CN111247738B - 具有可切换电流偏置电路的放大器 - Google Patents

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Abstract

一种电路，其具有：(A)晶体管；(B)用于为晶体管设置偏置电流的偏置电路，该偏置电流具有根据馈送到该偏置电路的参考电流的电流电平；以及(C)偏置电流电平控制器，其包括：(i)多个开关，所述开关中的每一个包括：以共源共栅配置连接的MOS FET和GaN FET；以及(ii)电流源电路，其包括多个电流源，所述电流源中的每一个连接在电压源与多个开关中的对应一个之间，该电流源电路响应于馈送到MOS FET的栅极的二进制控制信号而将由电流源产生的电流组合，组合电流提供馈送到偏置电路的参考电流。

Description

具有可切换电流偏置电路的放大器
技术领域
本公开总体上涉及可切换电流偏置电路，并且更具体地涉及用于具有相对高的隔离电压并且可使用相对低的电压互补金属氧化物半导体(CMOS)控制电路来控制的氮化镓(GaN)放大器的可切换电流偏置电路。
背景技术
如本领域中已知的，GaN异质结电子迁移率晶体管(HEMT)器件正以数十伏至数百伏的范围内的隔离(漏极供电)电压进入许多射频(RF)放大器和功率电子应用。在这些应用中，可能需要将HEMT的静态偏置状况设置为若干状况之一；例如，在放大应用中，可能需要在A、A/B、B类与待机(关)偏置状况之间切换。同样有必要在存在HEMT工艺变化的情况下实现偏置分类或静态电流状况。另外，在多偏置场景中，期望用于设置高电压HEMT的偏置点的电压命令信号来自接口电路，例如低电压CMOS电路。典型地，这些信号为2.5伏或更低，并且底层电路无法承受GaN HEMT的高供电电压。
发明内容
根据本公开，提供了一种电路，其具有：(A)晶体管；(B)用于为晶体管设置偏置电流的偏置电路，该偏置电流具有根据馈送到该偏置电路的参考电流的电流电平；以及(C)偏置电流电平控制器，其包括：(i)多个开关，所述开关中的每一个包括：以共源共栅配置连接的MOS FET和GaN FET；以及(ii)电流源电路，其包括多个电流源，所述电流源中的每一个连接在电压源与多个开关中的对应一个之间，该电流源电路响应于馈送到MOS FET的栅极的二进制控制信号而将由电流源产生的电流组合，组合电流提供馈送到偏置电路的参考电流。
在一个实施例中，多个电流源中的每一个产生不同的电流电平。
在一个实施例中，二进制控制信号具有低电压电平或高电压电平中的选定一个，并且其中，电压供应具有大于高电压电平的电压。
在一个实施例中，二进制控制信号在第一电压范围R1之间变化，并且开关的输出处的电压在第二电压范围R2之间变化，其中R2大于R1。
在一个实施例中，放大器的晶体管是GaN耗尽模式HEMT FET。
在一个实施例中，提供了一种电路，该电路具有：放大器，其包括：具有源极电极和漏极电极的晶体管，源极电极和漏极电极中的一个耦合至参考电位；源极电极和漏极电极中的另一个耦合到比参考电位更正的电位；以及栅极电极，其用于耦合到输入信号。该电路包括用于为放大器设置偏置电流的偏置电路，该偏置电流在放大器的源极电极和漏极电极之间传递，该偏置电流具有根据馈送到偏置电路的参考电流的电流电平。提供了一种偏置电流电平控制器，其包括：多个开关，所述开关中的每一个包括：以共源共栅配置连接的MOSFET和GaN FET，MOS FET和GaN FET耦合至参考电位；以及电流切换电路，其包括多个电流源，所述电流源中的每一个连接在电压源与多个开关中的对应一个之间，该电流切换电路响应于馈送到多个电流源中的对应一个的MOS FET的栅极的数字字的多个位中的对应一个而将由多个电流源产生的电流组合，组合电流提供馈送到偏置电路的参考电流。
在一个实施例中，提供了一种电路，其包括：晶体管；以及偏置电路，其用于为晶体管设置偏置电流，该偏置电流具有根据馈送到偏置电路的参考电流的电流电平；以及偏置电流电平控制器，其包括：多个开关；以及电流源电路，其包括多个电流源，所述电流源中的每一个连接在电压源和多个开关中的对应一个的输出之间，该电流源电路响应于馈送到所述多个开关中的对应一个的二进制控制信号而将由电流源中的每一个产生的电流组合，组合电流提供馈送到偏置电路的参考电流；并且其中，二进制控制信号在第一电压范围R1之间变化，并且所述开关中的每一个的输出处的电压在第二电压范围R2之间变化，其中R2大于R1。
通过这种布置，为HEMT FET提供了电流切换偏置电路。共源共栅配置的开关包括低电压MOSFET和高电压GaN HEMT，从而允许低电压信号(通常由提供N位数字控制信号的硅CMOS控制器(<2.5伏)生成)，从而将任何所需的偏置电流设置为具有这种FET的以高漏极供电电压操作的GaN HEMT，从而使FET能够例如在A、A/B、B类与待机(关)偏置状况之间切换。
