CN113271072B - 放大电路以及电压校正电路 - Google Patents

Abstract

实施方式提供抑制了偶数次失真的放大电路以及电压校正电路。实施方式的放大电路具备第一放大电路、第二放大电路、电压生成电路以及控制电路。第一放大电路放大第一信号。第二放大电路放大与所述第一信号形成差分信号的第二信号。电压生成电路生成向所述第一信号施加的第一偏置电压以及向所述第二信号施加的第二偏置电压的至少一方。控制电路以使所述第一放大电路的输出的直流成分与所述第二放大电路的输出的直流成分之差变小的方式控制所述电压生成电路。

Description

放大电路以及电压校正电路

相关申请：

本申请享受以日本专利申请2020－23352号(申请日：2020年2月14日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包含基础申请的所有内容。

技术领域

实施方式涉及放大电路以及电压校正电路。

背景技术

在伪差分型功率放大器中，通过输出而使在各个单相电路中产生的偶数次失真被理想地消除。然而，一般来说，很难去除将差动输入信号分别放大的单相电路中的失配，该失配成为输出信号的偶数次失真的原因。

发明内容

实施方式提供抑制了偶数次失真的放大电路以及电压校正电路。

根据实施方式，放大电路具备第一放大电路、第二放大电路、电压生成电路以及控制电路。第一放大电路放大第一信号。第二放大电路放大与所述第一信号形成差分信号的第二信号。电压生成电路生成向所述第一信号施加的第一偏置电压以及向所述第二信号施加的第二偏置电压的至少一方。控制电路以使所述第一放大电路的输出的直流成分与所述第二放大电路的输出的直流成分之差变小的方式控制所述电压生成电路。

附图说明

图1是表示一实施方式的发送机的概略的图。

图2是表示使用了差分信号的放大中的信号的合成的图。

图3是表示差分信号各自的直流成分与2次失真的强度的关系的图。

图4是表示一实施方式的放大电路的一个例子的电路图。

图5是表示一实施方式的放大电路的动作的一个例子的电路图。

图6是表示一实施方式的电压生成电路的一个例子的电路图。

图7是表示一实施方式的放大电路的动作的一个例子的电路图。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式进行说明。

图1是表示一实施方式的信号的发送机的一个例子的框图。发送机1例如具备振荡电路2、放大电路3、匹配电路4以及天线5。发送机1例如将生成的信号转换为电波，并朝向外部输出。也可以在发送机1中通过各种方法对信号进行编码、调制等。

振荡电路2是使信号振荡的电路。振荡电路2例如使时钟信号振荡，并且将数据适当地转换为电压或者电流等信号并输出。

放大电路3将从振荡电路2输出的信号放大并输出。放大电路3例如被输入差分信号，放大电路3将各个信号放大之后，将放大后的差分信号合成。放大电路3将该合成的信号向匹配电路4输出。

匹配电路4是进行阻抗匹配的电路。即，匹配电路4进行放大电路3所输出的信号的阻抗匹配并输出。另外，以下，设为在放大电路3中包含平衡器而进行说明，但该平衡器也可以不是作为放大电路3的一部分被具备，而是作为匹配电路4的一部分被具备。

天线5将从匹配电路4输出的信号转换为电波而输出。天线5例如输出具有由振荡电路2生成的内容的电波。

图2是表示将差分信号放大而合成的单纯的放大电路3的一个例子的图。该图2被列举作为用于表示本实施方式的效果的一个例子。图2那种将差分信号放大的放大电路例如具备将作为差分信号中的一方的信号的第一信号放大的第一放大电路Amp1和将作为另一方的信号的第二信号放大的第二放大电路Amp2。电容器C1、C2是抵消平衡器Ba的电感的匹配用的电容器，根据平衡器Ba的性能也可以省略。

第一放大电路Amp1的输出和第二放大电路Amp2的输出例如在平衡器Ba所具备的差分电感器中被合成并由平衡器Ba的另一方的电感器转换为单相信号，向匹配电路输出。

另外，该差分电感器的中点为虚拟接地点，因此即使附带寄生电容也不会影响差分输出。因此，即使在该差分电感器的中点连接电压提取电路，放大率也不会恶化。

图3是表示在使用了图2那样的放大电路的情况下，差分输出信号的直流电压之差与2次失真(2次谐波)具有何种相关关系的一个例子的图。横轴表示第一放大电路Amp1的直流电压与第二放大器Amp2的直流电压之差，纵轴表示2次失真的强度。

