CN113054916B - 功率放大电路 - Google Patents

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Abstract

提供一种能改善增益分散的特性的功率放大电路。具备：第1晶体管，具有被供给与可变电源电压相应的电压的第1端子和被供给RF信号的第2端子，放大RF信号；偏置电路，向第1晶体管的第2端子供给偏置电流或电压；调整电路，根据可变电源电压调整偏置电流或电压，偏置电路包含：第1二极管，在阳极被供给偏置控制电压或电流；第2二极管，阳极与第1二极管的阴极连接，阴极与接地连接；偏置晶体管，在第1端子被供给电源电压，第2端子与第1二极管的阳极连接，第3端子与第1晶体管的第2端子连接，调整电路包含：第1电阻器；调整晶体管，具有通过第1电阻器与电源端子连接的第1端子和与第1、第2二极管的阳极分别连接的第2、第3端子。

Description

功率放大电路
技术领域
本公开涉及功率放大电路。
背景技术
在便携式电话等移动通信终端中，使用了对向基站发送的RF(Radio Frequency，射频)信号进行放大的功率放大电路。功率放大电路具备对RF信号进行放大的晶体管和对晶体管的偏置点(bias point)进行控制的偏置电路。作为这种偏置电路，例如已知有像专利文献1记载的那样具备向晶体管供给偏置信号的发射极跟随器晶体管和用于生成向该发射极跟随器晶体管的集电极供给的恒定电压的恒定电压生成电路的偏置电路。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2014-171170号公报
近年来，为了使晶体管高效率地进行动作，根据发送信号的包络线来控制电源电压的包络线跟踪(ET：Envelope Tracking)方式受到关注。在这样的ET方式中，通过设置相对于供给到晶体管的电源电压的变化的增益之差(增益分散，gain dispersion)，从而能够维持线性度。但是，在专利文献1记载的偏置电路中，有时增益分散的特性不满足顾客所要求的特性。
发明内容
发明要解决的课题
因此，本公开的目的在于，提出一种能够改善增益分散的特性的功率放大电路。
用于解决课题的手段
本发明的一个方面涉及的功率放大电路具备：第1晶体管，具有被供给与可变电源电压相应的电压的第1端子和被供给RF信号的第2端子，对RF信号进行放大；偏置电路，向第1晶体管的第2端子供给偏置电流；和调整电路，根据从电源端子供给的可变电源电压对偏置电流进行调整，偏置电路包含：第1二极管，在阳极被供给偏置控制电压或电流；第2二极管，阳极与第1二极管的阴极连接，阴极与接地连接；和偏置晶体管，在第1端子被供给电源电压，第2端子与所述第1二极管的阳极连接，第3端子与第1晶体管的第2端子连接，调整电路包含：第1电阻器；和调整晶体管，具有通过第1电阻器而与电源端子连接的第1端子、与第1二极管的阳极连接的第2端子和与第2二极管的阳极连接的第3端子。
发明效果
根据本公开，能够提供一种能改善增益分散的特性的功率放大电路。
附图说明
图1是示出包含本实施方式涉及的功率放大电路的功率放大模块的结构的概要的图。
图2是示出本实施方式涉及的功率放大电路的结构的一例的图。
图3是表示可变电源电压Vcc1与电流Isub_c的关系的曲线图。
图4是表示可变电源电压Vcc1与电压Vce的关系的曲线图。
图5是表示可变电源电压Vcc1与电流Idstk的关系的曲线图。
图6是表示可变电源电压Vcc1与电流Ibef_pwr的关系的曲线图。
图7是表示可变电源电压Vcc1与电流Icc2的关系的曲线图。
图8A是表示本实施方式涉及的功率放大电路的输出功率与增益的关系的曲线图。
图8B是表示比较例涉及的功率放大电路的输出功率与增益的关系的曲线图。
图9是示出变形例涉及的功率放大电路的结构的一例的图。
图10是示出变形例涉及的功率放大电路的结构的一例的图。
图11是示出比较例涉及的功率放大电路的结构的图。
图12是示出比较例涉及的功率放大电路中的电流Ief_pwr的改善状况的曲线图。
图13是示出比较例涉及的功率放大电路中的电流Icc2的改善状况的曲线图。
图14是示出比较例涉及的功率放大电路中的电流Isub的曲线图。
图15是示出变形例涉及的功率放大电路的结构的一例的图。
图16是表示可变电源电压Vcc1与电流Isub_c的关系的曲线图。
图17是表示可变电源电压Vcc1与电流Idstk的关系的曲线图。
图18是表示可变电源电压Vcc1与电流Ibef_pwr的关系的曲线图。
图19是表示可变电源电压Vcc1与电流Icc2的关系的曲线图。
图20是表示变形例涉及的功率放大电路中的输出功率与增益的关系的曲线图。
图21是表示本实施方式涉及的功率放大电路中的输出功率与增益的关系的曲线图。
