CN111313839B - 放大电路 - Google Patents

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Abstract

放大电路包含输入端、输出端、电容、偏压单元、放大单元及阻抗单元。输入端接收射频信号。电容耦接于输入端。偏压单元耦接于电容，并提供偏压电流。偏压单元包含用以控制偏压电流的晶体管，晶体管的第一端接收系统电压，而晶体管的控制端耦接于参考电压端。放大单元的输入端耦接于电容及偏压单元，而放大单元的输出端耦接于放大电路的输出端。阻抗单元的第一端耦接于偏压单元，而阻抗单元的第二端耦接于放大电路的输入端及电容。阻抗单元根据选择信号调整放大电路的放大线性度。

Description

放大电路
技术领域
本发明是有关于一种放大电路，特别是一种能够维持低功率模式的线性表现的放大电路。
背景技术
在无线通信系统中，常会透过功率放大器来将射频信号放大并输出。而随着应用的不同，功率放大器也可能会操作在不同的功率模式。举例来说，在射频信号强度较大或质量较佳的情况下，功率放大器便可能操作在低功率的模式下以减少电能损耗。反之，当射频信号强度较弱或质量不佳时，功率放大器就可能需要操作在高功率模式以确保信号质量能够符合需求。
在现有技术中，无线通信系统通常是透过调整功率放大器所接收的偏压电流大小来控制功率放大器的操作模式。举例来说，系统可以透过减少功率放大器所接收到的偏压电流，使得功率放大器操作在低功率模式。然而，当偏压电流降低时，功率放大器在某些射频信号的频段上会出现误差向量幅度(Error Vector Magnitude，EVM)陡升的情况，使得功率放大器的线性表现变差，并降低输出信号的质量。
发明内容
本发明的一实施例提供一种放大电路，放大电路包含输入端、输出端、电容、偏压单元、放大单元及阻抗单元。
输入端接收射频信号。在放大电路将射频信号放大后，输出端输出放大后的射频信号。电容具有第一端及第二端，电容的第一端耦接于输入端。
偏压单元耦接于电容的第二端，并提供偏压电流。偏压单元包含晶体管，晶体管具有第一端、第二端及控制端。晶体管的第一端接收系统电压，而晶体管的控制端耦接于参考电压端。晶体管控制偏压电流。
放大单元具有输入端及输出端。放大单元的输入端耦接于电容的第二端及偏压单元的第二端，放大单元的输出端耦接于放大电路的输出端。
阻抗单元具有第一端及第二端。阻抗单元的第一端耦接于偏压单元，而阻抗单元的第二端耦接于放大电路的输入端及电容的第一端。阻抗单元根据第一选择信号调整放大电路的放大线性度。
本发明的一实施例提供一种放大电路，放大电路包含输入端、输出端、电容、偏压单元、放大单元及阻抗单元。
输入端接收射频信号。在放大电路将射频信号放大后，输出端输出放大后的射频信号。电容具有第一端及第二端，电容的第一端耦接于输入端。
偏压单元耦接于电容的第二端，并提供偏压电流。偏压单元包含晶体管，晶体管具有第一端、第二端及控制端。晶体管的第一端接收系统电压，而晶体管的控制端耦接于第一参考电压端。晶体管控制偏压电流。
放大单元具有输入端及输出端，放大单元的输入端耦接于电容的第二端，而放大单元的输出端耦接于放大电路的输出端。
阻抗单元具有第一端及第二端。阻抗单元的第一端耦接于晶体管的第二端，而阻抗单元的第二端耦接于第二参考电压端。阻抗单元根据第一选择信号调整放大电路的放大线性度。
附图说明
图1为本发明一实施例的放大电路的示意图。
图2为本发明另一实施例的放大电路的示意图。
图3为本发明另一实施例的阻抗单元的示意图。
图4为本发明另一实施例的阻抗单元的示意图。
图5为本发明另一实施例的阻抗单元的示意图。
图6为本发明另一实施例的阻抗单元的示意图。
图7为本发明另一实施例的放大电路的示意图。
图8为本发明另一实施例的放大电路的示意图。
【符号说明】
100、200、700、800                         放大电路
IN                                      输入端
OUT                                     输出端
110、210、710                             偏压单元
120、720                                 放大单元
130、230、330、430、530、630、                阻抗单元
730、830
140                                     逻辑控制单元
M1、122                                  晶体管
132、212、232、234、332、432、                开关