在一个实施例中，提供了一种用于晶体管的可切换电流偏置电路，其包括：多个，N个共源共栅配置的开关，所述多个，N个共源共栅连接的开关中的每一个由N位数字字中的对应一位馈送，所述开关中的每一个包括：MOS FET和耗尽型GaN FET，以共源共栅配置连接在地和输出端子之间；以及电流源电路，其包括多个，N个电流源，所述N个电流源中的每一个连接至N个共源共栅配置的开关中的对应一个、所述N个电流源中的每一个。N个共源共栅配置的开关中的每一个根据馈送到N个共源共栅配置的开关中的这样一个的位来选择性地控制N个电流源中的对应一个的“开”或“关”状况。电流源电路响应于输出上的“开”状况来组合在电流源的输出处产生的电流，这样的组合电流在输出总线上产生。放大器包括：晶体管；以及偏置电路，其连接到输出总线并被馈送至组合电流，这种晶体管被馈送具有根据组合电流的电流电平的偏置电流。
在一个实施例中，提供了一种用于晶体管的可切换电流偏置电路，其包括：电流切换DAC，所述DAC包括：用于产生N位数字字的偏置电流控制信号，其中，N是大于一的整数，代表由控制信号选择的2N个偏置电流电平之一；多个，N个共源共栅配置的开关，多个，N个共源共栅连接的开关中的每一个由N位数字字中的对应一位馈送，所述开关中的每一个包括：MOS FET和耗尽型GaN FET，以共源共栅配置连接在地与输出端子之间；以及包括多个，N个电流源的电流电路，N个电流源中的每一个连接到N个共源共栅配置的开关中的对应一个，多个，N个电流源中的每一个连接在电压供应总线和输出总线之间。N个共源共栅配置的开关中的每一个根据由控制器产生的N位数字控制信号选择性地控制N个电流源中的对应一个的“开”或“关”状况。电流源电路响应于输出上的“开”状况而组合在电流源的输出处产生的电流，这样的组合电流在输出总线上产生。一种放大器，包括：晶体管；以及连接到输出总线的偏置电路，输出总线上的组合电流为晶体管设置偏置电流，这种偏置电流从第二电压源流经晶体管，馈送到晶体管的偏置电流具有根据输出总线上的组合电流的电流电平。
在单个附图和以下描述中阐述了本公开的一个或多个实施例的细节。根据说明书和附图以及根据权利要求书，本公开的其他特征、目的和优点将是显而易见的。
附图说明
唯一的附图是根据本公开的具有可切换电流偏置电路的放大器的简化示意图。
具体实施方式
现在参考附图，示出了电路10，其具有放大器11和偏置电路12以及偏置电流电平控制器13。放大器11，这里是射频(RF Amp)，包括：HEMT GaN耗尽型晶体管Q1，其具有耦合到参考电位(这里是地)的源极电极；漏极电极，其通过电感器L2耦合到比参考电位更正的电位，这里是(+Vdd1，这里例如为+28伏)，如图所示，该漏极电极在通过电容器C2后提供放大的RF输出，如图所示；以及栅极电极，其用于通过电容器C1耦合至输入信号，这里是RF输入，如图所示。注意，如图所示，晶体管Q1的源极电极连接到地。
偏置电路12包括如图所示布置的偏置电路(HEMT GaN耗尽型晶体管Q2、Q3和Q4以及GaN二极管D1-Dn)，其耦合到可切换偏置电流电路13并从可切换偏置电流电路13馈送电流Iref并连接在Vdd2(这里例如+28伏)与Vss(这里例如-8伏)之间。应当注意，二极管部分D包括多个(N个)串联连接的GaN二极管D1-Dn，其中n是根据所使用的电压选择的串中的二极管的数目，这里例如，Vdd2为+28伏，并且Vss为-8.0伏。注意，偏置电路12的FET Q2与FET Q1形成电流镜，并且由此从可切换偏置电流电路13馈送到偏置电路12的电流Iref被反射，以设置放大器11的FET Q1的偏置电流Idd的电平。还注意到，FET Q3、二极管D1-Dn和FET Q4形成源极跟随器网络，该源极跟随器网络将FET Q2的漏极处的信号馈送到FET Q2的栅极。
可切换偏置电流电路13包括：电流切换DAC 16，DAC 16被馈送N位字，其中N是大于1的整数，这里例如N是三，并且3位数字字是B0 B1 B2；其中B0是最低有效位，并且B2是最高有效位。DAC 16包括多个(N个)共源共栅配置的开关20a-20c。多个(N个)共源共栅连接的开关20a-20c中的每一个由N位数字字中的对应一位B0-B3馈送；因此，开关20a由最低有效位B0馈送，开关20b由位B1馈送，并且开关20c由位B3(这里为最高有效位)馈送。如图所示，开关20a-20c中的每一个包括分别以共源共栅配置连接在地和输出端子22a-22c之间的MOSFET QMOS和耗尽型GaN FET QGaN。更具体地说，GaN FET QGaN的栅极连接到地；然而，如果CMOS FET QMOS是nMOS FET，则这种nMOS FET的源极也连接到地；然而，如果CMOS FET QMOS是pMOS FET，则这种pMOS FET的漏极将连接到地。注意，如图所示，位B0-B2分别连接到开关20a-20c的CMOS FETS的栅极。这里，当所述位中的一位的逻辑状态为逻辑1时，开关20a-20c中的由这种逻辑1位馈送的所述一位在输出端子22a-22c中的与其连接的一个上产生向地靠近的电压，并且当所述位中的一位的逻辑状态是逻辑0时，开关20a-20c中的由这种逻辑0位馈送的所述一位在输出端子22a-22c中的与其连接的一个上产生+28伏的电压。
