CN107918434A - 功率放大电路的偏置电流产生电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种功率放大电路的偏置电流产生电路，所述电路包括：处理子电路，被配置为根据功率放大器的输出功率与温度变化的关系，向补偿子电路提供与当前温度所在的温度区间对应的电路配置参数；补偿子电路，与所述处理子电路连接，被配置为根据所述电路配置参数，产生与所述输出功率变化的趋向相反的补偿电流；偏置电流产生子电路，与所述补偿子电路连接，被配置为基于所述补偿电流，产生功率放大器的偏置电流；其中，所述功率放大器的输出功率与温度负相关。本发明还提供了一种功率放大电路。

Description

功率放大电路的偏置电流产生电路

技术领域

本发明涉及电子技术领域中的功率放大技术，尤其涉及一种功率放大电路的偏置电流产生电路。

背景技术

功率放大器的工作状态容易受温度的影响。为了保证功率放大器的工作状态稳定，通常需要对功率放大器提供一定的温度补偿电流，以减小温度对功率放大器的工作状态的影响，进而稳定功率放大器的输出功率。

然而，现有技术中使用的温度补偿方法，通常是为功率放大器提供单一线性关系的温度补偿电流，这种温度补偿方式比较粗略，不能精确地补偿功率放大器的输出功率受温度的影响。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例期望提供一种功率放大电路的偏置电流产生电路，可以稳定功率放大器的输出功率。为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种功率放大电路的偏置电流产生电路，包括：

处理子电路，被配置为根据功率放大器的输出功率与温度变化的关系，向补偿子电路提供与当前温度所在的温度区间对应的电路配置参数；

补偿子电路，与所述处理子电路连接，被配置为根据所述电路配置参数，产生与所述输出功率变化的趋向相反的补偿电流；

偏置电流产生子电路，与所述补偿子电路连接，被配置为基于所述补偿电流，产生功率放大器的偏置电流；

其中，所述功率放大器的输出功率与温度负相关。

上述技术方案中，所述电路还包括：

温度检测子电路，与所述处理子电路连接，被配置为检测功率放大器工作的当前温度。

上述技术方案中，所述补偿子电路，还包括：

基准子电路，被配置为产生恒定的基准电流；

第一系数可调子电路，与所述基准子电路连接，被配置为接收所述基准电流，根据所述电路配置参数，输出电流值为n倍基准电流的第一电流，其中，n与所述输出功率正相关，n大于0。

上述技术方案中，所述补偿子电路，还包括：

正温度系数子电路，被配置为产生与温度成正比的正温度系数电流；

第二系数可调子电路，与所述正温度系数子电路连接，被配置为接收所述正温度系数电流，根据所述电路配置参数，输出电流值为m倍正温度系数电流的第二电流，其中，m与所述输出功率正相关，m大于0。

上述技术方案中，所述补偿子电路，还包括：

运算子电路，与所述第一系数可调子电路和第二系数可调子电路连接，被配置为接收所述第一电流与所述第二电流，输出所述第一电流与第二电流的差值电流以及和值电流。

上述技术方案中，所述温度补偿电路，还包括：

选择子电路，分别与所述第一系数可调子电路、第二系数可调子电路和所述运算子电路连接，被配置为在第一温度区间内，基于所述第一电流，输出所述补偿电流；或者，被配置为在第二温度区间内，基于所述差值电流输出所述补偿电流；或者，被配置为在第三温度区间内，基于所述第二电流输出所述补偿电流；或者，被配置为在第四温度区间内，基于接收的所述和值电流，输出所述补偿电流。

上述技术方案中，所述偏置电流产生电路还包括：

数模转换器，与所述补偿子电路连接，被配置为将数字状态的所述补偿电流转换成模拟状态的补偿电流。

本发明实施例还提供了一种功率放大电路，所述功率放大电路，包括：偏置电流产生电路和功率放大器；其中，

所述偏置电流产生电路，被配置为根据功率放大器的输出功率与温度变化的关系，产生与当前温度所在的温度区间对应的电路配置参数；根据所述电路配置参数，产生与所述输出功率变化的趋向相反的补偿电流；基于所述补偿电流，产生功率放大器的偏置电流，其中，所述功率放大器的输出功率与温度负相关；

