CN116569481A - 放大电路、芯片及电子设备 - Google Patents

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CN116569481A CN202080106959.7A CN202080106959A CN116569481A CN 116569481 A CN116569481 A CN 116569481A CN 202080106959 A CN202080106959 A CN 202080106959A CN 116569481 A CN116569481 A CN 116569481A
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Abstract

一种放大电路(20)，适用于对增益温漂进行补偿的场景中。该放大电路(20)包括第一晶体管(201)、第二晶体管(202)以及可变电容单元(203)，第一晶体管(201)和第二晶体管(202)构成Cascode级联结构，其中，第一晶体管(201)的栅极/基极端接收第一偏置电压和输入信号，第一晶体管(201)的源极/发射极与参考地耦合；第二晶体管(202)的栅极/基极端接收第二偏置电压，并且与可变电容单元(203)耦合，该可变电容单元(203)用于调整第二晶体管(202)的栅极/基极端与参考地之间的电容值；第二晶体管(202)的漏极/集电极端用于输出上述输入信号经放大电路(20)放大后得到的输出信号。可以提高改变放大电路(20)的放大倍数的灵活性和适用性，且在放大电路(20)的工作温度发生变化时可以对增益温漂进行补偿。

Description

放大电路、芯片及电子设备 技术领域
本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种放大电路、芯片及电子设备。
背景技术
放大电路是模拟电子中使用最为广泛的电路。放大电路通常采用Cascode(级联)结构，也称为共基-共射结构或共栅-共源结构。以图1示出的放大电路为例，晶体管Q1和晶体管Q2构成Cascode结构，即晶体管Q1的发射极/源极与晶体管Q2的集电极/漏极耦合。此时，图1中的放大电路的放大倍数与晶体管Q1、晶体管Q2以及电阻R1等有关。
如图1示出现有技术中的放大电路只能实现一个固定放大倍数，如果需要改变该放大电路的放大倍数，通常是改变该放大电路中的电阻R1来改变该放大电路的放大倍数，现有技术改变放大电路的放大倍数的方式具有较大的约束限制，不够灵活。
发明内容
本申请提供了一种放大电路、芯片及电子设备，可以提高改变放大电路的放大倍数的灵活性和适用性。
第一方面，本申请实施例提供了一种放大电路，该放大电路包括第一晶体管、第二晶体管以及可变电容单元，第一晶体管和第二晶体管构成Cascode(级联)结构，其中，该第一晶体管的栅极/基极端用于接收第一偏置电压和输入信号，该第一晶体管的源极/发射极端与参考地耦合；该第二晶体管的栅极/基极端用于接收第二偏置电压，并且与上述可变电容单元耦合，该可变电容单元用于调整第二晶体管的栅极/基极端与上述参考地之间的电容值；该第二晶体管的漏极/集电极端用于输出上述输入信号经放大电路放大后得到的输出信号。
本申请通过调整放大电路中第二晶体管的栅极/基极端与参考地之间的电容值来改变该放大电路的放大倍数，可以提高改变放大电路的放大倍数的灵活性，适用性强。
结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，上述可变电容单元用于根据放大电路的工作温度，调整上述第二晶体管的栅极/基极端与上述参考地之间的电容值。
放大电路的工作温度具体可以指该放大电路所在芯片的温度或者该放大电路所在电路板(Printed Circuit Board，PCB)的温度。在该种可能的实现方式中，根据放大电路的工作温度控制第二晶体管的栅极/基极端与参考地之间的电容值，以控制放大电路的放大倍数。在放大电路的工作温度不是常温时，可以对放大电路的增益温漂进行补偿。换句话说，本申请实施例提供的放大电路可以在自身工作温度发生变化时，保持自身放大倍数不变。
结合第一方面第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，上述放大电路还包括温度监测模块，该温度监测模块用于根据监测到放大电路的工作温度生成容值控制信号，以使上述可变电容单元根据该容值控制信号调整上述电容值。
结合第一方面第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，上述可变电容单元包括变容二极管，上述容值控制信号包括施加于该变容二极管的一端的电压信号，用于控制该变容二极管两端的电压差。
结合第一方面第二种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，上述可变电容单元包括场效应晶体管，上述容值控制信号包括施加与该场效应晶体管的栅极或源极的电压信号，用于控制该场效应晶体管的栅极与源极之间的电压差，其中，该场效应晶体管的源极与漏极 相连。
