CN111106805A - 功率放大模块 - Google Patents

功率放大模块 Download PDF

Info

Publication number
CN111106805A
CN111106805A CN201911003192.0A CN201911003192A CN111106805A CN 111106805 A CN111106805 A CN 111106805A CN 201911003192 A CN201911003192 A CN 201911003192A CN 111106805 A CN111106805 A CN 111106805A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bias
transistor
amplification module
current
power amplification
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201911003192.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111106805B (zh
Inventor
岛本健一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2019120645A external-priority patent/JP2020072468A/ja
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Publication of CN111106805A publication Critical patent/CN111106805A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111106805B publication Critical patent/CN111106805B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/24—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers of transmitter output stages
    • H03F3/245—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers of transmitter output stages with semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/02—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
    • H03F1/0205—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers
    • H03F1/0261—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers with control of the polarisation voltage or current, e.g. gliding Class A
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/02—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
    • H03F1/0205—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers
    • H03F1/0211—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers with control of the supply voltage or current
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/30—Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/56—Modifications of input or output impedances, not otherwise provided for
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/189—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers
    • H03F3/19—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/191—Tuned amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/211—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only using a combination of several amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/21—Bias resistors are added at the input of an amplifier
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/222—A circuit being added at the input of an amplifier to adapt the input impedance of the amplifier
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/318—A matching circuit being used as coupling element between two amplifying stages
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/411—Indexing scheme relating to amplifiers the output amplifying stage of an amplifier comprising two power stages
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/451—Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier being a radio frequency amplifier
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
    • H03F2203/20—Indexing scheme relating to power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F2203/21—Indexing scheme relating to power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F2203/211—Indexing scheme relating to power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only using a combination of several amplifiers
    • H03F2203/21103—An impedance adaptation circuit being added at the input of a power amplifier stage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

提出一种功率放大模块，在电源电压低的区域中与其他区域相比能够降低消耗电流。功率放大模块具备：第1放大器，对第1信号进行放大；第2放大器，对基于第1放大器的输出信号的第2信号进行放大；第1偏置电路，基于偏置驱动信号，通过电流路径向第1放大器供给偏置电流；和调整电路，调整电路包含调整晶体管，并基于供给至第1放大器的电源电压对偏置电流进行调整，其中，该调整晶体管具有被供给基于电源电压的第1电压的第1端子、被供给基于偏置驱动信号的第2电压的第2端子、以及与电流路径连接的第3端子。

