以对于Vdd改变是灵敏的，级101可以称作例如高灵敏度(“HS”)级。
本公开的特征和优点包括与第一功率放大器级101并联的第二功率放大器级102以补偿由Vdd(t)改变引起的第一级101中增益改变。第二功率放大器级102配置与第一功率放大器级101并联并且具有用于通过电路Zb 111接收输入信号Vin的输入端以及耦合至输出节点199以产生输出信号Vo的输出端。电路Za和Zb可以是等比缩小的退耦和/或匹配部件或者短路，例如在以下示例中所述。输出信号可以是例如通过匹配电路150耦合至天线160的输出电压。第二功率放大器级102也接收时变电源电压Vdd(t)。在该示例中，级101和102的输出端以分流配置在节点199处耦合在一起。如上所述，当电源电压在第一低电压范围中时第一功率放大器级101的增益减小。本公开的实施例包括第二级102，其中第二功率放大器级102的增益补偿在第一低电压范围中第一功率放大器级101的减小的增益。因此，在一些示例性实施例中第二级102和第一级101可以一起工作以维持第一功率放大器级101和第二功率放大器级102的合成增益在第一低电压范围内的近似恒定。
图2示出了根据另一实施例的示例性功率放大器电路。在该示意性示例中，第一功率放大器级包括第一晶体管201。晶体管201包括耦合用于接收输入信号Vin的控制端子(例如栅极)，通过输出节点299耦合至时变电源电压Vdd(t)的第一端子(例如漏极)，以及在该情形中耦合接地的第二端子(例如源极)。第二功率放大器级包括第二晶体管202。晶体管202具有耦合用于接收输入信号Vin的控制端子(例如栅极)，通过一个或多个级联晶体管和输出节点299耦合至电源电压Vdd(t)的第一端子(例如漏极)。输入信号Vin通过偏置和/或耦合电路206而耦合至晶体管201和202的输入端，电路206在一些实施例中可以耦合至例如电源电压。在该示例中，第二级使用两个级联(堆叠)晶体管203和204。偏置电路220产生至晶体管203和204的栅极的偏置电压以在每个器件上设置偏置点。在一些实施例中，例如偏置电路220可以耦合至电源电压，从而在晶体管203和204上的偏置随着Vdd改变。在该示例中，在晶体管201的漏极处获取第一级的输出，以及在级联晶体管204的漏极处获取第二级的输出，其均耦合至输出节点299以产生输出信号Vo。节点299通过RF扼流器(RF choke,RFC)205(例如诸如电感器)耦合至电源电压Vdd(t)。
在一些实施例中，晶体管201是第一器件类型的，并且晶体管202是第二器件类型的。例如，晶体管201可以是高电压MOS(HVMOS)器件并且晶体管202可以是可应用于特定工艺(例如诸如标准MOS器件以及并非HVMOS器件)上的不同器件。HVMOS器件可以是特殊设计的晶体管，能够比在制造工艺上可应用的标准晶体管承受更高电压而仍然例如能够以对于高频RF功率放大器应用所需的非常高速度工作。然而，当电源电压降低时，HVMOS晶体管器件可以经受增益的降低。相对而言，包括晶体管202－204的级联级可以对于Vdd减小不太敏感，这是因为提供至级联晶体管203的偏置电压被传输至203晶体管的源极以及晶体管202的漏极，这减小了电源电压降低对于晶体管202的漏极的影响。因此，当电源降低时，通过晶体管202－204的放大补偿了晶体管201跨第一低电压范围的增益减小。然而，使用晶体管202和级联器件203－204的放大可能不太有效，这是因为在晶体管201的漏极和节点299之间器件203－204的电阻性损耗所致。有利地，第一级(器件201)在高电源电压下提供高效放大，并且当第一级的增益在低电源电压下减小时，第二级(器件202－204)增益补偿了第一级中增益的减小。在一些实施例中，级联晶体管203和204可以替换为单个HVMOS晶体管器件，例如，能够承受高电压并且能够高效地在非常高频率处操作，例如。晶体管202可以是可应用在制造工艺上的另一器件，例如并且并非是HVMOS器件。应该理解，尽管在该示例中示出了两个堆叠的器件203和204，取决于电源电压以及堆叠器件的击穿电压，也可以使用不同数目的堆叠器件。例如，在另一示例性实施例中，可以使用三(3)个堆叠器件。在该示例中，使用在用于晶体管的符号的漏极和栅极之间的较黑阴影标注HVMOS器件201。进一步，在一些示例性实施例中，穿过晶体管202的箭头指示晶体管202可以包括多个区段。晶体管区段是本领域已知的术语，并且通常涉及通过将一个晶体管结构(或布局几何结构)细分为分立器件元件(整体或部分地)的晶体管。如以下更详细所述，例如可以基于电源电压而激励不同数目的晶体管202的区段以改变晶体管202的大小。
图3示出了根据一个实施例的具有分立级偏置的功率放大器电路。在该示例中，第一级HVMOS晶体管301具有通过电容器306耦合至Vin的栅极、耦合接地的源极以及耦合至输出节点399的漏极。第二级晶体管302具有通过电容器307耦合至Vin的栅极、耦合接地的源极以及通过级联晶体管303和304耦合至节点399的漏极。级联晶体管303和304从偏置电路320接收偏置电压，偏置电路耦合至电源电压Vdd(t)以例如当Vdd改变时调节在晶体管303和304上的偏置。输出节点399例如耦合至电源电压Vdd(t)并且提供输出信号Vo至天线。
