CN111711424A - 一种cmos功率放大器及其射频模块 - Google Patents

一种cmos功率放大器及其射频模块 Download PDF

Info

Publication number
CN111711424A
CN111711424A CN202010464778.3A CN202010464778A CN111711424A CN 111711424 A CN111711424 A CN 111711424A CN 202010464778 A CN202010464778 A CN 202010464778A CN 111711424 A CN111711424 A CN 111711424A
Authority
CN
China
Prior art keywords
path
mos tube
mos transistor
mos
power
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
CN202010464778.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111711424B (zh
Inventor
梁绪亮
汪洋
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.)
Shanghai Pingsheng Microelectronics Technology Co ltd
Original Assignee
Shanghai Pingsheng Microelectronics Technology 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
Application filed by Shanghai Pingsheng Microelectronics Technology Co ltd filed Critical Shanghai Pingsheng Microelectronics Technology Co ltd
Priority to CN202010464778.3A priority Critical patent/CN111711424B/zh
Publication of CN111711424A publication Critical patent/CN111711424A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111711424B publication Critical patent/CN111711424B/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
    • 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

Landscapes

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

Abstract

本发明公开了一种CMOS功率放大器，包括输入巴伦，接收射频输入信号并生成第一路输入信号和第二路输入信号；功率放大电路，分别对第一路输入信号进行功率放大生成第一路输出信号，以及对第二路输入信号进行功率放大生成第二路输出信号；以及功率合成器，连接功率放大电路，基于第一路输出信号和第二路输出信号生成射频输出信号，功率放大电路包括功率放大单元和偏置单元，偏置单元向功率放大单元的输出端提供偏置电流以消除功率放大时产生的次谐波分量。本申请采用功率合成技术，大幅度提升了CMOS功率放大器的输出功率。并且在功率放大电路中设置生成偏置电流的偏置单元，大大提升了CMOS功率放大器的线性度。

