CN107994897A - 一种偏置电流控制电路、方法以及功率放大控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种偏置电流控制电路，包括：压流转换电路和整形控制电路；其中，所述压流转换电路，用于对输入电压进行压流转换，获得转换电流；所述整形控制电路，用于根据第一电流和第二电流，对所述转换电流进行整形控制，获得相应的偏置电流；所述偏置电流跟随所述输入电压呈预设变化，使得功率放大控制电路中的功率放大管，在所述输入电压和所述偏置电流的作用下工作在预设区域。本发明还同时公开了一种偏置电流控制方法和功率放大控制电路。

Description

一种偏置电流控制电路、方法以及功率放大控制电路

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种偏置电流控制电路、方法以及功率放大控制电路。

背景技术

通常，采用全球移动通信系统(GSM，Global System for Mobile Communication)进行通信时，通信终端需要适时调整输出功率，即要求通信终端中射频(RF，RadioFrequency)功率放大器(PA，Power Amplifier)适时调整输出功率，以满足通信的需求。

图1为集成电路设计中实现功率放大控制的常用电路结构示意图，参照图1所示，该功率放大控制电路可以包括两个金属-氧化物半导体(MOS，Metal-OxideSemiconductor)场效应管，简称MOS管，也可以包括三个MOS管，亦或是更多MOS管，以下将详细介绍包括三个MOS管的功率放大控制电路，这三个MOS管分别用M1～M3表示，另外，该功率放大控制电路还包括一个电阻R1和一个电容C1；其中，M1导通后将偏置电流耦合到M2和M3上，M2和M3用于利用偏置电压VDD对射频信号进行功率放大，电容C1具有隔直流并接收射频输入信号的作用，在电阻R1的配合下，使射频输入信号RFin作用于M1，从而保证该功率放大控制电路的放大功能。同时，在该功率放大控制电路中，偏置电压VDD是随着控制电压Vramp变化而变化的，变化的曲线如图2所示；该电路通过调节控制电压Vramp，来调节偏置电压VDD，进而通过偏置电压VDD实现对输出功率放大能力的控制。从上面的描述可以看出，目前通信终端中RF PA一般是通过调节控制电压Vramp来调整输出功率。

为保证上述功率放大控制电路的稳定运行，M1、M2和M3都需要工作在预设的区域；比如，M1、M2和M3可以工作在饱和区或亚阈值区。然而，当输出中小功率时，控制电压Vramp较小，参照图2所示，偏置电压VDD也较低，在恒定的偏置电流Ibias作用下，M2会进入线性区；此时M2的跨导gm＝Kn*(W/L)*Vds，其中，Kn为常数，W/L为M2的宽长比，Vds为M2的源漏电压；如果M2的工作状态进入到线性区，从M2的跨导公式可知，偏置电压VDD上的干扰会调制到输出信号上，这样，会使GSM RF PA的临道泄漏变差。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明实施例期望提供一种偏置电流控制电路、方法以及功率放大控制电路，当输出中小功率时，能够减小偏置电压VDD对射频输出信号的影响，进而改善PA的临道泄漏。

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偏置电流控制电路，所述电路包括：压流转换电路和整形控制电路；其中，