DAC 16包括电流源电路24，该电流源电路24包括多个(N个)电流源24a-24c，如图所示，N个电流源24a-24c中的每一个分别连接到N个共源共栅配置的开关20a-20c中的对应一个的输出端子22a-22c中的对应一个，如图所示。多个(N个)电流源24a-24c中的每一个连接在这里为+28伏(Vdd2)的电压供应总线28与输出总线30之间。输出总线30连接到GaN FETQ3的栅极并且连接到GaN FET Q2的漏极。GaN FET Q2的源极连接到地。GaN FET Q3的漏极连接至Vdd2，并且GaN FET Q3的源极：通过二极管部分D连接到FET Q2的栅极；通过电感器L1连接到GaN FET Q1的栅极；并连接到GaN FET Q4的漏极。如图所示，GaN FET Q4的栅极和源极连接在一起，并连接到Vss。
N个共源共栅配置的开关20a-20c中的每一个根据在与其连接的输出端子22a-22c中的一个上产生的电压来选择性地控制N个电流源24a-24c中的对应一个的“开”或“关”状况。更具体地，当输出端子22a-22c处的电压为+28伏时，电流源24a-24c中的对应一个处于“开”状况，而当输出端子22a-22c处的电压趋向于向地靠近时，电流源24a-24c中的对应一个处于“关”状况。
如图所示，N个电流源24a-24c中的每一个分别包括一对耗尽型GaN FET Qa1、Qb1-Qa3、Qa3。如图所示，Qa1-Qa3的栅极分别连接到Qa1-Qa3的源极，并且如图所示，还分别连接Qb1-Qb3的栅极。如图所示，Qa1、Qb1-Qa3、Qa3的漏极连接到Vdd2。如图所示，Qb1-Qb3的源极分别连接到电流源I0-I2。
电流源电路24分别响应于输出端子22a-22c上的“开”状况而分别组合在电流源电路24a-24c的输出处产生的电流I0-I2，这种组合电流∑I0、I1、I2；(I0+I1+I2)作为馈送到偏置电路12的参考电流Iref在输出总线30上产生。参考电流Iref被偏置电路12反射到通过电感器L2馈送到FET Q1的漏极电流Idd中。在该示例中，二进制或逻辑信号或位B0至B1的电压是代表逻辑0状态的0伏(或地)或代表逻辑1状态的+2.5伏。如上所述，当逻辑1馈送到MOS FETQMOS的栅极时，这种MOS FET被置于导通或“开”状况，在这种状况下，允许电流流过共源共栅GaN晶体管；另一方面，当逻辑0馈送到MOS FET的栅极时，这种MOS FET QGaN被置于“关”或非导通状况，在这种状况下，不允许电流通过共源共栅GaN晶体管传导。
更具体地，这里，相对于开关20a的共源共栅连接的GaN/CMOS对和Qb1的栅极来缩放GaN FET Qa1的尺寸，以提供足够的电压摆幅来接通和关断Qb1。FET Qb1的源极输出是电流源I0。这里，相对于开关20b的共源共栅连接的GaN/CMOS对和Qb2的栅极来缩放GaN FETQa2的尺寸，以提供足够的电压摆幅来接通和关断Qb2。这里，相对于开关20c的共源共栅连接的GaN/CMOS对和Qb3的栅极来缩放GaN FET Qa3的尺寸，以提供足够的电压摆幅来接通和关断Qb3。如上所述，Qb1-Qb3的源极分别连接到电流源I0-I2，如图所示。这些电流源I0-I3可以是任何常规设计，例如电阻器、饱和的半导体电阻器或配置为电流源的晶体管。每个电流开关24a-24c中的这些电流源可以提供不同量的电流，使得N个电流源24a-24c中的每一个在被输出22a-22c上的电压置于导通状况时，分别在公共电流总线30上产生不同量的电流。耗尽型FET Qb1-Qb3通常分别相对于电流源I0-I3被缩放，以使其保持处于晶体管Qb1-Qb3的线性操作状况。在此，例如当被置于导通或“开”状况时，当分别在输出端子20a-20c中的被连接的一个上产生例如这里为+2.5伏的电压时，电流源24a产生75毫安，电流源24b产生150毫安，并且电流源24c产生275毫安；否则，当分别在输出端子22a-22c中的被连接的一个上产生接近+28伏特的电压时，N个电流源24a-24c中的每一个处于非导通或“关”状况。这里，在该示例中，当位B0为逻辑0时，输出22a上的电压约为28伏，并且电流源24a处于导通状况，并向公共电流总线30馈送到75毫安，并且当位B0为逻辑1时，输出22a上的电压约为地(零伏)，并且电流源24a处于非导通状态，并且因此电流源24a不将任何电流传递到公共电流总线30；当位B1为逻辑0时，输出22b上的电压约为28伏，并且电流源24b被置于导通状况，并向公共电流总线30馈送150毫安；并且当位B1为逻辑1时，输出上的电压22b约为零伏，并且电流源24b处于非导通状态，并且因此电流源24b不将任何电流传递到公共电流总线30；并且当位B2为逻辑0时，输出22c上的电压约为28伏，电流源24被置于导通状况，并向公共电流总线30馈送275毫安；并且当位B2为逻辑1时，输出22c上的电压约为零伏，并且电流源24c处于非导通状况，并且因此电流源24c不将任何电流传递到公共电流总线30。参考下面的表I：
表I
Iref B2 B1 B0