Description

功率放大模块
技术领域
本公开涉及功率放大模块。
背景技术
在便携式电话等移动通信终端中，使用了将向基站发送的RF(Radio Frequency，射频)信号进行放大的功率放大模块。这样的功率放大模块有时按照根据所要求的RF信号的功率等级而不同的功率模式进行动作。例如，在下述专利文献1，公开了一种如下的功率放大模块，即，按照以比较低的功率等级动作的低功率模式或以比较高的功率等级动作的高功率模式来进行动作。在该功率放大模块中，在任何功率模式下都成为导通的放大器、和在低功率模式的情况下成为截止且在高功率模式的情况下成为导通的放大器被并联连接，根据功率模式来改变进行动作的单位晶体管的个数，由此进行适合各功率模式的功率的放大。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2017-112588号公报
近年来，特别是在低功率模式下使消耗电流降低的要求提高，在电源电压比较低的情况下需要使流过单位晶体管的电流的量减少。但是，如上述专利文献1记载的那样，仅通过调整进行动作的单位晶体管的个数，无法充分地使消耗电流降低。
发明内容
发明要解决的课题
因此，本公开的课题在于，提出一种在电源电压低的区域中与其他区域相比能够降低消耗电流的功率放大模块。
用于解决课题的手段
为了解决上述的课题，本公开所涉及的功率放大模块具备：第1放大器，对第1信号进行放大；第2放大器，对基于第1放大器的输出信号的第2信号进行放大；第1偏置电路，基于偏置驱动信号，通过电流路径向第1放大器供给偏置电流；和调整电路，调整电路包含调整晶体管，并基于供给至第1放大器的电源电压对偏置电流进行调整，其中，该调整晶体管具有被供给基于电源电压的第1电压的第1端子、被供给基于偏置驱动信号的第2电压的第2端子、以及与电流路径连接的第3端子。
发明效果
根据本公开，能够提供在电源电压低的区域中与其他区域相比能够降低消耗电流的功率放大模块。
附图说明
图1是示出本公开的第1实施方式涉及的功率放大模块的结构的概要的图。
图2是示出本公开的第1实施方式涉及的功率放大模块的结构例的图。
图3是表示晶体管61的集电极-发射极间的电压Vce与电源电压Vcc1的关系的曲线图。
图4是表示电流Isub_b与电源电压Vcc1的关系的曲线图。
图5是表示电流Isub_c与电源电压Vcc1的关系的曲线图。
图6是表示电流Isub与电源电压Vcc1的关系的曲线图。
图7是表示电流Ief_pwr与电源电压Vcc1的关系的曲线图。
图8是表示电流Icc与电源电压Vcc1的关系的曲线图。
图9A是示出功率放大模块10A以及比较例涉及的功率放大模块中的电流Icc的比较结果的曲线图。
图9B是示出功率放大模块10A以及比较例涉及的功率放大模块中的增益的比较结果的曲线图。
图10是示出本公开的第2实施方式涉及的功率放大模块的结构例的图。
附图标记说明
10、10A、10B…功率放大模块，20、20A、20B、30、30A、30B…放大器，40、40A～40C、50、50A～50D…偏置电路，60、60A～60D…调整电路，70、80、80A、90…匹配电路，20a…第1单元，20b…第2单元，30a…第3单元，30b…第4单元，41～43、51～53、61…晶体管，44、54、62～64…电阻元件，45、55、81、82…电容器，83…电感器，100…第1电流路径，101…第2电流路径，102…第3电流路径，Q1、Q2…晶体管，Q1a…第1单位晶体管，Q1b…第2单位晶体管，Q2a…第3单位晶体管，Q2b…第4单位晶体管，R1、R1x、R1y、R2、R3a、R4…电阻元件，C1、C1a、C2…电容器，T1、T2…电源端子，T3～T7…控制端子。
具体实施方式
以下，参照各图对本公开的各实施方式进行说明。在此，相同的附图标记的电路元件表示相同的电路元件，省略重复的说明。
图1是示出本公开的第1实施方式涉及的功率放大模块的结构的概要的图。功率放大模块10例如搭载于便携式电话等移动体通信设备，将输入信号RFin的功率放大至为了发送到基站所需的等级，并将其作为放大信号RFout而输出。输入信号RFin例如是通过RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit，射频集成电路)等根据给定的通信方式而调制的射频(RF：Radio Frequency)信号。输入信号RFin的通信标准例如包含2G(第2代移动通信系统)、3G(第3代移动通信系统)、4G(第4代移动通信系统)、5G(第5代移动通信系统)、LTE(Long Term Evolution，长期演进)-FDD(Frequency Division Duplex，频分双工)、LTE-TDD(Time Division Duplex，时分双工)、LTE-Advanced、或LTE-Advanced Pro等，频率例如为数百MHz～数十GHz程度。另外，输入信号RFin的通信标准以及频率不限于这些。
功率放大模块10例如具备放大器20、30、偏置电路40、50、调整电路60、以及匹配电路70、80、90。