如图3所示，从第一放大电路Amp1输出的信号的直流电压和从第二放大电路Amp2输出的信号的直流电压之差越小，则2次失真越小。相反，可知这些差分信号的直流成分之差越大，则2次失真越大。

这些2次失真例如由于第一放大电路Amp1与第二放大电路Amp2间的元件的失配而产生。

因此，在本实施方式中，说明如下放大电路，该放大电路通过具备将由差分信号所输入的两个放大电路放大后的信号的直流成分之差减小的校正电路，来减小2次失真。另外，在上述内容中，关于4次以上的失真，由于与2次失真相比较小，因此没有特别记载，但4次以上的偶数次谐波所引起的失真也同样能够被抑制。

谐波成分虽然难以直接检测，但能够如上述那样比较直流成分，越是减小这些直流成分之差，则越是减小2次失真的影响。

图4是表示本实施方式的放大电路3的概略的电路图。作为一个例子示出了重要的元件，并不阻碍具备图中所示以外的构成。另外，关于电源电压例如Vss、Vdd，虽然未图示，但设为连接于适当的元件。例如第一放大器Amp1等需要其他电源电压的元件上适当地连接有施加Vss、Vdd的导线等。

放大电路3具备第一放大电路Amp1、第二放大电路Amp2、电容器C3、C4、c、电阻r、平衡器Ba、比较电路Cmp、控制电路32、电压生成电路34、第一偏置电压施加电路36以及第二偏置电压施加电路38。

放大电路3若被输入差分信号，则将各个信号放大，向单相的信号合成并输出。以下，为了说明，将差分信号的一方记载为第一信号，将另一方记载为第二信号。即，第二信号是与第一信号形成差分信号的反相的信号。

首先，考虑消除第一偏置电压施加电路36和第二偏置电压施加电路38的影响。

第一放大电路Amp1将第一信号放大而输出。该第一放大电路Amp1例如是利用了逆变器的放大电路。第一放大电路Amp1将放大了的第一信号向平衡器Ba输出。

第二放大电路Amp2将第二信号放大而输出。该第二放大电路Amp2例如是利用了逆变器的放大电路。第二放大电路Amp2将放大了的第二信号向平衡器Ba输出。

从第一放大电路Amp1输出的放大后的第一信号由电容器C3进行匹配并向平衡器Ba输入。同样，从第二放大电路Amp2输出的放大后的第二信号由电容器C4进行匹配并向平衡器Ba输入。

平衡器Ba例如具备差分电感器和接收差分电感器所输出的信号的电感器。以下，将差分电感器称作合成电路30。平衡器Ba将输入的差分信号合成后转换为单相的信号并输出。合成电路30具有两个端子，在各个端子分别连接有第一放大电路Amp1的输出以及第二放大电路Amp2的输出。由于从双方的端子输入反相的信号，因此合成电路30生成差分信号之差，基于该生成的信号从接收侧的电感器输出单相的信号。

以上是放大电路3的主要的构成。另外，如上述那样，平衡器Ba也进行信号的合成的动作，因此也可以被具备作为匹配电路4。

对于这种放大电路3的主要的构成，如图3所示那样减小从两个放大电路输出的信号的直流成分之差的电路是校正电路。该校正电路具备电阻r、电容器c、比较电路Cmp、控制电路32、电压生成电路34、第一偏置电压施加电路36以及第二偏置电压施加电路38。

电阻r连接于合成电路30的中点。电容器c将电阻r的输出与接地面连接。利用该电阻r与电容器c，从合成电路30的中点处的信号提取高频成分被接地的状态下的信号。即，电阻r与电容器c若组合，则作为低通滤波器而动作。电阻r与电容器c例如通过组合而各自的阻抗被设定为去除向放大电路3输入的差分信号的时钟频率。通过如此以去除时钟频率的方式设定阻抗，从而该低通滤波器作为提取直流成分的电路进行动作，所述直流成分是从合成电路30的中点处的信号去除了基于时钟频率的高频成分之后的成分。

比较电路Cmp例如使非反转端子与上述的低通滤波器的输出连接，反转端子被施加作为直流电压的基准电压Vref。该比较电路Cmp比较从低通滤波器输出的直流电压和基准电压Vref，将其差放大并输出。

控制电路32与比较电路Cmp连接。该控制电路32基于来自比较电路Cmp的输出，控制向第一信号施加的第一偏置电压以及向第二信号施加的第二偏置电压。另外，该控制电路32也与第一放大电路Amp1以及第二放大电路Amp2连接，控制这些放大电路的驱动。