所述功率放大器，与所述偏置电流产生电路相连，被配置为接收所述偏置电流，基于所述偏置电流，对功率进行放大。

上述技术方案中，所述偏置电流产生电路，包括：

温度检测子电路，被配置为检测功率放大器工作的当前温度。

上述技术方案中，其特征在于，所述功率放大器，包括：

砷化镓异质结双极型晶体管。

本发明实施例所提供的功率放大器的偏置电流产生电路，可以根据功率放大器的输出功率变化，产生与所述输出功率变化趋向相反的补偿电流，从而可以在不同的温度区间产生具有不同线性关系的补偿电流。在基于所述补偿电流，向功率放大器提供偏置电流时，能够针对输出功率的变化补偿温度对功率放大器的输出功率的影响，进而稳定功率放大器的输出功率，相比于现有技术中只能提供单一线性关系的补偿电路，能够进一步减小温度对功率放大器的输出功率的影响，使功率放大器能够更加稳定的放大信号。

附图说明

图1为本发明实施例功率放大电路的偏置电流产生电路的基本组成结构示意图；

图2为本发明实施例功率放大电路的偏置电流产生电路的具体组成结构示意图；

图3为本发明实施例偏置电流产生过程的基本流程示意图；

图4为本发明实施例IPTAT1、IrefA与温度Temp的关系示意图；

图5为本发明实施例IPTAT2、IrefB与温度Temp的关系示意图；

图6为本发明实施例补偿电流Icomp与温度Temp的关系示意图；

图7为本发明实施例功率放大电路的基本组成结构示意图。

具体实施方式

所述功率放大器的偏置电流不变时，功率放大器的输出功率随温度的升高而减小，在功率放大器的输入信号和偏置电流不变的情况下，由于输出功率随温度的升高而减小，功率放大器的输出会减小，会影响电路工作的性能。

在理想状态下，功率放大器能够不受温度影响，可以稳定地放大输入信号。因此，需要对功率放大器提供一定的温度补偿，减小温度对功率放大器的输出功率的影响，使功率放大器可以稳定地放大输出信号。

本发明实施例中，功率放大电路的偏置电流产生电路被配置为根据功率放大器的输出功率与温度变化的关系，产生与当前温度所在的温度区间对应的电路配置参数，进而根据所述电路配置参数产生与所述输出功率变化的趋向相反的补偿电流，基于所述补偿电流，为功率放大器提供偏置电流。所述偏置电流与所述输出功率变化的趋向相反，通过所述偏置电流，可以补偿功率放大器的输出功率随温度的变化，稳定功率放大器的输出功率。其中，所述功率放大器的输出功率与温度负相关。

为了能够更加详尽地了解本发明的特点与技术内容，下面结合附图对本发明的实现进行详细阐述。

本发明实施例中，功率放大电路的偏置电流产生电路的基本组成结构如图1所示，所述偏置电流产生电流包括：处理子电路101、补偿子电路102和偏置电流产生子电路103。

处理子电路101，被配置为根据功率放大器的输出功率与温度变化的关系，向补偿子电路102提供与当前温度所在的温度区间对应的电路配置参数。

所述补偿子电路102，与所述处理子电路101连接，被配置为根据所述电路配置参数，产生与所述输出功率变化的趋向相反的补偿电流。

所述偏置电流产生子电路103，与所述补偿子电路102连接，被配置为基于所述补偿电流，产生功率放大器的偏置电流。

其中，所述功率放大器的输出功率与温度负相关。

所述处理子电路101，可以为处理模块或者处理器，可以实时获取功率放大器工作的当前温度。处理子模块101可以根据实验数据显示的功率放大器的输出功率与温度变化的关系，在当前温度所在的温度区间，为所述补偿子电路102提供相应的电路配置参数。所述实验数据可以为功率放大器的输出功率与温度之间的对应关系，可以表征功率放大器的输出功率随温度的变化趋势。

所述电路配置参数可以包括：基准电流的倍乘系数、正温度系数电流的倍乘系数以及每个温度区间上对应的补偿电流大小等。所述补偿电流的大小，还可以为补偿子电路中的各个子电路产生电流的大小。所述每个温度区间对应不同的电路配置参数，所述电路配置参数可以为根据实验数据预先设置的。例如，在偏置电流和输入电流保持稳定的情况下，实验数据表明当前温度下，输出功率增大，那么可以设置较小的补偿电流对增大的输出功率进行补偿。在具体实施方式中，可以将电路配置参数转换成相应的指示信号，所述补偿子电路102可以根据指示信号进行相应的电路配置。