所述压流转换电路，用于对输入电压进行压流转换，获得转换电流；

所述整形控制电路，用于根据第一电流和第二电流，对所述转换电流进行整形控制，获得相应的偏置电流；其中，

所述偏置电流跟随所述输入电压呈预设变化，使得功率放大控制电路中的功率放大管，在所述输入电压和所述偏置电流的作用下工作在预设区域。

上述方案中，所述整形控制电路包括：电流整形控制子电路和电流输出子电路；其中，

所述电流整形控制子电路，用于根据所述第二电流，对所述转换电流的波形参数进行控制，获得控制输出电流；

所述电流输出子电路，用于根据所述第一电流和控制输出电流，获得所述偏置电流。

上述方案中，所述电流整形控制子电路包括：第一整形控制子电路、第二整形控制子电路以及分流支路；其中，

所述第一整形控制子电路，用于对所述转换电流进行第一镜像处理，获得第一镜像电流；对所述转换电流进行第二镜像处理，获得第二镜像电流；

所述第二整形控制子电路，用于将所述第一镜像电流与所述第二电流求差，并对求差后的电流进行第三镜像处理，获得第三镜像电流；

所述分流支路，用于将所述第二镜像电流与所述第三镜像电流求差，获得所述控制输出电流。

上述方案中，所述电流输出子电路，用于将所述控制输出电流与所述第一电流求和，获得所述偏置电流。

上述方案中，所述偏置电流控制电路还包括：电平移位电路；其中，

所述电平移位电路，用于利用第三电流对输入电压进行电平移位，获得控制转换电压；

相应地，所述压流转换电路，用于对所述控制转换电压进行压流转换，获得所述转换电流。

上述方案中，所述电流输出子电路，用于对所述控制输出电流进行放大处理，获得放大电流；并将所述放大电流与所述第一电流求和，获得所述偏置电流。

本发明实施例还提供了一种偏置电流控制方法，所述方法包括：

对输入电压进行压流转换，获得转换电流；

根据第一电流和第二电流，对所述转换电流进行整形控制，获得相应的偏置电流；其中，

所述偏置电流跟随所述输入电压呈预设变化，使得功率放大控制电路中的功率放大管，在所述输入电压和所述偏置电流的作用下工作在预设区域。

上述方案中，所述根据第一电流和第二电流，对所述转换电流进行整形控制，获得相应的偏置电流包括：

根据所述第二电流，对所述转换电流的波形参数进行控制，获得控制输出电流；

根据所述第一电流和控制输出电流，获得所述偏置电流。

本发明实施例还提供了一种功率放大控制电路，所述功率放大控制电路包括：偏置电流控制电路和功率放大电路；

所述偏置电流控制电路包括：压流转换电路和整形控制电路；其中，

所述压流转换电路，用于对输入电压进行压流转换，获得转换电流；所述整形控制电路，用于根据第一电流和第二电流，对所述转换电流进行整形控制，获得相应的偏置电流；所述偏置电流跟随所述输入电压呈预设变化，使得功率放大控制电路中的功率放大管，在所述输入电压和所述偏置电流的作用下工作在预设区域；

所述功率放大电路，用于根据所述输入电压和所述偏置电流，对射频输入信号进行功率放大，获得射频输出信号。

上述方案中，所述功率放大电路包括：电流转换子电路和射频功率放大子电路；其中，

所述电流转换子电路，用于对所述偏置电流进行第四镜像处理，获得第四镜像电流；

所述射频功率放大子电路，用于根据所述第四镜像电流和所述输入电压，对射频输入信号进行功率放大，获得射频输出信号。

本发明实施例提供的偏置电流控制电路、方法以及功率放大控制电路，对输入电压进行压流转换，获得转换电流；根据第一电流和第二电流，对所述转换电流进行整形控制，获得相应的偏置电流；其中，所述偏置电流跟随所述输入电压呈预设变化，使得功率放大控制电路中的功率放大管，在所述输入电压和所述偏置电流的作用下工作在预设区域。由于偏置电流跟随所述输入电压呈预设变化，这样，当输出中小功率即输入电压较小时，偏置电流也较小，同时，功率放大控制电路中受所述输入电压控制的偏置电压VDD也较小，此时，可以避免功率放大控制电路中的功率放大管进入到线性区，进而能够避免或减弱将所述偏置电压VDD的干扰调制到射频输出信号上，减少所述偏置电压VDD对射频输出信号的影响，改善PA的临道泄漏。

附图说明

图1为集成电路设计中实现功率放大的常用电路结构示意图；

图2为电压VDD随控制电压Vramp的变化曲线示意图；

图3为本发明偏置电流控制电路实施例一的结构示意框图；

图4为所述偏置电流跟随所述输入电压的变化曲线示意图；

图5为本发明偏置电流控制电路实施例二的结构示意框图；

图6为本发明偏置电流控制电路实施例三的组成结构示意图；

图7为本发明偏置电流控制电路实施例四的结构示意框图；

图8为本发明偏置电流控制电路实施例五的组成结构示意图；

图9为本发明偏置电流控制方法实施例一的实现流程示意图；

图10为图9所示实现流程中根据第一电流和第二电流，对所述转换电流进行整形控制，获得相应的偏置电流的细化流程示意图；

图11为本发明功率放大控制电路实施例一的结构示意框图；

图12为本发明功率放大控制方法实施例一的实现流程示意图；

图13为图12所示实现流程中根据所述输入电压和偏置电流，对射频输入信号进行功率放大，获得射频输出信号的细化流程示意图。

具体实施方式

前面简单介绍了集成电路设计中实现功率放大控制的电路结构，以下将详细介绍功率放大控制电路的工作原理。

图1所示的电路中，M1和M2构成了MOS管基本电流镜，由MOS管基本电流镜的原理可知，M2所对应的支路中电流I2与M1所对应的参考支路中偏置电流Ibias之比约等于M2与M1的宽长比之比；因此，在M1和M2的宽长比确定的情况下(一般，M2的宽长比与M1的宽长比之比大于或等于1)，可以获得M2所对应的支路电流I2；由于M3串联在M2所对应的支路上，因此，M3的源漏电流也为I2。

另外，在M3的栅极上外接电压Vbias，使M3工作在预设区域，比如，使M3工作在饱和区或亚阈值区；在M2和M3所对应的支路上外接偏置电压VDD，该偏置电压VDD随控制电压Vramp的变化而变化，一方面给M2和M3的源漏极之间提供工作电压，另一方面对输出功率进行放大能力的控制。可见，在偏置电流Ibias、电压Vbias以及偏置电压VDD的相互配合下，可以为该功率放大电路提供合适的静态电流和静态电压。最后，在M2的栅极上通过电容C1耦合一个射频输入信号RFin，该射频输入信号RFin通过M2和M3进行放大，最终获得射频输出信号RFout，通过偏置电流Ibias、电压Vbias和偏置电压VDD实现对输出功率的放大能力的控制。

然而，这种结构决定了当输出中小功率即控制电压Vramp较小时，偏置电压VDD也较小，偏置电压VDD上的干扰会调制到射频输出信号上，从而使得PA的临道泄漏变差。

基于此，本发明实施例提供的方案，偏置电流控制电路根据第一电流和第二电流，将输入电压转换为偏置电流，获得跟随所述输入电压呈预设变化的偏置电流，使得功率放大控制电路中的功率放大管，在所述输入电压和所述偏置电流的作用下工作在预设区域。这样，当输出中小功率即输入电压较小时，偏置电流也较小，同时，功率放大控制电路中受所述输入电压控制的偏置电压VDD也较小，此时，可以避免功率放大控制电路中的功率放大管进入到线性区，进而能够避免或减弱将所述偏置电压VDD的干扰调制到射频输出信号上，减少所述偏置电压VDD对射频输出信号的影响，改善PA的临道泄漏。