0毫安 1 1 1
75毫安 1 1 0
225毫安 1 0 1
275毫安 1 0 0
350毫安 0 1 1
425毫安 0 0 1
500毫安 0 0 0
示出了位B0、B1和B2的逻辑状态与公共电流总线30上的参考电流Iref之间的关系。注意，位B0-B1的电压摆幅在地和+2.5伏之间，而输出24a-24c上的电压摆幅在+28伏和零伏之间。因此，二进制控制信号B0-B2在第一电压范围R1(零至+2.5伏)之间变化，并且开关的输出处的电压在第二电压范围R2(零至+28伏)之间变化，其中R2大于R1。
偏置电流电平控制器13产生的总线30上的电流Iref通过FET Q2传递到地，并由偏置电路12反射到FET Q1，从而在FET Q1中产生与(∝)Iref成比例的电流，即K乘以Iref(其中K是FET Q1的单位栅极周边与FET Q2的单位栅极周边之比)，电流K乘以Iref从Vdd1通过电感器L2并且再通过FET Q1传递到地。因此，由N位数字控制信号选择的总线30上的电流Iref由此为FET Q1设置偏置电流Idd，偏置电流Idd在放大器11的FET Q1的源极电极和漏极电极之间传递，其电流电平根据K乘以Iref。因此，N位数字控制信号可以用于为GaN HEMTQ1设置任何期望的偏置电流，而这种FET Q1以高漏极供电电压Vdd1操作，从而例如使FETQ1能够在A、A/B、B类与待机(关)偏置状况之间切换。
现在应当理解，根据本公开的电路包括：晶体管；偏置电路，其用于为晶体管设置偏置电流，该偏置电流具有根据馈送到偏置电路的参考电流的电流电平；以及偏置电流电平控制器，其包括：多个开关，所述开关中的每一个包括：以共源共栅配置连接的MOS FET和GaN FET，以及电流源电路，其包括多个电流源，电流源中的每一个被连接在电压源和多个开关中的对应一个之间，电流源电路响应于馈送到MOS FET的栅极的二进制控制信号而将由电流源产生的电流组合，该组合电流提供馈送到偏置电路的参考电流。该电路还可以包括这样的特征，其中所述位中的每一个具有低电压电平或高电压电平中的选定一个，并且其中电压供应具有大于高电压电平的电压。
现在还应该理解，根据本公开的电路包括：放大器，其包括：具有源极电极和漏极电极的晶体管，源极电极和漏极电极中的一个耦合至参考电位；源极电极和漏极电极中的另一个耦合到比参考电位更正的电位；以及栅极电极，其用于耦合到输入信号；偏置电路，其用于为放大器设置偏置电流，该偏置电流在放大器的源极电极和漏极电极之间传递，该偏置电流具有根据馈送到偏置电路的参考电流的电流电平；以及偏置电流电平控制器，其包括：多个开关，所述开关中的每一个包括：以共源共栅配置连接的MOS FET和GaN FET，该MOS FET和GaN FET耦合至参考电位；以及电流切换电路，其包括多个电流源，所述电流源中的每一个连接在电压源和多个开关中的对应一个之间，电流切换电路响应于馈送到多个电流源中的对应一个的MOS FET的栅极的数字字的多个位中的对应一个而将由多个电流源产生的电流组合，组合电流提供馈送到偏置电路的参考电流。
现在还应当理解，根据本公开的用于晶体管的可切换电流偏置电路包括：多个(N个)共源共栅配置的开关，多个(N个)共源共栅连接的开关中的每一个由N位数字字中的对应一位馈送，所述开关中的每一个包括：以共源共栅配置连接在地和输出端子之间的MOSFET和GaN FET；电流源电路，其包括多个(N个)电流源，所述N个电流源中的每一个连接至N个共源共栅配置的开关中的对应一个的输出端子；其中，所述N个共源共栅配置的开关中的每一个根据馈送到N个共源共栅配置的开关中的一个的位来选择性地控制N个电流源中的对应一个的“开”或“关”状况；其中，电流源电路将响应于“开”或“关”状况而在电流源电路的输出处产生的电流组合，这种组合电流在输出总线上产生；以及放大器，这种放大器包括：晶体管和偏置电路，偏置电路连接到输出总线并被馈送至组合电流，这种晶体管被馈送具有根据组合电流的电流电平的偏置电流。
现在还应该意识到，根据本公开的用于晶体管的可切换电流偏置电路包括电流切换DAC，该DAC包括：控制器，其由偏置电流控制信号馈送以产生N位数字字，这里N是大于一的整数，代表由控制信号选择的2N个偏置电流电平中的一个；多个(N个)共源共栅配置的开关，多个(N个)共源共栅连接的开关中的每一个由N位数字字中的对应一位馈送，所述开关中的每一个包括：MOS FET和GaN FET，以共源共栅配置连接在地和输出端子之间；电流源电路，其包括多个(N个)电流源，N个电流源中的每一个连接到N个共源共栅配置的开关中的对应一个的输出端子，多个(N个)电流源中的每一个连接在电压供应总线与输出总线之间，其中，N个共源共栅配置的开关中的每一个根据由控制器产生的N位数字控制信号选择性地控制N个电流源中的对应一个的“开”或“关”状况，其中电流源电路响应于输出上的“开”或“关”状况而将在电流源电路的输出处产生的电流组合，这种组合电流在输出总线上产生；以及放大器，这种放大器包括：晶体管和连接到输出总线的偏置电路，输出总线上的组合电流为晶体管设置偏置电流，这种偏置电流从第二电压源传递到晶体管，馈送到晶体管的偏置电流具有根据输出总线上的组合电流的电流电平。