放大器20(第1放大器)以及放大器30(第2放大器)分别对所输入的RF信号进行放大并输出。初级(驱动级)的放大器20从电源端子T1被供给电源电压Vcc1，对从输入端子经由匹配电路70而输入的输入信号RFin(第1信号)进行放大，并输出RF信号RF1。后级(功率级)的放大器30从电源端子T2被供给电源电压Vcc2，对从放大器20经由匹配电路80而供给的RF信号RF1(第2信号)进行放大，并输出RF信号RF2。RF信号RF2经由匹配电路90作为放大信号RFout而输出。放大器20、30分别例如由异质结双极晶体管(HBT：HeterojunctionBipolar Transistor)等晶体管构成。另外，放大器20、30也可以取代HBT而由MOSFET(Metal-oxide-semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)等场效应晶体管构成。在此情况下，只要将以下说明的集电极、基极、发射极分别改读为漏极、栅极、源极即可。另外，以下，只要没有特别记载，就以晶体管由HBT构成的情况为例进行说明。
偏置电路40、50分别从控制端子T3被供给偏置驱动信号，并向放大器20、30供给偏置电流或偏置电压。
调整电路60对从偏置电路40向初级的放大器20供给的偏置电流的电流量进行调整。关于放大器20、偏置电路40、以及调整电路60的结构的详情在后面叙述。
匹配电路(MN：Matching Network，匹配网络)70使设置在功率放大模块10的前级的电路(未图示)的阻抗与放大器20的阻抗匹配。匹配电路80使放大器20的阻抗与放大器30的阻抗匹配。匹配电路90使放大器30的阻抗与设置在功率放大模块10的后级的电路(未图示)的阻抗匹配。匹配电路70、80、90分别例如构成为包含电感器以及电容器。
另外，在本说明书中，以功率放大模块10具备两级的放大器20、30的结构为例进行说明，但功率放大模块10所具备的放大器的级数不限于此，也可以是3级以上。
图2是示出本公开的第1实施方式涉及的功率放大模块的结构例的图。另外，图2所示的功率放大模块10A详细地示出了图1所示的功率放大模块10中的放大器20、30、偏置电路40、50、调整电路60、以及匹配电路80的结构，关于其他的结构省略了图示。
放大器20A、30A分别具有晶体管Q1、Q2。晶体管Q1在集电极从电源端子T1被供给电源电压Vccl，在基极经由电容器C1被供给输入信号RFin，发射极被接地。由此，从晶体管Q1的集电极输出对输入信号RFin进行了放大的RF信号RF1。晶体管Q2在集电极从电源端子T2被供给电源电压Vcc2，在基极通过匹配电路80被供给RF信号RF1，发射极被接地。由此，从晶体管Q2的集电极输出对RF信号RF1进行了放大的RF信号RF2。另外，也可以是，晶体管Q1、Q2分别包含被并联连接的多个单位晶体管，这些多个单位晶体管构成为通过同样地进行动作由此发挥与一个晶体管同样的功能。单位晶体管意味着发挥作为晶体管的功能的最小限度的结构。
电容器C1在一端被供给输入信号RFin，另一端与晶体管Q1的基极连接。电容器C1具有使RF信号的交流分量通过且去除直流分量的功能。
偏置电路40A(第1偏置电路)将对晶体管Q1的偏置点进行控制的偏置电流或偏置电压通过电阻元件R1供给至晶体管Q1的基极。偏置电路40A的动作基于从控制端子T3供给的偏置驱动信号来控制。具体地，偏置电路40A具备晶体管41～43、电阻元件44、和电容器45。
晶体管41和晶体管42分别被二极管连接。二极管连接意味着将双极晶体管的基极与集电极连接。被二极管连接的双极晶体管作为与二极管等效的二极元件而进行动作。即，被二极管连接的双极晶体管的两个端子中的、在正向偏置时电位高的一方作为“阳极”而发挥功能，电位低的一方作为“阴极”而发挥功能。在偏置电路40A中，晶体管41和晶体管42被串联连接。在晶体管41的集电极，通过电阻元件44从控制端子T3被供给偏置驱动信号。晶体管42的集电极与晶体管41的发射极连接，晶体管42的发射极被接地。由此，在晶体管41的集电极生成给定的电压(例如，2.8V程度)。另外，也可以取代被二极管连接的晶体管41、42而使用PN结二极管。
晶体管43在集电极被供给电压Vbat，基极与晶体管41的集电极连接，并且通过电容器45而与接地连接。此外，晶体管43的发射极通过电阻元件R1而与晶体管Q1的基极连接。由此，在晶体管Q1的基极被供给偏置电流。
偏置电路50A将对晶体管Q2的偏置点进行控制的偏置电流或偏置电压通过电阻元件R2供给至晶体管Q2的基极。偏置电路50A的动作基于从控制端子T4供给的偏置驱动信号来控制。具体地，偏置电路50A具备晶体管51～53、电阻元件54、和电容器55。关于它们的结构，与偏置电路40A同样，因此省略详细的说明。
另外，控制端子T3、T4可以分别与电压源连接，且作为偏置驱动信号而被供给控制电压，或者也可以分别与电流源连接，且作为偏置驱动信号而被供给控制电流。
调整电路60A是对供给至晶体管Q1的基极的偏置电流进行调整的电路。具体地，调整电路60A具备晶体管61以及电阻元件62～64。
