CN113328619B - 一种外部偏置射频/微波放大器有源偏置供电电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种外部偏置射频/微波放大器有源偏置供电电路。该电路采用外部单电源供电，通过电荷泵电压逆变器结合负线性稳压器为射频/微波放大器提供栅极电压VG，通过正线性稳压器为射频/微波放大器提供漏极电压VD，进而降低射频/微波系统对外部供电的要求；正线性稳压器和负线性稳压器内部的误差放大器的参考电压由内部电流源加外部电阻产生，实现更宽电压输出范围的同时，通过修改其外部设置电阻可灵活地实现射频/微波放大器所需的偏置电压；通过合理设置电路中的使能信号，结合电源序列发生器即可实现相应的上电/掉电偏置时序。本发明具有低成本、易集成、高性能的特点，可以很好地满足外部偏置射频/微波放大器对偏置供电的要求。

Description

一种外部偏置射频/微波放大器有源偏置供电电路
技术领域
本发明属于电源管理技术领域，尤其涉及一种外部偏置射频/微波放大器有源偏置供电方法。
背景技术
射频/微波放大器的性能与其偏置条件密切相关，偏置点所对应的静态电流会影响放大器关键指标，如增益、噪声系数、P1dB等。虽然自偏置放大器易于使用，但它们往往可能无法提供最佳性能，因为其内部电阻偏置电路无法完全补偿批次、器件之间的差异，以及工作温度改变所导致的性能变化。并且，在PCB加工、器件焊接过程中存在一定的误差，会导致实物电路较仿真设计有所差异，具体可能体现在因阻抗不连续而导致插入损耗变大等，因此需要通过调节放大器偏置进行补偿。同时，许多射频/微波放大器的正常工作，需要使用多路电源进行外部偏置，并且这些电源要满足一定的上电、掉电时序。而市面上现有的射频/微波放大器偏置控制器往往价格昂贵，且在实际使用中有一定的局限性，如输出电压等级、供电质量无法根据需求进一步优化改善等。
发明内容
本发明的目的在于针对现有方案的不足，提供一种外部偏置射频/微波放大器有源偏置供电电路。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种外部偏置射频/微波放大器有源偏置供电电路，该电路包括电荷泵电压逆变器、负线性稳压器、正线性稳压器、电源序列发生器、第一模拟开关、第二模拟开关。电荷泵电压逆变器将外部输入的正电压转换为射频/微波放大器偏置所需的负电压，再经负线性稳压器进行稳压以输出栅极供电电压VG。正线性稳压器将外部输入的正电压进行降压以输出漏极供电电压VD。第一模拟开关用于切换正线性稳压器 SET引脚与GND之间的阻抗，第二模拟开关用于切换负线性稳压器SET引脚与GND之间的阻抗；电源序列发生器依次使能线性稳压器、第一模拟开关、第二模拟开关，以实现射频/微波放大器的有源偏置。
进一步地，正线性稳压器和负线性稳压器内部的误差放大器的参考电压由内部电流源加外部电阻产生。
进一步地，第一模拟开关在默认状态下为导通，与第一电容C1、第一电阻R1相并联在正线性稳压器SET引脚与GND之间。在第一模拟开关导通时正线性稳压器输出0V，在第一模拟开关关断时正线性稳压器输出VD。
进一步地，第二模拟开关在默认状态下为关断，在与第三电阻R3串联后，再分别与第二电阻R2、第二电容C2并联在负线性稳压器SET引脚与GND之间。第二模拟开关导通时，负线性稳压器SET引脚与GND之间的阻抗为第二电阻R2与第三电阻R3的并联值，输出电压 VG1；在第二模拟开关关断时，该SET引脚与GND之间的阻抗为第二电阻R2，负线性稳压器输出电压VG2。
进一步地，该电路上电使能时，电源序列发生器先使能两个线性稳压器，在一定延迟时间后，再使能第一模拟开关，然后经过一定的延迟时间，最后使能第二模拟开关；电源序列发生器使能过程中依次拉高三个输出标志，下电时，三个输出标志将遵循相反的序列依次拉低。
本发明的有益效果为：本发明选择电荷泵电压逆变器与内部电流源加外部电阻产生误差放大器参考电压的线性稳压器相结合，通过合理设计偏置供电电路中各器件的使能信号，在保证极佳供电质量的同时，可以很好地满足射频/微波放大器对偏置电源时序的要求。并且，所选择的线性稳压器可根据实际需要直接输出对应的栅极供电电压VG，无需再使用电阻分压来得到VG，避免了负载效应以及分压电阻精度带来的影响。同时，通过选择不同型号的线性稳压器可灵活地满足不同射频/微波放大器偏置供电需求。相较于市售射频/微波有源偏置控制器，本发明在保留小体积易集成特点的同时，很大程度地降低了物料成本。
附图说明
图1是本发明一个实施例的外部偏置射频/微波放大器有源偏置供电电路拓扑图；
图2是本发明一个实施例的简易电源序列发生器上/下电时序图；
图3是本发明一个实施例的正线性稳压器输出电压配置示意图；
