CN113359934A - 一种功率检测电路、芯片及通信终端 - Google Patents
一种功率检测电路、芯片及通信终端 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113359934A CN113359934A CN202110753543.0A CN202110753543A CN113359934A CN 113359934 A CN113359934 A CN 113359934A CN 202110753543 A CN202110753543 A CN 202110753543A CN 113359934 A CN113359934 A CN 113359934A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- voltage
- subunit
- current
- output
- unit
- 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
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 115
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 53
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims abstract description 22
- 238000009966 trimming Methods 0.000 claims description 27
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 20
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 20
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 4
- 101000644712 Arabidopsis thaliana Ubiquitin-conjugating enzyme 15 Proteins 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
- G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
- G05F1/565—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor
- G05F1/567—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor for temperature compensation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
- G01R21/14—Compensating for temperature change
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
- G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
- G01R29/0864—Measuring electromagnetic field characteristics characterised by constructional or functional features
- G01R29/0892—Details related to signal analysis or treatment; presenting results, e.g. displays; measuring specific signal features other than field strength, e.g. polarisation, field modes, phase, envelope, maximum value
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
本发明公开了一种功率检测电路、芯片及通信终端。该电路包括功率检测单元、基准电流产生单元、电压‑电流转换单元和运算输出单元,功率检测单元的输出端与电压‑电流转换单元的输入端相连,电压‑电流转换单元与基准电流产生单元的输出端分别和运算输出单元的输入端连接。该电路在功率检测单元将接收的待测射频信号转换为直流电压的过程中进行灵敏度的修调,能够有效调整检测灵敏度,同时利用基准电流产生单元产生不同温度系数的基准电流,实现在工作温度范围内检测精度不随温度变化,从而保证功率检测电路最终输出的电压不随温度变化,使得本发明具有较高的检测精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种功率检测电路,同时也涉及包括该功率检测电路的集成电路芯片及相应的通信终端,属于集成电路技术领域。
背景技术
随着通信系统集成度的不断提高,对射频前端芯片的性能要求提出了新的要求和挑战。尤其在射频发射系统中,高性能大功率的功率放大器为了获得优异的射频性能,同时提高整个系统的可靠性,需要对功率放大器输出的发射功率进行检测。
申请公布号为CN105717354A的中国专利文献公开了一种功率检测电路,通过偏置单元和跟随放大单元,将输入射频信号经过晶体管放大后传输给滤波模块,滤波模块对放大后的射频信号进行滤波后获得输出电压信号,用于表征射频功率放大器输出功率的高低,从而实现对射频功率放大器输出功率的检测。该电路中的晶体管利用异质结双极晶体管(Heterojunction Bipolar Transistor,HBT)实现,其优点在于检测范围较大,但是成本较高。