结合第一方面第二种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，上述可变电容单元包括三极管，上述容值控制信号包括施加于该三极管的基极的电压信号，用于控制该三极管的基极与集电极之间的电压差，其中该三极管的基极与发射极相连；或者用于控制该三极管的基极与发射极之间的电压差，其中该三极管的基极与集电极相连。
结合第一方面或结合第一方面第一种至第二种任一可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，上述可变电容单元包括至少两个电容和至少一个开关，该至少一个开关用于根据上述容值控制信号控制上述至少两个电容中的任意一个或多个接入上述第二晶体管的栅极/基极端与上述参考地之间。
结合第一方面或第一方面上述任一种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，上述第一偏置电压和/或上述第二偏置电压为偏置电流源产生的。
结合第一方面第七种可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中，上述放大电路还包括第三晶体管，其中，该第三晶体管的漏极/集电极端与上述偏置电流源耦合，且该第三晶体管的漏极/集电极端和该第三晶体管的栅极/基极端均与上述第一晶体管的栅极/基极端耦合，该第三晶体管的源极/发射极端与上述参考地耦合。
第二方面，本申请实施例提供了一种芯片，该芯片上设置有第一方面或第一方面中的任一可能实现方式中的放大电路。
第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括如第二方面所描述的芯片。
附图说明
图1为现有技术的一放大电路的电路图；
图2为本申请实施例提供的放大电路的一结构框图；
图3为现有技术的放大电路的增益温漂示意图；
图4为本申请实施例提供的放大电路的另一结构框图；
图5为本申请实施例提供的放大电路的增益温漂补偿示意图；
图6为本申请实施例提供的放大电路的线性度温漂示意图；
图7为本申请实施例提供的放大电路的一电路图；
图8为本申请实施例提供的放大电路的另一电路图；
图9为本申请实施例提供的放大电路的又一电路图；
图10为本申请实施例提供的放大电路的又一电路图；
图11为本申请实施例提供的可变电容单元的一结构框图；
图12为本申请实施例提供的可变电容单元的另一结构框图；
图13为本申请实施例提供的可变电容单元的又一结构框图；
图14为本申请实施例提供的可变电容单元的又一结构框图；
图15为本申请实施例提供的可变电容单元的又一结构框图；
图16为本申请实施例提供的可变电容单元的又一结构框图；
图17为本申请实施例提供的一种芯片的示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描 述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例提供的放大电路适用于电信号幅度放大的场景，可以具体应用在通讯、广播、电视、自动控制等各种装置中。示例性的，该放大电路可以位于输入源与负载之间。该输入源用于向放大电路提供输入信号，该输入源例如可以是电子电路的输出端、数模转换器(Digital to Analog Convertor，DAC)等等。该负载用于接收放大电路放大后的输出信号，该负载例如可以是扬声器、电子电路的输入端等等。需要说明的是，上述电子电路包括但不限于本申请实施例提供的放大电路。
在一些可行的实施方式中，本申请实施例提供的放大电路可以设置于芯片内部，该放大电路中包括的元器件可以是以硅为本体，通过在硅上进行掺杂、曝光等工艺制作而成的。
下面结合附图对本申请实施例提供的放大电路的具体结构进行详细介绍。
参见图2，图2为本申请实施例提供的放大电路的一结构框图。如图2所示，放大电路20包括第一晶体管201、第二晶体管202以及可变电容单元203。
在本申请实施例中，第一晶体管201的栅极/基极端接收第一偏置电压和输入信号VIN，第一晶体管201的源极/发射极端与参考地耦合。参考地可以理解为具有一个用于提供交流地的电位端。例如可以是1.8V、1.25V或0V等，本申请不对参考地的电压值进行限制。
需要指出的是，本申请中所描述的“耦合”指的是直接或间接连接。例如，A与B连接，既可以是A与B直接连接，也可以是A与B之间通过一个或多个其它电学元器件间接连接，例如可以是A与C直接连接，C与B直接连接，从而使得A与B之间通过C实现了连接。
示例性的，第一晶体管201的源极/发射极端可以通过匹配电感与参考地连接。
第一晶体管201和第二晶体管202构成Cascode结构。具体实现中，第一晶体管201的漏极/集电极端与第二晶体管202的源极/发射极端耦合，第二晶体管202的栅极/基极端接收第二偏置电压，并且与可变电容单元203耦合。
具体实现中，可变电容单元203可以通过调整第二晶体管202的栅极/基极端与参考地之间的电容值，控制放大电路20对输入信号VIN的放大倍数。放大电路20对输入信号VIN的放大倍数与可变电容单元203的电容值正相关(即与第二晶体管202的栅极/基极端与参考地之间的电容值正相关)。换句话说，第二晶体管202的栅极/基极端与参考地之间的电容值变大，放大电路20对输入信号VIN的放大倍数也变大。
