CN108418563A - 一种功率放大器的反馈控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种功率放大器的反馈控制电路。所述电路包括反馈采集电路，VLDO控制电路、射频信号放大电路、扼流电感以及匹配电路；所述反馈采集电路用于通过采集管采集电压信号，转换为输出电流信号送到所述VLDO控制电路；所述VLDO控制电路用于接收所述输出电流信号，同Vramp电压共同控制输出VLDO电压信号；所述射频信号放大电路用于接收所述VLDO电压信号，与所述扼流电感和匹配电路共同调节所述输出电压信号的电压和功率。本发明提高了对射频信号的滤波效果；避免了电流控制技术中由于使用采样电阻导致芯片成本和测试成本的提高；也避免了电压控制技术中采用大PMOS管导致成本的提高。
Description
技术领域
本发明涉及手机通信技术领域，尤其涉及一种功率放大器的反馈控制电路。
背景技术
目前，功率放大器的功率控制方法分为电流控制和电压控制。
电流控制技术又称为基极控制技术，为闭环控制，通过检测功率放大器输出级的电流来反映输出功率，通过在功率放大器输出级的电源上串联一个小采样电阻，采样电阻将电流信号转化为电压信号，此电压信号同Vramp电压合成后通过调整功率放大器的偏置电流来实现功率控制。
电压控制技术又称为集电极控制技术，将功率放大器的输出电压反馈到峰值检波器中，峰值检波器的输出电压同Vramp合成后共同控制LDO，LDO为功率放大器提供电源。
然而，由于电流控制技术需要精确的采样电阻，导致芯片集成成本高和测试成本高(需要Fuse电路对电阻进行校准)；而电压控制技术由于控制器LDO需要PMOS管供电，其尺寸很大，成本较高，二者都有自己的缺点。
发明内容
为了解决上述背景技术的缺点，本申请拟提供一种功率放大器的反馈控制电路，在实现功率放大器功率控制的基础上，避免由于使用采样电阻导致芯片成本和测试成本提高，也避免采用大PMOS管导致成本提高等的问题的发生。
本发明提供一种功率放大器的反馈控制电路，所述电路包括反馈采集电路，VLDO控制电路、射频信号放大器电路、扼流电感以及匹配电路；
所述反馈采集电路用于通过采集管采集电压信号，转换为输出电流信号送到所述VLDO控制电路；
所述VLDO控制电路用于接收所述输出电流信号，同Vramp电压共同控制输出VLDO电压信号；
所述射频信号放大器电路用于接收所述VLDO电压信号，与所述扼流电感和匹配电路共同调节所述输出电压信号的电压和功率。
进一步地，还包括偏置电路、隔直电容，所述偏置电路和隔直电容用于调节所述输出电压信号的功率，其中：
所述偏置电路一端连接VLDO控制电路的VLDO电压输出端，另一端连接所述射频信号放大器电路；
所述隔直电容一端连接所述采集管，另一端连接所述射频信号放大器电路。
进一步地，所述反馈采集电路包括电流采样电路、电压转电流电路，其中：
所述电流采样电路用于通过采集管采集电压信号，送到所述电压转电流电路；
所述电压转电流电路用于将接收到的电压信号转换为输出电流信号送到所述VLDO控制电路。
进一步地，所述电流采样电路包括第一级低通滤波电路，其中：
所述第一级低通滤波电路用于将采集的电压信号，过滤掉部分射频信号，调节到合适的比例送到所述电压转电流电路。
进一步地，所述电压转电流电路包括第二级低通滤波电路，其中：
所述第二级低通滤波电路用于对转换后的电流信号过滤掉其中大部分射频信号，将得到的输出电流信号送到所述VLDO控制电路。
进一步地，所述射频信号放大器电路包括三个电性连接的N型放大器或一个N型开关管，用于接收所述VLDO电压信号，与所述扼流电感和匹配电路共同调节所述输出电压信号的电压和功率。
进一步地，所述电压转电流电路包括电阻R1，所述电流采样电路包括电阻R2，调整R1与R2的比例关系可以调整所述输出电流信号的数值。
进一步地，所述反馈采集电路包含放大器1，所述射频信号放大器电路包含放大器2，调整放大器1与放大器2的比例关系可以调整所述输出电流信号的数值。