申请公布号为CN112532191A的中国专利文献公布了一种功率放大器的功率检测电路及方法,其包括偏置电路、整流电流、直流抵消电路、偏移补偿电路和增益控制电路。该电路尽管能够实现输出电压范围的调节,灵活性较高,但是对工艺和温度参数依赖性较高,使得检测精度不高。
发明内容
本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种功率检测电路。
本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种包括上述功率检测电路的芯片及通信终端。
为了实现上述目的,本发明采用下述的技术方案:
根据本发明实施例的第一方面,提供一种功率检测电路,包括功率检测单元、基准电流产生单元、电压-电流转换单元和运算输出单元,所述功率检测单元的输出端与所述电压-电流转换单元的输入端相连,所述电压-电流转换单元与所述基准电流产生单元的输出端和所述运算输出单元的输入端连接;
利用所述功率检测单元对接收的待测射频信号依次进行校准、滤波,得到相应温度系数的直流电压信号输出到所述电压-电流转换单元,得到对应的直流电流输出到所述运算输出单元;同时由所述基准电流产生单元产生不同温度系数的基准电流,并从中选择与所述直流电流温度系数相同的基准电流,输出到所述运算输出单元与对应的直流电流按照预设比例进行叠加运算,得到与温度无关的输出电流并转换为对应的输出电压。
其中较优地,所述功率检测单元包括检测子单元、检测灵敏度修调子单元和低通滤波子单元,所述检测子单元的输入端连接待测射频频信号,所述检测子单元的调节端连接所述检测灵敏度修调子单元的公共端,所述检测子单元的输出端连接所述低通滤波子单元的输入端,所述检测灵敏度修调子单元的输入端连接带隙基准电路,所述低通滤波子单元的输出端连接所述电压-电流转换单元的输入端。
其中较优地,所述功率检测单元包括第一电容、第一NMOS管和第一PMOS管,所述第一电容的一端连接待测射频频信号,所述第一电容的另一端连接所述第一NMOS管的栅极,所述第一NMOS管的栅极和漏极相连并连接到所述第一PMOS管的漏极、所述检测灵敏度修调子单元的公共端和所述低通滤波子单元的输入端,所述第一NMOS管的源极接地。
其中较优地,所述检测灵敏度修调子单元包括电流源、第二PMOS管、多个第三PMOS管和切换开关,所述电流源连接所述第二PMOS管的漏极,栅极和各个所述第三PMOS管的栅极,所述第二PMOS管的栅极连接所述第一PMOS管的栅极,各个所述第三PMOS管的漏极对应连接相应的切换开关的动端,各个所述切换开关的不动端连接在一起并连接于所述第一PMOS管和所述第一NMOS管的漏极之间的结点上,构成所述检测灵敏度修调子单元的公共端,所述第二PMOS管和各个所述第三PMOS管的源极连接电源电压。
其中较优地,所述基准电流产生单元包括基准电压产生子单元、电压温度系数修调子单元和电压-电流转换子单元,所述基准电压产生子单元的输出端连接所述电压温度系数修调子单元的输入端,所述电压温度系数修调子单元的输出端连接所述电压-电流转换子单元的输入端,所述电压-电流转换子单元的输出端连接所述运算输出单元的输入端。
其中较优地,所述电压温度系数修调子单元包括相同数量的第五电阻和控制开关,各个所述第五电阻依次串联,并且相邻所述第五电阻之间以及最后一个所述第五电阻与所述基准电压产生子单元的第四PMOS管的漏极之间分别设置一个电阻反馈节点,各个所述电阻反馈节点与各个所述控制开关的动端一一对应连接,各个所述控制开关的不动端连接所述电压-电流转换子单元的输入端。
其中较优地,所述电压-电流转换单元与电压-电流转换子单元分别包括第二运算放大器、第二NMOS管、第六PMOS管、第七PMOS管和第六电阻;当为所述电压-电流转换单元时,所述第二运算放大器的正相输入端连接所述功率检测单元的输出端,当为所述电压-电流转换子单元时,所述第二运算放大器的正相输入端连接所述电压温度系数修调子单元的输出端,所述第二运算放大器的反相输入端连接所述第六电阻的一端、所述第二NMOS管的源极,所述第二运算放大器的输出端连接所述第二NMOS管的栅极,所述第二NMOS管的漏极连接所述第六PMOS管的漏极和栅极、所述第七PMOS管的栅极,所述第六PMOS管与所述第七PMOS管的源极连接电源电压,所述第七PMOS管的漏极连接所述运算输出单元的输入端。
其中较优地,所述运算输出单元包括运算子单元和电流-电压转换子单元,所述运算子单元的输入端连接所述电压-电流转换单元与所述基准电流产生单元的输出端,所述运算子单元的输出端连接所述电流-电压转换子单元的输入端。
其中较优地,所述运算子单元包括第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第八PMOS管、第十PMOS管、第七电阻和第八电阻,所述第七电阻的一端连接所述基准电流产生单元的输出端和所述第三NMOS管、所述第四NMOS管的栅极,所述第七电阻的另一端连接所述第三NMOS管的漏极和所述第五NMOS管、所述第六NMOS管的栅极,所述第三NMOS管的源极连接所述第五NMOS管的漏极,所述第八电阻的一端连接所述电压-电流转换单元的输出端、所述第八PMOS管的漏极和所述第十PMOS管的栅极,所述第八电阻的另一端连接所述第四NMOS管的漏极和所述第八PMOS管的栅极,所述第四NMOS管的源极连接所述第六NMOS管的漏极,所述第八PMOS管的源极连接所述第十PMOS管的漏极,所述第十PMOS管的源极连接电源电压,所述第五NMOS管与所述第六NMOS管的源极接地。