第二晶体管202的漏极/集电极端输出上述输入信号VIN经放大电路20放大后得到的输出信号VOUT。
本申请实施例通过调整放大电路中第二晶体管的栅极/基极端与参考地之间的电容值来改变该放大电路的放大倍数，可以提高改变放大电路的放大倍数的灵活性，适用性强。
在一些可行的实施方式中，第一偏置电压和/或第二偏置电压可以是由电压源产生的。此时，第一晶体管201的栅极/基极端与第一电压源耦合，第二晶体管202的栅极/基极端与第二电压源耦合，可以理解的是，第一电压源和第二电压源可以是同一个电压源，也可以是不同的电压源。
可选的，在一些可行的实施方式中，第一偏置电压和/或第二偏置电压可以是由偏置电流源产生的。第一晶体管201的栅极/基极端与第一偏置电流源耦合，该第一偏置电流源例如可以提供图2中示出的偏置电流i1。第二晶体管202的栅极/基极端与第二偏置电流源耦合。可 以理解的是，第一偏置电流源和第二偏置电流源可以是同一个偏置电流源，也可以是不同的偏置电流源。
进一步的，第一偏置电压与第二偏置电压的产生方式可以相同，也可以不同，例如第一偏置电压和第二偏置电压均由偏置电流源产生的；或者第一偏置电压是由偏置电流源产生的，第二偏置电压是由电压源产生的；或者第一偏置电压是由电压源产生的，第二偏置电压是由偏置电流源产生的等等。本申请不对此偏置电压是如何产生的进行限制。
放大电路的放大倍数除了可以通过第二晶体管的栅极/基极端与参考地之间的电容值来改变之外，放大电路的放大倍数还会随自身工作温度变化，即可以理解为放大电路存在增益(即放大倍数)温漂的问题。参见图3，图3为现有技术的放大电路的增益温漂示意图。如图3所示，由于放大电路的工作温度不同，例如放大电路所在芯片的芯片温度不同或者放大电路所在PCB的温度不同，曲线1、曲线2和曲线3所处的位置不同。当放大电路的工作温度是常温时(一般指25℃)，现有技术中放大电路的增益曲线是图3中示出的曲线1。需要说明的是，此处只是以常温作为参照温度做示例性说明，并不应理解为对该参照温度进行限制，放大电路的工作温度也可以是其他预设温度。当放大电路的工作温度高于常温时，现有技术中放大电路的增益曲线是图3中示出的曲线2，即当放大电路的工作温度升高时，放大电路的放大倍数降低。当放大电路的工作温度低于常温时，现有技术中放大电路的增益曲线是图3中示出的曲线3，即当放大电路的工作温度降低时，放大电路的放大倍数升高。在具体的应用场景中，如果现有技术中的放大电路例如应用于扬声器，该放大电路的增益温漂可以具体表现为扬声器在高于常温的情况下响度低，低于常温的情况下响度高。如果现有技术中的放大电路例如应用于显示屏，该放大电路的增益温漂可以具体表现为显示屏在高于常温的情况下亮度小，低于常温的情况下亮度大。
为了进一步解决现有技术中放大电路存在增益温漂的问题，本申请实施例提供的放大电路可以实时对自身增益温漂进行补偿。
参见图4，图4为本申请实施例提供的放大电路的另一结构框图。如图4所示，放大电路40包括第一晶体管401、第二晶体管402、可变电容单元403以及温度监测模块404。其中第一晶体管401、第二晶体管402以及可变电容单元403之间的关系可以参考前文结合图2所描述的实施例，此处不作赘述。
在本申请实施例中，可变电容单元403可以根据放大电路40的工作温度，调整第二晶体管402的栅极/基极端与参考地之间的电容值。
在一些可行的实施方式中，上述容值控制信号可以是放大电路40产生的。此时，可变电容单元403与温度监测模块404耦合。温度监测模块404可以监测放大电路40的工作温度，例如监测放大电路40所在芯片的芯片温度或者放大电路40所在PCB的温度。温度监测模块404根据监测到放大电路40的工作温度生成容值控制信号，示例性的，温度监测模块404可以通过获取放大电路40的输出信号VOUT，基于该输出信号VOUT与参考信号的幅度(例如放大电路40在常温情况下输出信号的幅度)来确定放大电路的工作温度是高于常温还是低于常温，并生成容值控制信号。可变电容单元403根据该容值控制信号调整自身的容值(即调整第二晶体管402的栅极/基极端与参考地之间的电容值)。示例性的，温度监测模块404可以将该容值控制信号向可变电容单元403发送，以使可变电容单元403基于该容值控制信号调整调整第二晶体管402的栅极/基极端与参考地之间的电容值。
示例性的，温度监测模块404例如可以是现有技术中正比于绝对温度(Proportional to absolute temperature，PTAT)电流产生电路，PTAT电流产生电路的输出电流施加在电阻两端，该电阻两端的电压差即可以为上述容值控制信号。在一些可行的实施方式中，PTAT电流产生电路可以是共源共栅电流镜与三极管耦合而成的电路，该三极管用于产生PTAT电流，共源共栅电流镜用于稳定PTAT电流。此处只是对PTAT电流产生电路进行示例性说明，PTAT电流产生电路具有多种可能的实现方式，本申请不对此进行限制。
可选的，在一些可行的实施方式中，容值控制信号可以是从放大电路40的外部输入至可变电容单元403的。示例性的，温度监测模块没有设置在放大电路40中，比如放大电路40所在的PCB设置有温度传感器，实时感测放大电路40的工作温度，该温度传感器将感测到放大电路40的工作温度发送至放大电路40的外部(例如可以是处理器、其他电子电路等)，以使处理器或电子电路等基于放大电路40的工作温度与预设温度(例如常温)生成容值控制信号，并将该容值控制信号发送至放大电路40中的可变电容单元403。