在该示例中，晶体管301和晶体管302接收不同的栅极偏置电压。晶体管301的栅极耦合至第一高电压偏置电路(HV_Bias)322以及晶体管302的栅极耦合至辅助偏置电路(Aux_Bias)323。HV_Bias 322和Aux_Bias 323可以配置用于产生电压以分别设置在晶体管301和302上的偏置点，从而优化组合的级的性能(例如增益、线性)以例如在跨电源电压的全范围内高效地工作。在该示例中，整形(shaper)电路321可以具有耦合至电源电压的输入端，以及耦合至HV_Bias 322和Aux_Bias 323的输出端以例如基于Vdd的电平而独立地修改在晶体管301和302的输入端处的每个偏置电压。
图4示出了根据一个实施例的具有共用级偏置的功率放大器电路。在该示例中，第一级晶体管401具有耦合至Vin的栅极，耦合接地的源极，以及耦合至节点499(Vo)的漏极。第二级晶体管402具有耦合至Vin的栅极，耦合接地的源极，以及通过级联晶体管403和404耦合至节点499(Vo)的漏极。级联晶体管403和404由偏置电路420偏置，其可以例如基于Vdd调节偏置。在该示例中，晶体管401和402的栅极均耦合至共用偏置电路421以接收相同的栅极偏置电压。在晶体管401的漏极处的第一级的输出以及在晶体管404的漏极处的第二级的输出在节点499处分流在一起以产生输出信号Vo。输出信号Vo由配置在电源和输出节点499之间的RFC 405与电源隔离。
图5示出了根据另一实施例的具有分段晶体管的示例性功率放大器电路。图5中所示本示例示出了晶体管的三个区段510、511和512。晶体管区段510－512均具有源极、栅极和漏极，其中源极耦合接地并且漏极耦合在一起。区段510的栅极耦合至用于将栅极选择性地耦合接地的第一开关532、以及用于将栅极选择性地耦合至输入信号Vin的第二开关532。类似地，区段511的栅极耦合至用于将栅极选择性地耦合接地的第三开关531、以及用于将栅极选择性地耦合至输入信号Vin的第四开关522。同样地，区段512的栅极耦合至用于将栅极选择性地耦合接地的第五开关530、以及用于将栅极选择性地耦合至输入信号Vin的第六开关520。当开关530－532中的一个闭合并且对应的开关520－523断开时，对应的晶体管关断并且被从电路移除。当开关520－523中的一个闭合且对应的开关530－532断开时，对应的晶体管导通并且接收输入信号Vin(以及栅极偏置电压)。可以由例如来自调制解调器或微控制器、或者例如来自追踪了平均Vdd或其他参数的专用电路的控制指令而控制开关。改变接收并放大Vin的区段的数目改变了在第二级中输入晶体管的大小，这继而改变晶体管的跨导以及该级的增益。
在一些实施例中，导通和关断区段的时间可以远远小于输入信号的包络，这允许当电源电压改变时导通和关断区段，从而当Vdd改变时改变晶体管的大小和级联级的特性，例如。例如，如果器件区段能够在50－100MHz频率处导通和/或关断，则可以导通和关断区段，以针对20MHz信号包络(例如LTE)改变晶体管(例如图2中晶体管202)的大小而并未不适当地影响信号完整性。作为一个示例，对于近似为晶体管201大小的六分之一(1/6)的晶体管202(图2)而言，晶体管202的导通/关断速度(例如交换时间)将对应地比晶体管201更快。通过将晶体管202分段为多个区段，进一步复合(compound)速度差，其中每个区段是复合晶体管202的大小和多种速度的一部分。
图6示出了可以包括本公开的一些特征的无线通信装置602。无线通信装置602可以是访问终端、移动基站、用户设备(UE)等。无线通信装置602包括处理器603。处理器603可以是通用的单芯片或多芯片微处理器(例如ARM)、专用微处理器(例如数字信号处理器(DSP))、微控制器、可编程门阵列等。处理器603可以称作中央处理单元(CPU)。尽管在图6的无线通信装置602中仅示出了单个处理器603，但是在备选配置中可以使用处理器的组合(例如ARM和DSP)。
无线通信装置602也包括存储器605。存储器605可以是能够存储电子信息的任何电子部件。存储器605可以具体化为随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、磁盘存储介质、光学存储介质、RAM中的快闪存储器装置、处理器所包括的板上存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器等等、包括其组合。
数据607a和指令609a可以存储在存储器605中。指令609a可以由处理器603可执行以实施在此所公开技术的某些特征方面。执行指令609a可以包括使用存储在存储器605中的数据607a。当处理器603执行指令609时，指令609b的各个部分可以加载至处理器603上，并且数据607b的各个块件可以加载至处理器603上。