其中较优地,所述电流-电压转换子单元包括第九PMOS管、第十一PMOS管、第九电阻、第十电阻和电压缓冲器,所述第十一PMOS管的栅极连接所述第十PMOS管的栅极,所述第十一PMOS管的漏极连接所述第九PMOS管的源极,所述第九PMOS管的栅极连接所述第八PMOS管的栅极,所述第九PMOS管的漏极连接所述第九电阻的一端,所述第九电阻的另一端连接所述第十电阻的一端和所述电压缓冲器的正相输入端,所述电压缓冲器的反相输入端连接其输出端,所述第十一PMOS管的源极连接电源电压,所述第十电阻的另一端接地。
根据本发明实施例的第二方面,提供一种集成电路芯片,所述集成电路芯片包括上述的功率检测电路。
根据本发明实施例的第三方面,提供一种通信终端,所述通信终端中包括上述的功率检测电路。
本发明所提供的功率检测电路在功率检测单元将接收的待测射频信号转换为直流电压的过程中对其转换精度校准,能够有效调整检测灵敏度,同时利用基准电流产生单元产生不同温度系数的基准电流,实现在工作温度范围内检测精度不随温度变化,从而保证功率检测电路最终输出的电压不随温度变化。因此,本发明可以基于标准CMOS工艺实现对射频功率的检测,能够有效降低系统成本,并且具有较高的检测精度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的功率检测电路的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的功率检测电路中,功率检测单元的电路原理图;
图3为本发明实施例提供的功率检测电路中,基准电流产生单元的电路原理图;
图4为本发明实施例提供的功率检测电路中,电压-电流(V-I)转换单元的电路原理图;
图5为本发明实施例提供的功率检测电路中,运算输出单元的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容做进一步的详细说明。
为了解决现有用于射频功率放大器的功率检测电路成本高、检测精度不高的问题,如图1所示,本发明实施例提供了一种功率检测电路,包括功率检测单元100、基准电流产生单元200、电压-电流(V-I)转换单元300和运算输出单元400,功率检测单元100的输出端与电压-电流转换单元300的输入端相连,电压-电流转换单元300的输出端与基准电流产生单元200的输出端分别和运算输出单元400的输入端连接。
利用功率检测单元100对接收的待测射频信号依次进行转换校准、滤波,得到预设温度系数以及精度的直流电压信号输出到电压-电流转换单元300,得到对应的直流电流输出到运算输出单元400;同时由基准电流产生单元200产生不同温度系数的基准电流,并从中选择与功率检测单元100输出的直流电压温度系数相同的基准电流,输出到运算输出单元400与对应的直流电流按照预设比例进行叠加运算,得到与温度无关的输出电流并转换为对应的输出电压,用于表征射频功率放大器输出功率的高低,从而实现对射频功率放大器输出功率的检测。
如图1所示,功率检测单元100包括检测子单元101、检测灵敏度修调子单元102和低通滤波子单元103;检测子单元101的输入端连接待测射频信号,检测子单元101的调节端连接检测灵敏度修调子单元102的公共端,检测子单元101的输出端连接低通滤波子单元103的输入端,检测灵敏度修调子单元102的输入端连接至带隙基准电路,低通滤波子单元103的输出端连接电压-电流转换单元300的输入端。
具体地说,检测子单元101,用于完成对待测射频信号的检波,得到相应的交流转换电压信号。如图2所示,功率检测单元100包括第一电容Cin、第一NMOS管NM0和第一PMOS管PM10,第一电容Cin的一端连接待测射频频信号,第一电容Cin的另一端连接二极管连接形式的第一NMOS管NM0的栅极,第一NMOS管NM0的栅极和漏极相连(作为检测子单元101的输出端)并连接到第一PMOS管PM10的漏极、检测灵敏度修调子单元102的公共端VN和低通滤波子单元103的输入端,第一NMOS管NM0的源极接地。
第一电容Cin为交流信号耦合电容,通过第一电容Cin将待检测射频信号耦合到第一NMOS管NM0上,得到相应的交流转换电压信号。其中,第一PMOS管PM10用于为第一NMOS管NM0提供偏置电流,保证其正常工作。
由于第一NMOS管NM0将接收的射频信号转换为对应电压信号的过程中会受到环境因素的影响,使得所得到的交流转换电压信号为负温度系数特性,因此需要检测灵敏度修调子单元102生成正温度系数的补偿电压,用于根据射频信号实际对应的转换电压值,对第一NMOS管NM0生成的负温度系数电压信号进行校准,得到预设温度系数的电压信号。通常情况下,采用检测灵敏度修调子单元102将第一NMOS管NM0得到的负温度系数的电压信号校准为零温度系数的电压信号。
如图2所示,检测灵敏度修调子单元102包括电流源IBIAS、第二PMOS管PM0、多个第三PMOS管(PM1~PMn)和多个切换开关(S1~Sn),电流源IBIAS连接第二PMOS管PM0的漏极、栅极和各个第三PMOS管的栅极,各个第三PMOS管的漏极对应连接相应的切换开关的动端(即第三PMOS管PM1的漏极连接切换开关S1的动端……第三PMOS管PMn的漏极连接切换开关Sn的动端),各个切换开关的不动端连接在一起并连接于第一PMOS管PM10和第一NMOS管NM0的漏极之间的结点VN上,构成检测灵敏度修调子单元102的公共端VN,第二PMOS管PM0和各个第三PMOS管的源极连接电源电压VDD。
通过带隙基准电路提供的电流源IBIAS,实现为第二PMOS管PM0提供直流电流,第二PMOS管PM0为二极管连接方式,第二PMOS管PM0与第三PMOS管PM1~PMn构成电流镜电路,由第三PMOS管PM1~PMn构成正温度系数的转换电流信号,根据射频信号实际对应的交流电压值,调整切换开关S1~Sn闭合的数量,将切换开关所在电流选通,对第一NMOS管NM0生成的转换灵敏度进行校准:开关S1~Sn,选择不同的开关导通,就会给NMOS管NM0以不同的偏置电流,从而具有不同的检测灵敏度,同时通过基准电流产生单元,产生特定温度系数的电压信号,最后经过运算输出单元相减,从而消除温度系数的影响,得到零温度系数的输出。