现在还应当理解，根据本公开的电路包括：晶体管；偏置电路，其用于为晶体管设置偏置电流，偏置电流具有根据馈送到偏置电路的参考电流的电流电平；以及偏置电流电平控制器，其包括：多个开关和包括多个电流源的电流源电路，所述电流源中的每一个连接在电压源和多个开关中的对应一个的输出之间，电流源电路响应于馈送给多个开关中的对应一个的二进制控制信号而将由电流源中的每一个产生的电流组合，该组合电流提供馈送到偏置电路的参考电流；并且其中，二进制控制信号在第一电压范围R1之间变化，并且所述开关中的每一个的输出处的电压在第二电压范围R2之间变化，其中R2大于R1。该电路还可以包括这样的特征，其中所述开关中的每一个包括以共源共栅配置连接的MOS FET和GaNFET。
已经描述了本公开的多个实施例。然而，将理解的是，可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下进行各种修改。例如，虽然这里将MOS FET描述为nMOS器件，但它们可以是pMOS，在这种情况下，逻辑1为零，并且逻辑0为-2.5伏。此外，尽管已经描述了使用耗尽型GaN FET的电路10，但是可以将电路修改为以增强型FET操作。因此，其他实施例在所附权利要求的范围内。

Claims (7)

1.一种电路，包括：
晶体管；
偏置电路，其用于为所述晶体管设置偏置电流，所述偏置电流具有根据输出总线上的馈送到所述偏置电路的参考电流的电流电平；以及
偏置电流电平控制器，其包括：
多个开关，所述开关中的每一个包括：以共源共栅配置连接的MOS FET和GaN FET；以及
电流源电路，其包括多个电流源，所述电流源中的每一个通过所述多个开关中的对应一个连接在电压源与所述输出总线之间，所述电流源电路响应于馈送到所述多个开关中的对应一个的所述MOS FET的栅极的二进制控制信号而将由每一个所述电流源产生的电流组合，组合电流在所述输出总线上提供馈送到所述偏置电路的参考电流。
2.一种电路，包括：
放大器，其包括：
晶体管，其具有源极电极和漏极电极，所述源极电极和所述漏极电极中的一个耦合到参考电位；所述源极电极和所述漏极电极中的另一个耦合到比所述参考电位更正的电位；以及栅极电极，其用于耦合到输入信号；偏置电路，其用于为所述放大器设置偏置电流，所述偏置电流在所述晶体管的所述源极电极与所述漏极电极之间传递，所述偏置电流具有根据输出总线上的馈送到所述偏置电路的参考电流的电流电平；以及
偏置电流电平控制器，其包括：
多个开关，所述开关中的每一个包括：以共源共栅配置连接的MOS FET和GaN FET，所述MOS FET和所述GaN FET耦合到所述参考电位；以及
电流切换电路，其包括多个电流源，所述电流源中的每一个通过所述多个开关中的对应一个连接在电压源与所述输出总线之间，所述电流切换电路响应于馈送到所述多个开关中的对应一个的所述MOS FET的栅极的数字字的多个位中的对应一个而将由所述多个电流源产生的电流组合，组合电流在所述输出总线上提供馈送到所述偏置电路的参考电流。
3.根据权利要求2所述的电路，其中，所述位中的每一个具有低电压电平或高电压电平中的选定一个，并且其中，所述电压源具有大于所述高电压电平的电压。
4.一种用于晶体管的可切换电流偏置电路，包括：
多个，N个共源共栅配置的开关，所述多个，N个共源共栅配置的开关中的每一个由N位数字字中的对应一个馈送，所述开关中的每一个包括：以共源共栅配置连接在地和输出端子之间的MOS FET和GaN FET；
电流源电路，其包括多个，N个电流源，所述N个电流源中的每一个连接至所述N个共源共栅配置的开关中的对应一个的输出端子，并且所述电流源中的每一个通过所述多个开关中的对应一个连接在电压源与输出总线之间；
其中，所述N个共源共栅配置的开关中的每一个根据馈送到所述N个共源共栅配置的开关中的这样一个的位来选择性地控制所述N个电流源中的对应一个的“开”或“关”状况；
其中，所述电流源电路响应于所述“开”或“关”状况而将在所述电流源的输出处产生的电流组合，这种组合电流在所述输出总线上产生；以及
放大器，这种放大器包括：
晶体管；以及
偏置电路，其连接到所述输出总线并馈送到所述组合电流，这种晶体管被馈送具有根据所述组合电流的电流电平的偏置电流。
5.一种用于晶体管的可切换电流偏置电路，包括：
电流切换DAC，所述DAC包括：
由偏置电流控制信号馈送的控制器，所述控制器用于产生N位数字字，这里N是大于一的整数，代表由所述控制信号选择的2N个偏置电流电平中的一个；
多个，N个共源共栅配置的开关，所述多个，N个共源共栅配置的开关中的每一个由所述N位数字字中的对应一位馈送，所述开关中的每一个包括：以共源共栅配置连接在地和输出端子之间的MOS FET和GaN FET；
电流源电路，其包括多个，N个电流源，所述N个电流源中的每一个连接到所述N个共源共栅配置的开关中的对应一个的输出端子，所述多个，N个电流源中的每一个连接在电压供应总线与输出总线之间；