在晶体管61(调整晶体管)的集电极(第1端子)，从电源端子T1通过电阻元件62(第1电阻元件)被供给与电源电压Vcc1相应的第1电压。在晶体管61的基极(第2端子)，从控制端子T3通过电阻元件44以及电阻元件63(第2电阻元件)被供给与偏置驱动信号相应的第2电压。在本实施方式中，晶体管61的基极与晶体管43的基极连接。晶体管61的发射极(第3端子)通过电阻元件64(第3电阻元件)以及电阻元件R1而与晶体管Q1的基极连接。此外，晶体管61的发射极通过电阻元件64而与晶体管43的发射极连接。在本实施方式中，晶体管61例如是发射极和基极形成异质结的异质结双极晶体管，设发射极的带隙比基极的带隙大。
电阻元件R1、R2分别设置在偏置电路40A、50A与晶体管Q1、Q2的基极之间。
匹配电路80A具备电容器81、82以及电感器83。电容器81以及电容器82相互串联连接。电感器83的一端与电容器81和电容器82的连接点连接，另一端与接地连接。即，匹配电路80由所谓的C-L-C的T型电路构成。另外，匹配电路80的结构不限定于此。
接着，参照图3至图8，对功率放大模块10A的动作进行说明。在此，如图2所示，将分别流过电阻元件62～64的电流设为Isub_c、Isub_b、Isub。此外，将从晶体管43的发射极输出的电流设为Ief_pwr，将供给至晶体管Q1的基极的偏置电流设为Ibias，将流向晶体管Q1的集电极的电流设为Icc。此外，将晶体管61的集电极-发射极间的电压设为Vce。由于Ibias＝Ief_pwr+Isub，因此电流Ief_pwr以及电流Isub分别部分地贡献于晶体管Q1的偏置点的调整。因此，在本说明书中，有时将电流Ief_pwr以及电流Isub分别称为“偏置电流”。另外，Isub＝Isub_b+Isub_c。
图3是表示晶体管61的集电极-发射极间的电压Vce与电源电压Vcc1的关系的曲线图。附图标记201表示本实施方式涉及的功率放大模块10A中的晶体管61的集电极-发射极间电压，附图标记202表示比较例涉及的功率放大模块中的与晶体管61对应的晶体管的集电极-发射极间电压。另外，比较例涉及的功率放大模块是与功率放大模块10A相比不具备调整电路60的结构。图3的横轴表示电源电压Vcc1，图3的纵轴表示电压Vce。
图4是表示电流Isub_b与电源电压Vcc1的关系的曲线图。附图标记300表示电流Isub_b。图4的横轴表示电源电压Vcc1，图4的纵轴表示电流Isub_b。
图5是表示电流Isub_c与电源电压Vccl的关系的曲线图。附图标记400表示电流Isub_c。图5的横轴表示电源电压Vcc1，图5的纵轴表示电流Isub_c。
图6是表示电流Isub与电源电压Vcc1的关系的曲线图。附图标记500表示电流Isub。图6的横轴表示电源电压Vcc1，图6的纵轴表示电流Isub。
图7是表示电流Ief_pwr与电源电压Vcc1的关系的曲线图。附图标记601表示本实施方式涉及的功率放大模块10A中的电流Ief_pwr，附图标记602表示比较例涉及的功率放大模块中的与电流Ief_pwr对应的电流。图7的横轴表示电源电压Vccl，图7的纵轴表示电流Ief_pwr。
图8是表示电流Icc与电源电压Vcc1的关系的曲线图。附图标记701表示本实施方式涉及的功率放大模块10A中的电流Icc，附图标记702表示比较例涉及的功率放大模块中的与电流Icc对应的电流。图8的横轴表示电源电压Vcc1，图8的纵轴表示电流Icc。
设电源电压Vcc1例如在下限电压以上且上限电压以下的范围内变动。下限电压例如为1.0V程度，上限电压例如为4.5～5.5V程度。
将电流从偏置电路40A通过电阻元件R1流向晶体管Q1的基极的路径设为第1电流路径100。晶体管43的发射极通过第1电流路径100而与晶体管Q1的基极连接。此外，晶体管61的发射极通过电阻元件64而与第1电流路径100连接。将电流从控制端子T3通过电阻元件44、电阻元件63、晶体管61的基极-集电极间、以及电阻元件62流向电源端子T1的路径设为第2电流路径101。晶体管43的基极与第2电流路径101连接。此外，将电流从电源端子T1通过电阻元件62、晶体管61的集电极-发射极间、电阻元件64、以及电阻元件R1流向晶体管Q1的基极的路径设为第3电流路径102。
晶体管61是异质结双极晶体管，因此基极-集电极间的PN结的导通电压(约1.1V)与基极-发射极间的PN结的导通电压(约1.3V)不同。因此，如图3所示，以电源电压Vcc1高于下限电压且低于上限电压的中间电压(例如，约1.5V)为界线，晶体管61示出不同的行为。具体地，在电源电压Vcc1高于中间电压的范围内，晶体管61作为发射极跟随器电路而进行动作。另一方面，在电源电压Vcc1为中间电压以下的范围内，晶体管61作为两个PN结二极管进行动作。
在晶体管61作为发射极跟随器电路进行动作时，从偏置电路40A通过第1电流路径100向晶体管Q1的基极流动电流Ief_pwr，并且从电源端子T1通过第3电流路径102向晶体管Q1的基极流动电流Isub。此时，电流Isub_b少至能够忽视的程度(参照图4)，因此电流Isub与电流Isub_c大致相等(参照图5以及图6)。
另一方面，在晶体管61作为两个PN结二极管进行动作时，从偏置电路40A通过第2电流路径101向电源端子T1流动电流。这是因为，晶体管61的基极-集电极间的PN结的导通电压低于基极-发射极间的导通电压，因此电流主要在晶体管61的基极-集电极间流动。此时，电流Isub_c流动的方向成为与图2所示的方向相反方向。电源电压Vcc1越低，则调整电路60越使从偏置电路40A通过第2电流路径101流向电源端子T1的电流Isub_c增大(参照图5)。从偏置电路40A通过第2电流路径101流向电源端子T1的电流Isub_c越增大，则从偏置电路40A通过第1电流路径100流向晶体管Q1的基极的偏置电流Ief_pwr越减少。