进一步地，所述VLDO控制电路包含电性连接的放大器、P型调整管、第一反馈电阻R4、第二反馈电阻R5、稳压电容，调整R4与R5的比例关系可以调整VIDO的电压。
进一步地，所述电流输出信号同Vramp电压共同控制VLDO的方式为：在Vramp电压较低时，电流输出信号Ifb电流很小，主要是Vramp来控制VLDO的输出；随着Vramp电压进一步提高，Ifb电流逐渐变大，起到主反馈作用。
本发明取得了以下有益效果：
本发明提供的一种功率放大器的功率控制电路，进一步提高了对射频信号的滤波效果，避免射频信号的强弱影响反馈电路的工作状态；在实现功率放大器功率控制的基础上，避免了电流控制技术中由于使用采样电阻导致芯片成本和测试成本的提高；也避免了电压控制技术中采用大PMOS管导致成本的提高。
附图说明
图1是本发明实施例一的功率放大器的反馈控制电路的原理图。
图2是本发明实施例二的功率放大器的反馈控制电路的原理图。
图3是本发明实施例三的功率放大器的反馈控制电路的原理图。
图4是本发明实施例四的功率放大器的反馈控制电路的原理图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。
本发明提供一种一种功率放大器的反馈控制电路，所述电路包括反馈采集电路，VLDO控制电路、射频信号放大器电路、扼流电感以及匹配电路；所述反馈采集电路用于通过采集管采集电压信号，转换为输出电流信号送到所述VLDO控制电路；所述VLDO控制电路用于接收所述输出电流信号，同Vramp电压共同控制输出VLDO电压信号；所述射频信号放大器电路用于接收所述VLDO电压信号，与所述扼流电感和匹配电路共同调节所述输出电压信号的电压和功率。所述电路中附图标记VBAT为电源正极，RF_IN为输入端，RF_OUT为输出端。
所述反馈采集电路包括电流采样电路、电压转电流电路，其中：所述电流采样电路用于通过采集管采集电压信号，送到所述电压转电流电路；所述电压转电流电路用于将接收到的电压信号转换为输出电流信号送到所述VLDO控制电路。
所述电流采样电路包括第一级低通滤波电路，其中：所述第一级低通滤波电路用于将采集的电压信号，过滤掉部分射频信号，调节到合适的比例送到所述电压转电流电路。
所述电压转电流电路包括第二级低通滤波电路，其中：所述第二级低通滤波电路用于对转换后的电流信号过滤掉其中大部分射频信号，将得到的输出电流送到所述VLDO控制电路。
所述射频信号放大器电路包括三个电性连接的N型放大器或一个N型开关管，用于接收所述VLDO电压信号，与所述扼流电感和匹配电路共同调节所述输出电压信号的电压和功率。
所述电压转电流电路包括电阻R1，所述电流采样电路包括电阻R2，调整R1与R2的比例关系可以调整所述输出电流信号的数值。所述反馈采集电路包含放大器1，所述射频信号放大器电路包含放大器2，调整放大器1与放大器2的比例关系可以调整所述电流输出信号的数值。
所述VLDO控制电路包含电性连接的放大器、P型调整管、第一反馈电阻R4、第二反馈电阻R5、稳压电容，调整R4与R5的比例关系可以调整VLDO的电压。
所述电流输出信号作为反馈电流Ifb输入到VLDO的反馈电阻节点，同Vramp电压共同控制VLDO的输出。在Vramp电压较低时，电流输出信号Ifb电流很小，主要是Vramp来控制VLDO的输出。随着Vramp电压进一步提高，Ifb电流逐渐变大，起到主反馈作用。
所述功率放大器的反馈控制电路还包括偏置电路、隔直电容，所述偏置电路和隔直电容用于调节所述输出电压信号的功率，其中：所述偏置电路一端连接VLDO控制电路的VLDO电压输出端，另一端连接所述射频信号放大器电路；所述隔直电容一端连接所述采集管，另一端连接所述射频信号放大器电路。
实施例1
如图1第一实施例原理图所示，所述电流采样电路由N1、R2、R3、C2组成，同放大级N2的栅级相连接，通过采集管N1采集电压信号。N型MOS管N1的源级接地，漏极接电阻R3，电阻R2的一端接R3和电容C2，另一端接电源，电容C2一端接电源，另一端同下一级相接。