图22是示出变形例涉及的功率放大电路的结构的一例的图。
符号说明
1...功率放大模块，10、10A、10B...功率放大电路，20、30...放大器，40...电源电路，50、60...偏置电路，51、61...电源端子，70...调整电路，80～82...匹配电路。
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，相同符号的电路元件示出相同的电路元件，省略重复的说明。
＝＝＝功率放大模块1的结构＝＝＝
图1是示出包含本实施方式涉及的功率放大电路10的功率放大模块1的结构的概要的图。功率放大模块1例如搭载于便携式电话等移动通信设备，将输入信号RFin的功率放大至为了发送到基站所需要的水平，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1例如具备功率放大电路10以及电源电路40。
功率放大电路10具备放大器20、30、偏置电路50、60、调整电路70以及匹配电路80～82。
放大器20、30分别对输入的RF信号进行放大并输出。初级(驱动级)的放大器20对从输入端子经由匹配电路80而输入的输入信号RFin进行放大，并输出RF信号RF1。后级(功率级)的放大器30对从放大器20经由匹配电路81而供给的RF信号RF1进行放大，并输出RF信号RF2。RF信号RF2经由匹配电路82作为放大信号RFout而输出。放大器20、30分别包含例如异质结双极晶体管(HBT：Heterojunction Bipolar Transistor)等晶体管。另外，放大器20、30也可以包含场效应晶体管(MOSFET：Metal-oxide-semiconductor Field-EffectTransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)来取代HBT。在此情况下，只要将集电极、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，就以晶体管包含HBT的情况为例进行说明。
偏置电路50、60分别向放大器20、30供给偏置电流或偏置电压。
调整电路70被供给可变电源电压Vcc1，根据可变电源电压Vcc1来调整供给到放大器30的偏置电流或偏置电压。
关于放大器30、偏置电路60以及调整电路70的结构的详情将在后面叙述。
匹配电路(MN：Matching Network，匹配网络)80使设置于前级的电路(未图示)与放大器20的阻抗匹配。匹配电路81使放大器20与放大器30的阻抗匹配。匹配电路82使放大器30与设置于后级的电路(未图示)的阻抗匹配。匹配电路80～82分别构成为包含例如电感器以及电容器。
电源电路40生成根据RF信号的包络线而控制的可变电源电压Vcc1、Vcc2，分别供给到放大器20、30。像这样，功率放大模块1按照所谓的包络线跟踪(ET：EnvelopeTracking)方式进行动作。功率放大模块1通过按照ET方式，从而与按照例如平均功率跟踪(APT：Average Power Tracking)方式的情况相比，功率效率提高。另外，电源电路40可以包含于功率放大模块1，也可以不包含于功率放大模块1。
＝＝功率放大电路10的结构＝＝
《本实施方式涉及的功率放大电路10》
图2是示出本实施方式涉及的功率放大电路10的结构的一例的图。
放大器20、30分别具备晶体管Q1、Q2。晶体管Q1在集电极被供给可变电源电压Vcc1，在基极通过匹配电路80被供给输入信号RFin，发射极被接地。而且，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(第1晶体管)在集电极(第1端子)被供给可变电源电压Vcc2(即，与可变电源电压Vcc1相应的电压)，在基极(第2端子)通过匹配电路81被供给RF信号RF1，发射极被接地。而且，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。
偏置电路50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供给到晶体管Q1的基极。具体地，偏置电路50具备二极管D51、D52、晶体管Q50、电阻元件R50、电容器C50和电源端子51。
二极管D51和二极管D52被串联连接。二极管D51、D52也可以分别包含例如进行了二极管连接的双极晶体管。所谓二极管连接，是将双极晶体管的基极和集电极连接。进行了二极管连接的双极晶体管作为与二极管等效的2极元件而进行动作。将进行了二极管连接的双极晶体管的两个端子之中在正向偏置时电位高的一方称为“阳极”，将电位低的一方称为“阴极”。不过，二极管D51、D52也可以包含PN结二极管来取代进行了二极管连接的双极晶体管。