532、632、732、832
C1、C2、C3                                电容
R1                                      电阻
I1                                      偏压电流
N1                                      第一参考电压端
N2                                      第二参考电压端
V1                                      第一系统电压
V2                                      第二系统电压
SIGRF1、SIGRF2                             射频信号
VB1                                     第一外部偏压
VB2                                     第二外部偏压
SIGS1、SIGS2                              选择信号
SIGctrl                                  控制信号
D1                                      二极管
CA                                      可变电容
具体实施方式
图1为本发明一实施例的放大电路100的示意图。放大电路100包含输入端IN、输出端OUT、电容C1、偏压单元110、放大单元120及阻抗单元130。输入端IN可接收射频信号SIGRF1，而放大电路100可将射频信号SIGRF1放大，并经由输出端OUT输出放大后的射频信号SIGRF2。
电容C1具有第一端及第二端，电容C1的第一端可耦接于输入端IN。偏压单元110可耦接于电容C1的第二端，并可提供偏压电流I1。在图1中偏压单元110可包含晶体管M1，晶体管M1可以用来控制偏压电流I1。晶体管M1具有第一端、第二端及控制端。晶体管M1的第一端可接收第一系统电压V1，而晶体管M1的控制端可耦接于参考电压端N1以接收第一外部偏压VB1。此外，在图1中，偏压单元110还可包含电阻R1。电阻R1具有第一端及第二端，电阻R1的第一端耦接于晶体管M1的第二端，而电阻R1的第二端耦接于放大单元120的输入端。
放大单元120具有输入端及输出端，放大单元120的输入端可耦接于电容C1的第二端及偏压单元110的第二端，而放大单元120的输出端可耦接于放大电路100的输出端OUT。也就是说，放大单元120可以自输入端接收偏压单元110所提供的偏压电流I1，据以将通过电容C1的射频信号SIGRF1放大，并自其输出端输出射频信号SIGRF2。在图1的实施例中，放大单元120可包含晶体管122。晶体管122具有第一端、第二端及控制端，晶体管122的第一端可耦接至放大单元120的输出端，晶体管122的第二端可接收第二系统电压V2，而晶体管122的控制端可耦接于放大单元120的输入端。在本发明的有些实施例中，第一系统电压V1可例如但不限于为系统中的操作电压，而第二系统电压V2则可例如但不限于系统中的参考电压，且第一系统电压V1可高于第二系统电压V2。
阻抗单元130具有第一端及第二端。阻抗单元130的第一端可耦接于偏压单元110，例如可耦接于晶体管M1的第二端，而阻抗单元130的第二端可耦接于放大电路100的输入端IN及电容C1。阻抗单元130可以根据选择信号SIGs1调整放大电路100的放大线性度。举例来说，当放大电路100处于高功率状态时，阻抗单元130可根据选择信号SIGs1增加电容性阻抗，而当放大电路100处于低功率状态时，阻抗单元130则可根据选择信号SIGs1减少电容性阻抗。如此一来，便可维持放大电路100在不同功率模式下的线性表现。
举例来说，在图1中，阻抗单元130可包含开关132及电容C2。开关132及电容C2可串联于阻抗单元130的第一端及第二端之间。此外，开关132具有控制端，且开关132的控制端可接收选择信号SIGs1。在此情况下，在放大电路100处于高功率状态时，可以例如但不限于透过选择信号SIGs1来导通开关132，而在放大电路100处于低功率状态时，则可例如但不限于透过选择信号SIGs1来截止开关132。
也就是说，当放大电路100处于高功率状态时，阻抗单元130的电容性阻抗会大于放大电路100处于低功率状态时阻抗单元130的电容性阻抗。透过降低放大电路100在低功率状态时的电容性阻抗大小，就能够配合放大电路100在低功率状态下的阻抗，并减少放大电路100在低功率状态下的线性失真。