所述温度区间为根据一定的温度间隔预先划分的温度区间。可以将功率放大器的整个工作温度范围划分为不同的温度区间，每个温度区间的温度间隔可以相同，也可以根据电路工作的实际情况以不同的温度间隔划分温度区间。所述温度区间的个数可以为至少两个。

在每个温度区间上，所述处理子电路101向所述补偿子电路102提供相应的电路配置参数，所述补偿子电路102根据电路配置参数，产生与功率放大器的输出功率变化的趋向相反的补偿电流。

所述输出功率变化包括：输出功率缩小和/或输出功率增大。

所述补偿电流的变化趋势与所述输出功率变化趋势相反，表明：当功率放大器的输入稳定时，所述输出功率缩小则所述补偿电流增大，所述输出功率增大则所述补偿电流缩小。

所述功率放大器的输出功率与温度负相关，表明：所述功率放大器的偏置电流和功率放大器的输入稳定时，温度越高则所述功率放大器的输出功率越小。即，温度变化方向和所述功率放大器的输出功率变化方向是相反的。

补偿子电路102被配置为根据当前温度所在的温度区间的电路配置参数，输出与所述输出功率变化的趋向相反的补偿电流。所述补偿子电路102可以根据提供的电路配置参数，进行相应的电路配置，以输出与输出功率相适应的补偿电流。

所述偏置电流产生子电路103，被配置为基于所述温度区间的所述补偿电流，产生功率放大器的偏置电流。所述补偿电流可以作为偏置电流的一部分，在原有的偏置电流的基础上，将所述补偿电流作为偏置电流的一部分，为功率放大器提供偏置电流，补偿功率放大器的输出功率受温度的影响。

进一步地，所述偏置电流产生电路还包括：温度检测子电路104。

所述温度检测子电路104与所述处理子电路101连接，被配置为检测功率放大器工作的当前温度，并将检测的当前温度转换为电信号传递给处理子电路101。

可选地，所述偏置电流产生电路还包括：数模转换器105，与所述补偿子电路102和所述偏置电流产生子电路103连接，被配置为将数字状态的所述补偿电流转换成模拟状态的补偿电流。当所述补偿电流为数字状态时，还需要将补偿电流转换为模拟状态。在补偿电流已经为模拟状态的情况下，数模转化器可以省略。

在本发明实施例中，所述补偿子电路210的具体组成结构如图2所示，

所述补偿子电路210，包括：基准子电路211，第一系数可调子电路212。

所述基准子电路211，被配置为产生恒定的基准电流。所述基准电流不随温度的变化变化，具有恒定的电流值。基准电流的电流值与采用的电流源有关，具体可以根据整个电路的实际情况选择基准电流。

所述第一系数可调子电路212，与所述基准子电路211连接，被配置接收所述基准电流，根据所述电路配置参数，输出电流值为n倍基准电流的第一电流，其中，n与所述输出功率正相关，n大于0。所述第一系数可调子电路212可以根据电路配置参数，放大或缩小所述基准电流。

进一步地，所述补偿子电路210，还包括：正温度系数子电路213和第二系数可调子电路214。

所述正温度系数子电路213，被配置为产生与温度成正比的正温度系数电流。所述正温度系数电流可以由温控电流源产生。所述正温度系数电流可以随温度的变大而增大，随温度的减小而变小。

所述第二系数可调子电路214，与所述正温度系数子电路213连接，被配置为接收所述正温度系数电流，根据所述电路配置参数，输出电流值为m倍正温度系数电流的第二电流，其中，m与所述输出功率正相关，m大于0。所述第二系数可调子电路214可以在温度变化时，基于所述电路配置参数输出电流值为m倍正温度系数电流的第二电流。

所述m、n可以称为倍乘系数，m、n的取值可以根据电路配置参数而设定，例如，根据电路配置参数得到的指示信号越大，则m或n的取值越大，根据电路配置参数得到的指示信号越小，则m或n的取值越小。通过调整倍乘系数，可以调整所述第一电流和所述第二电流的大小。