在实际使用中，本发明实施例提供的功率放大控制电路也可以与图1所示的电路结构相同。但是，应当说明的是，如图1所示的从RFout到GND串联的MOS管可以为N个，其中，N>1；因此，本发明实施例提供的功率放大控制电路中的功率放大管即这些串联的MOS管并不局限于如图1所示的两个MOS管串联的场景。当然，这些串联的MOS管的类型也并不局限于N沟道MOS管(简称NMOS管)，可以是双极型晶体管或异质结晶体管。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图3为本发明偏置电流控制电路实施例一的结构示意框图，参照图3所示，本实施例的偏置电流控制电路包括：压流转换电路11和整形控制电路12；

所述压流转换电路11，用于对输入电压进行压流转换，获得转换电流；

所述整形控制电路12，用于根据第一电流和第二电流，对所述转换电流进行整形控制，获得相应的偏置电流；所述偏置电流跟随所述输入电压呈预设变化，使得功率放大控制电路中的功率放大管，在所述输入电压和所述偏置电流的作用下工作在预设区域。

这里，所述压流转换电路可以用压流转换器实现，也就是说，可以通过压流转换器对输入电压进行压流转换，来获得所述转换电流。

其中，实际应用时，压流转换器可以基于运算放大器来实现，也可以基于独立MOS管电路来实现，亦或是基于独立三极管电路来实现，只要是能够实现将所述输入电压转换成转换电流的器件都可以叫做压流转换器。且在所述压流转换器正常工作的情况下，所述输入电压与所述转换电流呈正比关系，也就是说，所述输入电压越大，所述转换电流也越大。

在一实施例中，如图3所示，所述整形控制电路12包括：电流整形控制子电路121和电流输出子电路122；其中，

所述电流整形控制子电路121，用于根据所述第二电流，对所述转换电流的波形参数进行控制，获得控制输出电流；

所述电流输出子电路122，用于根据所述第一电流和控制输出电流，获得所述偏置电流。

这里，随着输入电压的增大，所述转换电流随之增大，从理论上来说，只要能够保证功率放大控制电路中的功率放大管工作在预设区域，所述转换电流可以无限大；所述预设区域可以为饱和区，也可以为亚阈值区。然而，在实际应用中，为了节省电路的功耗以及保证元器件的使用寿命，所述电流整形控制子电路121需要对所述转换电流的波形参数进行控制，一方面，根据所述第二电流，对所述转换电流波形的幅度进行控制，使所述转换电流波形的幅度受所述第二电流的控制，从而使所述控制输出电流波形的幅度在可控范围内；另一方面，对所述转换电流波形的斜率进行控制，获得预设波形参数的控制输出电流。另外，所述第二电流可以通过恒定电流源获得。

这里，可以直接通过将所述控制输出电流与所述第一电流求和，来获得所述偏置电流；也可以先对所述控制输出电流进行放大处理，获得放大电流，然后将所述放大电流与所述第一电流求和，获得所述偏置电流。另外，所述第一电流可以通过恒定电流源获得。

所述偏置电流跟随所述输入电压呈预设变化，图4为所述偏置电流跟随所述输入电压的变化曲线示意图，参照图4所示，当所述输入电压小于第一阈值电压时，所述偏置电流等于第一电流(即曲线21)；当所述输入电压大于第二阈值电压时，所述偏置电流等于阈值电流(即曲线23)，所述阈值电流与第一电流和第二电流呈预设关系；当所述输入电压大于或等于第一阈值电压且小于或等于第二阈值电压时，所述偏置电流在所述第一电流和阈值电流之间呈线性变化(即曲线22)；所述阈值电流大于第一电流。

在实际应用中，所述第一阈值电压、第二阈值电压、第一电流、第二电流以及阈值电流都可以根据实际需要进行设置，具体设置将在后续实施例中进行详细说明。

应当说明的是，所述输入电压可以为控制电压Vramp，该控制电压Vramp可以控制功率放大控制电路中的偏置电压VDD，使所述偏置电压VDD随所述控制电压Vramp变化而变化，变化曲线如图2所示；这样，当输入电压较小时，所述偏置电流也较小，同时，偏置电压VDD也较小，此时，可以降低功率放大控制电路中功率放大管的过驱动电压，从而使该功率放大管工作在预设区域；而当输入电压增大时，所述偏置电流也随着增大，同时，偏置电压VDD也较大，从而保证该功率放大管始终处于预设区域。