低通滤波子单元103,用于将经过检测灵敏度修调子单元102校准后得到的预设温度系数的交流电压信号进行滤波,滤除交流分量,得到预设温度系数的直流电压信号VRMS。如图2所示,低通滤波子单元103包括第一电阻R1、第二电阻R2、第二电容C1和第三电容C2,第一电阻R1的一端连接检测子单元101的输出端,第一电阻R1的另一端连接第二电阻R2与第二电容C1的一端,第二电阻R2的另一端连接第三电容C2的一端,第二电容C1与第三电容C2的另一端接地。其中,第一电阻R1与第二电容C1实现一级滤波,第二电阻R2与第三电容C2实现二级滤波。
如图1所示,基准电流产生单元200包括基准电压产生子单元201、电压温度系数修调子单元202和电压-电流(V-I)转换子单元203,基准电压产生子单元201的输出端连接电压温度系数修调子单元202的输入端,电压温度系数修调子单元202的输出端连接电压-电流(V-I)转换子单元203的输入端,电压-电流(V-I)转换子单元203的输出端连接运算输出单元400的输入端。
基准电压产生子单元201用于产生基准电压。如图3所示,基准电压产生子单元201采用带隙基准模块实现;该带隙基准模块包括第一三极管Q1、第二三极管Q0、第一运算放大器OP1、第三电阻R20、第四电阻R21、第四PMOS管PM20和第五PMOS管PM21;第一三极管Q1的发射极连接第一运算放大器OP1的反相输入端、第四电阻R21的一端,第二三极管Q0的发射极通过第三电阻R20连接第一运算放大器OP1的正相输入端,第一运算放大器OP1的输出端连接第四PMOS管PM20和第五PMOS管PM21的栅极,第四电阻R21的另一端连接第五PMOS管PM21的漏极,第四PMOS管PM20的漏极与第一运算放大器OP1的正相输入端之间设置电压温度系数修调子单元202,第四PMOS管PM20和第五PMOS管PM21的源极连接电源电压VDD,第一三极管Q1、第二三极管Q0的基极和集电极分别接地。其中,带隙基准模块实现产生基准电压的过程为现有技术,在此不再赘述。
电压温度系数修调子单元202,用于配合基准电压产生子单元201产生不同温度系数的基准电压。如图3所示,电压温度系数修调子单元202包括相同数量的第五电阻(R22_1~R22_n)和控制开关S22_1~S22_n,各个第五电阻依次串联,并且相邻第五电阻之间以及最后一个第五电阻与第四PMOS管PM20的漏极之间分别设置一个电阻反馈节点,各个电阻反馈节点与各个控制开关的动端一一对应连接,各个控制开关的不动端连接电压-电流(V-I)转换子单元203的输入端。
其中,各个电阻反馈节点对应不同的电压,每个电阻反馈节点对应输出不同的增益系数,以实现增益系数的多样性。通过控制相应的控制开关的通断,实现向电压-电流(V-I)转换子单元203输出一个确定数值、确定温度系数的基准电压Vrefi(T)。该电压Vrefi(T)与功率检测单元100输出的直流电压温度系数相同。
不同温度系数的基准电压表达式如公式1和公式2所示。
Vrefi(T)=VEB(T)+mi·VT·lnN (1)
上式中,VEB(T)表示第一运算放大器OP1正相输入端的电压值,mi表示所选电阻构成的系数,VT表示热电压,为常数,N表示第二三极管Q0与第一三极管Q1的尺寸比值。
如图4所示,电压-电流(V-I)转换单元300与电压-电流(V-I)转换子单元203的结构相同,分别包括第二运算放大器301、第二NMOS管NM1、第六PMOS管PM6、第七PMOS管PM7和第六电阻R6;当为电压-电流(V-I)转换单元300时,第二运算放大器301的正相输入端连接功率检测单元100的输出端,当为电压-电流(V-I)转换子单元203时,第二运算放大器301的正相输入端连接电压温度系数修调子单元202的输出端,第二运算放大器301的反相输入端连接第六电阻R6的一端、第二NMOS管NM1的源极,第二运算放大器301的输出端连接第二NMOS管NM1的栅极,第二NMOS管NM1的漏极连接第六PMOS管PM6的漏极和栅极、第七PMOS管PM7的栅极,第六PMOS管PM6与第七PMOS管PM7的源极连接电源电压VDD,第七PMOS管PM7的漏极连接运算输出单元400的输入端。
当为电压-电流(V-I)转换单元300时,通过第二运算放大器301使得紧邻第六电阻R6上方的结点电压为功率检测单元100输出的预设温度系数的直流电压,由如下公式(3),得到对应的直流电流I1,经过第六PMOS管PM6与第七PMOS管PM7镜像后进行输出。
当为电压-电流(V-I)转换子单元203时,通过第二运算放大器301使得紧邻第六电阻R6上方的结点电压为电压温度系数修调子单元202输出的与功率检测单元100输出的直流电压温度系数相同的基准电压,由如下公式(3),得到对应的基准电流I2,经过第六PMOS管PM6与第七PMOS管PM7镜像后进行输出。
I=Vi/R6 (3)
如图5所示,运算输出单元400包括运算子单元401和电流-电压(I-V)转换子单元402,运算子单元401的输入端连接电压-电流转换单元300的输出端与基准电流产生单元200的输出端,运算子单元401的输出端连接电流-电压转换子单元402的输入端。