无线通信装置602也可以包括发射器611和接收器613以允许信号经由天线发送至无线通信装置602以及从其接收信号。发射器611可以包括包含了在此所公开技术的功率放大器。发射器611和接收器613可以共同地称作收发器615。无线通信装置602也可以包括(未示出)多个发射器、多个天线、多个接收器和/或多个收发器。
无线通信装置602可以包括数字信号(DSP)621。无线通信装置602也可以包括通信接口623。通信接口623可以允许用户以与无线通信装置602交互。
无线通信装置602的各个部件可以由一个或多个总线耦合在一起，其可以包括电源总线、控制信号总线、状态信号总线、数据总线等。为了清楚起见，各个总线在图6中示出作为总线系统619。
以上说明书展示了本公开的各个实施例以及可以如何实施特定实施例的特征方面的示例。以上示例不应视作仅是实施例，并且展示用于说明如由以下权利要求所限定的特定实施例的灵活性和优点。基于以上本公开和以下权利要求，可以采用其他设置、实施例、实施方式和等价形式而并未脱离由权利要求所限定的本公开的范围。

Claims (20)

1.一种电路，包括：
第一功率放大器级，具有用于接收输入信号的输入端，耦合至输出节点的输出端，所述第一功率放大器级接收时变电源电压；以及
第二功率放大器级，与所述第一功率放大器级并联配置，具有用于接收所述输入信号的输入端，耦合至所述输出节点的输出端，所述第二功率放大器级接收所述时变电源电压，
其中当所述电源电压在第一低电压范围中时所述第一功率放大器级的第一增益减小，以及其中所述第二功率放大器级的第二增益补偿所述第一功率放大器级的、在所述第一低电压范围中减小的增益。
2.根据权利要求1所述的电路，其中，所述第一功率放大器级包括第一晶体管，所述第一晶体管具有耦合用于接收所述输入信号的控制端子以及通过所述输出节点耦合至所述电源电压的第一端子，以及其中所述第二功率放大器级包括第二晶体管，所述第二晶体管具有耦合用于接收所述输入信号的控制端子以及通过一个或多个堆叠的晶体管和所述输出节点耦合至所述电源电压的第一端子。
3.根据权利要求2所述的电路，其中，所述第一晶体管是第一器件类型的并且所述第二晶体管是第二器件类型的。
4.根据权利要求2所述的电路，其中，所述第一晶体管和所述第二晶体管耦合至不同的栅极偏置电压。
5.根据权利要求2所述的电路，其中，所述第一晶体管和所述第二晶体管耦合至相同的栅极偏置电压。
6.根据权利要求2所述的电路，其中，所述一个或多个堆叠的晶体管是被配置级联的两个晶体管。
7.根据权利要求2所述的电路，其中，所述第二晶体管包括多个区段，以及其中不同数目的区段基于所述电源电压而被激励。
8.根据权利要求7所述的电路，其中，所述区段中的一个或多个区段包括：
源极、栅极和漏极；
第一开关，耦合在所述栅极和参考电压之间；以及
第二开关，耦合至所述栅极。
9.根据权利要求8所述的电路，其中，所述区段的漏极耦合在一起，所述区段的源极耦合在一起，以及其中当区段被激励时在特定区段上的所述第一开关断开并且所述第二开关闭合以导通所述特定区段，以及其中当所述区段未被激励时所述第一开关闭合且所述第二开关断开以关断所述特定区段。
10.根据权利要求1所述的电路，其中，所述第一功率放大器级包括第一高电压晶体管，所述第一高电压晶体管具有耦合用于接收所述输入信号的控制端子以及通过所述输出节点耦合至所述电源电压的第一端子，以及其中所述第二功率放大器级包括第二标准晶体管，所述第二标准晶体管具有耦合用于接收所述输入信号的控制端子以及通过至少一个高电压晶体管和所述输出节点耦合至所述电源电压的第一端子。
11.一种方法，包括：
在第一功率放大器级中接收输入信号，以及据此在输出节点上产生输出信号，所述第一功率放大器级接收时变电源电压；以及
在与所述第一功率放大器级并联配置的第二功率放大器级中接收所述输入信号，以及据此在所述输出节点上产生所述输出信号，所述第二功率放大器级接收所述时变电源电压，
其中当所述电源电压在第一低电压范围中时所述第一功率放大器级的第一增益减小，以及其中所述第二功率放大器级的第二增益补偿所述第一功率放大器级的、在所述第一低电压范围中减小的增益。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一功率放大器级包括第一晶体管，所述方法进一步包括在所述第一晶体管的控制端子上接收所述输入信号，其中所述第一晶体管的第一端子通过所述输出节点耦合至所述电源电压，以及其中所述第二功率放大器级包括第二晶体管，所述方法进一步包括在所述第二晶体管的控制端子上接收所述输入信号，其中所述第二晶体管的第一端子通过一个或多个堆叠的晶体管和所述输出节点耦合至所述电源电压。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一晶体管是第一器件类型的并且所述第二晶体管是第二器件类型的。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一晶体管是高电压MOS器件，一个或多个级联晶体管是高电压MOS器件，以及所述第二晶体管不是高电压MOS器件。