此外，在图1的实施例中，放大电路100还可包含逻辑控制单元140。逻辑控制单元140可以根据放大电路100所操作的功率状态产生对应的选择信号SIGS1，进而调整阻抗单元130的电容性阻抗以配合放大电路100的需求。
在图1的实施例中，阻抗单元130的第一端是耦接于晶体管M1的第二端，然而本发明并不以此为限，在本发明的其他实施例中，阻抗单元130的第一端也可耦接至晶体管M1的控制端。
图2为本发明另一实施例的放大电路200的示意图。放大电路200与放大电路100具有相似的结构并可根据相似的原理操作。然而，在放大电路200中，阻抗单元230的第一端可耦接至晶体管M1的控制端，此外，阻抗单元230可包含开关232及234，及电容C2及C3。开关232及电容C2可串联于阻抗单元230的第一端及第二端之间，且开关234及电容C3也可串联于阻抗单元230的第一端及第二端之间。也就是说，开关232及电容C2所形成的串联电路可并联于开关234及电容C3所形成的串联电路。此外，在本发明的有些实施例中，根据放大电路200的特性及需求，电容C2及电容C3的电容值可能相同也可能相异。
在本发明的有些实施例中，放大电路200可能可以支持超过两种的操作模式，例如高功率模式、中功率模式及低功率模式。在此情况下，开关232及开关234也可以由相异的选择信号来控制，例如开关232的控制端可接收选择信号SIGS1，而开关234的控制端可接收选择信号SIGS2。举例来说，在图2的实施例中，放大电路200还可包含逻辑控制单元240。逻辑控制单元240可以根据放大电路200所操作的功率状态产生对应的选择信号SIGS1及SIGS2，进而调整阻抗单元230的电容性阻抗以配合放大电路200的需求。如此一来，针对不同的功率模式，放大电路200就可以独立地控制开关232及开关234，例如同时导通或截止两个开关232及234，或是仅导通两个开关232及234中的其中一者，使得阻抗单元230能够提供不同大小的电容性阻抗，以配合放大电路200在不同功率状态下的需要，并提升放大电路200在不同功率状态下的线性表现。
在本发明的有些实施例中，阻抗单元230也可以取代阻抗单元130并应用于放大电路100中，或者，阻抗单元130也可以取代阻抗单元230并应用于放大电路200中。
此外，在图2中，偏压单元210还可包含与电阻R1并联的开关212。也就是说，在本发明的有些实施例中，偏压单元210可透过控制信号SIGctrl来控制开关212，并据以改变偏压电流路径上的电阻值大小，进而能够对晶体管M1进行适当的保护，以提高放大电路200的稳定性。在本发明的有些实施例中，偏压单元210也可以取代偏压单元110并应用于放大电路100中。此外，在有些实施例中，电阻R1也可以是可变电阻，在此情况下，偏压单元110及210便可直接调整电阻R1的阻值，而无须另外与开关212并联。
在图1及图2中，阻抗单元130及230都包含了彼此串联的开关及电容，然而本发明并不以此为限。图3为本发明另一实施例的阻抗单元330的示意图。在图3中，阻抗单元330可包含开关332及电容C2，且开关332及电容C2可并联于阻抗单元330的第一端及第二端之间。在此情况下，透过选择信号SIGS1来导通或截止开关332，就能够改变阻抗单元330所提供的电容性阻抗。在本发明的有些实施例中，阻抗单元330可以取代阻抗单元130及230并可应用于放大电路100及200中。利用阻抗单元330在不同的功率状态下提供适当的电容性阻抗就能够有效地提升放大电路在低功率状态下的线性表现。
图4为本发明另一实施例的阻抗单元430的示意图。在图4中，阻抗单元430可包含开关432、二极管D1及电容C2，且开关432、二极管D1及电容C2可串联于阻抗单元430的第一端及第二端之间。在此情况下，透过选择信号SIGS1来导通或截止开关432，就能够改变阻抗单元430所提供的电容性阻抗。在本发明的有些实施例中，阻抗单元430可以取代阻抗单元130及230并可应用于放大电路100及200中。利用阻抗单元430在不同的功率状态下提供适当的电容性阻抗就能够有效地提升放大电路在低功率状态下的线性表现。
此外，由于二极管D1本身也能够提供电容性的阻抗，因此在本发明的有些实施例中，阻抗单元430也可省略电容C2。图5为本发明另一实施例的阻抗单元530的示意图。在图5中，阻抗单元530可包含开关532及二极管D1，且开关532及二极管D1可串联于阻抗单元530的第一端及第二端之间。在此情况下，透过选择信号SIGS1来导通或截止开关532，也能够改变阻抗单元530所提供的电容性阻抗。在本发明的有些实施例中，阻抗单元530可以取代阻抗单元130及230并可应用于放大电路100及200中。利用阻抗单元530在不同的功率状态下提供适当的电容性阻抗就能够有效地提升放大电路在低功率状态下的线性表现。