运算子单元401,用于将电压-电流转换单元300输出的直流电流与基准电流产生单元200输出的基准电流按照预设比例进行叠加运算。如图5所示,运算子单元401包括第三NMOS管NM42、第四NMOS管NM43、第五NMOS管NM44、第六NMOS管NM45、第八PMOS管PM40、第十PMOS管PM42、第七电阻R41和第八电阻R42;第七电阻R41的一端连接基准电流产生单元200的输出端和第三NMOS管NM42、第四NMOS管NM43的栅极,第七电阻R41的另一端连接第三NMOS管NM42的漏极和第五NMOS管NM44、第六NMOS管NM45的栅极,第三NMOS管NM42的源极连接第五NMOS管NM44的漏极,第八电阻R42的一端连接电压-电流转换单元300的输出端、第八PMOS管PM40的漏极和第十PMOS管PM42的栅极,第八电阻R42的另一端连接第四NMOS管NM43的漏极和第八PMOS管PM40的栅极,第四NMOS管NM43的源极连接第六NMOS管NM45的漏极,第八PMOS管PM40的源极连接第十PMOS管PM42的漏极,第十PMOS管PM42的源极连接电源电压VDD,第五NMOS管NM44与第六NMOS管NM45的源极接地。
电流-电压转换子单元402,用于将运算子单元401输出的与温度无关的电流转换为相应的输出电压。如图5所示,电流-电压转换子单元402包括第九PMOS管PM41、第十一PMOS管PM43、第九电阻R43、第十电阻R44和电压缓冲器BUFFER;第十一PMOS管PM43的栅极连接第十PMOS管PM42的栅极,第十一PMOS管PM43的漏极连接第九PMOS管PM41的源极,第九PMOS管PM41的栅极连接第八PMOS管PM40的栅极,第九PMOS管PM41的漏极连接第九电阻R43的一端,第九电阻R43的另一端连接第十电阻R44的一端和电压缓冲器BUFFER的正相输入端,电压缓冲器BUFFER的反相输入端连接其输出端,第十一PMOS管PM43的源极连接电源电压VDD,第十电阻R44的另一端接地。
运算子单元401和电流-电压转换子单元402的工作原理如下:
第七电阻R41、第三NMOS管NM42和第五NMOS管NM44构成自偏置电流支路,并与第四NMOS管NM43和第六NMOS管NM45共同组成NMOS比例电流镜电路,其中流过第三NMOS管NM42的电流与流过第五NMOS管NM44的电流相等为基准电流I2,流过第六NMOS管NM45中的电流与流过第四NMOS管NM43的电流相等,为对第五NMOS管NM44中的基准电流I2的比例镜像,即:
IDN45=k2·I2 (4)
上式中,k2为比例系数,根据实际需求而定。
第八PMOS管PM40、第十PMOS管PM42和第八电阻R42共同构成了自偏置电流支路,并与第九PMOS管PM41和第十一PMOS管PM43共同组成PMOS比例电流镜电路,其中流过第八PMOS管PM40的电流与流过第十PMOS管PM42的电流相等,流过第九PMOS管PM41的电流与流过第十一PMOS管PM43的电流相等,第九PMOS管PM41和第十一PMOS管PM43中的电流为第十PMOS管PM42电流的比例镜像;由于流过第八电阻R42的电流为第十PMOS管PM42中的电流与直流电流I1之和,并且与第六NMOS管NM45中的电流相等,因此,PM42中的电流为:
IDP42=IDN45-I1=k2·I2-I1 (5)
由此可以得到,第十一PMOS管PM43中的电流为
IDP43=k1·IDP42=k1·(k2·I2-I1) (6)
上式中,k1为比例系数,根据实际需求而定。
因此,电压缓冲器BUFFER输入端的电压为:
VIN=R44·k1·(k2·I2-I1) (7)
忽略第十电阻R44的温度系数,若要得到与温度无关的电压VIN,需要满足:
TCI1=k2*TCI2 (8)
其中,TCI1和TCI2分别为直流电流I1和基准电流I2的温度系数,因此,基准电流产生单元200输出的基准电流其温度系数与电压-电流转换单元300输出的直流电流满足式(8),即可实现检测输出电压不随温度变化而变化;其中,电压缓冲器BUFFER的主要作用主要是提高检测输出电压的输出驱动能力。
另外,本发明实施例提供的功率检测电路可以被用在集成电路芯片中。对于该集成电路芯片中功率检测电路的具体结构,在此不再一一详述。
上述功率检测电路还可以被用在通信终端中,作为射频集成电路的重要组成部分。这里所说的通信终端是指可以在移动环境中使用,支持GSM、EDGE、TD_SCDMA、TDD_LTE、FDD_LTE等多种通信制式的计算机设备,包括移动电话、笔记本电脑、平板电脑、车载电脑等。此外,本发明所提供的技术方案也适用于其他射频集成电路应用的场合,例如通信基站等。
本发明所提供的功率检测电路在功率检测单元将接收的待测射频信号转换为直流电压的过程中进行温度系数校准,能够有效调整检测灵敏度,同时利用基准电流产生单元产生不同温度系数的基准电流,实现在工作温度范围内检测精度不随温度变化,从而保证功率检测电路最终输出的电压不随温度变化。因此,本发明基于标准CMOS工艺实现对射频功率的检测,能够有效的降低系统成本,且具有较高的检测精度。
以上对本发明所提供的功率检测电路、芯片及通信终端进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言,在不背离本发明实质内容的前提下对它所做的任何显而易见的改动,都将属于本发明专利权的保护范围。
Claims (12)
1.一种功率检测电路,其特征在于包括功率检测单元、基准电流产生单元、电压-电流转换单元和运算输出单元,所述功率检测单元的输出端与所述电压-电流转换单元的输入端相连,所述电压-电流转换单元与所述基准电流产生单元的输出端和所述运算输出单元的输入端连接;
利用所述功率检测单元对接收的待测射频信号依次进行校准、滤波,得到具有一定温度系数的直流电压信号输出到所述电压-电流转换单元,得到对应的直流电流输出到所述运算输出单元;同时由所述基准电流产生单元产生不同温度系数的基准电流,并从中选择与所述直流电流温度系数相同的基准电流,输出到所述运算输出单元与对应的直流电流按照预设比例进行叠加运算,得到与温度无关的输出电流并转换为对应的输出电压。
2.如权利要求1所述的功率检测电路,其特征在于:
所述功率检测单元包括检测子单元、检测灵敏度修调子单元和低通滤波子单元,所述检测子单元的输入端连接待测射频频信号,所述检测子单元的调节端连接所述检测灵敏度修调子单元的公共端,所述检测子单元的输出端连接所述低通滤波子单元的输入端,所述检测灵敏度修调子单元的输入端连接外部的带隙基准电路,所述低通滤波子单元的输出端连接所述电压-电流转换单元的输入端。
3.如权利要求2所述的功率检测电路,其特征在于:
所述功率检测单元包括第一电容、第一NMOS管和第一PMOS管,所述第一电容的一端连接待测射频频信号,所述第一电容的另一端连接所述第一NMOS管的栅极,所述第一NMOS管的栅极和漏极相连并连接到所述第一PMOS管的漏极、所述检测灵敏度修调子单元的公共端和所述低通滤波子单元的输入端,所述第一NMOS管的源极接地。
4.如权利要求3所述的功率检测电路,其特征在于:
所述检测灵敏度修调子单元包括电流源、第二PMOS管、多个第三PMOS管和切换开关,所述电流源连接所述第二PMOS管的漏极和各个所述第三PMOS管的栅极,所述第二PMOS管的栅极连接所述第一PMOS管的栅极,各个所述第三PMOS管的漏极对应连接相应的切换开关的动端,各个所述切换开关的不动端连接在一起并连接于所述第一PMOS管和所述第一NMOS管的漏极之间的结点上,构成所述检测灵敏度修调子单元的公共端,所述第二PMOS管和各个所述第三PMOS管的源极连接电源电压。
5.如权利要求1所述的功率检测电路,其特征在于:
所述基准电流产生单元包括基准电压产生子单元、电压温度系数修调子单元和电压-电流转换子单元,所述基准电压产生子单元的输出端连接所述电压温度系数修调子单元的输入端,所述电压温度系数修调子单元的输出端连接所述电压-电流转换子单元的输入端,所述电压-电流转换子单元的输出端连接所述运算输出单元的输入端。
6.如权利要求5所述的功率检测电路,其特征在于:
所述电压温度系数修调子单元包括相同数量的第五电阻和控制开关,各个所述第五电阻依次串联,并且相邻所述第五电阻之间以及最后一个所述第五电阻与所述基准电压产生子单元的第四PMOS管的漏极之间分别设置一个电阻反馈节点,各个所述电阻反馈节点与各个所述控制开关的动端一一对应连接,各个所述控制开关的不动端连接所述电压-电流转换子单元的输入端。
7.如权利要求1或5所述的功率检测电路,其特征在于:
所述电压-电流转换单元与电压-电流转换子单元分别包括第二运算放大器、第二NMOS管、第六PMOS管、第七PMOS管和第六电阻;当为所述电压-电流转换单元时,所述第二运算放大器的正相输入端连接所述功率检测单元的输出端,当为所述电压-电流转换子单元时,所述第二运算放大器的正相输入端连接所述电压温度系数修调子单元的输出端,所述第二运算放大器的反相输入端连接所述第六电阻的一端、所述第二NMOS管的源极,所述第二运算放大器的输出端连接所述第二NMOS管的栅极,所述第二NMOS管的漏极连接所述第六PMOS管的漏极和栅极、所述第七PMOS管的栅极,所述第六PMOS管与所述第七PMOS管的源极连接电源电压,所述第七PMOS管的漏极连接所述运算输出单元的输入端。
8.如权利要求1所述的功率检测电路,其特征在于:
所述运算输出单元包括运算子单元和电流-电压转换子单元,所述运算子单元的输入端连接所述电压-电流转换单元与所述基准电流产生单元的输出端,所述运算子单元的输出端连接所述电流-电压转换子单元的输入端。
9.如权利要求8所述的功率检测电路,其特征在于:
所述运算子单元包括第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第八PMOS管、第十PMOS管、第七电阻和第八电阻,所述第七电阻的一端连接所述基准电流产生单元的输出端和所述第三NMOS管、所述第四NMOS管的栅极,所述第七电阻的另一端连接所述第三NMOS管的漏极和所述第五NMOS管、所述第六NMOS管的栅极,所述第三NMOS管的源极连接所述第五NMOS管的漏极,所述第八电阻的一端连接所述电压-电流转换单元的输出端、所述第八PMOS管的漏极和所述第十PMOS管的栅极,所述第八电阻的另一端连接所述第四NMOS管的漏极和所述第八PMOS管的栅极,所述第四NMOS管的源极连接所述第六NMOS管的漏极,所述第八PMOS管的源极连接所述第十PMOS管的漏极,所述第十PMOS管的源极连接电源电压,所述第五NMOS管与所述第六NMOS管的源极接地。
10.如权利要求9所述的功率检测电路,其特征在于:
所述电流-电压转换子单元包括第九PMOS管、第十一PMOS管、第九电阻、第十电阻和电压缓冲器,所述第十一PMOS管的栅极连接所述第十PMOS管的栅极,所述第十一PMOS管的漏极连接所述第九PMOS管的源极,所述第九PMOS管的栅极连接所述第八PMOS管的栅极,所述第九PMOS管的漏极连接所述第九电阻的一端,所述第九电阻的另一端连接所述第十电阻的一端和所述电压缓冲器的正相输入端,所述电压缓冲器的反相输入端连接其输出端,所述第十一PMOS管的源极连接电源电压,所述第十电阻的另一端接地。
11.一种集成电路芯片,所述集成电路芯片包括权利要求1~10中任意一项所述的功率检测电路。
12.一种通信终端,所述通信终端中包括权利要求1~10中任意一项所述的功率检测电路。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110753543.0A CN113359934B (zh) | 2021-07-02 | 2021-07-02 | 一种功率检测电路、芯片及通信终端 |
PCT/CN2022/103463 WO2023274415A1 (zh) | 2021-07-02 | 2022-07-01 | 一种功率检测电路、芯片及通信终端 |
JP2023581055A JP2024526280A (ja) | 2021-07-02 | 2022-07-01 | 電力検出回路、チップ及び通信端末 |