电压生成电路34连接于控制电路32。该电压生成电路34由控制电路32控制，输出向第一信号施加的第一偏置电压以及向第二信号施加的第二偏置电压。

第一偏置电压施加电路36连接于电压生成电路34和第一放大电路Amp1。第一偏置电压施加电路36具备电容器C1和电阻R1。电容器C1连接于放大电路3的被输入第一信号的输入端子和第一放大电路Amp1的输入之间。该电容器C1提取第一信号的高频成分。另一方面，电阻R1连接于电压生成电路34与第一放大电路Amp1的输入之间。该电阻R1不使从电容器C1输出的交流成分通过，而是将作为从电压生成电路34输出的直流电压的第一偏置电压施加于从电容器C1输出的高频成分(交流成分)。如此，由控制电路32控制并由电压生成电路34生成的第一偏置电压被施加于第一信号的交流成分。

第二偏置电压施加电路38连接于电压生成电路34和第二放大电路Amp2。第二偏置电压施加电路38具备电容器C3和电阻R2。电容器C3连接于放大电路3的被输入第二信号的输入端子和第二放大电路Amp2的输入之间。该电容器C3提取第二信号的高频成分。另一方面，电阻R2连接于电压生成电路34与第二放大电路Amp2的输入之间。该电阻R2不使从电容器C3输出的交流成分通过，而是将作为从电压生成电路34输出的直流电压的第二偏置电压施加于从电容器C3输出的高频成分(交流成分)。如此，由控制电路32控制并由电压生成电路34生成的第二偏置电压被施加于第二信号的交流成分。

这些第一偏置电压施加电路36、第二偏置电压施加电路38被控制成，使得从第一放大电路Amp1与第二放大电路Amp2输出的信号在合成电路30的中点具有基准电压Vref作为其直流成分。

以下，说明控制电路32如何控制偏置电压。

图5是表示如何控制第一偏置电压的图。控制电路32使第一放大电路Amp1驱动，使第二放大电路Amp2停止。通过该控制，第一信号被第一放大电路Amp1放大而被输入到合成电路30。另一方面，由于第二放大电路Amp2停止，因此虚线所示的电路未被传递信号，第二信号未输入到合成电路30。

因此，合成电路30的中点处的直流成分成为第一放大电路Amp1的输出信号的直流成分Vavg1。该第一放大电路Amp1的输出信号的直流电压Vavg1被输入到比较电路Cmp的非反转端子。

比较电路Cmp比较第一放大电路Amp1的输出信号的直流电压Vavg1和基准电压Vref，并将比较结果向控制电路32输出。控制电路32基于比较结果控制电压生成电路34，输出使第一放大电路Amp1的输出信号的直流电压Vavg1与基准电压Vref之差变小的第一偏置电压Vb1。

在Vavg1>Vref的情况下，控制电路32通过进行提高第一偏置电压的控制，使Vavg1接近Vref。另一方面，在Vavg1<Vref的情况下，控制电路32通过进行降低第一偏置电压的控制，使Vavg1接近Vref。控制电路32输出用于进行如此将第一偏置电压提高/降低的控制的电压Vctr。

电压生成电路34是生成并输出遵循控制电路32的输出的电压的电路。电压生成电路34具备生成向第一信号施加的第一偏置电压的电路和生成向第二信号施加的第二偏置电压的电路。

图6示出在电压生成电路34中生成第一偏置电压Vb1的电路的一个例子。电压生成电路34例如具备多个电阻和开关Sw。电压生成电路34基于控制电路32输出的信号Vctr，输出第一偏置电压Vb1。

多个电阻配备于电源电压之间。开关Sw具备将各个电阻间的部位与输出端子之间连接的单独的多个开关Sw0、Sw1、Sw2、···。各个电阻间的节点经由该单独的开关连接于输出端子。开关Sw基于控制电路32的输出，例如导通一个单独的开关，而断开其他开关。

例如设为开关Sw0为导通，其他开关断开。在这种情况下，在Vavg1<Vref的情况下，从控制电路32输出使第一偏置电压Vb1降低的控制信号。控制电路32例如可以由逻辑电路构成，也可以根据比较电路Cmp的输出为正的电压还是负的电压而输出控制信号Vctr。在这种情况下，基于控制电路32的输出，降低第一偏置电压Vb1，因此，电压生成电路34导通开关Sw2，断开开关Sw0。如此，电压生成电路34将所输出的电压降低。在从控制电路32持续输入使输出电压降低的控制信号的期间，电压生成电路34持续将该单独的开关依次向使输出电压降低的方向切换。