图6为本发明另一实施例的阻抗单元630的示意图。在图6中，阻抗单元630可包含可变电容CA。在此情况下，选择信号SIGS1可以根据放大电路的功率状态来调整可变电容CA的容值。如此一来，阻抗单元630也可以取代阻抗单元130及230并可应用于放大电路100及200中。利用阻抗单元630在不同的功率状态下提供适当的电容性阻抗就能够有效地提升放大电路在低功率状态下的线性表现。
在图1及图2的实施例中，阻抗单元130及230是耦接于放大电路100及200的输入端IN，然而本发明并不以此为限。在本发明的其他实施例中，阻抗单元也可以耦接于放大电路的其他位置。
图7为本发明另一实施例的放大电路700的示意图。放大电路700可包含输入端IN、输出端OUT、电容C1、偏压单元710、放大单元720及阻抗单元730。输入端IN可接收射频信号SIGRF1，而放大电路700可将射频信号SIGRF1放大，并经由输出端OUT输出放大后的射频信号SIGRF2。
电容C1具有第一端及第二端，电容C1的第一端可耦接于输入端IN。偏压单元710可耦接于电容C1的第二端，并可提供偏压电流I1。偏压单元710可包含晶体管M1及电阻R1，偏压单元710可以透过晶体管M1来控制偏压电流I1，并可透过电阻R1来保护晶体管M1。晶体管M1具有第一端、第二端及控制端，晶体管M1的第一端可接收第一系统电压V1，而晶体管M1的控制端可耦接于第一参考电压端N1。电阻R1具有第一端及第二端，电阻R1的第一端耦接于晶体管M1的第二端，而电阻R1的第二端耦接于放大单元720的输入端。
放大单元720具有输入端及输出端，放大单元720的输入端耦接于电容C1的第二端，而放大单元720的输出端耦接于放大电路700的输出端OUT。
阻抗单元730具有第一端及第二端，阻抗单元730的第一端可耦接于晶体管M1的第二端，而阻抗单元730的第二端可耦接于第二参考电压端N2。阻抗单元730可以根据选择信号SIGS1调整放大电路700的放大线性度。
在本发明的有些实施例中，阻抗单元730与阻抗单元130可具有相似的结构并可根据相似的原理操作。举例来说，当放大电路700处于高功率状态时，阻抗单元730可根据选择信号SIGS1将开关732导通以增加电容性阻抗，而当放大电路700处于低功率状态时，阻抗单元730可根据选择信号SIGS1将开关732截止以减少电容性阻抗。
放大电路100及700的一个差异在于，阻抗单元730的第二端可耦接于第二参考电压端N2。在本发明的有些实施例中，第一参考电压端N1可提供第一外部偏压VB1，而第二参考电压端N2可提供第二外部偏压VB2。举例来说，第一参考电压端N1及第二参考电压端N2可分别耦接至外部的电源，并根据外部电源所输出的电压来提供第一外部偏压VB1及第二外部偏压VB2。
然而，本发明并不限定第一参考电压端N1及第二参考电压端N2需提供相异的偏压值。在本发明的有些实施例中，第二参考电压端N2所提供的偏压实质上可与第一参考电压端N1所提供的偏压相同。图8为本发明另一实施例的放大电路800的示意图。放大电路700及800的差异在于放大电路800中阻抗单元830的第二端所耦接的第二参考电压端N2也可提供第一外部偏压VB1，也就是说，第一参考电压端N1及第二参考电压端N2实质上可以为相同的电压端并可提供相同的外部偏压VB1。
在图8中，阻抗单元830与阻抗单元730具有相似的结构，例如阻抗单元830也可包含彼此串联的开关832及电容C2。然而，在图7中，开关732会耦接在电容C2及第二参考电压端N2之间，而在图8中，电容C2会耦接在开关832及第二参考电压端N2之间。此外，在本发明的有些实施例中，图2至图6中所示的阻抗单元230至630也可以取代放大电路700及800中的阻抗单元730及830，并耦接于晶体管M1的第二端及第二参考电压端N2。
由于放大电路700及800可以透过阻抗单元730及830来调整电容性的阻抗，因此当放大电路操作在不同功率的状态时，就能够提供对应的电容性阻抗以维持放大电路700及800的线性表现。
综上所述，本发明的实施例所提供的放大电路可以透过其中的阻抗单元来调整电容性的阻抗，因此当放大电路操作在不同功率的状态时，就能够提供对应的电容性阻抗以维持放大电路的线性表现。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的等同变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (18)

1.一种放大电路，其特征在于，包含：
一输入端，用以接收一射频信号；