在二极管D51的阳极通过电阻元件R50从电源端子51被供给恒定的电压或电流，并且通过电容器C50而与接地连接。二极管D52的阳极与二极管D51的阴极连接，二极管D52的阴极被接地。
晶体管Q50在集电极被供给电池电压(电源电压)，基极与二极管D51的阳极连接。此外，晶体管Q50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60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供给到晶体管Q2的基极。具体地，偏置电路60具备二极管D61、D62、晶体管Q60、电阻元件R60、电容器C60和电源端子61。以下，为了方便说明，设偏置电路60向晶体管Q2供给偏置电流。
二极管D61(第1二极管)和二极管D62(第2二极管)被串联连接。二极管D61、D62也可以分别包含例如进行了二极管连接的双极晶体管。另外，二极管D61、D62也可以包含PN结二极管来取代进行了二极管连接的双极晶体管。
在二极管D61的阳极通过电阻元件R60从电源端子61被供给恒定的电压或电流，并且通过电容器C60而与接地连接。二极管D62的阳极与二极管D61的阴极连接，二极管D62的阴极被接地。在此，将从电源端子61供给到二极管D61的阳极的电流设为Idstk。
在二极管D62的阳极，连接后述的调整电路70的晶体管Q70的发射极(第3端子)。即，在二极管D62的阳极，从晶体管Q70被供给电流Isub。
晶体管Q60(偏置晶体管)在集电极被供给电池电压(电源电压)，基极与二极管D61的阳极连接。此外，晶体管Q60的发射极通过电阻元件R2而与晶体管Q2的基极连接。由此，在晶体管Q2的基极被供给偏置电流。在此，将供给到晶体管Q60的基极的电流设为Ibef_pwr。
调整电路70根据可变电源电压Vcc1对供给到晶体管Q2的基极的偏置电流进行调整。具体地，调整电路70具备晶体管Q70以及电阻器R71～R73。
晶体管Q70(调整晶体管)的集电极(第1端子)通过电阻器R71(第1电阻器)而与晶体管Q1的集电极连接。由此，在晶体管Q70的集电极通过电阻器R71被供给可变电源电压Vcc1。晶体管Q70的基极(第2端子)通过电阻器R72(第2电阻器)而与晶体管Q60的基极连接。晶体管Q70的发射极(第3端子)通过电阻器R73(第3电阻器)而与二极管D61的阴极连接。在本实施方式中，晶体管Q70例如是发射极和基极形成异质结的异质结双极晶体管。将晶体管Q70的集电极-发射极间的电压设为Vce。
在此，将分别流经电阻器R71、R72、R73的电流设为Isub_c、Isub_b、Isub。此外，将从晶体管Q60的发射极输出的电流设为Ief_pwr。即，电流Ief_pwr成为供给到晶体管Q2的基极的偏置电流。以下，有时将电流Ief_pwr称为“偏置电流”。此外，将流向晶体管Q2的集电极的电流设为Icc2。
以下，对比较例涉及的功率放大电路100进行说明。比较例涉及的功率放大电路100是为了帮助理解本实施方式涉及的功率放大电路10而示出的。
《比较例涉及的功率放大电路100》
图11是示出比较例涉及的功率放大电路100的结构的图。功率放大电路100具备放大器20、30、偏置电路50、160、调整电路170以及匹配电路80～82。以下，为了方便起见，在功率放大电路100中，仅对与功率放大电路10不同的结构进行说明。具体地，对功率放大电路100中的偏置电路160以及调整电路170进行说明。
偏置电路160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供给到晶体管Q2的基极。具体地，偏置电路160具备二极管D161、D162、晶体管Q160、电阻元件R160、电容器C160和电源端子161。
二极管D161和二极管D162被串联连接。二极管D161、D162也可以分别包含例如进行了二极管连接的双极晶体管。
在二极管D161的阳极，通过电阻元件R160从电源端子161被供给恒定的电压或电流，并且通过电容器C160而与接地连接。二极管D162的阳极与二极管D161的阴极连接，二极管D162的阴极被接地。
晶体管Q160在集电极被供给电池电压(电源电压)，基极与二极管D161的阳极连接。此外，晶体管Q160的发射极通过电阻元件R2而与晶体管Q2的基极连接。由此，在晶体管Q2的基极被供给偏置电流。
调整电路170根据可变电源电压Vcc1对供给到晶体管Q2的基极的偏置电流进行调整。具体地，调整电路170具备晶体管Q170以及可变电阻器R171～R173。