即，如图7所示，通过调整电路60的作用，在电源电压Vcc1为中间电压以下时，偏置电流Ief_pwr减少。此外，在电源电压Vcc1为上限电压附近时，功率放大模块10A中的偏置电流Ief_pwr接近比较例涉及的功率放大模块中的偏置电流Ief_pwr的值。由于这样的偏置电流Ief_pwr的减少，流向晶体管Q1的集电极的电流Icc也减少(参照图8)。由此，能够使电源电压Vccl处于下限电压以上且中间电压以下的范围时的流过晶体管Q1的电流Icc减少。
如以上说明的那样，根据本实施方式涉及的功率放大模块10A，在晶体管61作为两个PN结二极管进行动作时，能够使流向晶体管Q1的基极的偏置电流Ief_pwr减少。由此，能够使流过晶体管Q1的电流减少，或者使晶体管Q1的增益下降。特别是，通过使用异质结双极晶体管作为晶体管61，从而在电源电压Vcc1为下限电压以上且中间电压以下的区域中，能够使晶体管61作为两个PN结二极管进行动作，在电源电压Vcc1比较低的区域中，与电源电压Vcc1比较高的区域相比能够使晶体管Q1中的消耗电流降低。
此外，例如从后级的晶体管Q2输出的信号与从初级的晶体管Q1输出的信号相比功率等级更大，因此可以认为，供给至后级的晶体管Q2的电源电压Vcc2与供给至初级的晶体管Q1的电源电压Vcc1相比，容易受到被放大的信号中包含的噪声的影响。在本实施方式中，电源电压Vcc1被供给至调整电路60的晶体管61，由此与电源电压Vcc2被供给至晶体管61的结构相比，能够降低被放大的信号中包含的噪声的影响。另外，并非意图排除电源电压Vcc2被供给至晶体管61的结构。
另外，在上述的实施方式中，示出了调整从初级的偏置电路40向晶体管Q1供给的偏置电流的例子，但也可以取代于此，或者在此基础上，调整从后级的偏置电路50向晶体管Q2供给的偏置电流。
图9A是示出功率放大模块10A以及比较例涉及的功率放大模块中的电流Icc的比较结果的曲线图。图9B是示出功率放大模块10A以及比较例涉及的功率放大模块中的增益(Gain)的比较结果的曲线图。另外，图9A以及图9B所示的曲线图均是将初级的放大器的输出功率(Pout)设为4dBm且将电源电压Vcc1设为1.0V的情况下的仿真结果。
如图9A以及图9B所示可知，与比较例相比，在本实施方式涉及的功率放大模块10A中，流向晶体管Q1的电流Icc减少，并且增益下降。这起因于功率放大模块10A具备调整电路60。
图10是示出本公开的第2实施方式涉及的功率放大模块的结构例的图。另外，对与上述的第1实施方式相同的要素标注相同的附图标记并省略说明。此外，在第2实施方式中省略关于与第1实施方式共同的事项的记述，仅针对不同点进行说明。特别是，关于基于同样的结构的同样的作用效果将不在每个实施方式中逐次提及。
本实施方式涉及的功率放大模块10B与上述的第1实施方式涉及的功率放大模块10A的不同点在于，按照根据输出信号的功率等级而不同的动作模式来进行动作。具体来说，功率放大模块10B按照包含低功率模式(第1模式)以及输出信号的功率等级比该低功率模式大的高功率模式(第2模式)的动作模式进行动作。以下，对功率放大模块10B的结构的详情进行说明。
功率放大模块10B具备放大器20B、30B、偏置电路40B、40C、50B～50D、调整电路60B～60D、以及匹配电路70、80、90。
初级的放大器20B包含两个第1单元20a以及两个第2单元20b。第1单元20a各自构成为包含：与上述晶体管Q1相当的第1单位晶体管Q1a、与上述电阻元件R1相当的电阻元件R1x、R1y、与上述电容器C1相当的电容器C1a、和与第1单位晶体管Q1a的基极串联连接的电阻元件R3a。关于第2单元20b的结构，与第1单元20a同样，因此省略说明。各单元被并联连接，通过同样地进行动作，由此合起来作为一个放大器而发挥功能。另外，在本实施方式中，第1单元20a以及第2单元20b的数目均为两个，但该单元的数目没有特别限定，个数是任意的。
同样地，后级的放大器30B包含14个第3单元30a以及14个第4单元30b。关于第3单元30a以及第4单元30b的结构，与第1单元20a同样，因此省略说明。另外，在本实施方式中，第3单元30a以及第4单元30b的数目均为14个，但该单元的数目没有特别限定，个数是任意的。
各单元中包含的单位晶体管的导通以及截止根据被供给的偏置电流来切换。具体地，偏置电路40B(第1偏置电路)向第1单元20a中包含的第1单位晶体管Q1a供给偏置电流。偏置电路40C(第2偏置电路)向第1单元20a中包含的第1单位晶体管Q1a以及第2单元20b中包含的第2单位晶体管Q1b供给偏置电流。偏置电路50B(第3偏置电路)以及偏置电路50C(第4偏置电路)向第3单元30a中包含的第3单位晶体管Q2a供给偏置电流。偏置电路50D(第5偏置电路)向第4单元30b中包含的第4单位晶体管Q2b供给偏置电流。另外，偏置电路40C、50B～50D的结构与图2所示的偏置电路40A同样，因此省略说明。偏置电路40B与偏置电路40A相比，还具备电阻元件R4以及电容器C2。电阻元件R4以及电容器C2相互串联连接，以使得将偏置电路40A中的与晶体管43相当的晶体管的基极-发射极间进行连接。由此，向该晶体管施加负反馈，因此能够稳定地供给偏置电流。