Description

一种CMOS功率放大器及其射频模块
技术领域
本发明涉及电子电力技术领域，更具体地，涉及一种CMOS功率放大器及其射频模块。
背景技术
随着便携式数码产品的普及，在通信系统中，射频芯片所占的比重越来越高。功率放大器作为射频芯片中的核心部件，其低成本、高性能成为本领域技术人员不断追求的目标。CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)功率放大器凭借着其易集成、低成本的优势，在射频芯片中得到广泛的应用。尤其随着第五代(thefifth generation,简称5G)无线通信时代的到来，CMOS功率放大器将有更大的应用空间
目前，CMOS功率放大器因其自身耐压性差导致无法提供较大的输出功率，并且其非线性的特点使其在高频段时谐波与其他阶次谐波产生交调进而导致输出信号失真。
现有技术中，通过提高偏置电流和偏置电压从而达到改善线性度和输出功率的目的，但是会导致效率降低，并且提升程度有限。或者通过增加输出管的面积，有利于输出功率的提升，但输出管尺寸增加势必会增大寄生电容，对线性度的不利影响也会加大，并且会导致效率的降低和成本的增加。
因此，为了满足市场需求，期待能够实现一种兼顾各种指标的功率放大器，从而在保证输出功率的情况下，可以提升线性度。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供一种CMOS功率放大器。
根据本发明实施例的第一方面，提供了一种CMOS功率放大器，包括：输入巴伦，接收射频输入信号，并生成第一路输入信号和第二路输入信号；功率放大电路，分别对所述第一路输入信号进行功率放大生成第一路输出信号，以及对所述第二路输入信号进行功率放大生成第二路输出信号；以及功率合成器，连接所述功率放大电路，基于所述第一路输出信号和所述第二路输出信号生成射频输出信号，其中，功率放大电路包括功率放大单元和偏置单元，所述偏置单元向所述功率放大单元的输出端提供偏置电流以消除功率放大时产生的三次谐波分量。
可选地，偏置单元包括:驱动电路，接收输入电流，并提供驱动电压；第二电流镜，包括第六MOS管和第八MOS管，所述第六MOS管的控制端与所述第八MOS管的控制端连接，所述第六MOS管的第二通路端连接自身控制端并与第七MOS管的控制端相连，所述第六MOS管的第一通路端接地，所述第八MOS管的第一通路端接地，所述第八MOS管的第二通路端作为所述第二电流镜的输出端并经由电感提供所述偏置电流。
可选地，偏置单元还包括:第一电流镜，包括第六MOS管和第七MOS管，所述第六MOS管的控制端与所述第七MOS管的控制端连接，所述第六MOS管的第二通路端连接自身控制端，并与第七MOS管的控制端相连，所述第六MOS管的第一通路端接地，所述第七MOS管的第一通路端接地，所述第七MOS管的第二通路端作为所述第一电流镜的输出端提供偏置电压，将所述偏置电压提供至所述功率放大单元的输入端。
可选地，所述驱动电路包括：第一MOS管，所述第一MOS管的控制端与自身第一通路端连接并接收所述输入电流；第二MOS管，所述第一MOS管的第二通路端连接所述第二MOS管的第一通路路端，所述第二MOS管的控制端与自身第一通路端连接；第三MOS管，所述第二MOS管的第一通路端连接所述第三MOS管的第一通路路端，所述第三MOS管的控制端与自身第一通路端连接，所述第三MOS管的第二通路端接地；第四MOS管，所述第四MOS管的控制端接收所述输入电流，所述第四MOS管的第一通路端经由第一驱动模块连接自身控制端；第五MOS管，所述第四MOS管的第二通路端连接所述第五MOS管的第一通路端，所述第五MOS管的控制端与自身第二通路端连接，所述第五MOS管的第二通路端与所述驱动电压相等。
可选地，所述第四MOS管和第一MOS管的宽长比、所述第五MOS管和第二MOS管的宽长比以及所述第六MOS管的宽长比与第三MOS管的宽长比相等
可选地，所述偏置电流与所述第二电流镜中MOS管之间的宽长比参数、所述输入电流相关。
可选地，所述第一路输入信号和所述第二路输入信号的幅值相等，相位相差180°。
可选地，所述功率合成器为串联组合变压器结构。
可选地，所述功率放大电路还包括：运算放大器，连接所述输出巴伦分别接收所述第一路输入信号或者第二路输入信号；匹配单元，连接所述运算放大器的输出并向所述功率放大单元提供输入。
可选地，所述功率放大单元包括：第九MOS管，所述第九MOS管的控制端接收所述偏置电压，所述第九MOS管的第二通路端接地；第十MOS管，所述第十MOS管的控制端和第一通路端连接并与接收所述第一路输入信号或者第二路输入信号，所述第十MOS管的第二通路端与所述第九MOS管的第一通路端连接并作为所述功率放大单元的输出端，所述输出端接收所述偏置电流。
根据本发明实施例的第二方面，还提供了一种射频模块，包括上述提供的CMOS功率放大器。
本发明实施例提出了CMOS功率放大器，包括输入巴伦、功率放大电路、功率合成器，采用双相位差分放大、接着功率合成的技术，大幅度提升了CMOS功率放大器的输出功率，在没有牺牲效率和成本的前提下解决了CMOS功率放大器无法实现高功率的缺点。
并且在双相位放大支路中设置偏置单元，该偏置单元采用固定的输入电流产生偏置电流Ib，并且将偏置电流Ib提供至功率放大单元的输出端，该偏置电流可以有效的抵消射频放大单元的输出信号的三阶分量，大大提升了CMOS功率放大器的线性度。