其中，所述N个共源共栅配置的开关中的每一个根据由所述控制器产生的所述N位数字字来选择性地控制所述N个电流源中的对应一个的“开”或“关”状况；
其中，所述电流源电路响应于所述电流源的输出上的所述“开”或“关”状况而组合在所述输出处产生的电流，这种组合电流在所述输出总线上产生；以及
放大器，这种放大器包括：
晶体管；以及
连接到所述输出总线的偏置电路，所述输出总线上的所述组合电流为所述晶体管设置偏置电流，这种偏置电流从第二电压源传递到所述晶体管，馈送到所述晶体管的所述偏置电流具有根据所述输出总线上的所述组合电流的电流电平。
6.一种电路，包括：
晶体管；
偏置电路，其用于为所述晶体管设置偏置电流，所述偏置电流具有根据馈送到所述偏置电路的参考电流的电流电平；以及
偏置电流电平控制器，其包括：
多个开关；以及
电流源电路，其包括多个电流源，所述电流源中的每一个连接在电压源与所述多个开关中的对应一个的输出之间，所述电流源电路响应于馈送到所述多个开关中的对应一个的二进制控制信号而将由所述电流源中的每一个产生的电流组合，组合电流提供馈送到所述偏置电路的所述参考电流；以及
其中，所述二进制控制信号在第一电压范围R1之间变化，并且所述开关中的每一个的输出处的电压在第二电压范围R2之间变化，其中R2大于R1。
7.根据权利要求6所述的电路，其中，所述开关中的每一个包括：以共源共栅配置连接的MOS FET和GaN FET。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113114117A (zh) * 2021-04-08 2021-07-13 唐太平 一种用于共源共栅射频低噪声放大器共栅管的偏置电路

Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AR200615A1 (es) * 1973-08-09 1974-11-22 Rca Corp Amplificador de intensidad
JPS56153832A (en) * 1980-04-30 1981-11-28 Nec Corp Digital to analog converter
US4492954A (en) * 1981-12-24 1985-01-08 Raytheon Company Digital-to-analog converter
US4701641A (en) * 1984-05-11 1987-10-20 Raytheon Company Logic network for D/A conversion
US5870049A (en) * 1997-04-16 1999-02-09 Mosaid Technologies Incorporated Current mode digital to analog converter
GB9926653D0 (en) * 1999-11-10 2000-01-12 Fujitsu Ltd Current switching circuitry
US6191719B1 (en) * 1997-08-25 2001-02-20 Broadcom Corporation Digital to analog converter with reduced ringing
US6747514B1 (en) * 2003-02-25 2004-06-08 National Semiconductor Corporation MOSFET amplifier with dynamically biased cascode output
CN1768473A (zh) * 2003-04-03 2006-05-03 快捷半导体有限公司 具有减小的关断电流的可逆放大器电路
WO2011014849A2 (en) * 2009-07-30 2011-02-03 Qualcomm Incorporated Bias current monitor and control mechanism for amplifiers
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
CN103180750A (zh) * 2010-10-12 2013-06-26 雷声公司 利用紫外辐射的搜索和救援
CN104467775A (zh) * 2013-09-20 2015-03-25 富士通株式会社 共源共栅晶体管和控制共源共栅晶体管的方法
CN104898750A (zh) * 2013-12-05 2015-09-09 三星显示有限公司 用于生成共源共栅电流源偏置电压的系统和方法
WO2015174107A1 (ja) * 2014-05-16 2015-11-19 シャープ株式会社 複合型半導体装置
US9520836B1 (en) * 2015-08-13 2016-12-13 Raytheon Company Multi-stage amplifier with cascode stage and DC bias regulator