可以理解的是，所述偏置电流跟随所述输入电压呈预设变化，使得功率放大控制电路中的功率放大管，在所述输入电压和所述偏置电流的作用下工作在预设区域，就能够减少偏置电压VDD对射频输出信号的影响，改善PA的临道泄漏，是因为：为保证功率放大控制电路的稳定运行，功率放大控制电路中的功率放大管都需要工作在预设区域；然而，当输出中小功率时，输入电压较低，功率放大控制电路中受所述输入电压控制的偏置电压VDD也较低，相应地，所述功率放大控制电路中的功率放大管的漏源间电压也较低，此时，若偏置电流恒定，当所述功率放大管的漏源电压小于该功率放大管的过驱动电压时，所述功率放大管进入到线性区，进而会将所述偏置电压VDD的干扰调制到射频输出信号上，从而会影响所述功率放大控制电路的输出信号临道泄漏。因此，可以通过偏置电流控制电路配置所述偏置电流，使所述偏置电流跟随所述输入电压呈预设变化；这样，当输出中小功率即输入电压较小时，所述偏置电流也较小，使功率放大控制电路中的功率放大管的漏源电压大于该功率放大管的过驱动电压，避免功率放大控制电路中的功率放大管进入到线性区，进而能够避免将所述偏置电压VDD的干扰调制到射频输出信号上，减少偏置电压VDD对射频输出信号的影响，改善PA的临道泄漏。

图5为本发明偏置电流控制电路实施例二的结构示意框图，参照图5所示，基于实施例一的偏置电流控制电路，在本实施例中，所述电流整形控制子电路121包括：第一整形控制子电路1211、第二整形控制子电路1212以及分流支路1213；其中，

所述第一整形控制子电路1211，用于对所述转换电流进行第一镜像处理，获得第一镜像电流；对所述转换电流进行第二镜像处理，获得第二镜像电流；

所述第二整形控制子电路1212，用于将所述第一镜像电流与所述第二电流求差，并对求差后的电流进行第三镜像处理，获得第三镜像电流；

所述分流支路1213，用于将所述第二镜像电流与所述第三镜像电流求差，获得所述控制输出电流。

相应地，所述电流输出子电路122，用于将所述控制输出电流与第一电流求和，获得所述偏置电流。

这里，所述第一整形控制子电路可以通过第一电流镜实现，该第一电流镜有两条输出支路，分别对所述转换电流进行第一镜像处理和第二镜像处理。

这里，所述第二整形控制子电路可以通过第二电流镜和第二电流源实现，所述第二电流镜与所述第二电流源并联。

这里，所述分流支路可以与所述第二整形控制子电路1212并联，从而实现对所述第一整形控制子电路1211中的第二镜像电流进行分流。

图6为本发明偏置电流控制电路实施例三的组成结构示意图，该实施例为图5所示电路的一个具体应用实例。参照图6所示，本实施例的偏置电流控制电路包括：运算放大器OA，第一N沟道MOS管(简称NMOS管)NM1、第二NMOS管NM2、第三NMOS管NM3、第一P沟道MOS管(简称PMOS管)PM1、第二PMOS管PM2、第三PMOS管PM3、第一电阻R1、第一电流源S1、第二电流源S2、以及第三电流源S3；

其中，压流转换电路11包括：运算放大器OA，第一NMOS管NM1、第一电阻R1以及第三电流源S3；

第一整形控制子电路1211包括：第一PMOS管PM1、第二PMOS管PM2以及第三PMOS管PM3；

第二整形控制子电路1212包括：第二NMOS管NM2、第三NMOS管NM3以及第二电流源S2；

电流输出子电路122包括：第一电流源S1。

本实施例的偏置电流控制电路的连接关系为：

在压流转换电路11中，所述运算放大器OA的同相输入端用于接收所述控制电压Vramp，反相输入端与所述第一NMOS管NM1的源极连接，输出端与所述第一NMOS管NM1的栅极连接；所述第一NMOS管NM1的漏极与所述第一整形控制子电路1211连接；所述第一电阻R1串联于所述第一NMOS管NM1的源极与接地端之间；所述第三电流源S3的正极与第一预设电压源连接，负极与所述第一NMOS管NM1的源极连接。

在第一整形控制子电路1211中，所述第一PMOS管PM1、第二PMOS管PM2和第三PMOS管PM3构成PMOS电流镜；其中，所述第一PMOS管PM1的漏极与所述第一NMOS管NM1的漏极连接，源极与第一预设电压源连接，且所述第一PMOS管PM1的栅极与所述第一PMOS管PM1的漏极连接；所述第二PMOS管PM2的漏极与所述第二整形控制子电路1212连接，源极与所述第一预设电压源连接；所述第三PMOS管PM3的漏极与所述第二整形控制子电路1212连接，源极与所述第一预设电压源连接。

在第二整形控制子电路1212中，所述第二NMOS管NM2和第三NMOS管NM3构成NMOS电流镜；其中，所述第二NMOS管NM2的漏极与所述第二PMOS管PM2的漏极连接，源极与接地端连接；所述第三NMOS管NM3的漏极与所述第三PMOS管NM3的漏极连接，源极与接地短连接；所述第二电流源S2的正极与所述第二NMOS管NM2的漏极连接，负极与接地端连接。

相应地，所述分流支路1213的一端与所述第三NMOS管的漏极连接，另一端与所述偏置电流控制电路的输出端连接。

在所述电流输出子电路122中，所述第一电流源S1的正极与第一预设电压源连接，负极与所述偏置电流控制电路的输出端连接，且所述第一电流源S1与所述分流支路1213并联。所述偏置电流控制电路的输出端输出偏置电流Ibias。