晶体管Q170的集电极通过可变电阻器R171被供给可变电源电压Vcc1。晶体管Q170的基极通过可变电阻器R172而与晶体管Q160的基极连接。晶体管Q170的发射极通过可变电阻器R173以及电阻元件R2而与晶体管Q2的基极连接。此外，晶体管Q170的发射极通过可变电阻器R173而与晶体管Q160的发射极连接。在此，晶体管Q170例如是其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。
在此，如图11所示，将供给到晶体管Q2的偏置电流设为Ibias，将从晶体管Q160的发射极供给的电流设为Ief_pwr，将从晶体管Q170的发射极供给的电流设为Isub。电流Ibias由电流Ief_pwr与电流Isub之和决定。
以下，参照图12、图13对在比较例涉及的功率放大电路100中改善增益分散的机制进行说明。
图12是示出比较例涉及的功率放大电路100中的电流Ief_pwr的改善状况的曲线图。在图12中，横轴示出可变电源电压Vcc1，纵轴示出电流Ief_pwr。图12的符号1201示出表示功率放大电路100中的电流Ief_pwr与可变电源电压Vcc1的关系的曲线图。图12的符号1202示出表示功率放大电路100不具备调整电路170的情况下的可变电源电压Vcc1与电流Ief_pwr的关系的曲线图。
图13是示出比较例涉及的功率放大电路100中的电流Icc2的改善状况的曲线图。在图13中，横轴示出可变电源电压Vcc1，纵轴示出流向晶体管Q2的集电极的电流Icc2。图13的符号1301示出表示功率放大电路100中的电流Icc2与可变电源电压Vcc1的关系的曲线图。图13的符号1302示出表示功率放大电路100不具备调整电路170的情况下的电流Icc2与可变电源电压Vcc1的关系的曲线图。
如图12所示，通过调整电路170的作用，在可变电源电压Vcc1为低电位区域(例如“小于2V”，以下相同)时，功率放大电路100的电流Ief_pwr减少。由此，如图13所示，根据输入到晶体管Q2的基极的电流Ief_pwr的值而增减的电流Icc2在可变电源电压Vcc1为低电位区域时减少。
因此，能够使偏置电流Ief_pwr减少至可变电源电压Vcc1为低电位区域时所需要的程度。由此，在可变电源电压Vcc1为低电位区域时能够获得电流Icc2的线性度，因此能够改善增益分散的特性。
但是，如图13所示，在电流Icc2中产生相对于电压Vcc1的电流Icc2的变化的比例(斜率)变得平缓的电流变化点X。这是因为，在可变电源电压Vcc1的高电位区域(例如“2V以上”，以下相同)中，电流Ief_pwr与不具备调整电路170的功率放大电路100的电流Ief_pwr相比不增大，因此电流Icc2的线性度无法维持。即，可知，即使设置调整电路170，在可变电源电压Vcc1的高电位区域中，供给到晶体管Q2的基极的偏置电流也不增大。由此，增益分散的特性恶化。
在此，对用于使供给到晶体管Q2的基极的偏置电流Ibias增大的手段进行说明。如上所述，偏置电流Ibias由电流Ief_pwr与电流Isub之和决定。即，为了使偏置电流Ibias增大，需要使电流Ief_pwr或电流Isub增大。
图14是示出比较例涉及的功率放大电路100中的电流Isub的曲线图。在图14中，横轴示出可变电源电压Vcc1，纵轴示出电流Isub。图14的符号1401示出表示功率放大电路100中的电流Isub与可变电源电压Vcc1的关系的曲线图。流过晶体管Q170的电流Isub由晶体管Q170的尺寸决定。但是，若使晶体管Q170的尺寸变大，则调整电路的布局面积会变大。
此外，由于与晶体管Q170的发射极连接的电阻器R2的影响，晶体管Q170的发射极电压增大。即，即便使晶体管Q170的尺寸变大了，晶体管Q170的基极-集电极间的电压Vbc也不易增大，电流Isub_c也不易增大。即，在功率放大电路100中，即便使晶体管Q170的尺寸变大了，也不易使电流Isub增大。另外，关于电阻器R2，由于以功率放大电路100的频率特性为基准来规定，因此关于增益分散的调整，无法进行调整。
＝＝功率放大电路10的动作＝＝
接着，参照图3至图7对功率放大电路10的动作进行说明。