15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一晶体管和所述第二晶体管耦合至不同的栅极偏置电压。
16.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一晶体管和所述第二晶体管耦合至相同的栅极偏置电压。
17.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第二晶体管包括多个区段，所述方法进一步包括基于所述电源电压激励不同数目的区段。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述区段中的一个或多个区段包括：
源极、栅极和漏极；
第一开关，耦合在所述栅极和参考电压之间；以及
第二开关，耦合至所述栅极。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述区段的漏极耦合在一起，所述区段的源极耦合在一起，以及其中当区段被激励时在特定区段上的第一开关断开并且所述第二开关闭合以导通所述特定区段，以及其中当所述区段未被激励时所述第一开关闭合且所述第二开关断开以关断所述特定区段。
20.一种电路，包括：
第一功率放大器装置，具有用于接收输入信号的输入端，耦合至输出节点的输出端，所述第一功率放大器级接收时变电源电压；以及
第二功率放大器装置，与所述第一功率放大器装置并联配置，具有用于接收所述输入信号的输入端，耦合至所述输出节点的输出端，所述第二功率放大器级接收所述时变电源电压，
其中当所述电源电压在第一低电压范围中时所述第一功率放大器装置的第一增益减小，以及其中所述第二功率放大器装置的第二增益补偿所述第一功率放大器装置的、在所述第一低电压范围中减小的增益。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109217831A (zh) * 2017-06-29 2019-01-15 爱思开海力士有限公司 具有分裂长度补偿方案的放大电路

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10181820B2 (en) * 2016-05-17 2019-01-15 Skyworks Solutions, Inc. Power amplification system with envelope-based bias
US10923442B2 (en) * 2017-03-10 2021-02-16 Drexel University Protecting analog circuits with parameter biasing obfuscation
CN112106293B (zh) * 2018-05-17 2024-01-02 株式会社村田制作所 放大电路
JP7185548B2 (ja) * 2019-02-07 2022-12-07 株式会社東芝 高周波増幅回路
WO2021117375A1 (ja) * 2019-12-10 2021-06-17 株式会社村田製作所 増幅回路

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101527545A (zh) * 2009-04-17 2009-09-09 京信通信系统（中国）有限公司 Doherty包络跟踪功率放大器及处理射频信号的方法
CN101563840A (zh) * 2006-12-19 2009-10-21 三菱电机株式会社 电力放大装置
CN102356542A (zh) * 2009-03-19 2012-02-15 高通股份有限公司 具有保护电路的共源共栅放大器
US20120188018A1 (en) * 2011-01-25 2012-07-26 Provigent Ltd. Constant-gain power amplifier
US20140049322A1 (en) * 2012-08-15 2014-02-20 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Power amplifier
CN103795355A (zh) * 2012-10-30 2014-05-14 Dsp集团有限公司 包含微调单元的包络跟踪信号生成器

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5872481A (en) 1995-12-27 1999-02-16 Qualcomm Incorporated Efficient parallel-stage power amplifier
JP3235580B2 (ja) * 1999-01-08 2001-12-04 日本電気株式会社 高効率増幅器