应当说明的是，所述第一预设电压源为模拟电压源，以保证该偏置电流控制电路中各元器件的正常稳定工作。

另外，为了调节偏置电流Ibias在所述第一电流和阈值电流之间线性变化的斜率，所述第一电阻R1可以为可变电阻。

以下将详细介绍该偏置电流控制电路的工作原理。

根据运算放大器OA输入端的虚短特性，所述运算放大器OA的同相输入端和反相输入端的电压都为控制电压Vramp；又根据所述运算放大器OA输入端的虚断特性，所述运算放大器OA输入端不会流过电流，控制电压Vramp在第一电阻R1上产生的转换电流都流过第一NMOS管NM1和第一PMOS管PM1所在的支路，该转换电流为Iz＝Vramp/R。

所述转换电流经过PMOS电流镜的第一镜像处理，获得第二PMOS管PM2所在支路的第一镜像电流，又经过PMOS电流镜的第二镜像处理后，获得第三PMOS管PM3所在支路的第二镜像电流。

所述第一镜像电流分成两条支路的电流，一条流经第二电流源S2所在支路，另一条流经第二NMOS管NM2所在支路；由于第二电流源S2所在支路的电流是确定的，为第二电流，因此，可以获得所述第二NMOS管NM2所在支路的电流，该电流为所述第一镜像电流减去第二电流；所述第二NMOS管NM2所在支路的电流又经NMOS电流镜的第三镜像处理，获得第三NMOS管NM3所在支路的电流即第三镜像电流。

所述第二镜像电流也分成两条支路的电流，一条流经分流支路，另一条流经所述第三NMOS管NM3所在支路，因此，分流支路的电流即控制输出电流为所述第二镜像电流减去所述第三镜像电流。

最后，将所述控制输出电流与所述第一电流源S1所在支路的电流即第一电流求和，获得偏置电流Ibias。

应当说明的是，由于压流转换电路的关断电压Offset以及所述第二电流的限流作用，所述偏置电流控制电路的运行可以分成三个阶段：

第一阶段为：当所述控制电压Vramp小于或等于所述关断电压Offset(所述关断电压Offset对应图4中的第一阈值电压)时，由于运算放大器OA不能正常工作，所述转换电流接近于0，此时，所述转换电流经第一镜像处理、第二镜像处理以及第三镜像处理后仍然接近于0；因此，所述偏置电流Ibias不随所述控制电压Vramp变化而变化，为第一电流，该阶段对应如图4所示的曲线21。其中，所述关断电压Offset等于第三电流源S3的电流和电阻R1的乘积。

第二阶段为：当所述控制电压Vramp大于所述关断电压Offset时，所述运算放大器OA正常工作，随着所述控制电压Vramp的增大，所述转换电流也增大，相应地，所述第一镜像电流也随着增大；当所述第一镜像电流小于或等于所述第二电流时，所述第一镜像电流全部流经第二电流源S2所在支路，因而所述第二NMOS管NM2所在支路的电流为0，所述第三镜像电流为0，所述控制输出电流为所述转换电流经第二镜像处理后获得的第二镜像电流，所述偏置电流Ibias为所述第二镜像电流加上第一电流。由于所述转换电流与控制电压Vramp呈线性变化，斜率受第一电阻R1的控制，因此，在对所述转换电流进行线性处理后，所述偏置电流Ibias随控制电压Vramp也呈线性变化。该阶段对应如图4所示的曲线22，可以通过调节第一电阻R1的阻值来调节曲线22的斜率，所述第二阈值电压表征使所述第一镜像电流等于所述第二电流时的输入电压，所述阈值电流表征当第一镜像电流等于第二电流时的偏置电流。

第三阶段为：当所述输入电压大于第二阈值电压时，随着所述转换电流的增大，所述第一镜像电流大于所述第二电流，此时，所述第二NMOS管NM2所在支路存在所述第一镜像电流的分流电流，该分流电流经第三镜像处理后，获得所述第二镜像电流的分流电流。当流过所述第三PMOS管PM3的电流与流过第一PMOS管PM1的电流之比和流过所述第三NMOS管NM3的电流与流过第一PMOS管PM1的电流之比相同时，所述第二镜像电流的增长比例与所述第三镜像电流的增长比例相等，从而使所述第二镜像电流与第三镜像电流的差值恒定，进而使所述偏置电流Ibias恒定趋于阈值电流。该阶段对应如图4所示的曲线23。

图7为本发明偏置电流控制电路实施例四的结构示意框图，参照图7所示，基于实施例一的偏置电流控制电路，在本实施例中，所述偏置电流控制电路还包括：电平移位电路13；其中，

所述电平移位电路13，用于利用第三电流对输入电压进行电平移位，获得控制转换电压；

相应地，所述压流转换电路11，用于对所述控制转换电压进行压流转换，获得所述转换电流；

所述电流整形控制子电路121，用于根据所述第二电流，对所述转换电流的波形参数进行控制，获得控制输出电流；

所述电流输出子电路122，用于对所述控制输出电流进行放大处理，获得放大电流；并将所述放大电流与所述第一电流求和，获得所述偏置电流。

这里，所述控制转换电压大于所述输入电压，以提高所述压流转换器件的驱动电压，保证所述压流转换器件的正常运行。另外，所述第三电流可以通过恒定电流源获得。

这里，可以通过电流控制电流器对所述控制输出电流进行放大处理，获得放大电流，该放大电流随所述控制输出电流变化而变化，可以为所述控制输出电流的倍数，也就是说，放大电流等于控制输出电流的n倍。从理论上来说，n可以为任意正数，在实际应用中，为了实现以小的电流代价获得所需的偏置电流，n可以设置为大于或等于1的正数。