在可选的实施例中，本发明实施例提供的功率放大电路中的偏置单元，还采用电流镜结构生成与固定输入电流相关的偏置电压，以提供至功率放大单元中维持功率放大。使得提升了线性度、输出效率的CMOS功率放大器的电路结构更简单。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。
图1示出了本申请实施例提供的功率放大器的结构框图。
图2示出了本申请实施例提供的功率放大器的电路示意图。
图3示出了本申请实施例提供的功率放大器中偏置单元的电路示意图。
图4示出了本申请实施例提供的功率级放大器中功率放大单元的原理性结构示意图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。
在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。
应理解，本申请实施例中的A与B连接/耦接，表示A与B可以串联连接或并联连接，或者A与B通过其他的器件，本申请实施例对此不作限定。
本申请提供的CMOS功率放大器可以应用于各种通信系统中的射频模块中。功率放大器的主要功能是对前级电路产生的小功率信号进行放大，以获得具有足够功率的输出信号，该输出信号经天线向外辐射并能够传输足够远的距离。
然而，随着5G等无线通信系统的发展，越来越多的电子设备支持更高的频率和更宽的频率范围，因此市场对功率放大器的工作带宽提出了更高的要求。当功率放大器应用于宽带场景时，功率放大器可能对宽频带范围内的多个信号进行放大，这种情况下，功率放大器中的功率管输出的信号将包含丰富的频谱分量：基波分量、二次谐波分量、三次谐波分量以及更高次的谐波分量等。其中，基波分量的频率等于基波频率，各次谐波分量的频率通常大于基波频率，谐波分量的频率与基波频率的比值称为谐波次数，例如上述二次谐波分量的频率为基波频率的2倍。
本申请提出的功率放大器的线性度可以由多个指标来表征，例如：三阶互调(Third Order Intermodulation,简称IMD3)越低(通常为负值)，表征功率放大器的线性度越好；邻道功率比(Adjacent Channel Power Ratio,简称ACPR)，用于描述功率放大器非线性失真引起的信号带外频谱失真特性，其绝对值越高，在一定程度上表征功率放大器的线性度越好；1dB压缩点，用于衡量在输入信号连续变化的过程中功率放大器的增益(输出功率与输入功率的比值)的稳定程度，通常定义为增益下降到比线性增益低1dB时的输出功率，是衡量线性度的重要指标，1dB压缩点越大，说明线性度越好。应当理解，功率放大器的线性度还可以通过其他指标表征。
本申请着重解决如何抵消输出信号的三次谐波分量的技术问题。对于减少或抵消输出信号中包含的其他次谐波分量的技术方案可以在本申请的基础上修改使用。也可以采用现有的技术方案解决，例如会采用差分对电路结构将由偶次谐波失真导致的偶次非线性消除。
本发明实施例提供的功率放大器，采用功率合成技术大幅提升了功率放大器的输出功率。通过偏置单元向功率放大单元提供偏置电压以实现功率放大以及提供偏置电流对输出信号的三次谐波分量进行抵消，提升了功率放大器的线性度。
下面将结合附图对本申请提供的功率放大器的实施例进行描述。
图1示出了本申请实施例提供的功率放大器的结构框图。图2示出了本申请实施例提供的功率放大器的电路示意图。
下述功率放大器1000以CMOS功率放大器为例进行说明。
结合图1、图2所示，功率放大器1000包括输入巴伦1100、两路功率放大电路1200、功率合成器1300。
输入巴伦1100接收射频输入信号RFIN，并将射频输入信号RFIN分成两路幅值相同、相位相差180°的第一路输入信号和第二路输入信号。具体地，输入巴伦1100包括两个耦合的线圈。第一线圈两端连接电容C1，第一电容C1一端连接并接收射频输入信号RFIN，第一电容C1的另一端接地。第二线圈两端连接第二电容C2，第二电容C2的一端输出第一路输入信号，另一端输出第二路输入信号，第二线圈两端之间引出一个分接点连接并接收反馈电压VB。
两路功率放大电路1200分别接收第一路输入信号和第二路输入信号，用于对第一路输入信号和第二路输入信号做放大处理和匹配处理，并对应生成第一路输出信号和第二路输出信号。以下以功率放大电路1200对接收的第一路输入信号进行功率放大的原理进行说明，其中对第二路输入信号执行功率放大的原理与之相同，此处不再赘述。
功率放大电路1200包括运算放大器1210、匹配单元1220、功率放大单元1230以及偏置单元1240。运算放大器1210的输入端连接并接收第一路输入信号，运算放大器1210例如连接为放大电路，运算放大器1210的输出端输出放大后的第一路输入信号。匹配单元1220的输入端连接运算放大器1210的输出端，匹配单元1220的输出端输出的信号为阻抗匹配状态。匹配单元1220可以为L型匹配电路或者T型匹配电路或者π型匹配电路。功率放大单元1230连接匹配单元1220的输出端，将匹配单元1220输出的信号作为功率放大单元1230的输入。功率放大单元1230分别经由第一电感L1或者第二电感L2连接偏置单元1240以接收偏置电压和偏置电流。偏置电压向功率放大单元1230的MOS管提供工作点电压，偏置电流用于抵消功率放大单元1230中产生的三次谐波分量。功率放大单元1230提供并输出第一路输出信号。其中，功率放大器1000中的两路功率放大电路1200中的功率放大单元1230之间连接。第二路输入信号输入至功率放大电路1200，由功率放大电路1200提供并输出与之对应的第二路输出信号。