调整电路60B～60D分别对从偏置电路40B、50C、50D输出的偏置电流进行调整。关于调整电路60B～60D的结构，与图2所示的调整电路60A同样，因此省略说明。另外，在图10中为了方便，通过箭头示出了向电阻元件供给的电源电压Vcc1。
在功率放大模块10B按照低功率模式进行动作的情况下，根据从控制端子T5供给的偏置驱动信号来驱动偏置电路40B和偏置电路50B。由此，在初级，两个第1单位晶体管Q1a成为导通，在后级，14个第3单位晶体管Q2a成为导通。此时，两个第2单位晶体管Q1b以及14个第4单位晶体管Q2b成为截止。
另一方面，在功率放大模块10B按照高功率模式进行动作的情况下，根据从控制端子T6供给的偏置驱动信号来驱动偏置电路40C，根据从控制端子T7供给的偏置驱动信号来驱动偏置电路50C和偏置电路50D。由此，在初级，两个第1单位晶体管Q1a以及两个第2单位晶体管Q1b均成为导通，在后级，14个第3单位晶体管Q2a以及14个第4单位晶体管Q2b均成为导通。
像这样，通过根据功率模式来切换进行动作的单位晶体管的总数，从而可进行适合各功率模式的功率的放大。
而且，在本实施方式中，在低功率模式的情况下，在第1单位晶体管Q1a(即，初级的放大器20B的一部分)，被供给由调整电路60B调整后的偏置电流。因此，与上述第1实施方式涉及的功率放大模块10A同样地，在电源电压Vcc1比较低的区域中，能够使流过第1单位晶体管Q1a的电流减少，或者使增益下降。此外，在高功率模式的情况下，由于取代偏置电路40B而驱动偏置电路40C，因此能够避免设置调整电路60B所造成的影响。
另外，与偏置电路50C、50D连接的调整电路60C、60D，例如在遵循电源电压Vccl追随输入信号RFin的包络线而变动的所谓的包络线追踪方式的情况下，为了扩大相对于该电源电压的变动的增益之差而设置。
以上，对本公开的例示性的实施方式进行了说明。功率放大模块10具备对第1信号进行放大的放大器20、对基于放大器20的输出信号的第2信号进行放大的放大器30、基于偏置驱动信号通过电流路径向放大器20供给偏置电流的偏置电路40、和调整电路60，调整电路60包含晶体管61，并基于供给至放大器20的电源电压Vccl来调整偏置电流，该晶体管61具有被供给基于电源电压Vcc1的第1电压的第1端子、被供给基于偏置驱动信号的第2电压的第2端子、以及与电流路径连接的第3端子。由此，在电源电压Vccl比较低的区域中，晶体管61作为两个PN结二极管进行动作，因此能够使流向放大器20中包含的晶体管Q1的基极的偏置电流减少。因此，能够降低放大器20中的消耗电流。
此外，在功率放大模块10A中，调整电路60A还具备电阻元件62～64，在晶体管61的第1端子，从电源端子T1通过电阻元件62被供给第1电压，在晶体管61的第2端子，通过电阻元件63被供给第2电压，晶体管61的第3端子通过电阻元件64而与第1电流路径100连接。由此，电源电压Vcc1越低，则调整电路60A越能够使从偏置电路40A通过第2电流路径101流向电源端子T1的电流Isub_c增大。
此外，功率放大模块10B按照包含低功率模式以及高功率模式的动作模式进行动作，放大器20B包含在功率放大模块10B按照低功率模式以及高功率模式进行动作的情况下成为导通的一个或多个第1单位晶体管Q1a、和在功率放大模块10B按照低功率模式进行动作的情况下成为截止且在按照高功率模式进行动作的情况下成为导通的一个或多个第2单位晶体管Q1b，偏置电路40B向放大器20B中的一个或多个第1单位晶体管Q1a供给偏置电流。由此，能够在避免对高功率模式时的放大动作的影响的同时，使低功率模式时的消耗电流降低。
此外，功率放大模块10B包含在功率放大模块10B按照低功率模式以及高功率模式进行动作的情况下成为导通的一个或多个第3单位晶体管Q2a、和在功率放大模块10B按照低功率模式进行动作的情况下成为截止且在按照高功率模式进行动作的情况下成为导通的一个或多个第4单位晶体管Q2b。功率放大模块10B还具备向一个或多个第1单位晶体管Q1a以及一个或多个第2单位晶体管Q1b供给偏置电流的偏置电路40C、向一个或多个第3单位晶体管Q2a供给偏置电流的偏置电路50B以及偏置电路50C、和向一个或多个第4单位晶体管Q2b供给偏置电流的偏置电路50D。在功率放大模块10B按照低功率模式进行动作的情况下，偏置电路40B以及偏置电路50B被驱动，在功率放大模块10B按照高功率模式进行动作的情况下，偏置电路40C、偏置电路50C、以及偏置电路50D被驱动。由此，能够在避免对高功率模式时的放大动作的影响的同时，使低功率模式时的消耗电流降低。
以上说明的实施方式用于使本公开容易理解，并非用于限定和解释本公开。本公开能够在不脱离其主旨的情况下被变更或改良，并且本公开还包含其等价物。即，本领域技术人员对实施方式适当施加了设计变更的方式，只要具备本公开的特征，就也包含在本公开的范围内。实施方式所具备的元件及其配置等并非限定于例示的内容，能够适当变更。