图8为本发明偏置电流控制电路实施例五的组成结构示意图，该实施例为图7所示电路的一个具体应用实例。参照图8所示，本实施例的偏置电流控制电路包括：第一PMOS管PM1、第二PMOS管PM2、第一NMOS管NM1、第二NMOS管NM2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电流源S1、第二电流源S2、第三电流源S3、第四电流源S4、以及电流控制电流器CCCS；

其中，电平移位电路13包括：所述第一PMOS管PM1、第一电阻R1以及第三电流源S3；

压流转换电路11包括：所述第一NMOS管NM1和第三电阻R3；

电流整形控制子电路121包括：所述第二PMOS管PM2、第二NMOS管NM2、第二电阻R2、第四电阻R4、第二电流源S2以及第四电流源S4；

电流输出子电路122包括：电流控制电流器CCCS和第一电流源S1。

电流控制电流器CCCS，可以由数字模拟转换器DAC来实现，或由各种电流镜来实现。

本实施例的偏置电流控制电路的连接关系为：

在电平移位电路13中，所述第一PMOS管PM1的栅极用于接收所述控制电压Vramp，源极与所述第一电阻R1的一端连接，漏极与接地端连接；所述第三电流源S3的正极与第二预设电压源连接，负极与所述第一电阻R1的另一端连接。

在压流转换电路11中，所述第一NMOS管NM1的栅极与所述第三电流源S3的负极连接，源极与所述第三电阻R3的一端连接，漏极与所述电流输出子电路122连接；所述第三电阻R3的另一端与所述电流整形控制子电路121连接。

在所述电流整形控制子电路121中，所述第二PMOS管PM2的栅极与第三预设电压源Vmid连接，源极与第二电阻R2的一端连接，漏极与接地端连接；所述第四电流源S4的正极与所述第二预设电压源连接，负极与所述第二电阻R2的另一端连接；所述第二NMOS管NM2的栅极与所述第四电流源S4的负极连接，源极与所述第四电阻R4的一端连接，漏极与所述第二预设电压源连接；所述第二电流源S2的正极与所述第四电阻R4的另一端连接，负极与接地端连接；另外，所述第四电阻R4与所述第三电阻R3并联连接。

在所述电流输出子电路122中，所述电流控制电流器CCCS的输入端与所述第一NMOS管NM1的漏极连接，输出端与所述偏置电流控制电路的输出端连接；所述第一电流源S1的正极与所述第二预设电压源连接，负极与所述偏置电流控制电路的输出端连接。所述偏置电流控制电路的输出端输出偏置电流Ibias。

应当说明的是，为了调节偏置电流Ibias在所述第一电流和阈值电流之间线性变化的斜率，所述第三电阻R3和/或第四电阻R4可以为可变电阻；所述第二预设电压源为模拟电压源，以保证该偏置电流控制电路中各元器件的正常稳定工作。

以下将详细介绍该偏置电流控制电路的工作原理。

由于第三电流源S3和第一电阻R1的影响以及所述第一PMOS管PM1栅极与源极之间的电压作用，所述控制电压Vramp经电平移位后，获得控制转换电压，该控制转换电压即为所述第一NMOS管NM1的栅极电压，该栅极电压大于所述控制电压Vramp，从而使控制电压Vramp较小时仍能保证第一NMOS管NM1的正常工作。

所述控制转换电压经第一NMOS管NM1的压流转换后，获得转换电流，该转换电流即为所述第一NMOS管NM1所在支路的电流。

由于所述第一NMOS管NM1所在支路与所述第二NMOS管NM2所在支路并联，且并联后的电流受所述第二电流源S2所在支路的第二电流影响，因此，所述第二NMOS管NM2所在支路的电流会间接控制所述转换电流，获得控制输出电流，该控制输出电流即为所述第一NMOS管NM1所在支路被控制后的电流。

最后，对所述控制输出电流经电流控制电流器CCCS进行放大处理后，获得放大电流，所述放大电流与所述第一电流源S1所在支路的第一电流求和，获得偏置电流Ibias。

同样，由于第一NMOS管NM1的截止电压Offset1原因以及所述第二电流的限流作用，所述偏置电流控制电路的运行可以分成三个阶段；

第一阶段为：所述第一NMOS管NM1所在支路的电流与所述第二NMOS管NM2所在支路的电流之和为一定值，该定值为第二电流；因此，当控制电压Vramp大于第三预设电压源Vmid时，流经第一NMOS管NM1的电流比流经第二NMOS管NM2的电流多，当控制电压Vramp小于第三预设电压源Vmid时，流经第一NMOS管NM1的电流比流经第二NMOS管NM2的电流少。而当所述控制电压Vramp经电平移位后的电压小于或等于所述截止电压Offset1时，所述控制电压Vramp相对于所述第三预设电压源Vmid过小，并且所述第一NMOS管NM1处于关断状态，因而所述转换电流为0；进而使所述偏置电流Ibias不随所述控制电压Vramp变化而变化，为第一电流，该阶段对应如图4所示的曲线21。所述第一阈值电压表征使所述第一NMOS管NM1开始导通的输入电压。