US6157253A (en) 1999-09-03 2000-12-05 Motorola, Inc. High efficiency power amplifier circuit with wide dynamic backoff range
WO2008068809A1 (ja) * 2006-11-30 2008-06-12 Mitsubishi Electric Corporation 高周波増幅器
JP2009207030A (ja) * 2008-02-29 2009-09-10 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 電力増幅回路および無線通信回路
GB2530424B (en) 2008-11-18 2016-05-04 Nujira Ltd Power Supply Arrangement For Multi-Stage Amplifier
US8514015B2 (en) * 2008-12-10 2013-08-20 Qualcomm, Incorporated Amplifier with programmable off voltage
US8102205B2 (en) 2009-08-04 2012-01-24 Qualcomm, Incorporated Amplifier module with multiple operating modes
US8150343B2 (en) * 2009-09-21 2012-04-03 Broadcom Corporation Dynamic stability, gain, efficiency and impedance control in a linear/non-linear CMOS power amplifier
JP2012004821A (ja) * 2010-06-16 2012-01-05 Panasonic Corp 高周波増幅器
JP2012244251A (ja) * 2011-05-16 2012-12-10 Fujitsu Ltd 増幅器、送信装置および増幅器制御方法
KR101350731B1 (ko) 2012-02-24 2014-01-13 한국과학기술원 이중 스위칭증폭기를 이용한 효율 향상된 포락선 증폭기 및 그 설계방법
WO2014037926A2 (en) 2012-09-10 2014-03-13 Innovaradio S.A. High-frequency drain power supply to decrease power dissipation in class-ab power amplifiers
US8913976B2 (en) 2012-10-23 2014-12-16 Qualcomm Incorporated Amplifiers with shunt switches
US9287829B2 (en) * 2012-12-28 2016-03-15 Peregrine Semiconductor Corporation Control systems and methods for power amplifiers operating in envelope tracking mode

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101563840A (zh) * 2006-12-19 2009-10-21 三菱电机株式会社 电力放大装置
CN102356542A (zh) * 2009-03-19 2012-02-15 高通股份有限公司 具有保护电路的共源共栅放大器
CN101527545A (zh) * 2009-04-17 2009-09-09 京信通信系统（中国）有限公司 Doherty包络跟踪功率放大器及处理射频信号的方法
US20120188018A1 (en) * 2011-01-25 2012-07-26 Provigent Ltd. Constant-gain power amplifier
US20140049322A1 (en) * 2012-08-15 2014-02-20 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Power amplifier
CN103795355A (zh) * 2012-10-30 2014-05-14 Dsp集团有限公司 包含微调单元的包络跟踪信号生成器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109217831A (zh) * 2017-06-29 2019-01-15 爱思开海力士有限公司 具有分裂长度补偿方案的放大电路

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Publication number Publication date
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