Claims (4)

1.一种功率放大模块，具备：
第1放大器，对第1信号进行放大；
第2放大器，对基于所述第1放大器的输出信号的第2信号进行放大；
第1偏置电路，基于偏置驱动信号，通过电流路径向所述第1放大器供给偏置电流；和
调整电路，
所述调整电路包含调整晶体管，并基于供给至所述第1放大器的电源电压对所述偏置电流进行调整，其中，该调整晶体管具有被供给基于所述电源电压的第1电压的第1端子、被供给基于所述偏置驱动信号的第2电压的第2端子、以及与所述电流路径连接的第3端子。
2.根据权利要求1所述的功率放大模块，其中，
所述调整电路还具备第1电阻元件至第3电阻元件，
在所述调整晶体管的所述第1端子，从电源端子通过所述第1电阻元件被供给所述第1电压，在所述调整晶体管的所述第2端子，通过所述第2电阻元件被供给所述第2电压，所述调整晶体管的所述第3端子通过所述第3电阻元件而与所述电流路径连接。
3.根据权利要求1或2所述的功率放大模块，其中，
所述功率放大模块按照动作模式进行动作，其中，该动作模式包含第1模式以及输出信号的功率等级比该第1模式大的第2模式，
所述第1放大器包含：
一个或多个第1单位晶体管，在所述功率放大模块按照所述第1模式以及所述第2模式进行动作的情况下成为导通；和
一个或多个第2单位晶体管，在所述功率放大模块按照所述第1模式进行动作的情况下成为截止，在按照所述第2模式进行动作的情况下成为导通，
所述第1偏置电路向所述第1放大器中的所述一个或多个第1单位晶体管供给所述偏置电流。
4.根据权利要求3所述的功率放大模块，其中，
所述第2放大器包含：
一个或多个第3单位晶体管，在所述功率放大模块按照所述第1模式以及所述第2模式进行动作的情况下成为导通；和
一个或多个第4单位晶体管，在所述功率放大模块按照所述第1模式进行动作的情况下成为截止，在按照所述第2模式进行动作的情况下成为导通，
所述功率放大模块还具备：
第2偏置电路，向所述一个或多个第1单位晶体管以及所述一个或多个第2单位晶体管供给偏置电流；
第3偏置电路以及第4偏置电路，向所述一个或多个第3单位晶体管供给偏置电流；和
第5偏置电路，向所述一个或多个第4单位晶体管供给偏置电流，
在所述功率放大模块按照所述第1模式进行动作的情况下，所述第1偏置电路以及所述第3偏置电路被驱动，
在所述功率放大模块按照所述第2模式进行动作的情况下，所述第2偏置电路、所述第4偏置电路、以及所述第5偏置电路被驱动。
CN201911003192.0A 2018-10-26 2019-10-18 功率放大模块 Active CN111106805B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-202115 2018-10-26
JP2018202115 2018-10-26
JP2019-120645 2019-06-28
JP2019120645A JP2020072468A (ja) 2018-10-26 2019-06-28 電力増幅モジュール