第二阶段为：当所述控制电压Vramp经电平移位后的电压大于所述截止电压Offset1时，所述第一NMOS管NM1处于导通状态，随着所述控制电压Vramp的增大，所述转换电流也增大；当所述转换电流小于第二电流时，所述第二电流源S2的正极电压增大，从而使所述第二NMOS管NM2所在支路的电流减少，最终控制所述第一NMOS管NM1所在支路的电流与所述第二NMOS管NM2所在支路的电流之和为第二电流；此时，所述第一NMOS管NM1所在支路被控制后的电流即控制输出电流等于转换电流，对所述控制输出电流经电流控制电流器CCCS进行放大处理后，获得放大电流，所述放大电流与所述第一电流源S1所在支路的第一电流求和，获得偏置电流Ibias。由于所述转换电流与控制电压Vramp经电平移位后的电压呈线性变化，在所述第四电阻R4固定的情况下，斜率受第三电阻R3的控制；且由于控制电压Vramp的电平移位为线性处理，因此，在对所述转换电流进行线性处理后，所述偏置电流Ibias随控制电压Vramp也呈线性变化。该阶段对应如图4所示的曲线22，可以通过调节第三电阻R3的阻值来调节曲线22的斜率，所述第二阈值电压表征使所述转换电流等于第二电流的输入电压，所述阈值电流表征转换电流等于第二电流时的偏置电流。

应当说明的是，在第二阶段中，所述第四电阻R4也可以调节曲线22的斜率，当第四电阻R4的阻值变化时，所述第二NMOS管NM2所在支路的电流也随之变化，从而使所述第一NMOS管NM1所在支路的电流随之变化，最终控制曲线22的斜率。另外，所述第三预设电压源Vmid为可调电压源，所述偏置电流控制电路可以通过调节所述第三预设电压源Vmid的电压值，来调节曲线22的中点所对应的控制电压Vramp值。

第三阶段为：当所述控制电压Vramp大于第二阈值电压，所述控制电压Vramp相对于所述第三预设电压源Vmid过大，且所述转换电流受所述第二电流的限制，使所述转换电流等于第二电流，进而使所述偏置电流Ibias恒定趋于阈值电流。该阶段对应图4所示的曲线23。

基于上述实施例的偏置电流控制电路，本发明实施例还提供了一种偏置电流控制方法，图9为本发明偏置电流控制方法实施例一的实现流程示意图，参照图9所示，本实施例的偏置电流控制方法包括以下步骤：

步骤301，对输入电压进行压流转换，获得转换电流；

步骤302，根据第一电流和第二电流，对所述转换电流进行整形控制，获得相应的偏置电流；其中，所述偏置电流跟随所述输入电压呈预设变化，使得功率放大控制电路中的功率放大管，在所述输入电压和所述偏置电流的作用下工作在预设区域。

图10为图9所示实现流程中根据第一电流和第二电流，对所述转换电流进行整形控制，获得相应的偏置电流的细化流程示意图，参照图10所示，步骤302具体包括以下步骤：

步骤3021，根据所述第二电流，对所述转换电流的波形参数进行控制，获得控制输出电流；

步骤3022，根据所述第一电流和控制输出电流，获得所述偏置电流。

应当说明的是，上述方法实施例的描述，与上述电路实施例的描述是类似的，具有同电路实施例相似的有益效果，因此不做赘述。对于本发明方法实施例中未披露的技术细节，请参照本发明电路实施例的描述而理解，为节约篇幅，因此不再赘述。

基于上述实施例提供的偏置电流控制电路，本发明实施例还提供一种功率放大控制电路，图11为本发明功率放大控制电路实施例一的结构示意框图，参照图11所示，本实施例的功率放大控制电路包括：偏置电流控制电路41和功率放大电路42；其中，

所述偏置电流控制电路41，用于对输入电压进行压流转换，获得转换电流；并根据第一电流和第二电流，对所述转换电流进行整形控制，获得相应的偏置电流；所述偏置电流跟随所述输入电压呈预设变化，使得功率放大控制电路中的功率放大管，在所述输入电压和所述偏置电流的作用下工作在预设区域；

所述功率放大电路42，用于根据所述输入电压和偏置电流，对射频输入信号进行功率放大，获得射频输出信号。

应当说明的是，由于功率放大电路中偏置电压VDD受所述输入电压控制，使所述偏置电压VDD跟随所述输入电压变化而变化，变化曲线如图2所示；因此，所述功率放大电路实质上是根据偏置电压VDD和偏置电流，对射频输入信号进行功率放大，获得射频输出信号。

在该实施例中，如图11所示，所述功率放大电路42包括：电流转换子电路421和射频功率放大子电路422；其中，

所述电流转换子电路421，用于对所述偏置电流进行第四镜像处理，获得第四镜像电流；

所述射频功率放大子电路422，用于根据所述第四镜像电流和所述输入电压，对射频输入信号进行功率放大，获得射频输出信号。

所述偏置电流控制电路41的具体组成及对应的功能已在上文详述，这里不再赘述。

基于上述实施例的功率放大控制电路，本发明实施例还提供了一种功率放大控制方法，图12为本发明功率放大控制方法实施例一的实现流程示意图，参照图12所示，本实施例的功率放大控制方法包括以下步骤：