功率合成器1300分别连接两路功率放大电路1200的输出端以接收第一路输出信号和第二路输出信号，并生成输出信号RFOUT。其中，功率合成器1300采用串联组合变压器结构，2个主线圈和2个次级线圈分别耦合，等效为交流电压在次级线圈上的叠加。每个线圈的两端连接第一个电容，具体地，两个主线圈的两端之间分别连接有第三电容C3和第四电容C4。功率合成后的输出电流I0、输出电压RFOUT以及阻抗转换比r如下：
Figure BDA0002512226930000071
Figure BDA0002512226930000072
Figure BDA0002512226930000073
其中，n为端口数，N1/N2为主、次线圈比，Ii、Vi分别分别为输入电流和输入电压。若考虑电感线圈的阻抗损耗时，可以得出功率提升比PER如下：
Figure BDA0002512226930000074
其中，R1和R2分别为主次线圈的阻抗，Rload为负载的阻抗。
如上，功率合成器1300的线圈寄生阻抗和主线圈数量对功率提升比有直接的影响，直接影响着输出功率的大小。本申请中主线圈的个数为2，并通过提升电感的Q值减小线圈寄生阻抗，从而获得更高的输出功率。其中，主线圈数量的选择可以依据目标性能和成本，本申请中功率合成器1300的主线圈数量不以2为限。
本申请中，功率放大电路1200中的偏置单元1240既可以向功率放大单元1230提供MOS工作需要的偏置电压，又提供了消除在功率放大时产生的三次谐波分量。以下将对偏置单元1240做详细说明。
图3示出了本申请实施例提供的功率放大器中偏置单元的电路示意图。
偏置单元1240包括多个电流镜结构和其他元器件。其中，第一至第七MOS管M1-M7形成多组电流镜结构用于生成偏置电压Vb，第一至第六MOS管M1-M6、以及第八MOS管M8用于生成偏置电流Ib。
MOS管M6和MOS管M7构成第一电流镜。第一电流镜为基本结构，MOS管M6的控制端和MOS管M7的控制端连接，MOS管M6的第一通路端和MOS管M7的第一通路端连接并接地，MOS管M6的第二通路端与自身控制端连接，MOS管M7的第二通路端作为第一电流镜的输出端提供偏置电压Vb。第一电流镜的输出端经由第九电容C9接地。
MOS管M6和MOS管M8构成第二电流镜。第二电流镜为基本结构，MOS管M6的控制端和MOS管M8的控制端连接，MOS管M6的第二通路端与自身控制端连接，MOS管M8的第一通路端接地，MOS管M8的第二通路端作为第一电流镜的输出端并经由第三电感L3提供偏置电流Ib。
MOS管Q1、M1、M2、M3的控制端分别与自身的第一通路端连接，MOS管M1的第一通路端经由短接的MOS管Q1接收输入电流Iin，MOS管M1的第二通路端连接MOS管M2的第二通路端，MOS管M2的第一通路端连接MOS管M3的第一通路端，MOS管M3的第二通路端接地。
MOS管M1和MOS管Q2构成第三电流镜。第三电流镜为基本结构，MOS管M1的控制端和MOS管Q2的控制端连接，流经短接的MOS管Q1的输入电流Iin作为第三电流镜的输入端，MOS管Q2的第二通路端经由第一电阻R1接地，MOS管Q2的第一通路端作为第三电流镜的输出端。MOS管Q4的控制端与自身的第二通路端连接并与第三电流镜的输出端连接，MOS管Q4的第一通路端分别连接MOS管Q5的第一通路端和MOS管Q15的第一通路端。MOS管Q5的控制端连接MOS管Q4的控制端，MOS管Q5的第二通路端分别连接MOS管Q15的控制端和MOS管Q3的一通路路端。MOS管Q3的第二通路端连接MOS管Q2的第二通路端，MOS管Q3的第一通路端经由第七电容C7接地。MOS管Q15的控制端与第二通路端之间依次连接有第八电容C8和第二电阻R2。MOS管Q3的控制端与第八电容C8和第二电阻R2之间的中间节点连接。
MOS管M1和MOS管M4构成第四电流镜。第四电流镜为基本结构，MOS管M1的控制端和MOS管M4的控制端连接，流经短接的MOS管Q1的输入电流Iin作为第四电流镜的输入端，MOS管M4的第一通路端连接MOS管Q15的第二通路端，MOS管M4的第二通路端作为第四电流镜的输出端。第四电流镜的输出端分别连接MOS管M5的第一通路端和MOS管Q8的控制端，MOS管M5的控制端与第二通路端连接。MOS管Q11的控制端与第一通路端连接并与MOS管M5的第二通路端连接，MOS管Q11的第二通路端与MOS管Q13的第一通路端连接。MOS管Q13的第二通路端接地，MOS管Q13的控制端分别连接MOS管Q14的控制端、MOS管Q12的控制端、MOS管M6的第二通路端。MOS管Q14的第二通路端接地。MOS管Q12的第一通路端连接MOS管Q8的第二通路端接地。MOS管Q8的第一通路端分别连接MOS管Q6的第二通路端、MOS管Q6的控制端。MOS管M6的第一通路端连接MOS管Q15的第二通路端，MOS管Q6的控制端连接MOS管Q7的控制端。MOS管Q7的第一通路端分别连接MOS管Q6的第一通路端和MOS管Q10的第一通路端，MOS管Q7的第二通路端连接MOS管Q9的第一通路端和MOS管Q9的控制端。MOS管Q9的第二通路端连接MOS管M6的第二通路端，MOS管Q9的控制端连接MOS管Q10的控制端。MOS管Q10的第二通路端连接第一电流镜的输出端。