进一步地，所述补偿子电路210，还包括：运算子电路215。

所述运算子电路215，与所述第一系数可调子电路212和第二系数可调子电路214连接，被配置为接收所述第一电流与所述第二电流，输出所述第一电流与第二电流的差值电流以及和值电流。所述运算子电路214具有至少两个接口，接收所述第一电流的接口与接收所述第二电流的接口为不同的接口。所述运算子电路214可以将两个接口的第一电流和第二电流作和以及作差，可以进一步提供不同电流值的补偿电流，以满足功率放大器对补偿电流的需求。

进一步地，所述补偿子电路210，还包括：选择子电路216。

所述选择子电路216，分别与所述第一系数可调子电路、第二系数可调子电路和所述运算子电路连接，被配置为在第一温度区间内，基于所述第一电流，输出所述补偿电流；或者，被配置为在第二温度区间内，基于所述差值电流输出所述补偿电流；或者，被配置为在第三温度区间内，基于所述第二电流输出所述补偿电流；或者，被配置为在第四温度区间内，基于接收的所述和值电流，输出所述补偿电流。

当所述当前温度所在的温度区间为第一温度区间时，可以将所述第一电流作为补偿电流进行输出。当所述当前温度所在的温度区间为第二温度区间时，可以将所述差值电流作为补偿电流进行输出。当所述当前温度所在的温度区间为第二温度区间时，可以将所述第二电流作为补偿电流进行输出。当所述当前温度所在的温度区间为第二温度区间时，可以将所述和值电流作为补偿电流向所述功率放大器进行输出。所述选择子电路216可以根据每个温度区间的电路配置参数，输出与功率放大器的输出功率相适应的补偿电流，进而减小温度对输出功率的影响，使功率放大器可以稳定地放大输入信号。

具体地，以图3中偏置电流的产生过程为例，对本发明实施例中的偏置电流产生电路进行说明。

本发明实施例中将具有相同功能的电路作为一个整体看待，在实际应用中，所述基准子电路、第一系数可调子电路、第二系数可调子电路、正温度系数子电路、运算子电路、选择子电路、数模转换器均可以设置为多个。

基准子电路321产生恒定的基准电流Iref，第一系数可调子电路322根据电路配置参数，可以为所述基准电流提供倍乘系数n1、n2、n3，n1、n2、n3的取值取决于每个温度区间上功率放大器的输出功率大小。

由倍乘系数n1作用后的电流为IrefA，IrefA＝n1×Iref，由倍乘系数n2作用后的电流为IrefB，IrefB＝n2×Iref，有倍乘系数n3作用后的电流Iref3，Iref3＝n3×Iref。系数可调子电流212输出IrefA、IrefB与Iref3。

正温度系数子电路323产生与温度成正比的正温度系数电流IPTAT，第二系数可调子电路324为所述正温度系数电流提供倍乘系数n4，n5，由倍乘系数n4作用后的电流为IPTAT1，IPTAT1＝n4×IPTAT，由倍乘系数n5作用后的电流为IPTAT2，IPTAT2＝n5×IPTAT。第二系数可调子电流324输出IPTAT1与IPTAT2。

运算子电路325接收IPTAT1与IrefA，IPTAT1、IrefA与温度的关系如图4所示。运算子电路324输出IPTAT1与IrefA的差值电流IPTAT1-IrefA；运算子电路325接收IPTAT2与IrefB，IPTAT2、IrefB与温度的关系如图5所示。运算子电路325输出IrefB与IPTAT2的差值电流IPTAT2-IrefB。

选择子电路326接收差值电流IPTAT1-IrefA、IPTAT2-IrefB和Iref3。根据每个温度区间的电路配置参数，在每个温度区间输出相应的补偿电流。当温度小于Tm时，输出补偿电流IPTAT2-IrefB；当温度在Tm与Tn之间时，输出补偿电流Iref3；当温度大于Tn时，输出补偿电流IPTAT1-IrefA。Tm与Tn为温度区间对应的温度端点，Tm小于Tn。最终输出的补偿电流Icomp与温度Temp的关系如图6所示。

本发明实施例还提供了一种功率放大电路，所述功率放大电路的基本组成结构如图7所示，所述功率放大电路，包括：偏置电流产生电路701和功率放大器702。

所述偏置电流产生电路701，被配置为根据功率放大器的输出功率与温度变化的关系，产生与当前温度所在的温度区间对应的电路配置参数；根据所述电路配置参数，产生与所述输出功率变化的趋向相反的补偿电流；基于所述补偿电流，产生功率放大器702的偏置电流，其中，所述功率放大器的输出功率与温度负相关。