步骤501，对输入电压进行压流转换，获得转换电流；并根据第一电流和第二电流，对所述转换电流进行整形控制，获得相应的偏置电流；所述偏置电流跟随所述输入电压呈预设变化，使得功率放大控制电路中的功率放大管，在所述输入电压和所述偏置电流的作用下工作在预设区域；

步骤502，根据所述输入电压和偏置电流，对射频输入信号进行功率放大，获得射频输出信号。

图13为图12所示实现流程中根据所述输入电压和偏置电流，对射频输入信号进行功率放大，获得射频输出信号的细化流程示意图，参照图13所示，步骤502具体包括以下步骤：

步骤5021，对所述偏置电流进行第四镜像处理，获得第四镜像电流；

步骤5022，根据所述第四镜像电流和所述输入电压，对射频输入信号进行功率放大，获得射频输出信号。

应当说明的是，上述功率放大控制方法实施例的描述，与上述功率放大控制电路实施例的描述是类似的，具有同功率放大控制电路实施例相似的有益效果，因此不做赘述。对于本发明功率放大控制方法实施例中未披露的技术细节，请参照本发明功率放大控制电路实施例的描述而理解，为节约篇幅，因此不再赘述。

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。凡在本发明的精神和范围之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种偏置电流控制电路，其特征在于，所述偏置电流控制电路包括：压流转换电路和整形控制电路；其中，

所述压流转换电路，用于对输入电压进行压流转换，获得转换电流；

所述整形控制电路，用于根据第一电流和第二电流，对所述转换电流进行整形控制，获得相应的偏置电流；其中，

所述偏置电流跟随所述输入电压呈预设变化，使得功率放大控制电路中的功率放大管，在所述输入电压和所述偏置电流的作用下工作在预设区域。

2.根据权利要求1所述的偏置电流控制电路，其特征在于，所述整形控制电路包括：电流整形控制子电路和电流输出子电路；其中，

所述电流整形控制子电路，用于根据所述第二电流，对所述转换电流的波形参数进行控制，获得控制输出电流；

所述电流输出子电路，用于根据所述第一电流和控制输出电流，获得所述偏置电流。

3.根据权利要求2所述的偏置电流控制电路，其特征在于，所述电流整形控制子电路包括：第一整形控制子电路、第二整形控制子电路以及分流支路；其中，

所述第一整形控制子电路，用于对所述转换电流进行第一镜像处理，获得第一镜像电流；对所述转换电流进行第二镜像处理，获得第二镜像电流；

所述第二整形控制子电路，用于将所述第一镜像电流与所述第二电流求差，并对求差后的电流进行第三镜像处理，获得第三镜像电流；

所述分流支路，用于将所述第二镜像电流与所述第三镜像电流求差，获得所述控制输出电流。

4.根据权利要求3所述的偏置电流控制电路，其特征在于，所述电流输出子电路，用于将所述控制输出电流与所述第一电流求和，获得所述偏置电流。

5.根据权利要求2所述的偏置电流控制电路，其特征在于，所述偏置电流控制电路还包括：电平移位电路；其中，

所述电平移位电路，用于利用第三电流对输入电压进行电平移位，获得控制转换电压；

相应地，所述压流转换电路，用于对所述控制转换电压进行压流转换，获得所述转换电流。

6.根据权利要求5所述的偏置电流控制电路，其特征在于，所述电流输出子电路，用于对所述控制输出电流进行放大处理，获得放大电流；并将所述放大电流与所述第一电流求和，获得所述偏置电流。

7.一种偏置电流控制方法，其特征在于，所述方法包括：

对输入电压进行压流转换，获得转换电流；

根据第一电流和第二电流，对所述转换电流进行整形控制，获得相应的偏置电流；其中，

所述偏置电流跟随所述输入电压呈预设变化，使得功率放大控制电路中的功率放大管，在所述输入电压和所述偏置电流的作用下工作在预设区域。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据第一电流和第二电流，对所述转换电流进行整形控制，获得相应的偏置电流包括：

根据所述第二电流，对所述转换电流的波形参数进行控制，获得控制输出电流；

根据所述第一电流和控制输出电流，获得所述偏置电流。

9.一种功率放大控制电路，其特征在于，所述功率放大控制电路包括：偏置电流控制电路和功率放大电路；

所述偏置电流控制电路包括：压流转换电路和整形控制电路；其中，

所述压流转换电路，用于对输入电压进行压流转换，获得转换电流；所述整形控制电路，用于根据第一电流和第二电流，对所述转换电流进行整形控制，获得相应的偏置电流；所述偏置电流跟随所述输入电压呈预设变化，使得功率放大控制电路中的功率放大管，在所述输入电压和所述偏置电流的作用下工作在预设区域；

所述功率放大电路，用于根据所述输入电压和所述偏置电流，对射频输入信号进行功率放大，获得射频输出信号。

10.根据权利要求9所述的功率放大控制电路，其特征在于，所述功率放大电路包括：电流转换子电路和射频功率放大子电路；其中，

所述电流转换子电路，用于对所述偏置电流进行第四镜像处理，获得第四镜像电流；

所述射频功率放大子电路，用于根据所述第四镜像电流和所述输入电压，对射频输入信号进行功率放大，获得射频输出信号。