其中，电阻R2、电阻R3、电容C2组成第一级低通滤波电路，所述第一级低通滤波电路用于将采集的电压信号，过滤掉部分射频信号，调节到合适的比例送到所述电压转电流电路。截止频率为：
ω1＝1/(C1×(R2//R3))
所述电压转电流电路由放大器OP1，P型调整管P1，电阻R1，滤波电容C1组成，用于将接收到的电压信号转换为输出电流信号送到所述VLDO控制电路。放大器OP1的正端同电流采样电阻相连接，放大器的负端同调整管P1的源级相连。电阻R1一端接电源，另一端同P型调整管P1的源级相连。滤波电容C1一端连接电源，另一端连接调整管P1的栅极和放大器OP1的输出级。
其中，电容C1，以及放大器OP1的输出电阻Rout组成第二级低通滤波电路，所述第二级低通滤波电路用于对转换后的电流信号过滤掉其中大部分射频信号，将得到的输出电流送到所述VLDO控制电路。截止频率为：
ω2＝1/(C1×Rout)
所述射频信号放大器电路包括三个电性连接的N型放大器N2、N3、N4，用于接收所述VLDO电压信号，与所述扼流电感L1和匹配电路共同调节所述输出电压信号的电压和功率。放大管N4的漏级同扼流电感以及匹配电路相连，扼流电感另一端接电源。
所述Vramp控制VIDO电路包含电性连接的放大器OP2、P型调整管P2、第一反馈电阻R4、第二反馈电阻R5、稳压电容C3，Vramp电压连接放大器OP2的负端，所述反馈电流连接到放大器OP2的正端。
通过Ifb和Vramp可以得到Vldo的公式如下：
Vldo＝(1+R4/R5)×Vramp-R4×Ifb
调整R4与R5的比例关系可以通过Vramp电压调整VLDO的电压，进一步可以控制输出的功率。
调整电阻R1与电阻R2的比例关系可以调整所述输出电流信号的数值；调整放大器N1与放大器N2的比例关系可以调整所述输出电流信号的数值。
实施例2
如图2第二实施例原理图所示，所述电流采样电路由Q1、R2、R3、C2组成，同放大级Q2的基级相连接，通过采集管Q1采集电压信号。N型放大管Q1的发射级接地，集电极接电阻R3，电阻R2的一端接R3和电容C2，另一端接电源，电容C2一端接电源，另一端同下一级相接。
其中，电阻R2、电阻R3、电容C2组成第一级低通滤波电路，所述第一级低通滤波电路用于将采集的电压信号，过滤掉部分射频信号，调节到合适的比例送到所述电压转电流电路。截止频率为：
ω1＝1/(C1×(R2//R3))
所述电压转电流电路由放大器OP1，P型调整管P1，电阻R1，滤波电容C1组成，用于将接收到的电压信号转换为输出电流信号送到所述VLDO控制电路。放大器OP1的正端同电流采样电阻相连接，放大器的负端同调整管P1的源级相连。电阻R1一端接电源，另一端同P型调整管P1的源级相连。滤波电容C1一端连接电源，另一端连接调整管P1的栅极和放大器OP1的输出级。
其中，电容C1，以及放大器OP1的输出电阻Rout组成第二级低通滤波电路，所述第二级低通滤波电路用于对转换后的电流信号过滤掉其中大部分射频信号，将得到的输出电流送到所述VLDO控制电路。截止频率为：
ω2＝1/(C1×Rout)
所述射频信号放大器电路包括三个电性连接的N型放大管Q2，用于接收所述VLDO电压信号，与所述扼流电感L1和匹配电路共同调节所述输出电压信号的电压和功率。放大管Q2的集电级同扼流电感以及匹配电路相连，扼流电感另一端接电源。
所述Vramp控制VIDO电路包含电性连接的放大器OP2、P型调整管P2、第一反馈电阻R4、第二反馈电阻R5、稳压电容C3，Vramp电压连接放大器OP2的负端，所述反馈电流连接到放大器OP2的正端。
通过Ifb和Vramp可以得到VLDO的公式如下：
Vldo＝(1+R4/R5)×Vramp-R4×Ifb
调整R4与R5的比例关系可以通过Vramp电压调整VLDO的电压，进一步可以控制输出的功率。
调整电阻R1与电阻R2的比例关系可以调整所述输出电流信号的数值；调整放大器Q1与放大器Q2的比例关系可以调整所述输出电流信号的数值。
实施例3