其中，上述第三电流镜、第四电流镜和与之连接的元器件组成的电路作为整个偏置单元的驱动电路以向第一电流镜和第二电流镜提供驱动电压。进一步地，MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5、MOS管Q15组成第一驱动模块1241，连接于第四MOS管M4的控制端与第一通路端之间。MOS管Q11、MOS管Q12、MOS管Q13、MOS管Q14组成第二驱动模块1242。MOS管Q6、MOS管Q7、MOS管Q8、MOS管Q9、MOS管Q10组成第三驱动模块1243。第二驱动模块和第三驱动模块用于稳定第四MOS管M4、第五MOS管M5的输出。上述驱动模块使得驱动电路提供的驱动电压稳定可靠。
需要说明的是，偏置单元的MOS管的控制端为栅极，MOS管的第一通路端和第二通路端可以分别为源极和漏极或者漏极和源极。
偏置单元1240中的MOS管M1-M7的长宽比参数关系设置如下：
Figure BDA0002512226930000101
Figure BDA0002512226930000102
其中，n为MOS管M4与M1(M5与M2、M6与M3)的长宽比，N为MOS管M6与M7的长宽比。基于上述长宽比参数关系的设置，通过改变输入电流Iin的大小，即可调节偏置电压Vb的值。
偏置电流Ib由MOS管M1-M6以及M8之间的参数设置相关。
图4示出了本申请实施例提供的功率级放大器中功率放大单元的原理性结构示意图。
如图4所示，功率放大单元1230包括第九MOS管MA和第十MOS管MB，MOS管MB的控制端连接供电电压Vdd，MOS管MB的第一通路端连接并接收供电电压Vdd，并且MOS管MB的第一通路端经由串接的第四电感L4和第十电容C10接地，其中第四电感L4和第十电容C10的连接节点之间连接并接收供电电压Vdd。MOS管MB的第二通路端与MOS管MA的第一通路端连接并作为功率放大单元1230的输出端，MOS管MA的第二通路端接地，MOS管MA的控制端连接偏置单元1240以接收偏置电压Vb。偏置单元1240的偏置电流加在功率放大单元1230的输出端以使得功率放大单元输出的信号中不携带次谐波分量。其中，上述供电电压Vdd是由匹配单元的输出。在可替代的实施例中，也可以直接由输入巴伦的输出提供。
具体地，MOS管MA的漏电流Ida可以用其栅源电压进行幂级数展开如下：
Ida＝gma1Vmags+gma2Vmags 2+gma3Vmags 3+.......
其中gma为MOS管MA的夸导，Vmags为MOS管MA的栅源电压。
同样，对图3中偏置单元中的MOS管M8的漏电流Idm8进行幂级数展开如下：
Idm8＝gm81Vm8gs+gm82Vm8gs 2+gm83Vm8gs 3+.......
其中gm8为MOS管M8的夸导，Vm8gs为MOS管M8的栅源电压。
小信号时，M8的源栅电压与MB的源栅电压相同：
Vm8sg＝Vmbsg＝kVmags
k是Vmags的幂级数展开后的一阶分量系数，Vmbsg近似等于Vmasg的一阶分量。最终可以得出MOS管MB的漏极电流如下：Idmb＝Idma+Ism8＝(gm81k+gma1)Vmags+(gm82k2+gma2)Vmags 2+(gm83k3+gma3)Vmags 3+.......
由于Vmags和Vm8sg信号反向,所以k<0,通过调节M8尺寸和偏置电压，可以使得三次分量得以消除，从而提升线性度。
上述提出的功率放大器中的功率放大单元的结构仅为详细说明本申请的技术方案提供的原理性结构，本申请的具体实施不以此示出为限，能实现本申请的功率放大电路适用于本申请。
上文描述了本发明实施例的功率放大器的一些示例，然而本发明实施例不限于此，还可能存在其他方式的扩展和变形。
例如，应当理解，前述实施例中的参考地电位可以在替代实施例中替换为其他非零的基准电位(具有正电压幅值或负电压幅值)或受控变化的参考信号。
又例如，本申请实施例提供的电感、电容可以是集总参数的电容元件和电感元件，也可以是其他功能与电容和电感类似的等效元件，这里所述的等效结构例如但不限于为微带线、变容管、具有一定图案的导体结构等可提供感性阻抗和/或容性阻抗的结构。
再例如，前述的功率放大器1000可以为分立器件，也可以作为一个电路单元，也可以组合成一个高效高线性的宽带功放模块。在另一些实现方式中，前述的功率放大电路1000可以被封装在某器件中。
同时，本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的结构和方法，可以使用不同的配置方法或调节方法对每个结构或该结构的合理变形来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。并且，应理解，本申请实施例中前述的图的放大器各个部件之间的连接关系为示意性举例，并不对本申请实施例造成任何限制。
应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (11)