图3是表示可变电源电压Vcc1与电流Isub_c的关系的曲线图。在图3中，横轴示出可变电源电压Vcc1，纵轴示出电流Isub_c。图3的符号301示出表示功率放大电路10中的电流Isub_c与可变电源电压Vcc1的关系的曲线图，符号302示出表示比较例的功率放大电路100中的电流Isub_c与可变电源电压Vcc1的关系的曲线图。图4是表示可变电源电压Vcc1与电压Vce的关系的曲线图。在图4中，横轴示出可变电源电压Vcc1，纵轴示出电压Vce。图4的符号401示出表示功率放大电路10中的晶体管Q70的集电极-发射极间的电压Vce与可变电源电压Vcc1的关系的曲线图，符号402示出表示比较例的功率放大电路100中的晶体管Q170的集电极-发射极间的电压Vce与可变电源电压Vcc1的关系的曲线图。在图5中，横轴示出可变电源电压Vcc1，纵轴示出电流Idstk。图5的符号501示出表示功率放大电路10中的电流Idstk与可变电源电压Vcc1的关系的曲线图，符号502示出表示比较例的功率放大电路100中的电流Idstk与可变电源电压Vcc1的关系的曲线图。在图6中，横轴示出可变电源电压Vcc1，纵轴示出电流Ibef_pwr。图6的符号601示出表示功率放大电路10中的电流Ibef_pwr与可变电源电压Vcc1的关系的曲线图，符号602示出表示比较例的功率放大电路100中的电流Ibef_pwr与可变电源电压Vcc1的关系的曲线图。在图7中，横轴示出可变电源电压Vcc1，纵轴示出电流Icc2。图7的符号701示出表示功率放大电路10中的电流Icc2与可变电源电压Vcc1的关系的曲线图，符号702示出表示比较例的功率放大电路100中的电流Icc2与可变电源电压Vcc1的关系的曲线图。
首先，参照图3对本实施方式的功率放大电路10的电流Isub_c与比较例的功率放大电路100的电流Isub_c相比增大的原理进行说明。
在功率放大电路10中，如上所述，晶体管Q70的发射极与二极管D62的阳极连接。由此，与功率放大电路100相比，能够减小晶体管Q70的发射极电位，因此能够提高基极-发射极间的电压Vbe。因此，在功率放大电路10中，如图3所示，与功率放大电路100相比，能够增大输入到晶体管Q70的集电极的电流Isub_c。
此外，若从不同的观点来说明，则由于调整电路70的晶体管Q70的发射极通过电阻器R73而与二极管D62的阳极连接，因此输入到晶体管Q70的集电极的电流Isub_c基于晶体管Q70与二极管D61的发射极的尺寸之比来决定。即，只要与二极管D61的尺寸相比晶体管Q70的尺寸大，就能够使电流Isub_c增大。另一方面，在比较例的功率放大电路100中，根据晶体管Q160、晶体管Q170以及晶体管Q2的连接关系，若晶体管Q160的尺寸小于晶体管Q170的尺寸，则电流Ibias的大部分成为从晶体管Q160供给的电流Ief_pwr。即，功率放大电路10能够在不改变晶体管Q70的尺寸的情况下增大电流Isub_c。
此外，在功率放大电路10中，由于晶体管Q70的发射极与二极管D62的阳极连接，因此与电阻器R2无关，能够通过调整电阻器R73来调整电流Isub_c。
接着，参照图3、图4对与比较例的功率放大电路100相比将调整电路70的晶体管Q70的饱和区域扩大至可变电源电压Vcc1的高电位区域的原理进行说明。
在功率放大电路10中，如上所述，能够使输入到晶体管Q70的集电极的电流Isub_c变大。因此，电阻器R72的电压降变大，晶体管Q70的集电极-发射极间的电压Vce变小。由此，晶体管Q70在饱和区域中进行动作。在饱和区域中，如图3所示，伴随可变电源电压Vcc1的增大，输入到晶体管Q70的集电极的电流Isub_c也增大(例如Vcc1为4.5V以下的区域)。即，电流Isub_c对可变电源电压Vcc1具有依赖性。由此，若可变电源电压Vcc1进一步增大，则电流Isub_c也增大，因此电阻器R71的电压降进一步变大。通过该作用，如图4所示，能够将晶体管Q70的饱和区域扩大至可变电源电压Vcc1的高电位区域。即，在功率放大电路10中，与功率放大电路100相比，能够将晶体管Q70的Vce的电压变化点Y1转移到电压变化点Y2。
接着，参照图5至图7对通过将调整电路70的晶体管Q70的饱和区域扩大至可变电源电压Vcc1的高电位区域从而使后述的电流Icc2的电流变化点Z1转移到Vcc1的高电位区域的原理进行说明。
如上所述，在晶体管Q70的饱和区域中，若不断增大可变电源电压Vcc1，则电流Isub_c增大。在此，在功率放大电路10中，将依赖于电流Isub_c的电流Isub输入到二极管D62的阳极。在偏置电路60中，通过电流Idstk来提高二极管D62的基极-发射极间的电压Vbe。即，若将电流Isub输入到二极管D62的阳极，则如图5所示，能够用电流Isub_c来补偿用于提高二极管D62的电压Vbe的电流Idstk。因此，如图6所示，在偏置电路60中，根据补偿了电流Idstk的电流Isub，电流Idstk的一部分与输入到晶体管Q60的基极的Ibef_pwr相加。由此，如图7所示，在晶体管Q70的饱和区域中，能够增大相对于可变电源电压Vcc1的电流Icc2的变化的比例(斜率)，因此能够将电流变化点Z1转移到电流变化点Z2。即，在功率放大电路10中，能够与晶体管Q70的Vce的电压变化点同样地将电流Icc2的电流变化点转移到高电位区域。