所述功率放大器702，与所述偏置电流产生电路701相连，被配置为接收所述偏置电流，基于所述偏置电流，对功率进行放大。

所述偏置电流产生电路701可以在功率放大器702的输入信号和偏置电流保持稳定的情况下，根据功率放大器702工作的当前温度的变化，根据当前温度所在的温度区间，产生与所述输出功率变化的趋向相反的补偿电流。所述补偿电流作为偏置电流或者偏置电流的一部分，可以补偿所述功率放大器702的输出功率受温度的影响。

进一步地，所述偏置电流产生电路701包括：所述温度检测子电路，被配置为检测功率放大器702工作的当前温度。所述温度检测子电路可以实时获取功率放大器702工作的当前温度，进而偏置电流产生电路701可以根据当前温度，为功率放大器提供合适的偏置电流。

所述功率放大器702可以包括：砷化镓异质结双极型晶体管。

本发明实施例中的功率放大器可以为金属-氧化物-半导体(metal-oxide-semiconductor，MOS)场效应管、异质结双极晶体管(Heterojunction bipolartransistor，HBT)、双极结型晶体管(Bipolar Junction Transistor，BJT)等具有功率放大功能的电路元件。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种功率放大电路的偏置电流产生电路，其特征在于，包括：

处理子电路，被配置为根据功率放大器的输出功率与温度变化的关系，向补偿子电路提供与当前温度所在的温度区间对应的电路配置参数；

补偿子电路，与所述处理子电路连接，被配置为根据所述电路配置参数，产生与所述输出功率变化的趋向相反的补偿电流；

偏置电流产生子电路，与所述补偿子电路连接，被配置为基于所述补偿电流，产生功率放大器的偏置电流；

其中，所述功率放大器的输出功率与温度负相关。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：

温度检测子电路，与所述处理子电路连接，被配置为检测功率放大器工作的当前温度。

3.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述补偿子电路，还包括：

基准子电路，被配置为产生恒定的基准电流；

第一系数可调子电路，与所述基准子电路连接，被配置为接收所述基准电流，根据所述电路配置参数，输出电流值为n倍基准电流的第一电流，其中，n与所述输出功率正相关，n大于0。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述补偿子电路，还包括：

正温度系数子电路，被配置为产生与温度成正比的正温度系数电流；

第二系数可调子电路，与所述正温度系数子电路连接，被配置为接收所述正温度系数电流，根据所述电路配置参数，输出电流值为m倍正温度系数电流的第二电流，其中，m与所述输出功率正相关，m大于0。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述补偿子电路，还包括：

运算子电路，与所述第一系数可调子电路和第二系数可调子电路连接，被配置为接收所述第一电流与所述第二电流，输出所述第一电流与第二电流的差值电流以及和值电流。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述温度补偿电路，还包括：

选择子电路，分别与所述第一系数可调子电路、第二系数可调子电路和所述运算子电路连接，被配置为在第一温度区间内，基于所述第一电流，输出所述补偿电流；或者，被配置为在第二温度区间内，基于所述差值电流输出所述补偿电流；或者，被配置为在第三温度区间内，基于所述第二电流输出所述补偿电流；或者，被配置为在第四温度区间内，基于接收的所述和值电流，输出所述补偿电流。

7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述偏置电流产生电路还包括：

数模转换器，与所述补偿子电路连接，被配置为将数字状态的所述补偿电流转换成模拟状态的补偿电流。

8.一种功率放大电路，其特征在于，所述功率放大电路，包括：偏置电流产生电路和功率放大器；其中，

所述偏置电流产生电路，被配置为根据功率放大器的输出功率与温度变化的关系，产生与当前温度所在的温度区间对应的电路配置参数；根据所述电路配置参数，产生与所述输出功率变化的趋向相反的补偿电流；基于所述补偿电流，产生功率放大器的偏置电流，其中，所述功率放大器的输出功率与温度负相关；

所述功率放大器，与所述偏置电流产生电路相连，被配置为接收所述偏置电流，基于所述偏置电流，对功率进行放大。

9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，所述偏置电流产生电路，包括：

温度检测子电路，被配置为检测功率放大器工作的当前温度。

10.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，所述功率放大器，包括：

砷化镓异质结双极型晶体管。