图4是本发明一个实施例的负线性稳压器输出电压配置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本实施例提供的一种外部偏置射频/微波放大器有源偏置供电电路，该电路包括电荷泵电压逆变器1、负线性稳压器2、第二模拟开关3(SPST2)、正线性稳压器4、第一模拟开关5(SPST1)、电源序列发生器6。电荷泵电压逆变器1将外部输入的正电压转换为射频/微波放大器偏置所需的负电压，再经负线性稳压器2进行稳压以输出栅极供电电压VG。正线性稳压器4将外部输入的正电压进行降压以输出漏极供电电压VD。第一模拟开关5用于切换正线性稳压器SET引脚与GND之间的阻抗，第二模拟开关3用于切换负线性稳压器SET引脚与GND之间的阻抗；电源序列发生器依次使能线性稳压器、第一模拟开关、第二模拟开关，以实现射频/微波放大器的有源偏置。
电源序列发生器6的输出标志有3个，分别为Flag1、Flag2、Flag3，其上电/下电时序如图2所示。Flag1控制负线性稳压器2与正线性稳压器4的使能引脚，Flag2控制第一模拟开关5的通断，Flag3控制第二模拟开关3的通断。
采用内部电流源加外部电阻的正线性稳压器4，其输出电压配置示意图如图3所示。在第一模拟开关5导通时，其输出电压VD＝0V；在第一模拟开关5关断时，其输出电压 VD＝I1×R1。I1为正线性稳压器内部用于生成参考电压的内部电流源电流。
采用电流源基准结构的负线性稳压器2，其输出电压配置示意图如图4所示。在第二模拟开关3断开时，其输出电压VG＝-I2×R2；在第二模拟开关3导通时，其输出电压
Figure BDA0003089251370000031
I2为负线性稳压器内部用于生成参考电压的内部电流源电流。
外部输入电源+VCC为电荷泵电压逆变器1、正线性稳压器4、电源序列发生器6供电，电荷泵电压逆变器1输出-VCC电压为负线性稳压器2供电。上电使能电源序列发生器6后， 3个输出标志为依次拉高，整个电路工作如下：Flag1有效后，同时使能负线性稳压器2与正线性稳压器4，此时第一模拟开关5默认闭合，第二模拟开关3默认断开，VD＝0V，VG＝-I2×R2；经过Td时间后，Flag2有效，使能第一模拟开关5断开，此时VD＝I1×R1，VG＝-I2×R2；而后经过Td时间后，Flag3有效，使能第二模拟开关3闭合，此时VD＝I1×R1，
Figure BDA0003089251370000032
进而完成射频/微波放大器的上电偏置。当需要下电时，电源序列发生器6的EN引脚被拉低后，Flag3、Flag2、Flag1依次延时被拉低，VD、VG将按偏置下电时序进行掉电切换：Flag3 拉低：VD＝I1×R1，VG＝-I2×R2；Flag2拉低：VD＝0V，VG＝-I2×R2；Flag1拉低：VD、VG均无输出。如此，即可实现外部偏置射频/微波放大器的有源偏置供电。
本技术领域的人员根据本发明所提供的文字描述、附图以及权利要求书能够很容易在不脱离权利要求书所限定的本发明的思想和范围条件下，可以做出多种变化和改动。凡是依据本发明的技术思想和实质对上述实施例进行的任何修改、等同变化，均属于本发明的权利要求所限定的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种外部偏置射频/微波放大器有源偏置供电电路，其特征在于，该电路包括电荷泵电压逆变器、负线性稳压器、正线性稳压器、电源序列发生器、第一模拟开关、第二模拟开关； 电荷泵电压逆变器将外部输入的正电压转换为射频/微波放大器偏置所需的负电压，再经负线性稳压器进行稳压以输出栅极供电电压VG； 正线性稳压器将外部输入的正电压进行降压以输出漏极供电电压VD； 第一模拟开关用于切换正线性稳压器SET引脚与GND之间的阻抗，第二模拟开关用于切换负线性稳压器SET引脚与GND之间的阻抗；电源序列发生器依次使能线性稳压器、第一模拟开关、第二模拟开关，以实现射频/微波放大器的有源偏置。
2.如权利要求1所述的一种外部偏置射频/微波放大器有源偏置供电电路，其特征在于，正线性稳压器和负线性稳压器内部的误差放大器的参考电压由内部电流源加外部电阻产生。
3.如权利要求1所述的一种外部偏置射频/微波放大器有源偏置供电电路，其特征在于，第一模拟开关在默认状态下为导通，与第一电容C1、第一电阻R1相并联在正线性稳压器SET引脚与GND之间； 在第一模拟开关导通时正线性稳压器输出0V，在第一模拟开关关断时正线性稳压器输出VD。
4.如权利要求1所述的一种外部偏置射频/微波放大器有源偏置供电电路，其特征在于，第二模拟开关在默认状态下为关断，在与第三电阻R3串联后，再分别与第二电阻R2、第二电容C2并联在负线性稳压器SET引脚与GND之间； 第二模拟开关导通时，负线性稳压器SET引脚与GND之间的阻抗为第二电阻R2与第三电阻R3的并联值，输出电压VG1；在第二模拟开关关断时，该SET引脚与GND之间的阻抗为第二电阻R2，负线性稳压器输出电压VG2。
5.如权利要求1所述的一种外部偏置射频/微波放大器有源偏置供电电路，其特征在于，该电路上电使能时，电源序列发生器先使能两个线性稳压器，在一定延迟时间后，再使能第一模拟开关，然后经过一定的延迟时间，最后使能第二模拟开关；电源序列发生器使能过程中依次拉高三个输出标志，下电时，三个输出标志将遵循相反的序列依次拉低。
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