接着，参照图8A、图8B对功率放大电路的增益分散的特性被改善的情况进行说明。图8A是表示本实施方式的功率放大电路10中的输出功率与增益(Gain)的关系的曲线图。图8B是表示比较例的功率放大电路100中的输出功率与增益的关系的曲线图。各图的横轴示出输出功率Pout(dBm)，纵轴示出增益(dB)。
图8A的符号801、802、803、804、805、806、807、808、809、810示出将可变电源电压Vcc1分别设为5.0V、4.5V、4.0V、3.5V、3.0V、2.5V、2.0V、1.5V、1.0V、0.6V时的功率放大电路10中的增益与输出功率的关系。图8B的符号901、902、903、904、905、906、907、908、909、910示出将可变电源电压Vcc1分别设为5.0V、4.5V、4.0V、3.5V、3.0V、2.5V、2.0V、1.5V、1.0V、0.6V时的比较例的功率放大电路100中的增益与输出功率的关系。
在图8A所示的仿真结果中，示出了在功率放大电路10中增益分散为4.5dB程度。在图8B所示的仿真结果中，示出了在比较例的功率放大电路100中增益分散为3.0dB程度。因此，功率放大电路10与比较例的功率放大电路100相比能够将增益分散扩大1.5dB程度。
不过，如图3至图8A所示，供给到晶体管Q1的集电极的可变电源电压Vcc1的范围不一定限于该仿真的范围。此外，虽然在上述的说明中使用了可变电源电压Vcc1，但在本实施方式中可变电源电压Vcc1和可变电源电压Vcc2是共同的，对可变电源电压Vcc1的描述也同样适用于可变电源电压Vcc2。
＝＝变形例涉及的功率放大电路＝＝
图9、图10是示出变形例涉及的功率放大电路10A、10B的结构的一例的图。另外，在本变形例中，省略关于与上述的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不逐次描述。
如图9所示，功率放大电路10A与图2所示的功率放大电路10相比，不同之处在于，在调整电路70A的晶体管Q70的基极(第2端子)未连接电阻器R72(第2电阻器)，且在发射极(第3端子)未连接电阻器R73(第3电阻器)。另外，功率放大电路10A也可以是未设置电阻器R72以及电阻器R73中的任意一个的结构。由此，通过调整电流Isub_c的值，从而能够调整电流Icc2的值，能够调整增益分散的范围。
具体地，在调整电路70A的晶体管Q70的基极(第2端子)未连接电阻器R72(第2电阻器)的情况下，与图2的功率放大电路10相比，供给到晶体管Q70的基极的电流Ibef_pwr增大，电流Isub_c增大。由此，晶体管Q70的集电极-发射极间的电压Vce下降，使电流Icc2增大。这样一来，能够调整增益分散的特性。
在调整电路70A的晶体管Q70的基极(第2端子)未连接电阻器R72(第2电阻器)的情况下，与图2的功率放大电路10相比，供给到二极管D62的阳极的电流Isub增大。由此，使供给到二极管D61的电流Idstk减少，将电流Ibef_pwr增大，使电流Icc2增大。这样一来，能够调整增益分散的特性。
如图10所示，功率放大电路10B与图2所示的功率放大电路10相比，供给到调整电路70B的晶体管Q70的电压的供给源不同。具体地，在功率放大电路10B中，从供给到晶体管Q2的可变电源电压Vcc2通过可变电阻器R71供给到晶体管Q70的集电极。即，在本变形例中，形成从偏置电路60通过可变电阻器R72、晶体管Q70的基极-集电极间以及可变电阻器R71到达可变电源电压Vcc2的路径。
即使为这样的结构，功率放大电路10B也能够获得与上述的功率放大电路10同样的效果。在功率放大电路10B中，例如即使在供给到初级的晶体管Q1的电源电压是被固定的电压，且供给到后级的晶体管Q2的电源电压是可变电源电压的情况下，也能够获得相同效果。所谓供给到晶体管Q1的被固定的电压，是不根据RF信号的包络线而变动的电压，例如可以是遵循APT方式的电压。
＝＝其他的变形例涉及的功率放大电路＝＝
图15是示出变形例涉及的功率放大电路10C的结构的一例的图。另外，在本变形例中，省略关于与上述的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不逐次描述。
如图15所示，功率放大电路10C与图2所示的功率放大电路10相比，还包含阳极通过电阻器R71而与用于供给可变电源电压Vcc1的电源端子连接且阴极与调整晶体管Q70的集电极连接的二极管D74。由此，功率放大电路10C能够在低电位区域中抑制增益扩张(gainexpansion)。所谓增益扩张，是伴随输出电平增加而增益(gain)也变大的现象。
另外，在功率放大电路10C中，也可以是，二极管D74的阳极与电源端子连接，其阴极通过电阻器R71而与调整晶体管Q70的集电极连接。另外，二极管D74也可以通过基于晶体管的二极管连接来实现。