EP22832227.7A EP4365700A1 (en) | 2021-07-02 | 2022-07-01 | Power measurement circuit, chip and communication terminal |
KR1020247000462A KR20240016438A (ko) | 2021-07-02 | 2022-07-01 | 전력 검출 회로, 칩 및 통신 단말기 |
US18/401,493 US20240142506A1 (en) | 2021-07-02 | 2023-12-31 | Power measurement circuit, chip and communication terminal |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110753543.0A CN113359934B (zh) | 2021-07-02 | 2021-07-02 | 一种功率检测电路、芯片及通信终端 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113359934A true CN113359934A (zh) | 2021-09-07 |
CN113359934B CN113359934B (zh) | 2022-09-20 |
Family
ID=77538049
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110753543.0A Active CN113359934B (zh) | 2021-07-02 | 2021-07-02 | 一种功率检测电路、芯片及通信终端 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20240142506A1 (zh) |
EP (1) | EP4365700A1 (zh) |
JP (1) | JP2024526280A (zh) |
KR (1) | KR20240016438A (zh) |
CN (1) | CN113359934B (zh) |
WO (1) | WO2023274415A1 (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114189246A (zh) * | 2021-11-08 | 2022-03-15 | 厦门半导体工业技术研发有限公司 | 一种电流电压转换电路及方法、积分器、模数转换器 |
WO2023274415A1 (zh) * | 2021-07-02 | 2023-01-05 | 上海唯捷创芯电子技术有限公司 | 一种功率检测电路、芯片及通信终端 |
WO2023138600A1 (zh) * | 2022-01-19 | 2023-07-27 | 唯捷创芯(天津)电子技术股份有限公司 | 一种带有温度补偿功能的功率检测电路及其射频前端模块 |
CN117270622A (zh) * | 2023-11-21 | 2023-12-22 | 深圳市知用电子有限公司 | 压流转换电路、发射器与信号传输系统 |
CN118169463A (zh) * | 2024-05-15 | 2024-06-11 | 杭州岸达科技有限公司 | 功率检测电路 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005265521A (ja) * | 2004-03-17 | 2005-09-29 | Olympus Corp | 温度検出回路、温度検出装置、及び光電変換装置 |
CN201146482Y (zh) * | 2007-11-15 | 2008-11-05 | 中兴通讯股份有限公司 | 射频功率检测电路 |
CN105137169A (zh) * | 2015-09-25 | 2015-12-09 | 华中科技大学 | 一种射频功率检测电路 |
CN106656062A (zh) * | 2016-12-06 | 2017-05-10 | 南京华瓯电子科技有限公司 | 具有温度补偿的高精度自动功率控制电路 |
CN111521284A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-08-11 | 深圳芯能半导体技术有限公司 | 温度检测电路及集成电路 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102843107B (zh) * | 2012-09-24 | 2015-03-18 | 无锡中科微电子工业技术研究院有限责任公司 | 一种输出功率自动调节的射频功率放大器电路 |
CN113359934B (zh) * | 2021-07-02 | 2022-09-20 | 上海唯捷创芯电子技术有限公司 | 一种功率检测电路、芯片及通信终端 |
-
2021
- 2021-07-02 CN CN202110753543.0A patent/CN113359934B/zh active Active
-
2022
- 2022-07-01 JP JP2023581055A patent/JP2024526280A/ja active Pending
- 2022-07-01 WO PCT/CN2022/103463 patent/WO2023274415A1/zh active Application Filing
- 2022-07-01 EP EP22832227.7A patent/EP4365700A1/en active Pending
- 2022-07-01 KR KR1020247000462A patent/KR20240016438A/ko unknown
-
2023