如图3第三实施例原理图所示，所述电流采样电路由N1、R2、R3、C2组成，同放大级N2的栅级相连接，通过采集管N1采集电压信号。N型MOS管N1的源级接地，漏极接电阻R3，电阻R2的一端接R3和电容C2，另一端接电源，电容C2一端接电源，另一端同下一级相接。
其中，电阻R2、电阻R3、电容C2组成第一级低通滤波电路，所述第一级低通滤波电路用于将采集的电压信号，过滤掉部分射频信号，调节到合适的比例送到所述电压转电流电路。截止频率为：
ω1＝1/(C1×(R2//R3))
所述电压转电流电路由放大器OP1，P型调整管P1，电阻R1，滤波电容C1组成，用于将接收到的电压信号转换为输出电流信号送到所述VLDO控制电路。放大器OP1的正端同电流采样电阻相连接，放大器的负端同调整管P1的源级相连。电阻R1一端接电源，另一端同P型调整管P1的源级相连。滤波电容C1一端连接电源，另一端连接调整管P1的栅极和放大器OP1的输出级。
其中，电容C1，以及放大器OP1的输出电阻Rout组成第二级低通滤波电路，所述第二级低通滤波电路用于对转换后的电流信号过滤掉其中大部分射频信号，将得到的输出电流送到所述VLDO控制电路。截止频率为：
ω2＝1/(C1×Rout)
所述射频信号放大器电路包括三个电性连接的N型放大器N2、N3、N4，用于接收所述VLDO电压信号，与所述扼流电感L1和匹配电路共同调节所述输出电压信号的电压和功率。放大管N4的漏级同扼流电感以及匹配电路相连，扼流电感另一端接电源。
所述Vramp控制VIDO电路包含电性连接的放大器OP2、P型调整管P2、第一反馈电阻R4、第二反馈电阻R5、稳压电容C3，Vramp电压连接放大器OP2的负端，所述反馈电流连接到放大器OP2的正端。
通过Ifb和Vramp可以得到Vldo的公式如下：
Vldo＝(1+R4/R5)×Vramp-R4×Ifb
调整R4与R5的比例关系可以通过Vramp电压调整VLDO的电压，进一步可以控制输出的功率。
调整电阻R1与电阻R2的比例关系可以调整所述输出电流信号的数值；调整放大器N1与放大器N2的比例关系可以调整所述输出电流信号的数值。
所述功率放大器的反馈控制电路还包括偏置电路、隔直电容C4，所述偏置电路和隔直电容用于调节所述输出电压信号的功率，其中：所述偏置电路一端连接VLDO控制电路的VLDO电压输出端，另一端连接所述射频信号放大器电路的N2的栅极；所述隔直电容一端连接所述采集管，另一端连接所述射频信号放大器电路的N2的栅极。
实施例4
如图4第四实施例原理图所示，所述电流采样电路由Q1、R2、R3、C2组成，同放大级Q2的基级相连接，通过采集管Q1采集电压信号。N型放大管Q1的发射级接地，集电极接电阻R3，电阻R2的一端接R3和电容C2，另一端接电源，电容C2一端接电源，另一端同下一级相接。
其中，电阻R2、电阻R3、电容C2组成第一级低通滤波电路，所述第一级低通滤波电路用于将采集的电压信号，过滤掉部分射频信号，调节到合适的比例送到所述电压转电流电路。截止频率为：
ω1＝1/(C1×(R2//R3))
所述电压转电流电路由放大器OP1，P型调整管P1，电阻R1，滤波电容C1组成，用于将接收到的电压信号转换为输出电流信号送到所述VLDO控制电路。放大器OP1的正端同电流采样电阻相连接，放大器的负端同调整管P1的源级相连。电阻R1一端接电源，另一端同P型调整管P1的源级相连。滤波电容C1一端连接电源，另一端连接调整管P1的栅极和放大器OP1的输出级。
其中，电容C1，以及放大器OP1的输出电阻Rout组成第二级低通滤波电路，所述第二级低通滤波电路用于对转换后的电流信号过滤掉其中大部分射频信号，将得到的输出电流送到所述VLDO控制电路。截止频率为：
ω2＝1/(C1×Rout)
所述射频信号放大器电路包括三个电性连接的N型放大管Q2，用于接收所述VLDO电压信号，与所述扼流电感L1和匹配电路共同调节所述输出电压信号的电压和功率。放大管Q2的集电极同扼流电感以及匹配电路相连，扼流电感另一端接电源。
所述Vramp控制VIDO电路包含电性连接的放大器OP2、P型调整管P2、第一反馈电阻R4、第二反馈电阻R5、稳压电容C3，Vramp电压连接放大器OP2的负端，所述反馈电流连接到放大器OP2的正端。