以下，参照图16～图22对通过功率放大电路10C具备二极管D74从而在低电位区域中抑制增益扩张的原理进行说明。
图16是表示可变电源电压Vcc1与电流Isub_c的关系的曲线图。在图16中，横轴示出可变电源电压Vcc1，纵轴示出电流Isub_c。图16的符号301示出表示功率放大电路10中的电流Isub_c与可变电源电压Vcc1的关系的曲线图。符号303示出表示功率放大电路10C中的电流Isub_c与可变电源电压Vcc1的关系的曲线图。
图17是表示可变电源电压Vcc1与电流Idstk的关系的曲线图。在图17中，横轴示出可变电源电压Vcc1，纵轴示出电流Idstk。图17的符号501示出表示功率放大电路10中的电流Idstk与可变电源电压Vcc1的关系的曲线图。符号503示出表示功率放大电路10C中的电流Idstk与可变电源电压Vcc1的关系的曲线图。
图18是表示可变电源电压Vcc1与电流Ibef_prw的关系的曲线图。在图18中，横轴示出可变电源电压Vcc1，纵轴示出电流Ibef_pwr。图18的符号601示出表示功率放大电路10中的电流Ibef_pwr与可变电源电压Vcc1的关系的曲线图。符号603示出表示功率放大电路10C中的电流Ibef_pwr与可变电源电压Vcc1的关系的曲线图。
图19是表示可变电源电压Vcc1与电流Icc2的关系的曲线图。在图19中，横轴示出可变电源电压Vcc1，纵轴示出电流Icc2。图19的符号701示出表示功率放大电路10中的电流Icc2与可变电源电压Vcc1的关系的曲线图，符号703示出表示功率放大电路10C中的电流Icc2与可变电源电压Vcc1的关系的曲线图。
图20是表示功率放大电路10C中的输出功率与增益的关系的曲线图。图20的符号2001、2002、2003、2004、2005、2006、2007示出将可变电源电压Vcc1分别设为5.5V、4.5V、3.8V、2.0V、1.4V、1.2V、1.0V时的功率放大电路10C中的增益与输出功率的关系。
图21是表示功率放大电路10中的输出功率与增益的关系的曲线图。各图的横轴示出输出功率Pout(dBm)，纵轴示出增益(dB)。图21的符号2101、2102、2103、2104、2105、2106、2107示出将可变电源电压Vcc1分别设为5.5V、4.5V、3.8V、2.0V、1.4V、1.2V、1.0V时的功率放大电路10中的增益与输出功率的关系。
在功率放大电路10中，在低电位区域中，若晶体管Q70的Vce变小，且晶体管的集电极电压Vc变得小于基极电压Vb，则从基极朝向集电极流过负的电流Isub_c。由此，电流Ibef_pwr急剧减少，使晶体管Q2的偏置电流减少。由此，在低电位区域中产生增益扩张。
进而，在功率放大电路10中，若晶体管Q70的Vce变小到进入非线性区域的程度，则Isub_c相对于Vcc1而变化。若Isub_c开始相对于Vcc1而变化，则Icc2开始相对于Vcc1而变化。通过该低电位区域中的Icc2相对于Vcc1的变化，将增益分散扩大。
功率放大电路10C具备在低电位区域中阻止流过负的电流Isub_c，用于抑制Icc2相对于Vcc1的变化的比例的二极管D74。
关于二极管D74，使晶体管Q70的集电极电压Vc比功率放大电路10中的晶体管Q70的集电极电压Vc降低与施加于二极管D74的电压Vdi(例如1.3V程度)相应的量。即，晶体管Q70与功率放大电路10中的晶体管Q70相比，向高处移动电压Vdi的量来进行动作。
具体地，如图16所示，输入到晶体管Q70的集电极的电流Isub_c向高电位侧移动电压Vdi的量。在此，电流Isub_c通过二极管D74而不示出负的值。而且，从晶体管Q70的发射极供给的电流Isub也同样地向高电位侧移动电压Vdi的量。
而且，如图17所示，从电源端子61供给到二极管D61的阳极的电流Idstk移动电压Vdi的量，并且在不流过电流Isub_c的低电位区域中示出恒定的值。
于是，如图18所示，电流Ibef_pwr在低电位区域中示出大体恒定的电流值。
由此，如图19所示，电流Icc2在低电位区域(例如1.0V～1.4V)中示出大体恒定的电流值。
因此，增益扩张被改善，使得图20所示的电压Vcc1的低电位区域(例如1.0V～1.4V)的增益与图21所示的电压Vcc1的低电位区域相比示出恒定的值。
图22是示出变形例涉及的功率放大电路10D的结构的一例的图。另外，在本变形例中，省略关于与上述的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不逐次描述。