一输出端，用以在该放大电路将该射频信号放大后，输出放大后的该射频信号；
一第一电容，具有一第一端耦接于该输入端，及一第二端；
一偏压单元，耦接于该第一电容的该第二端，用以提供一偏压电流，该偏压单元包含一晶体管，具有一第一端用以接收一第一系统电压，一第二端，
及一控制端耦接于一参考电压端，该晶体管用以控制该偏压电流；
一放大单元，具有一输入端耦接于该第一电容的该第二端及该偏压单元的该第二端，及一输出端耦接于该放大电路的该输出端；及
一阻抗单元，具有一第一端耦接于该偏压单元，及一第二端耦接于该放大电路的该输入端及该第一电容的该第一端，该阻抗单元用以根据一第一选择信号调整该放大电路的一放大线性度；其中，
当该放大电路处于一高功率状态时，该阻抗单元是根据该第一选择信号增加一电容性阻抗；及
当该放大电路处于一低功率状态时，该阻抗单元是根据该第一选择信号减少一电容性阻抗。
2.如权利要求1所述的放大电路，其特征在于，其中该阻抗单元的该第一端是耦接于该晶体管的该第二端或该晶体管的该控制端。
3.一种放大电路，其特征在于，包含：
一输入端，用以接收一射频信号；
一输出端，用以在该放大电路将该射频信号放大后，输出放大后的该射频信号；
一第一电容，具有一第一端耦接于该输入端，及一第二端；
一偏压单元，耦接于该第一电容的该第二端，用以提供一偏压电流，该偏压单元包含一晶体管，具有一第一端用以接收一第一系统电压，一第二端，
及一控制端耦接于一第一参考电压端，该晶体管用以控制该偏压电流；一放大单元，具有一输入端耦接于该第一电容的该第二端，及一输出端耦接于该放大电路的该输出端；及
一阻抗单元，具有一第一端耦接于该晶体管的该第二端，及一第二端耦接于一第二参考电压端，该阻抗单元用以根据一第一选择信号调整该放大电路的一放大线性度；其中，
当该放大电路处于一高功率状态时，该阻抗单元是根据该第一选择信号增加一电容性阻抗；及
当该放大电路处于一低功率状态时，该阻抗单元是根据该第一选择信号减少一电容性阻抗。
4.如权利要求3所述的放大电路，其特征在于，其中该第一参考电压端是用以提供一第一外部偏压，及该第二参考电压端是用以提供一第二外部偏压。
5.如权利要求4所述的放大电路，其特征在于，其中该第二外部偏压实质上相等于该第一外部偏压。
6.如权利要求1或3所述的放大电路，其特征在于，其中该阻抗单元包含一第一开关及一第二电容，该第一开关具有一控制端用以接收该第一选择信号。
7.如权利要求6所述的放大电路，其特征在于，其中：
该第一开关另具有一第一端耦接于该阻抗单元的该第一端，及一第二端；及
该第二电容具有一第一端耦接于该第一开关的该第二端，及一第二端耦接于该阻抗单元的该第二端。
8.如权利要求6所述的放大电路，其特征在于，其中：
该第二电容具有一第一端耦接于该阻抗单元的该第一端，及一第二端；及
该第一开关另具有一第一端耦接于该第二电容的该第二端，及一第二端耦接于该阻抗单元的该第二端。
9.如权利要求6所述的放大电路，其特征在于，其中该阻抗单元另包含一第二开关及一第三电容，该第二开关具有一控制端用以接收一第二选择信号，该第二开关及该第三电容是串联于该阻抗单元的该第一端及该第二端之间，且该第一开关及该第二电容所形成的一串联电路是并联于该第二开关及该第三电容所形成的的一串联电路。
10.如权利要求6所述的放大电路，其特征在于，其中该第一开关及该第二电容是并联于该阻抗单元的该第一端及该第二端之间。
11.如权利要求6所述的放大电路，其特征在于，其中该阻抗单元另包含一二极管，与第一开关及该第二电容串联于该阻抗单元的该第一端及该第二端之间。
12.如权利要求6所述的放大电路，其特征在于，其中：
当该放大电路处于一高功率状态时，该第一选择信号导通该第一开关；及
当该放大电路处于一低功率状态时，该第一选择信号截止该第一开关。
13.如权利要求1或3所述的放大电路，其特征在于，其中该阻抗单元包含一可变电容，用以根据该第一选择信号调整一电容值。
14.如权利要求1或3所述的放大电路，其特征在于，其中该阻抗单元包含一第一开关及一第一二极管，该第一开关具有一控制端用以接收该第一选择信号，且该第一开关及该第一二极管是串联于该阻抗单元的该第一端及该第二端之间。
15.如权利要求1或3所述的放大电路，其特征在于，另包含一逻辑控制单元，用以产生该第一选择信号。
16.如权利要求1或3所述的放大电路，其特征在于，其中该偏压单元另包含一电阻，具有一第一端耦接于该晶体管的该第二端，及一第二端耦接于该放大单元的该输入端。
17.如权利要求16所述的放大电路，其特征在于，其中该偏压单元另包含一第三开关，与该电阻并联。
18.如权利要求16所述的放大电路，其特征在于，其中该电阻为一可变电阻。
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