示例性的，上述容值控制信号可以表现为不同的电压值。该电压值可以是连续的电压(即模拟电压)，也可以是不连续的电压(即数字电压)。可变电容单元403可以根据不同的电压值，调整第二晶体管402的栅极/基极端与参考地之间的电容值。又例如，容值控制信号可以表现为电阻两端的电压差，此时该电阻的输入电流是PTAT电流产生电路输出的PTAT电流。
具体实现中，当放大电路40的工作温度高于常温时，此时放大电路40的放大倍数降低，可变电容单元403可以根据容值控制信号将第二晶体管402的栅极/基极端与参考地之间的电容值变大，使放大电路40的放大倍数增大。例如放大电路40的放大倍数可以增大至放大电路40的工作温度是常温时的放大倍数。具体实现效果可以参考图5，图5为本申请实施例提供的放大电路的增益温漂补偿示意图。如图5所示，曲线4为放大电路40的工作温度高于常温时的增益曲线。相较于图3中示出的曲线2，本申请实施例的放大电路40的增益(即放大倍数)温漂得到了改善，即使放大电路40的工作温度高于常温，放大电路40的放大倍数也接近于自身工作温度是常温时的放大倍数。即曲线4可以与曲线1重合。
当放大电路40的工作温度低于常温时，此时放大电路40的放大倍数增大，可变电容单元403可以根据容值控制信号将第二晶体管402的栅极/基极端与参考地之间的电容值变小，使放大电路40的放大倍数可以降低。示例性的，放大电路40的放大倍数可以降低至放大电路40的工作温度是常温时的放大倍数。具体实现效果可以参考图5示出的曲线5，曲线5为放大电路40的工作温度低于常温时的增益曲线。相较于图3示出的曲线3，本申请实施例的放大电路40即使在自身工作温度低于常温的情况下，放大电路40的放大倍数也接近于自身工作温度是常温时的放大倍数。即曲线5可以与曲线1重合。
可选的，在一些具体的应用场景中，本申请实施例的放大电路40可以应用于扬声器、显示屏等。本申请实施例的放大电路40可以实时对自身增益温漂进行补偿，从而使得扬声器在不同温度下播放的声音响度一致、和/或使得显示屏在不同温度下显示亮度一致。上述为对本申请实施例提供的放大电路的使用场景进行示例，而非穷举，应当理解为本申请实施例提供的放大电路可以应用于任何需要对自身增益温漂进行补偿的场景。
本申请实施例通过根据放大电路的工作温度，控制第二晶体管的栅极/基极端与参考地之间的电容值，以控制放大电路的放大倍数。在放大电路的工作温度不是常温时，对放大电路的增益温漂进行补偿。换句话说，本申请实施例提供的放大电路可以在自身工作温度发生变化时，保持自身放大倍数不变。
进一步的，衡量放大电路40的性能指标除了包括增益温漂之外，还包括放大电路40的线性度。放大电路40的线性度可以理解为放大电路40在线性动态范围内，输出功率随着输入功率线性增加。以第一晶体管401接收的第一偏置电压是由偏置电流源产生为例，该偏置电流源向第一晶体管401提供偏置电流i1。放大电路40的线性度与第一晶体管401的偏置电流i1有关。在一些可行的实施方式中，偏置电流i1可以是PTAT电流。
可选的，在一些可行的实施方式中，偏置电流i1可以是一个不随温度变化的电流，例如带隙基准(Bandgap，BG)电流。偏置电流是PTAT电流或BG电流时的放大电路40的线性度可以参考图6，图6为本申请实施例提供的放大电路的线性度温漂示意图。需要首先说明的是，图6中的纵坐标是输出三阶交调功率(Output 3th Intercept Point，OIP3)，OIP3是一个用来衡量放大电路的线性度的参数。如图6所示，曲线7和曲线9相对于曲线8和曲线10来说，更接近曲线6。其中曲线6是放大电路40的工作温度是常温，偏置电流是BG电流时的线性度曲线。曲线7和曲线9分别是偏置电流是BG电流时，放大电路40分别工作在低于常温和高于常温时的线性度曲线。曲线8和曲线10分别是偏置电流是PTAT电流时，放大电路40分别工作在低于常温和高于常温时线性度曲线。换句话说，偏置电流是BG电流时，放大电路40的线性度性能优于偏置电流是PTAT电流时的线性度性能。并且由于PTAT电流正比于绝对温度，当放大电路40的工作温度升高时，PTAT的电流增大，此时放大电路40的功耗随着自身工作温度升高而提高。而偏置电流采用BG电流，即使放大电路40的工作温度升高，BG电流保持不变，放大电路40的功耗不会随着自身工作温度升高而升高。
在一可选实施例中，可变电容单元403可以接收根据放大电路40的工作温度而确定的容值控制信号，并根据该容值控制信号调整第二晶体管402的栅极/基极端与参考地之间的电容值。第二晶体管402的源极/发射极端接收的偏置电流可以是一个不随温度变化的电流，例如BG电流。在该实施例中，在对放大电路的增益温漂进行补偿的同时，可以进一步保证放大电路的线性度性能。
下面结合图7至图10对本申请实施例的放大电路的具体连接关系进行示例性说明。
参见图7，图7为本申请实施例提供的放大电路的一电路图。如图7所示，以第一晶体管和第二晶体管是NPN型三极管为例，此时第一晶体管Q3和第二晶体管Q4的栅极/基极端具体指的是基极，第一晶体管Q3和第二晶体管Q4的漏极/集电极端具体指的是集电极，第一晶体管Q3和第二晶体管Q4的源极/发射极端具体指的是发射极。第一晶体管Q3的基极接收输入信号VIN1和第一偏置电压。示例性的，该第一偏置电压可以是由第一偏置电流源产生的，该第一偏置电流源向第一晶体管Q3的基极提供偏置电流i1。
第一晶体管Q3与第二晶体管Q4构成Cascode结构，即第一晶体管Q3的集电极与第二晶体管Q4的发射极耦合。第一晶体管Q3的发射极耦合至参考地，例如第一晶体管Q3可以通过匹配电感间接与参考地耦合。第二晶体管Q4的基极接收第二偏置电压，并与可变电容单元的第一端耦合，可变电容单元的第二端耦合至参考地，可变电容单元的第三端与温度监测模块701耦合。温度监测模块701可以实时监测放大电路的工作温度(例如放大电路所在芯片的芯片温度或放大电路所在PCB的温度)。可选的，温度监测模块701可以是本申请放大电路中的一部分，也可以是独立于放大电路设置。本申请不对温度监测模块701所处位置进行限制。
第二晶体管Q4将输入信号VIN1经第一晶体管Q3放大后得到的信号进行放大，并将放 大后得到的输出信号VOUT在集电极输出。此时第二晶体管Q4的放大倍数可以表示为：
其中g m为第二晶体管Q4的跨导，r be为第二晶体管Q4的交流输入电阻，w为第二晶体管Q4的工作频率，c为第二晶体管Q4基极与参考地之间的电容值，R out为第二晶体管Q4的输出电阻。
由公式1可知，g m和r be是第二晶体管Q4的器件属性，为固定值。在第二晶体管Q4的工作频率固定，输出电阻固定的情况下，第二晶体管Q4的放大倍数与c的大小(即第二晶体管Q4的基极与参考地之间的电容值)正相关。由于放大电路的放大倍数是第一晶体管Q3和第二晶体管Q4的放大倍数的乘积，所以放大电路的放大倍数与c的大小也是正相关。换句话说，第二晶体管Q4的基极与参考地之间的电容值变大，放大电路的放大倍数增大；第二晶体管Q4的基极与参考地之间的电容值变小，放大电路的放大倍数减小。
示例性的，第二晶体管Q4的基极接收的第二偏置电压是由电压源产生的。具体实现中，放大电路还包括偏置电阻R4和直流电源VCAS，偏置电阻R4的一端与第二晶体管Q4的基极以及可变电容单元CB的第一端耦合，偏置电阻R4的另一端耦合至直流电源VCAS的正极端，直流电源VCAS的负极端与参考地耦合。偏置电阻R4可以将直流电源VCAS的电压进行分压，并向第二晶体管Q4提供第二偏置电压，进一步稳定第二晶体管Q4的放大状态。
进一步的，本申请实施例的放大电路还包括第三晶体管，参见图8，图8为本申请实施例提供放大电路的又一电路图。如图8所示，以第三晶体管是三极管为例，图8所示的放大电路是在图7所示的放大电路的基础上增加了第三晶体管Q5，第三晶体管Q5和第一晶体管Q3构成镜像电流源。其中，第三晶体管Q5的发射极与参考地耦合，第三晶体管Q5的基极与第三晶体管Q5的集电极均与第一晶体管Q3的基极耦合，第三晶体管Q5的集电极还与第三偏置电流源耦合，该第三偏置电流源可以向第三晶体管Q5提供偏置电流i2。偏置电流i2经第三晶体管Q5分流后得到偏置电流i1。
在本申请实施例中，通过第三晶体管与第一晶体管构成镜像电流源，从而为第二晶体管提供稳定的偏置电流，可以稳定放大电路的放大状态。
可选的，在一些可行的实施方式中，第一晶体管和第二晶体管可以是场效应晶体管。该场效应晶体管可以包括但不限于金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)、高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor，HEMT)、鳍式场效晶体管(FinField-EffectTransistor，FinFET)。
参见图9，图9为本申请实施例提供的放大电路的又一电路图。如图9所示，以第一晶体管和第二晶体管是P沟道增强型场MOSFET为例，第一晶体管Q6和第二晶体管Q7的栅极/基极端具体指的是栅极，第一晶体管Q6和第二晶体管Q7的漏极/集电极端具体指的是漏极，第一晶体管Q6和第二晶体管Q7的源极/发射极端具体指的是源极。换句话说，图9示出的放大电路与图7示出的放大电路不同之处在于将三极管替换为MOSFET，三极管的基极替换为MOSFET的栅极，三极管的集电极替换为MOSFET的漏极，三极管的发射极替换为MOSFET的源极。
同理的，也可以在图9示出的放大电路的基础上增加第三晶体管。参见图10，图10为本申请实施例提供的放大电路的又一电路图。如图10所示，以第三晶体管是MOSFET为例，图10示出的放大电路与图8示出的放大电路的不同之处在于将三极管替换为MOSFET。具 体的，第三晶体管Q8与第一晶体管Q6构成镜像电流源。其中，第三晶体管Q8的源极与参考地耦合，第三晶体管Q8的栅极与第三晶体管Q5的漏极均与第一晶体管Q6的栅极耦合，第三晶体管Q8的漏极还与第三偏置电流源耦合，该第三偏置电流源可以向第三晶体管Q8提供偏置电流i2。偏置电流i2经第三晶体管Q8分流后得到偏置电流i1。
在一些可行的实施方式中，第三偏置电流源提供的偏置电流i2是不随温度变化的，例如BG电流。
在一些可行的实施方式中，可以通过设置第三晶体管和第一晶体管(即Q5和Q3，或者Q8和Q6)的尺寸比例关系来确定第三晶体管的源极/发射极端电阻与第一晶体管的源极/发射极端电阻之间的比例关系，从而确定偏置电流i2与偏置电流i1之间的比例。示例性的，第一晶体管的尺寸大于第三晶体管的尺寸，则偏置电流i1可以大于偏置电流i2。
下面结合图11至图16对可变电容单元的具体实现方式进行示例性说明。
在一些可行的实施方式中，参见图11，图11为本申请实施例提供的可变电容单元的一结构框图。如图11所示，可变电容单元1100可以包括变容二极管D1。上述容值控制信号是电压信号，并施加于变容二极管D1的一端。可以理解的是，该容值控制信号既可以施加于变容二极管D1的阳极，也可以施加于变容二极管D1的阴极。
例如，容值控制信号施加于变容二极管D1的阴极。此时，变容二极管D1的阴极与温度监测模块耦合，变容二极管D1的阳极与第二晶体管的栅极/基极端耦合，。
变容二极管D1是利用PN结电容与PN结两端电压差之间的依赖关系制成的半导体器件。具体实现中，容值控制信号可以控制变容二极管D1两端的电压差。以容值控制信号是由温度监测模块产生，具体表现是电压信号为例，当温度监测模块输出的电压信号的幅度高于变容二极管D1阳极的电压值时，变容二极管D1反偏，此时变容二极管D1的容值与电压信号的幅度负相关。电压信号的幅度越大，变容二极管D1的容值越小(即第二晶体管的栅极/基极端与参考地之间的电容值越小)。
当温度监测模块输出的电压信号的幅度低于变容二极管D1阳极的电压值时，变容二极管D1正偏，此时变容二极管D1的容值与电压信号的幅度正相关，电压信号的幅度越大，变容二极管D1的容值越大(即第二晶体管的栅极/基极端与参考地之间的电容值越大)。
又例如，容值控制信号施加于变容二极管D1的阳极。此时，变容二极管D1的阳极与温度监测模块耦合，变容二极管D1的阴极与第二晶体管的栅极/基极端耦合，。
当温度监测模块输出的电压信号的幅度高于变容二极管D1阴极的电压值时，变容二极管D1正偏，此时变容二极管D1的容值与电压信号的幅度正相关。电压信号的幅度越大，变容二极管D1的容值越大(即第二晶体管的栅极/基极端与参考地之间的电容值越大)。
当温度监测模块输出的电压信号的幅度低于变容二极管D1阴极的电压值时，变容二极管D1反偏，此时变容二极管D1的容值与电压信号的幅度负相关。电压信号的幅度越大，变容二极管D1的容值越小(即第二晶体管的栅极/基极端与参考地之间的电容值越小)。
可选的，在一些可行的实施方式中，参见图12，图12为本申请实施例提供的可变电容单元的另一结构框图。如图12所示，可变电容单元1200可以包括场效应晶体管Q9。上述容值控制信号是电压信号，并施加于场效应晶体管Q9的栅极或源极，其中场效应晶体管Q9的源极与漏极相连。
例如，容值控制信号施加于场效应晶体管Q9的栅极。此时，场效应晶体管Q9的栅极与 温度监测模块耦合，场效应晶体管Q9的源极与漏极均与第二晶体管的栅极/基极端耦合。
以容值控制信号是电压信号、场效应晶体管Q9是P沟道增强型场效应晶体管为例。即场效应晶体管Q9的源极和漏极为N型掺杂区，场效应晶体管的栅极为P型掺杂区，场效应晶体管Q9的栅极与源极之间形成PN结。
当温度监测模块输出的电压信号的幅度高于场效应晶体管Q9源极的电压值时，场效应晶体管Q9的栅极与源极之间的PN结正偏，此时场效应晶体管Q9的栅极与源极(即场效应晶体管Q9栅极与漏极)之间的电容值，与电压信号的幅度正相关。电压信号的幅度越大，场效应晶体管Q9的栅极与源极之间的电容值越大(即第二晶体管的栅极/基极端与参考地之间的电容值越大)。
当温度监测模块输出的电压信号的幅度低于场效应晶体管Q9源极的电压值时，场效应晶体管Q9的栅极与源极之间的PN结反偏，此时场效应晶体管Q9栅极与源极之间的电容值，与电压信号的幅度负相关。电压信号的幅度越大，场效应晶体管Q9栅极与源极之间的电容值越小(即第二晶体管的栅极/基极端与参考地之间的电容值越小)。
以容值控制信号是电压信号、场效应晶体管可以是N沟道增强型场效应晶体管(图中未示出)为例。即场效应晶体管的源极和漏极为P型掺杂区，场效应晶体管的栅极为N型掺杂区，即可以理解为场效应晶体管是N沟道增强型场效应晶体管时与场效应晶体管是P沟道增强型场效应晶体管时的形成的PN结极性相反。
当温度监测模块输出的电压信号的幅度高于场效应晶体管源极的电压值时，场效应晶体管的源极与栅极之间的PN结反偏，此时场效应晶体管的栅极与源极(即场效应晶体管栅极与漏极)之间的电容值，与电压信号的幅度负相关。电压信号的幅度越大，场效应晶体管栅极与源极之间的电容值越小(即第二晶体管的栅极/基极端与参考地之间的电容值越小)。
当温度监测模块输出的电压信号的幅度低于场效应晶体管源极的电压值时，场效应晶体管的源极与栅极之间的PN结正偏，此时场效应晶体管栅极与源极之间的电容值，与电压信号的幅度正相关。电压信号的幅度越大，场效应晶体管栅极与源极之间的电容值越大(即第二晶体管的栅极/基极端与参考地之间的电容值越大)。
又例如，容值控制信号施加于场效应晶体管Q9的源极。此时，场效应晶体管Q9的源极和漏极均与温度监测模块耦合，场效应晶体管Q9的栅极与第二晶体管的栅极/基极端耦合。
以容值控制信号是电压信号、场效应晶体管Q9可以是P沟道增强型场效应晶体管，场效应晶体管Q9的栅极与源极之间形成PN结。
当温度监测模块输出的电压信号的幅度高于场效应晶体管Q9栅极的电压值时，场效应晶体管Q9的栅极与源极之间的PN结反偏，此时场效应晶体管Q9栅极与源极之间的电容值，与电压信号的幅度负相关。电压信号的幅度越大，场效应晶体管Q9的栅极与源极之间的电容值越小(即第二晶体管的栅极/基极端与参考地之间的电容值越小)。
当温度监测模块输出的电压信号的幅度低于场效应晶体管Q9栅极的电压值时，场效应晶体管Q9的栅极与源极之间的PN结正偏，此时场效应晶体管Q9的栅极与源极之间的电容值，与电压信号的幅度正相关。电压信号的幅度越大，场效应晶体管Q9栅极与源极之间的电容值越大(即第二晶体管的栅极/基极端与参考地之间的电容值越大)。
以容值控制信号是电压信号、场效应晶体管可以是N沟道场效应晶体管(图中未示出)为例。当温度监测模块输出电压信号的幅度高于场效应晶体管栅极的电压值时，场效应晶体管的源极与栅极之间的PN结正偏，此时场效应晶体管的栅极与源极之间的电容值，与电压 信号的幅度正相关。电压信号的幅度越大，场效应晶体管的栅极与源极之间的电容值越大(即第二晶体管的栅极/基极端与参考地之间的电容值越大)。
当温度监测模块输出的电压信号的幅度低于场效应晶体管栅极的电压值时，场效应晶体管的源极与栅极之间的PN结反偏，此时场效应晶体管的栅极与源极之间的电容值，与电压信号的幅度负相关。电压信号的幅度越大，场效应晶体管的栅极与源极之间的电容值越小(即第二晶体管的栅极/基极端与参考地之间的电容值越小)。
可选的，在一些可行的实施方式中，参见图13，图13为本申请实施例提供的可变电容单元的又一结构框图。如图13所示，可变电容单元1300包括三极管Q10。上述容值控制信号是电压信号，并施加于三极管Q10的基极。该容值控制信号可以控制三极管Q10的基极与集电极之间的电压差，其中三极管Q10的基极与发射极相连。
此时，三极管Q10的基极和发射极均与温度监测模块耦合，三极管Q10的集电极与第二晶体管的栅极/基极端耦合。
以容值控制信号是电压信号、三极管Q10是NPN型三极管为例。即三极管Q10的基极是P型掺杂区，集电极和发射极是N型掺杂区，三极管的基极与集电极之间形成PN结。
若温度监测模块输出的电压信号的幅度高于三极管Q10的集电极电压值，三极管Q10的基极与集电极之间的PN结正偏，则三极管Q10的基极与集电极之间的电容值，与电压信号的幅度正相关。电压信号的幅度越大，三极管Q10的基极与集电极之间的电容值越大(即第二晶体管的栅极/基极端与参考地之间的电容值越大)。
若温度监测模块输出的电压信号的幅度低于三极管Q10的集电极电压值，三极管Q10的基极与集电极之间的PN结反偏，则三极管Q10的基极与集电极之间的电容值，与电压信号的幅度负相关。电压信号的幅度越大，三极管Q10的基极与集电极之间的电容值越小(即第二晶体管的栅极/基极端与参考地之间的电容值越小)。
以容值控制信号是电压信号、三极管是PNP型三极管(图中未示出)为例。即三极管的基极是N型掺杂区，集电极和发射极是P型掺杂区，三极管的集电极与基极之间形成PN结。若温度监测模块输出的电压信号的幅度高于三极管的集电极电压值，三极管的集电极与基极之间的PN结反偏，则三极管的基极与集电极之间的电容值，与电压信号的幅度负相关。电压信号的幅度越大，三极管的基极与集电极之间的电容值越小(即第二晶体管的栅极/基极端与参考地之间的电容值越小)。
若温度监测模块输出的电压信号的幅度低于三极管的集电极电压值，三极管的集电极与基极之间的PN结正偏，则三极管的基极与集电极之间的电容值，与电压信号的幅度正相关。电压信号的幅度越大，三极管的基极与集电极之间的电容值越大(即第二晶体管的栅极/基极端与参考地之间的电容值越大)。
可选的，在一些可行的实施方式中，参见图14，图14为本申请实施例提供的可变电容单元的又一结构框图。如图14所示，可变电容单元1400包括三极管Q11，与图13不同的是，三极管Q11的基极与集电极相连。容值控制信号施加于三极管Q11的基极，控制三极管的基极与发射极之间的电压差。
此时，三极管Q11的基极和集电极与温度监测模块耦合，三极管Q11的发射极与第二晶体管的栅极/基极端耦合。由于无论是NPN型三极管还是PNP型三极管，集电极和发射极掺杂的性质都是一样的，即都是N型掺杂区或都是P型掺杂区。因此三极管Q11的基极与发射极之间的电容值，与温度监测模块输出电压信号的幅度之间的关系可以参考图13中对三极管 Q10的基极与发射极之间的电容值的描述，此处不作赘述。
可选的，在一些可行的实施方式中，参见图15，图15为本申请实施例提供的可变电容单元的又一结构框图。如图15所示，可变电容单元1500包括至少两个电容和至少一个开关。
该至少两个电容与至少一个开关串联，该至少一个开关可以控制至少两个电容中的任意一个或多个接入第二晶体管的栅极/基极端与参考地之间。示例性的，开关K1与电容C1串联，开关K2与电容C2串联。本申请通过闭合不同的开关来调整第二晶体管的栅极/基极端与参考地之间的电容值，例如开关K1闭合，则第二晶体管的栅极/基极端与参考地之间的电容值为C1的电容值；开关K2闭合，则第二晶体管的栅极/基极端与参考地之间的电容值为C2的电容值；开关K1和K2同时闭合，则第二晶体管的栅极/基极端与参考地之间的电容值为C1与C2的电容值之和。
开关K1和/或开关K2可以具体实现为机械开关，例如按钮开关、旋钮开关等。开关K1和开关K2可以集成到一个开关器件中，也可以单独设置，本申请不对开关之间的设置位置进行限制。
可选的，在一些可行的实施方式中，参见图16，图16为本申请实施例提供的可变电容单元的又一结构框图。如图16所示，可变电容单元1600包括至少两个电容和至少一个开关，该至少一个开关用于根据容值控制信号控制至少两个电容中的任意一个或多个接入第二晶体管的栅极/基极端与参考地之间。例如开关K1和/或开关K2可以是由容值控制信号控制的。与图15不同的是，开关K1和/或开关K2包括三端，其中两端串联在第二晶体管的栅极/基极端与参考地之间，另一端与温度监测模块耦合。示例性的，温度监测模块可以基于放大电路的工作温度生成容值控制控制型号，并将该容值控制信号向开关K1和/或开关K2发送，以控制开关K1和/或开关K2的通断，从而调整第二晶体管的栅极/基极端与参考地之间的电容值。
开关K1和/或开关K2可以具体实现为继电器、场效应晶体管、三极管、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)及其反并联二极管等。
需要说明的是，前文结合图11至图16所描述的实施例是本申请实施例中可变电容单元的具体实现方式的示例性说明，应当理解为可变电容单元还可以具有其他实现方式，此处只是作出示例性说明，并不应理解为对本申请实施例进行限制。
此外，本申请实施例还提供了一种芯片。参考图17，图17为本申请实施例提供的一种芯片的示意图。如图17所示，该芯片上设置有前文结合图2至图16所描述的放大电路。
本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备可以包括如图17所示的芯片。例如，该电子设备可以包括但不限于扬声器、显示屏、通信设备等。
需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本申请实施例方案的目的。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

  1. 一种放大电路，其特征在于，所述放大电路包括第一晶体管、第二晶体管以及可变电容单元，所述第一晶体管和所述第二晶体管构成Cascode(级联)结构，其中：
    所述第一晶体管的栅极/基极端用于接收第一偏置电压和输入信号，所述第一晶体管的源极/发射极端与参考地耦合；
    所述第二晶体管的栅极/基极端用于接收第二偏置电压，并且与所述可变电容单元耦合，所述可变电容单元用于调整所述第二晶体管的栅极/基极端与所述参考地之间的电容值；
    所述第二晶体管的漏极/集电极端用于输出所述输入信号经所述放大电路放大后得到的输出信号。
  2. 如权利要求1所述的放大电路，其特征在于，所述可变电容单元用于根据所述放大电路的工作温度，调整所述第二晶体管的栅极/基极端与所述参考地之间的电容值。
  3. 如权利要求2所述的放大电路，其特征在于，所述放大电路还包括温度监测模块，所述温度监测模块用于根据监测到所述放大电路的工作温度生成容值控制信号，所述可变电容单元根据所述容值控制信号调整所述电容值。
  4. 如权利要求3所述的放大电路，其特征在于，所述可变电容单元包括变容二极管；
    所述容值控制信号包括施加于所述变容二极管的一端的电压信号，用于控制所述变容二极管两端的电压差。
  5. 如权利要求3所述的放大电路，其特征在于，所述可变电容单元包括场效应晶体管，
    所述容值控制信号包括施加于所述场效应晶体管的栅极或源极的电压信号，用于控制所述场效应晶体管的栅极与源极之间的电压差，其中，所述场效应晶体管的源极与漏极相连。
  6. 如权利要求3所述的放大电路，其特征在于，所述可变电容单元包括三极管；
    所述容值控制信号包括施加于所述三极管的基极的电压信号，用于控制所述三极管的基极与集电极之间的电压差，其中所述三极管的基极与发射极相连；或者用于控制所述三极管的基极与发射极之间的电压差，其中所述三极管的基极与集电极相连。
  7. 如权利要求1-3任一项所述的放大电路，其特征在于，所述可变电容单元包括至少两个电容和至少一个开关，所述至少一个开关用于根据所述容值控制信号控制所述至少两个电容中的任意一个或多个接入所述第二晶体管的栅极/基极端与所述参考地之间。
  8. 如权利要求1-7任一项所述的放大电路，其特征在于，所述第一偏置电压和/或所述第二偏置电压为偏置电流源产生的。
  9. 如权利要求8所述的放大电路，其特征在于，所述放大电路还包括第三晶体管，其中，所述第三晶体管的漏极/集电极端与所述偏置电流源耦合，且所述第三晶体管的漏极/集电极端 和所述第三晶体管的栅极/基极端均与所述第一晶体管的栅极/基极端耦合，所述第三晶体管的源极/发射极端与所述参考地耦合。
  10. 一种芯片，其特征在于，所述芯片中包括如权利要求1-9任一项所述的放大电路。
  11. 一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求10所述的芯片。
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