如图22所示，功率放大电路10D具有晶体管Q70的发射极与晶体管Q2的基极连接的结构。而且，功率放大电路10D也可以构成为包含阳极与电阻器R71连接且阴极与调整晶体管Q70的集电极连接的二极管D74。功率放大电路10D与功率放大电路10C同样地，能够在可变电源电压的低电位区域中改善增益扩张。
＝＝＝总结＝＝＝
本公开的例示性的实施方式涉及的功率放大电路10具备：晶体管Q2(第1晶体管)，具有被供给与可变电源电压相应的电压Vcc2的集电极(第1端子)和被供给RF信号的基极(第2端子)，对RF信号进行放大；偏置电路60，向晶体管Q2(第1晶体管)的基极(第2端子)供给偏置电流或电压；和调整电路70，根据从电源端子供给的可变电源电压Vcc1对偏置电流或电压进行调整，偏置电路60包含：二极管D61(第1二极管)，在阳极被供给偏置控制电压或电流；二极管D62(第2二极管)，阳极与二极管D61(第1二极管)的阴极连接，阴极与接地连接；和晶体管Q60(偏置晶体管)，在集电极(第1端子)被供给电源电压，基极(第2端子)与二极管D61(第1二极管)的阳极连接，发射极(第3端子)与晶体管Q2(第1晶体管)的基极(第2端子)连接，调整电路70包含：第1电阻器R71；和晶体管Q70(调整晶体管)，具有通过第1电阻器R71而与用于供给可变电源电压Vcc1的电源端子连接的集电极(第1端子)、与二极管D61(第1二极管)的阳极连接的基极(第2端子)和与二极管D62(第2二极管)的阳极连接的发射极(第3端子)。由此，能够将电流Icc2的电流变化点Z1转移到电压Vcc1中的高电位区域(电流变化点Z2)，因此能够改善增益分散的特性。
此外，功率放大电路10的晶体管Q70(调整晶体管)的基极(第2端子)通过第2电阻器R72而与二极管D61(第1二极管)的阳极连接。由此，能够调整供给到晶体管Q2的基极的偏置电流或电压，因此能够获得希望的增益分散的特性。
此外，功率放大电路10的晶体管Q70(调整晶体管)的发射极(第3端子)通过第3电阻器而与二极管D62(第2二极管)的阳极连接。由此，能够调整供给到晶体管Q2的基极的偏置电流，因此能够获得希望的增益分散的特性。
此外，功率放大电路10B的晶体管Q70(调整晶体管)的集电极(第1端子)通过第1电阻器R71而与晶体管Q2(第1晶体管)的集电极(第1端子)连接。由此，即使供给到初级的晶体管Q1的电源电压是被固定的电压，也能够改善功率放大电路10B的增益分散的特性。
此外，功率放大电路10C还具备与电阻器R71(第1电阻器)直接连接的二极管D74，调整晶体管Q70的集电极(第1端子)通过电阻器R71以及二极管D74而与用于供给可变电源电压Vcc1的电源端子连接。由此，能够改善功率放大电路10C的可变电源电压的低电位区域的增益扩张。
以上说明的实施方式用于使本公开容易理解，并非用于对本公开进行限定解释。本公开能够在不脱离其主旨的情况下变更或改良，并且其等价物也包含于本公开。即，本领域技术人员对实施方式适当施加了设计变更的结构，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 (5)

1.一种功率放大电路，具备：
第1晶体管，具有被供给与可变电源电压相应的电压的第1端子和被供给RF信号的第2端子，对所述RF信号进行放大；
偏置电路，向所述第1晶体管的第2端子供给偏置电流或电压；和
调整电路，根据从电源端子供给的所述可变电源电压对所述偏置电流或电压进行调整，
所述偏置电路包含：
第1二极管，在阳极被供给偏置控制电压或电流；
第2二极管，阳极与所述第1二极管的阴极连接，阴极与接地连接；和
偏置晶体管，在第1端子被供给电源电压，第2端子与所述第1二极管的阳极连接，第3端子与所述第1晶体管的第2端子连接，
所述调整电路包含：
第1电阻器；和
调整晶体管，具有通过所述第1电阻器而与所述电源端子连接的第1端子、与所述第1二极管的阳极连接的第2端子和与所述第2二极管的阳极连接的第3端子。
2.根据权利要求1所述的功率放大电路，其中，
所述调整晶体管的第2端子通过第2电阻器而与所述第1二极管的阳极连接。
3.根据权利要求1或2所述的功率放大电路，其中，
所述调整晶体管的第3端子通过第3电阻器而与所述第2二极管的阳极连接。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的功率放大电路，其中，
所述调整晶体管的第1端子通过所述第1电阻器而与所述第1晶体管的第1端子连接。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的功率放大电路，其中，
还具备与所述第1电阻器串联连接的第3二极管，
所述调整晶体管的所述第1端子通过所述第1电阻器以及所述第3二极管而与所述电源端子连接。
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