通过Ifb和Vramp可以得到Vldo的公式如下：
Vldo＝(1+R4/R5)×Vramp-R4×Ifb
调整R4与R5的比例关系可以通过Vramp电压调整VLDO的电压，进一步可以控制输出的功率。
调整电阻R1与电阻R2的比例关系可以调整所述输出电流信号的数值；调整放大器Q1与放大器Q2的比例关系可以调整所述输出电流信号的数值。
所述功率放大器的反馈控制电路还包括偏置电路、隔直电容C4，所述偏置电路和隔直电容用于调节所述输出电压信号的功率，其中：所述偏置电路一端连接VLDO控制电路的VLDO电压输出端，另一端连接所述射频信号放大器电路的Q2的集电极；所述隔直电容一端连接所述采集管，另一端连接所述射频信号放大器电路的Q2的集电极。
需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。
Claims (10)
1.一种功率放大器的反馈控制电路，所述电路包括反馈采集电路，VLDO控制电路、射频信号放大器电路、扼流电感以及匹配电路；
所述反馈采集电路用于通过采集管采集电压信号，转换为输出电流信号送到所述VLDO控制电路；
所述VLDO控制电路用于接收所述输出电流信号，同Vramp电压共同控制输出VLDO电压信号；
所述射频信号放大器电路用于接收所述VLDO电压信号，与所述扼流电感和匹配电路共同调节所述输出电压信号的电压和功率。
2.如权利要求1所述的功率放大器的反馈控制电路，其特征在于，还包括偏置电路、隔直电容，所述偏置电路和隔直电容用于调节所述输出电压信号的功率，其中：
所述偏置电路一端连接所述VLDO控制电路的VLDO电压输出端，另一端连接所述射频信号放大器电路；
所述隔直电容一端连接所述采集管，另一端连接所述射频信号放大器电路。
3.如权利要求1所述的功率放大器的反馈控制电路，其特征在于，所述反馈采集电路包括电流采样电路、电压转电流电路，其中：
所述电流采样电路用于通过采集管采集电压信号，送到所述电压转电流电路；
所述电压转电流电路用于将接收到的电压信号转换为输出电流信号送到所述VLDO控制电路。
4.如权利要求3所述的功率放大器的反馈控制电路，其特征在于，所述电流采样电路包括第一级低通滤波电路，其中：
所述第一级低通滤波电路用于将采集的电压信号，过滤掉部分射频信号，调节到合适的比例送到所述电压转电流电路。
5.如权利要求3所述的功率放大器的反馈控制电路，其特征在于，所述电压转电流电路包括第二级低通滤波电路，其中：
所述第二级低通滤波电路用于对转换后的电流信号过滤掉其中大部分射频信号，将得到的输出电流送到所述VLDO控制电路。
6.如权利要求1所述的功率放大器的反馈控制电路，其特征在于，所述射频信号放大器电路包括三个电性连接的N型放大器或一个N型开关管，用于接收所述VLDO电压信号，与所述扼流电感和匹配电路共同调节所述输出电压信号的电压和功率。
7.如权利要求3所述的功率放大器的反馈控制电路，其特征在于，所述电压转电流电路包括电阻R1，所述电流采样电路包括电阻R2，调整R1与R2的比例关系可以调整所述输出电流信号的数值。
8.如权利要求5所述的功率放大器的反馈控制电路，其特征在于，所述反馈采集电路包含放大器1，所述射频信号放大器电路包含放大器2，调整放大器1与放大器2的比例关系可以调整所述输出电流信号的数值。
9.如权利要求1所述的功率放大器的反馈控制电路，其特征在于，所述VLDO控制电路包含电性连接的放大器、P型调整管、第一反馈电阻R4、第二反馈电阻R5、稳压电容，调整R4与R5的比例关系可以调整VLDO的电压。
10.如权利要求1所述的功率放大器的反馈控制电路，其特征在于，所述电流输出信号同Vramp电压共同控制VLDO的方式为：在Vramp电压较低时，电流输出信号Ifb电流很小，主要是Vramp来控制VLDO的输出；随着Vramp电压进一步提高，Ifb电流逐渐变大作为主反馈来控制VLDO的输出。
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