另一方面，在Vavg1>Vref的情况下，从控制电路32输出使第一偏置电压Vb1提高的控制信号。在这种情况下，执行与上述相反的开关操作。例如在设已与开关Sw0连接的情况下，导通开关Sw1，将开关Sw0断开。在从控制电路32输出使输出电压降低的控制信号的期间，重复该操作。

另外，也可以对于来自控制电路32的输出，按照每个规定的定时进行开关操作。也可以通过如此按照每个规定的定时进行开关操作，从而进行控制使得由于开关的切换而反映了偏置电压的信号所带来的影响到达控制电路32之前，不进行下一个开关操作。

控制电路32在接收比较电路Cmp的输出而Vavg1<Vref的状态被输出的期间，输出使第一偏置电压Vb1降低的控制信号。比较电路Cmp将Vavg1与Vref之差放大而输出，但也可以在该差的绝对值为充分小的规定值以下的情况下，输出Vavg1＝Vref的信号。如此，能够避免开关被持续切换的情况。

即，在预先定义规定的电压ΔV且|Vavg1-Vref|<ΔV的情况下，也可以不从控制电路32输出控制信号，或者也可以输出不进行开关的切换的控制信号。如此通过定义ΔV，能够避免在接近Vavg1＝Vref的状态下反复提高或降低偏置电压的情况。更具体而言，例如在开关Sw0导通的状态下Vavg1>Vref、而开关Sw1导通的状态下Vavg1<Vref的情况下，开关Sw持续切换开关Sw0导通的状态和开关Sw1导通的状态，但通过定义ΔV，能够避免这种状态。

通过上述一系列的状态转变，成为基准电压Vref和第一放大电路Amp1的输出信号的直流成分Vavg1大致相等的状态。也对第二放大电路Amp2的输出信号的直流成分Vavg2执行相同的操作。

从电压生成电路34输出的第一偏置电压Vb1经由电阻R1向第一信号施加，该电阻R1具有为了阻断输入信号的频率而充分大的电阻值。其结果，能够向在电容器C1中被提取了交流成分的第一信号施加第一偏置电压Vb1。其结果，第一放大电路Amp1的输出信号被输入合成电路30。

图7是表示如何控制第二偏置电压的图。控制电路32使第二放大电路Amp2驱动，使第一放大电路Amp1停止。通过该控制，第二放大电路Amp2的输出信号被输入到合成电路30。另一方面，由于第一放大电路Amp1停止，因此信号不会传递到虚线所示的电路，第一信号不会输入到合成电路30。

在图7的状态下，执行与在图5、图6中说明过的操作相同的操作，进行控制，使得第二放大电路Amp2的输出信号的直流成分Vavg2与基准电压Vref成为同等电压。通过控制电路32的控制，同样地，第二信号的交流成分被施加第二偏置电压Vb2，其结果，第二放大电路Amp2的输出信号输入到合成电路30。

另外，电压生成电路34如上述那样单独地具备生成第一偏置电压Vb1的电路和生成第二偏置电压Vb2的电路。例如，根据图5，在进行第一偏置电压Vb1的调整之后，固定开关的状态，接下来，在进行第二偏置电压Vb2的调整之后，固定开关的状态。之后，控制电路32进行驱动第一放大电路Amp1以及第二放大电路Amp2这两方的控制，转变为信号的发送模式。

上述的偏置电压的生成作为一个例子而示出，并不限定偏置电压的控制。例如，在上述内容中，将控制电路32设为逻辑电路，但也可以根据来自比较电路Cmp的输出的大小而将电压生成电路34所具备的可变电阻值变更为适当的值，或者适当地变更电压生成电路34的输出阻抗，从而输出适当的偏置电压。

若双方的放大电路被驱动，则合成电路30被输入各个放大电路的元件的失配的影响被抑制的差分信号。合成电路30将这些放大后的差分信号合成并作为平衡器Ba而输出单相信号。并且，该单相信号经由匹配电路4以及天线5而从发送机1输出。

如以上那样，根据本实施方式，能够抑制将差分信号各自的信号放大的放大电路的元件的失配所引起的信号失配。在生成向各个信号施加的偏置电压时，由于使用了同一比较电路，因此也能够避免比较电路的特性给偏置电压带来影响。