WO2016205049A1 (en) * 2015-06-18 2016-12-22 Raytheon Company Bias circuitry for depletion mode amplifiers
EP3113358A1 (en) * 2015-06-30 2017-01-04 IMEC vzw Switching circuit
WO2017027346A1 (en) * 2015-08-13 2017-02-16 Raytheon Company Dc bias regulator for cascode amplifier

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3506932A (en) 1968-02-28 1970-04-14 Bell Telephone Labor Inc Quadrature hybrid coupler
US4896121A (en) 1988-10-31 1990-01-23 Hughes Aircraft Company Current mirror for depletion-mode field effect transistor technology
EP0682381A1 (en) 1994-05-02 1995-11-15 E-Systems Inc. Broadband directional coupler
US5570090A (en) 1994-05-23 1996-10-29 Analog Devices, Incorporated DAC with digitally-programmable gain and sync level generation
US5892400A (en) 1995-12-15 1999-04-06 Anadigics, Inc. Amplifier using a single polarity power supply and including depletion mode FET and negative voltage generator
US6600301B1 (en) 2002-04-30 2003-07-29 Raytheon Company Current shutdown circuit for active bias circuit having process variation compensation
US6831517B1 (en) 2002-12-23 2004-12-14 Intersil Americas, Inc. Bias-management system and method for programmable RF power amplifier
DE60301628T2 (de) 2003-07-31 2006-03-16 Alcatel Richtkoppler mit einem Einstellmittel
US8017978B2 (en) 2006-03-10 2011-09-13 International Rectifier Corporation Hybrid semiconductor device
US7852136B2 (en) 2008-08-12 2010-12-14 Raytheon Company Bias network
JP2010278521A (ja) 2009-05-26 2010-12-09 Mitsubishi Electric Corp 電力増幅器
US7876157B1 (en) 2009-08-04 2011-01-25 Skyworks Solutions, Inc. Power amplifier bias circuit having controllable current profile
JP2011067051A (ja) * 2009-09-18 2011-03-31 Sharp Corp インバータと、それを用いた電気機器および太陽光発電装置
JP5322176B2 (ja) * 2009-11-06 2013-10-23 シャープ株式会社 半導体装置
US8269566B2 (en) * 2010-10-15 2012-09-18 Xilinx, Inc. Tunable resonant circuit in an integrated circuit
EP2693639B1 (en) 2012-07-30 2015-09-09 Nxp B.V. Cascoded semiconductor devices
US8779859B2 (en) * 2012-08-08 2014-07-15 Qualcomm Incorporated Multi-cascode amplifier bias techniques
US8854140B2 (en) 2012-12-19 2014-10-07 Raytheon Company Current mirror with saturated semiconductor resistor