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111106805A true CN111106805A (zh) 2020-05-05
CN111106805B CN111106805B (zh) 2023-06-13

Family

ID=70325709

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911003192.0A Active CN111106805B (zh) 2018-10-26 2019-10-18 功率放大模块

Country Status (2)

Country Link
US (2) US10911000B2 (zh)
CN (1) CN111106805B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113225034A (zh) * 2020-02-05 2021-08-06 株式会社村田制作所 功率放大电路、半导体器件
JP2021158622A (ja) * 2020-03-30 2021-10-07 株式会社村田製作所 電力増幅回路
CN113949356A (zh) * 2020-07-16 2022-01-18 株式会社村田制作所 功率放大电路

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105591619A (zh) * 2014-11-12 2016-05-18 株式会社村田制作所 功率放大器
CN107045374A (zh) * 2016-02-09 2017-08-15 株式会社村田制作所 功率放大电路
CN108512515A (zh) * 2017-02-27 2018-09-07 株式会社村田制作所 功率放大电路

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09260957A (ja) * 1996-01-18 1997-10-03 Fujitsu Ltd 半導体増幅回路
JP3798198B2 (ja) * 1999-09-29 2006-07-19 株式会社ルネサステクノロジ 高周波電力増幅モジュールおよび無線通信装置
JP3523139B2 (ja) 2000-02-07 2004-04-26 日本電気株式会社 可変利得回路
JP2002261554A (ja) * 2001-02-28 2002-09-13 Sony Corp 半導体集積回路およびこれを用いた無線通信装置
US6842075B2 (en) * 2001-06-06 2005-01-11 Anadigics, Inc. Gain block with stable internal bias from low-voltage power supply
JP4652130B2 (ja) * 2004-06-04 2011-03-16 パナソニック株式会社 多段増幅装置、並びにそれを用いた受信回路及び送信回路
JP2006094076A (ja) * 2004-09-24 2006-04-06 Renesas Technology Corp 高周波電力増幅回路および高周波電力増幅用電子部品
JP4330549B2 (ja) * 2005-04-19 2009-09-16 パナソニック株式会社 高周波電力増幅装置
JP4332570B2 (ja) * 2006-09-29 2009-09-16 シャープ株式会社 バイアス回路および電力増幅器
JP2017112588A (ja) 2015-12-14 2017-06-22 株式会社村田製作所 電力増幅回路
US9806674B2 (en) 2015-12-14 2017-10-31 Murata Manufacturing Co., Ltd. Power amplifier circuit
JP2018050200A (ja) * 2016-09-21 2018-03-29 株式会社村田製作所 電力増幅モジュール
US20180278215A1 (en) * 2017-03-06 2018-09-27 James Wang Multiplexed Multi-stage Low Noise Amplifier Uses Gallium Arsenide and CMOS Dice
JP2018195954A (ja) * 2017-05-16 2018-12-06 株式会社村田製作所 電力増幅回路
JP2020027992A (ja) * 2018-08-10 2020-02-20 株式会社村田製作所 電力増幅回路
KR102262903B1 (ko) * 2019-04-18 2021-06-09 삼성전기주식회사 듀얼 보상 기능을 갖는 바이어스 회로 및 증폭 장치
JP2021158622A (ja) * 2020-03-30 2021-10-07 株式会社村田製作所 電力増幅回路

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105591619A (zh) * 2014-11-12 2016-05-18 株式会社村田制作所 功率放大器
CN107045374A (zh) * 2016-02-09 2017-08-15 株式会社村田制作所 功率放大电路
CN108512515A (zh) * 2017-02-27 2018-09-07 株式会社村田制作所 功率放大电路

Also Published As

Publication number Publication date
CN111106805B (zh) 2023-06-13
US20200136559A1 (en) 2020-04-30
US20210135628A1 (en) 2021-05-06
US11469713B2 (en) 2022-10-11
US10911000B2 (en) 2021-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108880489B (zh) 功率放大电路
US9385660B2 (en) Radio frequency amplifying circuit and power amplifying module
JP2020072468A (ja) 電力増幅モジュール
US11038469B2 (en) Power amplification module
CN111106805B (zh) 功率放大模块
US11031910B2 (en) Power amplifier module
CN113225023B (zh) 功率放大电路
CN113472304A (zh) 功率放大电路
CN110518883B (zh) 功率放大电路
CN110034731B (zh) 功率放大电路
US10680558B2 (en) Power amplifier circuit
US11569787B2 (en) Power amplification module
CN112214061B (zh) 偏置电路
CN111049484B (zh) 功率放大电路
JP2021106376A (ja) 電力増幅回路
CN109586674B (zh) 功率放大电路
CN109617531B (zh) 功率放大电路
CN113949356A (zh) 功率放大电路
CN113054916B (zh) 功率放大电路
US11349437B2 (en) Power amplifier circuit and bias control circuit
US20230308059A1 (en) Power amplifier circuit

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant