CN113691222A - 产生和限制功率放大器的偏置电流的装置和电子设备 - Google Patents

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CN113691222A CN202011237008.1A CN202011237008A CN113691222A CN 113691222 A CN113691222 A CN 113691222A CN 202011237008 A CN202011237008 A CN 202011237008A CN 113691222 A CN113691222 A CN 113691222A
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Abstract

提供一种产生和限制功率放大器的偏置电流的装置和电子设备。所述装置包括：偏置电流电路，产生偏置电流以使所述功率放大器偏置，并且严格地限制所述偏置电流的增加；以及带隙基准电路，向所述偏置电流电路提供基准电压或基准电流。所述偏置电流电路被配置为当产生所述偏置电流的第一偏置晶体管从线性区转换到饱和区时，基于所述基准电压或所述基准电流来严格地限制所述偏置电流的增加。

Description

产生和限制功率放大器的偏置电流的装置和电子设备
本申请要求于2020年5月19日在韩国知识产权局提交的第10-2020-0059887号韩国专利申请的优先权的权益，该韩国专利申请的全部公开内容出于所有目的通过引用被包含于此。
技术领域
以下描述涉及一种产生和限制功率放大器的偏置电流的装置和电子设备。
背景技术
最近的技术趋势趋向于开发用于第四次工业革命的5G技术。与现有的4G通信相比，5G通信已经将传输速度从1Gbps提高到20Gbps，并且已经将传输延迟时间从10毫秒减少到1毫秒，以将用户感知的传输速度从现有的10Mbps提高到100Mbps，即提高到10倍。此外，随着对传输功率高达31dBm的高功率用户设备(HPUE)的需求已经增加，现有的通信范围已经显著增加。然而，这种需求使得难以开发无线组件。
发明内容
提供本发明内容以简化的形式介绍所选择的构思，并在以下具体实施方式中进一步描述这些构思。本发明内容既不意在明确所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用作帮助确定所要求保护的主题的范围。
在一个总体方面，一种产生和限制功率放大器的偏置电流的装置包括：偏置电流电路，被配置为产生偏置电流以使所述功率放大器偏置，并且限制所述偏置电流的增加；以及带隙基准电路，被配置为向所述偏置电流电路提供基准电压或基准电流，其中，所述偏置电流电路被配置为当被配置为产生所述偏置电流的第一偏置晶体管从线性区转换到饱和区时，基于所述基准电压或所述基准电流限制所述偏置电流的增加。
所述偏置电流电路可包括：所述第一偏置晶体管；以及第二偏置晶体管，被配置为将基于所述基准电压或所述基准电流的电流镜像到所述第一偏置晶体管。
所述第一偏置晶体管和所述第二偏置晶体管可被配置为共享所述第二偏置晶体管的漏极电压和栅极电压以及所述第一偏置晶体管的栅极电压，并且所述第一偏置晶体管可被配置为通过所述第一偏置晶体管的漏极端子向所述功率放大器提供所述偏置电流。
所述偏置电流电路可包括：所述第一偏置晶体管；以及第三偏置晶体管，电连接在所述第一偏置晶体管和所述功率放大器之间，所述第三偏置晶体管具有电连接到所述第一偏置晶体管的漏极端子的源极端子，并且具有电连接到所述功率放大器的漏极端子。
所述第三偏置晶体管的栅极端子可电连接到地。
所述第三偏置晶体管的基体端子可电连接到所述第一偏置晶体管的基体端子。
所述偏置电流电路可包括：所述第一偏置晶体管；以及偏置电阻器，电连接在所述第一偏置晶体管的漏极端子与所述功率放大器之间。
所述偏置电流电路可被配置为：产生基于温度的温度电压或温度电流，将产生的所述温度电压与参考电压进行比较或将产生的所述温度电流与参考电流进行比较，并且基于所述比较的结果在第一模式和第二模式中的一个模式下操作，其中，当在所述第一模式下操作时，所述第一偏置晶体管被配置为基于所述参考电压或所述参考电流产生所述偏置电流，并且，当在所述第二模式下操作时，所述第一偏置晶体管被配置为基于所述温度电压或所述温度电流产生所述偏置电流。
在一个总体方面，一种产生和限制功率放大器的偏置电流的装置包括：偏置电流电路，被配置为产生偏置电流以使所述功率放大器偏置，并且限制所述偏置电流的增加；以及温度相关电路，被配置为向所述偏置电流电路提供基于温度的温度电压或温度电流，其中，所述偏置电流电路被配置为当被配置为产生所述偏置电流的第一偏置晶体管从线性区转换到饱和区时，基于所述温度电压或所述温度电流限制所述偏置电流的增加。
所述温度相关电路可被配置为向所述偏置电流电路提供所述温度电压或所述温度电流，以使所述第一偏置晶体管的栅极端子与源极端子之间的电压差随着温度的增加而减小。
所述偏置电流电路可包括：所述第一偏置晶体管；以及第二偏置晶体管，被配置为将基于所述温度电压或所述温度电流的电流镜像到所述第一偏置晶体管。
所述第一偏置晶体管和所述第二偏置晶体管可被配置为共享所述第二偏置晶体管的漏极电压和栅极电压以及所述第一偏置晶体管的栅极电压，并且所述第一偏置晶体管被配置为通过所述第一偏置晶体管的漏极端子向所述功率放大器提供所述偏置电流。
所述偏置电流电路可包括：所述第一偏置晶体管；以及第三偏置晶体管，电连接在所述第一偏置晶体管和所述功率放大器之间，所述第三偏置晶体管具有电连接到所述第一偏置晶体管的漏极端子的源极端子，并且具有电连接到所述功率放大器的漏极端子。
所述第三偏置晶体管的栅极端子可电连接到地，并且所述第三偏置晶体管的基体端子可电连接到所述第一偏置晶体管的基体端子。
所述偏置电流电路可包括：所述第一偏置晶体管；以及偏置电阻器，电连接在所述第一偏置晶体管的漏极端子与所述功率放大器之间。
所述偏置电流电路可包括：所述第一偏置晶体管；以及滤波器电路，电连接在所述第一偏置晶体管的漏极端子与所述功率放大器之间。
在一个总体方面，一种电子设备包括：功率放大器；装置，被配置为产生所述功率放大器的偏置电流，并且限制产生的所述偏置电流的增加，所述装置包括：带隙基准电路，被配置为产生基准电压或基准电流；以及偏置电流电路，包括第一偏置晶体管，并且所述偏置电流电路被配置为当所述第一偏置晶体管从线性区转换到饱和区时，基于产生的所述基准电压或产生的所述基准电流来限制所述偏置电流的增加。
当所述第一偏置晶体管的偏置电流低于阈值电流时，所述第一偏置晶体管可被配置为工作在所述线性区，并且当所述第一偏置晶体管的所述偏置电流高于所述阈值电流时，所述第一偏置晶体管被配置为工作在所述饱和区。
通过以下具体实施方式、附图以及权利要求，其他特征和方面将是显而易见的。
附图说明
图1示出了根据一个或更多个实施例的功率放大器以及产生和限制功率放大器的偏置电流的示例性装置。
图2示出了根据一个或更多个实施例的偏置电流电路以及产生和限制功率放大器的偏置电流的示例性装置。
图3A是示出根据一个或更多个实施例的第一偏置晶体管的根据功率放大器的输入电流的增加的示例性电流的曲线图。
图3B是示出根据一个或更多个实施例的功率放大器的放大晶体管的根据功率放大器的输入电流的增加的示例性集电极电流的曲线图。
图3C是示出根据一个或更多个实施例的第一偏置晶体管的根据功率放大器的输入电流的增加的示例性漏极电压的曲线图。
图4示出了根据一个或更多个实施例的产生和限制功率放大器的偏置电流的装置提供基于温度电压或温度电流的偏置电流的示例。
图5和图6示出了根据一个或更多个实施例的产生和限制功率放大器的偏置电流的装置选择性提供基于基准电压或基准电流的偏置电流和基于温度电压/电流的偏置电流的示例。
图7是示出根据一个或更多个实施例的由温度相关电路产生的示例性温度电压的曲线图。
在所有的附图和具体实施方式中，除非另外描述或提供，否则相同的附图标记将被理解为指示相同的元件、特征和结构。附图可不按照比例绘制，并且为了清楚、说明和便利起见，可夸大附图中的元件的相对尺寸、比例和描绘。
具体实施方式
提供以下具体实施方式以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容之后，在此所描述的方法、装置和/或系统的各种改变、修改及等同物将是显而易见的。例如，在此描述的操作的顺序仅仅是示例，并且不限于在此阐述的顺序，而是除了必须按照特定顺序发生的操作之外，可做出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略本领域中已知的特征的描述。
在此使用的术语仅用于描述各种示例，并且将不用于限制本公开。除非上下文另外清楚指出，否则单数形式也意图包括复数形式。术语“包含”、“包括”和“具有”列举存在所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。
在整个说明书中，当诸如层、区域或基板的元件被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时，该元件可直接“在”另一元件“上”、直接“连接到”另一元件或直接“结合到”另一元件，或者可存在介于它们之间的一个或更多个其他元件。相比之下，当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件或“直接结合到”另一元件时，可不存在介于它们之间的其他元件。
如在此使用的，术语“和/或”包括相关所列项中的任意一项和任意两项或更多项的任意组合。
尽管在此可使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分将不受这些术语限制。更确切地说，这些术语仅用来将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离示例的教导的情况下，在此描述的示例中所称的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分也可被称为第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。
除非另外定义，否则在此使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员在理解本申请的公开内容之后通常理解的含义相同的含义。除非在此明确地如此定义，否则术语(诸如在通用词典中定义的术语)将被解释为具有与它们在本申请的公开内容和相关领域的语境中的含义一致的含义，并且不被解释为理想化的或过度正式的意义。
图1示出了根据一个或更多个实施例的功率放大器以及产生和限制功率放大器的偏置电流的示例性装置。
参照图1，功率放大器200a可包括放大晶体管T4，并且还可包括RF输入电容器C2、RF输出电容器C3和RF输出电感器L1。
放大晶体管T4可从RF输入端子RF IN接收射频(RF)信号，可放大RF信号，并且可将接收到的放大的RF信号发送到RF输出端子RF OUT。放大晶体管T4可被设计为在与RF输入电容器C2、RF输出电容器C3和RF输出电感器L1中的每个的阻抗对应的基频处具有高增益，并且可集中地放大RF信号中的对应于基频的分量。另外，RF输出电感器L1的一端可连接到电源VCC，RF输出电感器L1的另一端可连接到RF输出电容器C3的一端。
在示例中，功率放大器200a可具有化合物半导体基结构，并且放大晶体管T4可被实现为高电子迁移率晶体管(HEMT)，并且可基于放大晶体管T4的基极端子的基极电流来操作。在非限制性示例中，放大晶体管T4可被实现为CMOS基场效应晶体管(FET)，并且可基于放大晶体管T4的栅极端子的栅极电压来操作。
由于基极电流(或栅极电压)更接近最佳基极电流(或最佳栅极电压)，因此放大晶体管T4可以以更高的功率效率操作，或者可具有更高的线性特性(例如，P1dB、IMD2、IP3等)。使功率放大器200a偏置可指放大晶体管T4可基于接近最佳基极电流(或最佳栅极电压)的基极电流(或栅极电压)操作以有效地放大RF信号的状态。
再次参照图1，功率放大器200a还可包括基极晶体管T3，并且还可包括第一基极电阻器R21、第二基极电阻器R22、第三基极电阻器R23、基极电容器C1以及多个电阻晶体管T1和T2。
基极晶体管T3可通过基极端子接收种子(seed)电流IDAC，可通过集电极端子接收偏置电流ILim，并且可通过发射极端子输出放大晶体管T4的基极电流。
种子电流IDAC可响应于放大晶体管T4的基极电流的变化而波动，并且可从电源VBAT流到基极晶体管T3。
偏置电流ILim可响应于种子电流IDAC的变化而波动。偏置电流ILim可比种子电流IDAC大得多，并且因此可具有与放大晶体管T4的基极电流类似的大小。因此，偏置电流ILim可对放大晶体管T4的基极电流的大小具有最大影响，并且可对功率放大器200a的总功耗具有最大影响。
由于放大晶体管T4的α值或β值可根据温度而变化，所以放大晶体管T4的基极电流可根据功率放大器200a的温度而波动。例如，假设放大晶体管T4的总电流是恒定的，那么放大晶体管T4的基极电流可随着放大晶体管T4的α或β值的变化而改变。
由于功率放大器200a可能是具有相对高功耗的电路，所以由功率放大器200a的高功耗产生的相对大量的热可引起放大晶体管T4的基极电流的变化，并且可引起功率放大器200a的相对高的功耗。因此，功率放大器200a的温度上升可能大大增加功率放大器200a的功耗，并且可能增加功率放大器200a的稳定性和安全性的风险。
由于根据一个或更多个实施例的产生和限制功率放大器的偏置电流的装置100a可严格地限制偏置电流ILim的增加，所以可有效地降低由于功率放大器200a的温度上升而引起的稳定性和安全性的风险。
另外，根据一个或更多个实施例的产生和限制功率放大器的偏置电流的装置100a可产生偏置电流ILim，同时限制偏置电流ILim的增加。因此，装置100a可具有集成了用于产生偏置电流ILim的构造和用于限制偏置电流ILim的构造的结构，可根据构造的集成而具有更简化的结构，并且因此可快速和稳定地处理功率放大器200a的温度上升。
根据一个或更多个实施例的产生和限制功率放大器的偏置电流的装置100a可包括偏置电流电路110a和带隙基准电路120。
参照图1，偏置电流电路110a可产生使功率放大器200a偏置的偏置电流ILim，并且可严格地限制偏置电流ILim的增加。
带隙基准电路120可向偏置电流电路110a提供基准电压VBGR或基准电流IBGR。带隙基准电路120可基于特征在于电压随温度升高而降低的电路的电压和特征在于电压随温度升高而升高的电路的电压的整合来产生基准电压VBGR或基准电流IBGR。因此，基准电压VBGR或基准电流IBGR可以以与温度的变化基本无关为特征。
在示例中，带隙基准电路120可包括第一BGR晶体管M1、第二BGR晶体管M2、第三BGR晶体管M3、第一BGR电阻器R11、第二BGR电阻器R12、第三BGR电阻器R13、第一BGR二极管D1和第二BGR二极管D2，并且第一BGR晶体管M1、第二BGR晶体管M2、第三BGR晶体管M3、第一BGR电阻器R11、第二BGR电阻器R12、第三BGR电阻器R13、第一BGR二极管D1和第二BGR二极管D2中的一部分可产生并反馈第一电压VB1和VB2，并且第一BGR晶体管M1、第二BGR晶体管M2、第三BGR晶体管M3、第一BGR电阻器R11、第二BGR电阻器R12、第三BGR电阻器R13、第一BGR二极管D1和第二BGR二极管D2中的另一部分可产生并反馈第二电压VA1和VA2。在示例中，第一电压VB1和第一电压VB2可彼此相同，并且第二电压VA1和第二电压VA2可彼此相同。
带隙基准电路120的运算放大器OP1可基于第一电压VB1和VB2以及第二电压VA1和VA2产生基准电压VBGR或基准电流IBGR。由于第一电压VB1和VB2以及第二电压VA1和VA2可分别输入到运算放大器OP1的负输入端子和正输入端子，所以运算放大器OP1可接收第一电压VB1和VB2以及第二电压VA1和VA2，以根据第一电压VB1和VB2以及第二电压VA1和VA2中的每个的随温度的变化来消除波动，并且可产生与温度变化基本无关的基准电压VBGR或基准电流IBGR。
当基准电流IBGR流过基准电阻器RREF时，基准电压VBGR可对应于施加到基准电阻器RREF的电压。
基准电压VBGR或基准电流IBGR可输入到偏置电流电路110a的第一偏置晶体管111的栅极端子(或基极端子)。因此，即使当温度变化时，偏置电流电路110a的第一偏置晶体管111的栅极端子(或基极端子)的电压或电流也可以是恒定的。
偏置电流电路110a可被配置为：当产生偏置电流ILim的第一偏置晶体管111从线性区(triode region)转换到饱和区时，基于基准电压VBGR或基准电流IBGR而严格地限制偏置电流ILim的增加。
当第一偏置晶体管111的漏极端子与源极端子之间的漏极-源极电压的绝对值小于第一偏置晶体管111的栅极端子和源极端子之间的栅极-源极电压的绝对值与阈值电压的绝对值之间的电压差时，第一偏置晶体管111可工作在线性区。
当第一偏置晶体管111的漏极-源极电压的绝对值大于栅极-源极电压的绝对值与阈值电压的绝对值之间的电压差时，第一偏置晶体管111可工作在饱和区。
由于第一偏置晶体管111的栅极-源极电压可以是恒定的，因此第一偏置晶体管111的漏极-源极电流的绝对值可随着第一偏置晶体管111的漏极-源极电压的绝对值的增加而增加。
因此，当偏置电流ILim相对低时，第一偏置晶体管111的漏极-源极电流的绝对值可相对低，并且漏极-源极电压的绝对值可相对低。因此，偏置电流ILim越低，第一偏置晶体管111工作在线性区的概率越高。
偏置电流ILim越高，第一偏置晶体管111可工作在饱和区的概率越高。当第一偏置晶体管111的漏极-源极电压对应于饱和区时，根据第一偏置晶体管111的漏极-源极电压的绝对值的增加的漏极-源极电流的绝对值的变化率可显著低于对应于线性区的情况下的变化率。因此，从在饱和区中操作的时间点来看，第一偏置晶体管111可严格地限制偏置电流ILim的增加。因此，根据一个或更多个实施例的产生和限制功率放大器的偏置电流的装置100a可有效地降低由于功率放大器200a的温度上升而导致的稳定性和安全性的风险。
第一偏置晶体管111可执行产生从电源VBAT流出的偏置电流ILim的操作和限制偏置电流ILim过高的操作。因此，根据一个或更多个实施例的产生和限制功率放大器的偏置电流的装置100a可根据偏置电流ILim的产生构造和限制构造的集成而具有更简化的结构，并且基于更简化的结构，可快速且稳定地处理功率放大器200a的温度上升。
图1公开了第一偏置晶体管111是PMOS型晶体管的结构。由于NMOS型晶体管也可具有在线性区和饱和区之间的临界点，所以第一偏置晶体管111可根据示例被实现为NMOS型晶体管。
图2示出了根据一个或更多个实施例的产生和限制功率放大器的偏置电流的示例性装置中的偏置电流电路。此外，图1所示的偏置电流电路110a可被实现为图2所示的偏置电流电路110b。
参照图2，偏置电流电路110b可包括第一偏置晶体管111、第二偏置晶体管112a、112b、112c、112d和112e以及第三偏置晶体管113。
第二偏置晶体管112a、112b、112c、112d和112e可将基于基准电压VBGR或基准电流IBGR的电流镜像到第一偏置晶体管111。
在示例中，第一偏置晶体管111和第二偏置晶体管112a可被配置为使得第二偏置晶体管112a的漏极电压和栅极电压以及第一偏置晶体管111的栅极电压变为共享电压VG。第一偏置晶体管111可通过第一偏置晶体管111的漏极端子向功率放大器提供偏置电流ILim。
因此，第一偏置晶体管111的偏置电流ILim和第二偏置晶体管112a的电流可具有类似的温度特性。
由于第二偏置晶体管112a的漏极电压和栅极电压彼此共享，所以第二偏置晶体管112a可总是工作在饱和区。因此，当第一偏置晶体管111工作在线性区时，第一偏置晶体管111的偏置电流ILim和第二偏置晶体管112a的电流可彼此不同。
在示例中，偏置电流电路110b可具有非典型的电流镜电路结构。
第三偏置晶体管113可被配置为电连接在第一偏置晶体管111和功率放大器之间，第三偏置晶体管113的源极端子和第一偏置晶体管111的漏极端子彼此电连接，并且第三偏置晶体管113的漏极端子和功率放大器彼此电连接。
因此，由于第一偏置晶体管111和第三偏置晶体管113可一起限制偏置电流ILim的增加，所以限制偏置电流电路110b的电流的操作可以更稳定。
在示例中，第三偏置晶体管113的基体端子可电连接到第一偏置晶体管111的基体端子。因此，由于可进一步加强第一偏置晶体管111和第三偏置晶体管113之间的连接，所以限制偏置电流电路110b的电流的操作可以更稳定。
在示例中，第三偏置晶体管113的栅极端子可电连接到地GND。因此，由于第一偏置晶体管111和第三偏置晶体管113的操作特性可彼此更类似，所以限制偏置电流电路110b的电流的操作可以更稳定。
图3A是示出根据一个或更多个实施例的第一偏置晶体管的基于功率放大器的输入电流的增加的示例电流的曲线图。
参照图3A，第一偏置晶体管的偏置电流可随着种子电流IDAC的增加而增加。
当第一偏置晶体管的偏置电流低于阈值电流ICR1时，第一偏置晶体管可工作在线性区，并且偏置电流的变化率可相对较大。
当第一偏置晶体管的偏置电流高于阈值电流ICR1时，第一偏置晶体管可工作在饱和区，并且偏置电流的变化率可大大降低。
图3B是示出根据一个或更多个实施例的功率放大器的放大晶体管的根据功率放大器的输入电流的增加的示例集电极电流的曲线图。
参照图3B，当种子电流IDAC增加时，放大晶体管的集电极电流可增加。
当放大晶体管的集电极电流低于阈值电流ICR2时，第一偏置晶体管可工作在线性区，并且放大晶体管的集电极电流的变化率可相对较大。
当放大晶体管的集电极电流高于阈值电流ICR2时，第一偏置晶体管可工作在饱和区，并且放大晶体管的集电极电流的变化率可大大降低。
图3C是示出根据一个或更多个实施例的第一偏置晶体管的根据功率放大器的输入电流的增加的漏极电压的曲线图。
参照图3C，当种子电流IDAC增加时，第一偏置晶体管的漏极电压可减小。
当第一偏置晶体管的漏极电压高于阈值电压VCR时，第一偏置晶体管可工作在线性区，并且漏极电压的变化率可相对较大。
当第一偏置晶体管的漏极电压低于阈值电压VCR时，第一偏置晶体管可工作在饱和区，并且漏极电压的变化率可大大降低。
图4示出了根据一个或更多个实施例的基于产生和限制功率放大器的偏置电流的装置的温度电压或温度电流的偏置电流的提供示例。
参照图4，根据一个或更多个实施例的产生和限制功率放大器的偏置电流的装置100b可包括偏置电流电路110c和温度相关电路130a。
偏置电流电路110c可产生使功率放大器200b偏置的偏置电流，并且可严格地限制偏置电流的增加。
温度相关电路130a可根据温度向偏置电流电路110c提供温度电压或温度电流。
在示例中，温度相关电路130a可包括温度传感器131、带隙基准电路132、比较器133和电压-电流转换器134中的至少一者。比较器133可包括第一比较电阻器R31、第二比较电阻器R32、第三比较电阻器R33和第四比较电阻器R34以及第二运算放大器OP2。电压-电流转换器134可包括转换晶体管M5、转换电阻器R35和第三运算放大器OP3中的至少一者。
与带隙基准电路132的基准电压或基准电流相比，温度相关电路130a的温度电压或温度电流可对温度的变化更敏感。
偏置电流电路110c可被配置为在产生偏置电流的第一偏置晶体管111基于温度电压或温度电流从线性区转换到饱和区时严格地限制偏置电流的增加。
第一偏置晶体管111的栅极-源极电压越低，第一偏置晶体管111的漏极-源极电压开始变得高于栅极-源极电压与阈值电压之间的电压差时的阈值可降得越低，并且偏置电流的总体大小可减小。
温度相关电路130a可产生温度电压或温度电流，使得第一偏置晶体管111的栅极-源极电压随着温度增加而减小。
因此，即使当图3B所示的放大晶体管的集电极电流高于阈值电流ICR2时，也可抑制集电极电流轻微波动的现象。
参照图4，偏置电流电路110c还可包括偏置电阻器114和/或滤波器电路115。
偏置电阻器114可被配置为电连接在第一偏置晶体管111的漏极端子和功率放大器200b之间。
可基于偏置电阻器114的电阻值来确定第一偏置晶体管111的漏极-源极电压。
滤波器电路115可被配置为电连接第一偏置晶体管111的漏极端子和功率放大器200b，并且去除由根据温度电压或温度电流的温度的波动以及由根据功率放大器200b的放大晶体管T4的基极电流的温度的波动引起的噪声。例如，滤波器电路115可包括连接在偏置电阻器114与地之间的电容器，以具有LC滤波器结构。
图5和图6是示出根据一个或更多个实施例的产生和限制功率放大器的偏置电流的装置选择性提供基于基准电压或基准电流的偏置电流和基于温度电压/电流的偏置电流的示图。
参照图5，根据一个或更多个实施例的产生和限制功率放大器的偏置电流的装置100c的偏置电流电路可包括温度相关电路130b和图1所示的偏置电流电路110a。
参照图6，温度相关电路130b可包括温度传感器136、参考电压/电流产生电路137和控制电路138。
温度传感器136可根据温度产生温度电压(例如，V2)或温度电流。例如，温度传感器136可包括第一电阻器136-1和第二电阻器136-2，并且可基于带隙基准电路的电压ZTAT2和温度传感器的电压PTAT来产生温度电压或温度电流。偏置电流电路110a可被配置为当被配置为产生偏置电流的第一偏置晶体管从线性区转换到饱和区时，基于温度电压或温度电流限制偏置电流的增加。另外，温度相关电路130b可被配置为向偏置电流电路110a提供温度电压或温度电流，以使第一偏置晶体管的栅极端子与源极端子之间的电压差随着温度的增加而减小。另外，第二偏置晶体管可被配置为将基于温度电压或温度电流的电流镜像到第一偏置晶体管。
参考电压/电流产生电路137可产生参考电压(例如，V1)或参考电流。例如，参考电压/电流产生电路137可包括参考电阻器137-1和开关137-2，并且可基于带隙基准电路的电压ZTAT 1产生参考电压或参考电流。
控制电路138可被配置为将温度电压与参考电压进行比较或将温度电流与参考电流进行比较，并且基于比较结果选择第一模式和第二模式中的一个模式并在所述一个模式下操作。当在第一模式下操作时，第一偏置晶体管可被配置为基于参考电压或参考电流来产生偏置电流。当在第二模式下操作时，第一偏置晶体管可被配置为基于温度电压或温度电流来产生偏置电流。
在示例中，控制电路138可被配置为通过比较器138-1将温度电压与参考电压进行比较或将温度电流与参考电流进行比较，并且通过控制器138-2选择第一模式和第二模式中的一个模式。
当在第一模式下操作时，控制电路138可将第一开关138-5控制在接通状态，并将第二开关138-6控制在断开状态。因此，参考电压或参考电流可流过第一缓冲器138-3以传输到输出端子VOUT。
当在第二模式下操作时，控制电路138可控制第一开关138-5处于断开状态，并且控制第二开关138-6处于接通状态。因此，温度电压或温度电流可流过第二缓冲器138-4以传输到输出端子VOUT。
图7是示出由温度相关电路产生的温度电压的曲线图。
参照图7，根据温度电压V2-1、V2-2、V2-3、V2-4、V2-5、V2-6和V2-7的温度变化的变化率可以以各种方式实现。
当图3B的放大晶体管的集电极电流高于阈值电流ICR2时，集电极电流的变化率可根据图7的温度电压V2-1、V2-2、V2-3、V2-4、V2-5、V2-6和V2-7的各种变化率而变化。在温度电压V2-1、V2-2、V2-3、V2-4、V2-5、V2-6和V2-7中，可选择具有最小变化率的集电极电流的温度电压，并且可通过针对图6中的开关137-2的状态的控制来实现温度电压的选择。
根据一个或更多个实施例的产生和限制功率放大器的偏置电流的装置可有效地降低由于功率放大器的温度上升而引起的稳定性和安全性的风险。
另外，根据一个或更多个实施例的产生和限制功率放大器的偏置电流的装置可具有集成有产生偏置电流的构造和限制偏置电流的构造的结构，可根据构造的集成具有更简化的结构，并且因此可快速且稳定地处理功率放大器的温度上升。
虽然本公开包括具体示例，但是在理解本申请的公开内容之后将显而易见的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下，可在形式和细节上对这些示例做出各种改变。在此描述的示例将仅被认为是描述性含义，而非出于限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述将被认为是可适用于其他示例中的类似特征或方面。如果按照不同的顺序执行描述的技术，和/或如果按照不同的方式组合所描述的系统、架构、装置或电路中的组件，和/或由其他组件或其等同物来替换或者添加所描述的系统、架构、装置或电路中的组件，则可获得合适的结果。因此，本公开的范围不由具体实施方式限定，而是由权利要求及其等同物限定，并且在权利要求及其等同物的范围内的全部变型将被解释为被包含在本公开中。

Claims (18)

1.一种产生和限制功率放大器的偏置电流的装置，所述装置包括：
偏置电流电路，被配置为产生偏置电流以使所述功率放大器偏置，并且限制所述偏置电流的增加；以及
带隙基准电路，被配置为向所述偏置电流电路提供基准电压或基准电流，
其中，所述偏置电流电路被配置为当被配置为产生所述偏置电流的第一偏置晶体管从线性区转换到饱和区时，基于所述基准电压或所述基准电流限制所述偏置电流的增加。
2.根据权利要求1所述的装置，
其中，所述偏置电流电路包括：
所述第一偏置晶体管；以及
第二偏置晶体管，被配置为将基于所述基准电压或所述基准电流的电流镜像到所述第一偏置晶体管。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述第一偏置晶体管和所述第二偏置晶体管被配置为共享所述第二偏置晶体管的漏极电压和栅极电压以及所述第一偏置晶体管的栅极电压，并且
所述第一偏置晶体管被配置为通过所述第一偏置晶体管的漏极端子向所述功率放大器提供所述偏置电流。
4.根据权利要求1所述的装置，
其中，所述偏置电流电路包括：
所述第一偏置晶体管；以及
第三偏置晶体管，电连接在所述第一偏置晶体管和所述功率放大器之间，所述第三偏置晶体管具有电连接到所述第一偏置晶体管的漏极端子的源极端子，并且具有电连接到所述功率放大器的漏极端子。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述第三偏置晶体管的栅极端子电连接到地。
6.根据权利要求4所述的装置，其中，所述第三偏置晶体管的基体端子电连接到所述第一偏置晶体管的基体端子。
7.根据权利要求1所述的装置，
其中，所述偏置电流电路包括：
所述第一偏置晶体管；以及
偏置电阻器，电连接在所述第一偏置晶体管的漏极端子与所述功率放大器之间。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述偏置电流电路被配置为：
产生基于温度的温度电压或温度电流，
将产生的所述温度电压与参考电压进行比较或将产生的所述温度电流与参考电流进行比较，并且
基于所述比较的结果在第一模式和第二模式中的一个模式下操作，
其中，当在所述第一模式下操作时，所述第一偏置晶体管被配置为基于所述参考电压或所述参考电流产生所述偏置电流，并且，当在所述第二模式下操作时，所述第一偏置晶体管被配置为基于所述温度电压或所述温度电流产生所述偏置电流。
9.一种产生和限制功率放大器的偏置电流的装置，所述装置包括：
偏置电流电路，被配置为产生偏置电流以使所述功率放大器偏置，并且限制所述偏置电流的增加；以及
温度相关电路，被配置为向所述偏置电流电路提供基于温度的温度电压或温度电流，
其中，所述偏置电流电路被配置为当被配置为产生所述偏置电流的第一偏置晶体管从线性区转换到饱和区时，基于所述温度电压或所述温度电流限制所述偏置电流的增加。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述温度相关电路被配置为向所述偏置电流电路提供所述温度电压或所述温度电流，以使所述第一偏置晶体管的栅极端子与源极端子之间的电压差随着温度的增加而减小。
11.根据权利要求9所述的装置，
其中，所述偏置电流电路包括：
所述第一偏置晶体管；以及
第二偏置晶体管，被配置为将基于所述温度电压或所述温度电流的电流镜像到所述第一偏置晶体管。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述第一偏置晶体管和所述第二偏置晶体管被配置为共享所述第二偏置晶体管的漏极电压和栅极电压以及所述第一偏置晶体管的栅极电压，并且
所述第一偏置晶体管被配置为通过所述第一偏置晶体管的漏极端子向所述功率放大器提供所述偏置电流。
13.根据权利要求9所述的装置，
其中，所述偏置电流电路包括：
所述第一偏置晶体管；以及
第三偏置晶体管，电连接在所述第一偏置晶体管和所述功率放大器之间，所述第三偏置晶体管具有电连接到所述第一偏置晶体管的漏极端子的源极端子，并且具有电连接到所述功率放大器的漏极端子。
14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述第三偏置晶体管的栅极端子电连接到地，并且
所述第三偏置晶体管的基体端子电连接到所述第一偏置晶体管的基体端子。
15.根据权利要求9所述的装置，
其中，所述偏置电流电路包括：
所述第一偏置晶体管；以及
偏置电阻器，电连接在所述第一偏置晶体管的漏极端子与所述功率放大器之间。
16.根据权利要求9所述的装置，
其中，所述偏置电流电路包括：
所述第一偏置晶体管；以及
滤波器电路，电连接在所述第一偏置晶体管的漏极端子与所述功率放大器之间。
17.一种电子设备，包括：
功率放大器；
装置，被配置为产生所述功率放大器的偏置电流，并且限制产生的所述偏置电流的增加，所述装置包括：
带隙基准电路，被配置为产生基准电压或基准电流；以及
偏置电流电路，包括第一偏置晶体管，并且所述偏置电流电路被配置为当所述第一偏置晶体管从线性区转换到饱和区时，基于产生的所述基准电压或产生的所述基准电流来限制所述偏置电流的增加。
18.根据权利要求17所述的电子设备，其中，当所述第一偏置晶体管的偏置电流低于阈值电流时，所述第一偏置晶体管被配置为工作在所述线性区，并且当所述第一偏置晶体管的所述偏置电流高于所述阈值电流时，所述第一偏置晶体管被配置为工作在所述饱和区。
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