1.一种CMOS功率放大器，其特征在于，包括：
输入巴伦，接收射频输入信号，并生成第一路输入信号和第二路输入信号；
功率放大电路，分别对所述第一路输入信号进行功率放大生成第一路输出信号，以及对所述第二路输入信号进行功率放大生成第二路输出信号；以及功率合成器，连接所述功率放大电路，基于所述第一路输出信号和所述第二路输出信号生成射频输出信号，
其中，功率放大电路包括功率放大单元和偏置单元，所述偏置单元向所述功率放大单元的输出端提供偏置电流以消除功率放大时产生的三次谐波分量。
2.根据权利要求1所述的CMOS功率放大器，其特征在于，偏置单元包括:
驱动电路，接收输入电流，并提供驱动电压；
第二电流镜，包括第六MOS管和第八MOS管，所述第六MOS管的控制端与所述第八MOS管的控制端连接，所述第六MOS管的第二通路端连接自身控制端并与第七MOS管的控制端相连，所述第六MOS管的第一通路端接地，所述第八MOS管的第一通路端接地，所述第八MOS管的第二通路端作为所述第二电流镜的输出端并经由电感提供所述偏置电流。
3.根据权利要求2所述的CMOS功率放大器，其特征在于，偏置单元还包括:
第一电流镜，包括第六MOS管和第七MOS管，所述第六MOS管的控制端与所述第七MOS管的控制端连接，所述第六MOS管的第二通路端连接自身控制端，并与第七MOS管的控制端相连，所述第六MOS管的第一通路端接地，所述第七MOS管的第一通路端接地，所述第七MOS管的第二通路端作为所述第一电流镜的输出端提供偏置电压，将所述偏置电压提供至所述功率放大单元的输入端。
4.根据权利要求2所述的CMOS功率放大器，其特征在于，所述驱动电路包括：
第一MOS管，所述第一MOS管的控制端与自身第一通路端连接并接收所述输入电流；
第二MOS管，所述第一MOS管的第二通路端连接所述第二MOS管的第一通路路端，所述第二MOS管的控制端与自身第一通路端连接；
第三MOS管，所述第二MOS管的第一通路端连接所述第三MOS管的第一通路路端，所述第三MOS管的控制端与自身第一通路端连接，所述第三MOS管的第二通路端接地；
第四MOS管，所述第四MOS管的控制端接收所述输入电流，所述第四MOS管的第一通路端经由第一驱动模块连接自身控制端；
第五MOS管，所述第四MOS管的第二通路端连接所述第五MOS管的第一通路端，所述第五MOS管的控制端与自身第二通路端连接，所述第五MOS管的第二通路端与所述驱动电压相等。
5.根据权利要求4所述的CMOS功率放大器，其特征在于，所述第四MOS管和第一MOS管的宽长比、所述第五MOS管和第二MOS管的宽长比以及所述第六MOS管的宽长比与第三MOS管的宽长比相等。
6.根据权利要求2所述的CMOS功率放大器，其特征在于，所述偏置电流与所述第二电流镜中MOS管之间的宽长比参数、所述输入电流相关。
7.根据权利要求1所述的CMOS功率放大器，其特征在于，所述第一路输入信号和所述第二路输入信号的幅值相等，相位相差180°。
8.根据权利要求1所述的CMOS功率放大器，其特征在于，所述功率合成器为串联组合变压器结构。
9.根据权利要求1所述的CMOS功率放大器，其特征在于，所述功率放大电路还包括：
运算放大器，连接所述输出巴伦分别接收所述第一路输入信号或者第二路输入信号；
匹配单元，连接所述运算放大器的输出并向所述功率放大单元提供输入。
10.根据权利要求3所述的CMOS功率放大器，其特征在于，所述功率放大单元包括：
第九MOS管，所述第九MOS管的控制端接收所述偏置电压，所述第九MOS管的第二通路端接地；
第十MOS管，所述第十MOS管的控制端和第一通路端连接并与接收所述第一路输入信号或者第二路输入信号，所述第十MOS管的第二通路端与所述第九MOS管的第一通路端连接并作为所述功率放大单元的输出端，所述输出端接收所述偏置电流。
11.一种射频模块，其特征在于，包括权利要求1-10任一项所述的CMOS功率放大器。
CN202010464778.3A 2020-05-28 2020-05-28 一种cmos功率放大器及其射频模块 Active CN111711424B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010464778.3A CN111711424B (zh) 2020-05-28 2020-05-28 一种cmos功率放大器及其射频模块