- 2023-12-31 US US18/401,493 patent/US20240142506A1/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005265521A (ja) * | 2004-03-17 | 2005-09-29 | Olympus Corp | 温度検出回路、温度検出装置、及び光電変換装置 |
CN201146482Y (zh) * | 2007-11-15 | 2008-11-05 | 中兴通讯股份有限公司 | 射频功率检测电路 |
CN105137169A (zh) * | 2015-09-25 | 2015-12-09 | 华中科技大学 | 一种射频功率检测电路 |
CN106656062A (zh) * | 2016-12-06 | 2017-05-10 | 南京华瓯电子科技有限公司 | 具有温度补偿的高精度自动功率控制电路 |
CN111521284A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-08-11 | 深圳芯能半导体技术有限公司 | 温度检测电路及集成电路 |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023274415A1 (zh) * | 2021-07-02 | 2023-01-05 | 上海唯捷创芯电子技术有限公司 | 一种功率检测电路、芯片及通信终端 |
CN114189246A (zh) * | 2021-11-08 | 2022-03-15 | 厦门半导体工业技术研发有限公司 | 一种电流电压转换电路及方法、积分器、模数转换器 |
WO2023138600A1 (zh) * | 2022-01-19 | 2023-07-27 | 唯捷创芯(天津)电子技术股份有限公司 | 一种带有温度补偿功能的功率检测电路及其射频前端模块 |
CN117270622A (zh) * | 2023-11-21 | 2023-12-22 | 深圳市知用电子有限公司 | 压流转换电路、发射器与信号传输系统 |
CN117270622B (zh) * | 2023-11-21 | 2024-01-19 | 深圳市知用电子有限公司 | 压流转换电路、发射器与信号传输系统 |
CN118169463A (zh) * | 2024-05-15 | 2024-06-11 | 杭州岸达科技有限公司 | 功率检测电路 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20240016438A (ko) | 2024-02-06 |
WO2023274415A1 (zh) | 2023-01-05 |
CN113359934B (zh) | 2022-09-20 |
JP2024526280A (ja) | 2024-07-17 |
EP4365700A1 (en) | 2024-05-08 |
US20240142506A1 (en) | 2024-05-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN113359934B (zh) | 一种功率检测电路、芯片及通信终端 | |
CN101485088B (zh) | 甚低功率的模拟补偿电路 | |
CN107749745B (zh) | 可变增益放大器 | |
JP2003198290A (ja) | 指数関数発生器及びそれを用いた可変利得増幅器 | |
KR100547236B1 (ko) | 전력증폭기에서의 바이어스 안정화 회로 | |
CN110601663B (zh) | 具有电流反馈放大器特性的高速电压反馈放大器 | |
CN114679040B (zh) | 一种限流保护电路 | |
WO2021258277A1 (zh) | 一种基于GaAs HBT工艺的功放芯片偏置电路 | |
CN214311491U (zh) | 一种具有温度补偿功能的低功耗基准电压产生电路 | |
EP4203306A1 (en) | Current feedback amplifier | |
CN102931925A (zh) | 一种基于cmos工艺的低温度系数对数放大器 | |
US7915947B2 (en) | PTAT sensor and temperature sensing method thereof | |
CN111665898B (zh) | 一种基于GaAs HBT工艺的功放芯片偏置电路 | |
CN115357087B (zh) | 带隙基准电路 | |
CN100547916C (zh) | 对数线性型的电流产生器及相关的可变增益放大器 | |
CN110879626A (zh) | 一种低电源电压下的基准电路 | |
CN113625812B (zh) | 参考电压电路系统 | |
JP4121326B2 (ja) | 差動増幅回路及び電波時計用受信回路 | |
CN110460338B (zh) | 一种采样保持电路 | |
CN112311334A (zh) | 一种用于5g通讯中的功率放大器 | |
CN221652574U (zh) | 快速电流比较电路 | |
Chi et al. | Analog Front-end Circuit Design for Wireless Sensor System-on-Chip | |
CN116684010B (zh) | 一种射频检测电路及检测器 | |
CN117969928B (zh) | 一种平方电路和均方根检波器 | |
CN116054752B (zh) | 一种用于双路以太网供电系统中的信号放大电路 |
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 |