本实施方式的放大电路例如能够用于面向低消功率的发送器。例如能够用于使用了Bluetooth(注册商标)、移动端等的RF(Radio Frequency：射频)的设备等中。

虽然说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式是作为例子而提出的，并不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式、其变形包含在发明的范围、主旨中，并且包含在权利要求书所记载的发明与其等效的范围中。

Claims (7)

1.一种放大电路，其中，具备：

第一放大电路，放大第一信号；

第二放大电路，放大与所述第一信号形成差分信号的第二信号；

电压生成电路，生成向所述第一信号施加的第一偏置电压以及向所述第二信号施加的第二偏置电压的至少一方；以及

控制电路，以使所述第一放大电路的输出的直流成分与所述第二放大电路的输出的直流成分之差变小的方式控制所述电压生成电路。

2.根据权利要求1所述的放大电路，其中，还具备：

合成电路，将放大后的所述第一信号与放大后的所述第二信号合成；以及

比较电路，比较所述合成电路的中点的电压和基准电压，

所述控制电路基于所述比较电路的输出，进行所述第一偏置电压以及所述第二偏置电压的至少一方的控制。

3.根据权利要求2所述的放大电路，其中，

所述控制电路还进行驱动所述第一放大电路以及所述第二放大电路的控制，

在驱动所述第一放大电路且停止所述第二放大电路的状态下，决定所述第一偏置电压，

在停止所述第一放大电路且驱动所述第二放大电路的状态下，决定所述第二偏置电压。

4.根据权利要求3所述的放大电路，其中，

所述比较电路比较所述合成电路的中点处的电压的直流成分和所述基准电压，

所述控制电路基于所述比较电路的输出，

在驱动所述第一放大电路且停止所述第二放大电路的状态下，以使由所述第一放大电路放大后的所述第一放大电路的输出信号的电压的直流成分与所述基准电压之差小于不进行所述第一偏置电压的控制的情况的方式，控制所述第一偏置电压，

在停止所述第一放大电路且驱动所述第二放大电路的状态下，以使由所述第二放大电路放大后的所述第二放大电路的输出信号的电压的直流成分与所述基准电压之差小于不进行所述第二偏置电压的控制的情况的方式控制所述第二偏置电压。

5.一种放大电路，其中，具备：

第一偏置电压施加电路，向第一信号施加第一偏置电压；

第一放大电路，连接于所述第一偏置电压施加电路，将被施加了所述第一偏置电压的所述第一信号放大；

第二偏置电压施加电路，向与所述第一信号形成差分信号的第二信号施加第二偏置电压；

第二放大电路，连接于所述第二偏置电压施加电路，将被施加了所述第二偏置电压的所述第二信号放大；

电压生成电路，连接于所述第一偏置电压施加电路以及所述第二偏置电压施加电路，生成向所述第一信号施加的所述第一偏置电压以及向所述第二信号施加的所述第二偏置电压；

合成电路，连接于所述第一放大电路的输出与所述第二放大电路的输出之间，对差分信号进行合成；

比较电路，连接于所述合成电路的中点，对基准电压与所述合成电路的中点处的电压进行比较；以及

控制电路，连接于所述比较电路与所述电压生成电路，基于所述比较电路的输出结果，控制所述电压生成电路所输出的所述第一偏置电压以及所述第二偏置电压。

6.根据权利要求5所述的放大电路，其中，

所述控制电路还连接于所述第一放大电路与所述第二放大电路，进行所述第一放大电路以及所述第二放大电路的驱动控制，

在驱动所述第一放大电路且停止所述第二放大电路的状态下，决定所述第一偏置电压，

在停止所述第一放大电路且驱动所述第二放大电路的状态下，决定所述第二偏置电压。

7.一种电压校正电路，是在放大电路中对第一信号以及第二信号的电压进行校正的电路，所述放大电路具备：第一放大电路，放大所述第一信号；第二放大电路，将与所述第一信号形成差分信号的所述第二信号放大；以及合成电路，连接于所述第一放大电路的输出以及所述第二放大电路的输出之间，

所述电压校正电路具备：

比较电路，与所述合成电路的中点连接，比较所述合成电路的中点的电压和基准电压；

控制电路，连接于所述比较电路，控制向所述第一信号施加的第一偏置电压以及向所述第二信号施加的第二偏置电压；以及

电压生成电路，连接于所述控制电路，生成所述第一偏置电压以及所述第二偏置电压。