JP2014217252A (ja) * 2013-04-30 2014-11-17 三菱電機株式会社 カスコード接続パワーデバイス
US9349715B2 (en) 2013-06-21 2016-05-24 Infineon Technologies Americas Corp. Depletion mode group III-V transistor with high voltage group IV enable switch

Patent Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AR200615A1 (es) * 1973-08-09 1974-11-22 Rca Corp Amplificador de intensidad
JPS56153832A (en) * 1980-04-30 1981-11-28 Nec Corp Digital to analog converter
US4492954A (en) * 1981-12-24 1985-01-08 Raytheon Company Digital-to-analog converter
US4701641A (en) * 1984-05-11 1987-10-20 Raytheon Company Logic network for D/A conversion
US5870049A (en) * 1997-04-16 1999-02-09 Mosaid Technologies Incorporated Current mode digital to analog converter
US6191719B1 (en) * 1997-08-25 2001-02-20 Broadcom Corporation Digital to analog converter with reduced ringing
GB9926653D0 (en) * 1999-11-10 2000-01-12 Fujitsu Ltd Current switching circuitry
US6747514B1 (en) * 2003-02-25 2004-06-08 National Semiconductor Corporation MOSFET amplifier with dynamically biased cascode output
CN1768473A (zh) * 2003-04-03 2006-05-03 快捷半导体有限公司 具有减小的关断电流的可逆放大器电路
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
WO2011014849A2 (en) * 2009-07-30 2011-02-03 Qualcomm Incorporated Bias current monitor and control mechanism for amplifiers
CN103180750A (zh) * 2010-10-12 2013-06-26 雷声公司 利用紫外辐射的搜索和救援
CN104467775A (zh) * 2013-09-20 2015-03-25 富士通株式会社 共源共栅晶体管和控制共源共栅晶体管的方法
CN104898750A (zh) * 2013-12-05 2015-09-09 三星显示有限公司 用于生成共源共栅电流源偏置电压的系统和方法
WO2015174107A1 (ja) * 2014-05-16 2015-11-19 シャープ株式会社 複合型半導体装置
WO2016205049A1 (en) * 2015-06-18 2016-12-22 Raytheon Company Bias circuitry for depletion mode amplifiers
EP3113358A1 (en) * 2015-06-30 2017-01-04 IMEC vzw Switching circuit
US9520836B1 (en) * 2015-08-13 2016-12-13 Raytheon Company Multi-stage amplifier with cascode stage and DC bias regulator
WO2017027346A1 (en) * 2015-08-13 2017-02-16 Raytheon Company Dc bias regulator for cascode amplifier

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
伍星等.一种基于LTCC技术的新型功率放大器研制.太赫兹科学与电子信息学报.2014,第12卷(第5期),全文. *

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