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010464778.3A CN111711424B (zh) 2020-05-28 2020-05-28 一种cmos功率放大器及其射频模块

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111711424A true CN111711424A (zh) 2020-09-25
CN111711424B CN111711424B (zh) 2024-01-30

Family

ID=72538372

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010464778.3A Active CN111711424B (zh) 2020-05-28 2020-05-28 一种cmos功率放大器及其射频模块

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111711424B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112398448A (zh) * 2020-10-30 2021-02-23 锐石创芯（深圳）科技有限公司 射频差分放大电路和射频模组
CN112910492A (zh) * 2021-01-29 2021-06-04 Oppo广东移动通信有限公司 射频PA Mid器件、射频系统和通信设备
CN113659935A (zh) * 2021-10-21 2021-11-16 南京正銮电子科技有限公司 一种高斯脉冲功率放大器及发射机
CN114915273A (zh) * 2021-02-08 2022-08-16 锐石创芯(深圳)科技股份有限公司 一种推挽功率放大器

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103986425A (zh) * 2014-04-30 2014-08-13 无锡中普微电子有限公司 基于射频直流反馈的功率放大器
WO2016201895A1 (zh) * 2015-06-17 2016-12-22 深圳市华讯方舟科技有限公司 一种高阶f类功率放大电路及射频功率放大器
WO2016201897A1 (zh) * 2015-06-17 2016-12-22 深圳市华讯方舟微电子科技有限公司 一种双级逆d类功率放大电路及射频功率放大器
WO2016201894A1 (zh) * 2015-06-17 2016-12-22 深圳市华讯方舟微电子科技有限公司 一种基于寄生补偿的j类功率放大电路及射频功率放大器
CN109302155A (zh) * 2018-09-12 2019-02-01 博流智能科技（南京）有限公司 深ab类功率放大器的前馈式幅度线性化方法及电路
CN110784185A (zh) * 2019-11-11 2020-02-11 北京普能微电子科技有限公司 功率放大器、输出匹配电路和射频模块

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103986425A (zh) * 2014-04-30 2014-08-13 无锡中普微电子有限公司 基于射频直流反馈的功率放大器
WO2016201895A1 (zh) * 2015-06-17 2016-12-22 深圳市华讯方舟科技有限公司 一种高阶f类功率放大电路及射频功率放大器
WO2016201897A1 (zh) * 2015-06-17 2016-12-22 深圳市华讯方舟微电子科技有限公司 一种双级逆d类功率放大电路及射频功率放大器
WO2016201894A1 (zh) * 2015-06-17 2016-12-22 深圳市华讯方舟微电子科技有限公司 一种基于寄生补偿的j类功率放大电路及射频功率放大器
CN109302155A (zh) * 2018-09-12 2019-02-01 博流智能科技（南京）有限公司 深ab类功率放大器的前馈式幅度线性化方法及电路
CN110784185A (zh) * 2019-11-11 2020-02-11 北京普能微电子科技有限公司 功率放大器、输出匹配电路和射频模块

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
阮颖;朱武;张书霖;赖宗声;: "下一代移动通信LTE中功率放大器芯片设计" *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112398448A (zh) * 2020-10-30 2021-02-23 锐石创芯（深圳）科技有限公司 射频差分放大电路和射频模组
CN112398448B (zh) * 2020-10-30 2021-08-17 锐石创芯（深圳）科技有限公司 射频差分放大电路和射频模组
CN112910492A (zh) * 2021-01-29 2021-06-04 Oppo广东移动通信有限公司 射频PA Mid器件、射频系统和通信设备
CN114915273A (zh) * 2021-02-08 2022-08-16 锐石创芯(深圳)科技股份有限公司 一种推挽功率放大器
CN114915273B (zh) * 2021-02-08 2024-03-08 锐石创芯(深圳)科技股份有限公司 一种推挽功率放大器
CN113659935A (zh) * 2021-10-21 2021-11-16 南京正銮电子科技有限公司 一种高斯脉冲功率放大器及发射机

Also Published As

Publication number Publication date
CN111711424B (zh) 2024-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111711424B (zh) 一种cmos功率放大器及其射频模块
CN111434031A (zh) 功率放大器电路
CN103532503A (zh) 功率放大器
CN110896300A (zh) 一种宽带低噪声放大器
JP5239451B2 (ja) 差動単相変換回路
CN112106296B (zh) 一种放大器、放大电路及移相器
CN218772017U (zh) 差分堆叠功率放大器及射频发射电路
CN104242830A (zh) 基于有源电感的可重配置超宽带低噪声放大器
WO2023045543A1 (zh) 基于变压器匹配的三级功率放大器及射频前端架构
CN114499419B (zh) 一种晶体管合路结构放大器
CN115085692A (zh) 一种低附加相移衰减器
KR101590605B1 (ko) 무선 송수신기용 선형 전력증폭기
CN108039869B (zh) 一种基于跨导系数修正结构的混频器
CN204928758U (zh) 一种增益提升的运算跨导放大器
CN110677128A (zh) 一种应用于汽车防撞雷达的e波段混频器
CN115694423A (zh) 一种6位低均方根相位误差高线性有源移相器
CN111917382B (zh) 一种基于具有噪声消除的有源电感的低噪声放大器
CN108768323B (zh) 一种高功率高效率高增益逆f类堆叠功率放大器
CN112968674A (zh) 一种低噪声放大器的双路噪声抵消电路
CN112671356A (zh) 一种射频线性功率放大器的宽带匹配电路
CN113364438B (zh) 一种高线性度的中频缓冲电路及缓冲器
CN113630097B (zh) 一种差模信号相合与共模信号相消的晶体管放大器
CN113659940B (zh) 一种单端输入的伪差分超宽带晶体管放大器
CN118249780B (zh) 一种输入直流耦合且输入偏置可调的宽带阻抗变换器
CN117978126B (zh) 一种有源八通道滤波器以及射频接收机

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