CN1393053A - 自举双栅极e类放大器电路 - Google Patents

自举双栅极e类放大器电路 Download PDF

Info

Publication number
CN1393053A
CN1393053A CN01802905A CN01802905A CN1393053A CN 1393053 A CN1393053 A CN 1393053A CN 01802905 A CN01802905 A CN 01802905A CN 01802905 A CN01802905 A CN 01802905A CN 1393053 A CN1393053 A CN 1393053A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mosfet
amplifier circuit
grid
voltage
class
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.)
Withdrawn
Application number
CN01802905A
Other languages
English (en)
Inventor
T·索拉蒂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of CN1393053A publication Critical patent/CN1393053A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/10—Modifications for increasing the maximum permissible switched voltage
    • H03K17/102—Modifications for increasing the maximum permissible switched voltage in field-effect transistor switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/08—Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements
    • H03F1/22—Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements by use of cascode coupling, i.e. earthed cathode or emitter stage followed by earthed grid or base stage respectively
    • H03F1/223—Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements by use of cascode coupling, i.e. earthed cathode or emitter stage followed by earthed grid or base stage respectively with MOSFET's
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/217—Class D power amplifiers; Switching amplifiers
    • H03F3/2176—Class E amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/451—Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier being a radio frequency amplifier

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

自举双栅极E类放大器电路(1)，包括串联的第1MOSFET(10)和第2MOSFET(12)，它们连接在dc电压源结点(14)和普通结点(gnd)之间。rf输出信号结点(18)连接到所述第1MOSFET(10)的栅极上，而dc控制电压结点(26)连接到所述第2 MOSFET(12)的栅极上，单向导电元件(32)连接在漏极和所述第2MOSFET(12)的所述栅极之间，所述放大器电路(1)的输出来自所述第2MOSFET(12)漏极。该电路结构允许第一和第二MOSFET抵抗更大的输出电压振幅，因此允许使用更大的供应电压，实质上增加了一给定负载值的最大输出电源容量。

Description

自举双棚极E类放大器电路
技术领域
本发明属于晶体管放大器领域，尤其涉及高频应用中的功率放大电路。
背景技术
在高频应用中有一种类型的放大器电路称之为E类功率电路器，其中有源组件用作在载波频率打开或关上的开关。E类功率电路器用于无线通信设备中并且以GaAsMESFET和深—子微米CMOS技术设计。
在E类放大器中，在输出晶体管的漏极的信号振幅通常为电源供应电压的3倍或更多倍。这限制了用于避免在MOS晶体中栅极-漏极击穿的最大电源电压。因此，例如，在0.25微米CMOS过程中，额定电源电压为2.5V，但是，这一过程不能设计2.5V的E类放大器，因为栅极击穿电压为6V。考虑在该栅极的信号振幅，这一振幅与漏极处的信号振幅反相，传统技术限制了在这一过程中的E类最大允许的电源供应电压为1.5V。由于在E类操作的输出功率与功率电源电压的平方成比例，使用1.5V代替2.5V减小了2.7倍用于给定负载值的最大功率输出。
尽管有用来改善电路运行使用串联晶体管和自举技术的各种现有技术，在美国专利3,268,827；4,100,438；4,284,905和4,317,055中有所介绍，这些参考未指出如何使E类放大器电路中可用电源供应电压最大化。因此，需要一E类放大器电路，其电源输出不因组件击穿限制而在输出阶段操作低于额定供应电压
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种E类放大器电路，其中可用电源供应电压被最大化，以便电源输出不因为组件击穿特性的约束而受到限制。
根据本发明，这一目的是由一种自举双棚极配置的新的E类放大器电路实现的，在该电路中，第1 MOSFET和第2 MOSFET串联，并且耦合于dc电压源结点和普通结点之间，其中一rf输入信号耦合于第1MOSFET的栅极，并且一dc控制电压结点耦合到第2 MOSFET的栅极的。为了获得自举效果，一个单向导电元件被连接于第2 MOSFET的漏极和栅极之间，并且放大器电路的输出从第2MOSFET的漏极引出。
在本发明的最佳实施例中，dc控制电压源结点通过一个电阻被耦合到第2MOSFET的栅极上，而rf输入信号结点通过一个电容被耦合到第1 MOSFET的栅极上。
在本发明的进一步的最佳实施例中，单向导电元件是一个二极连接的MOSFET，其执行自举效应。
根据本发明的一个自举双栅极E类放大器电路提供了对现有技术E类放大器方面重大改进，其中可用的电源供电电压被最大化，实质上获得电源输出的提高。
本发明的这些和其他方面将在下文参考实施例进行阐述。
附图说明
本发明将参考下面的描述以得到更好的理解，同时参考附图，图中给出了根据本发明的自举双棚极E类放大器电路的简要结构图。
具体实施方式
根据本发明的自举双栅极E类放大器电路1的简单结构图如附图所示。放大器电路包括第1 MOSFET10，其主电流路径与第2 MOSFET12的主电电流路径串联，它们通过一连接到结点14的电感16串联耦合于一dc电压源结点14和一普通结点(地)之间。
一rf输入信号结点18通过一个耦合电容耦合到MOSFET10的栅极上，通过连接到偏置电压24电源的电阻22为MOSFET10的栅极提供dc的偏置电压。
MOSFET12的栅极通过电阻28被耦合到dc控制电压结点26上，而MOSFET12的栅极通过电容30接地。此外，MOSFET12的栅极和漏极通过单向导电元件相连，即通过二极连接MOSFET32相连，当漏极电压大于栅极电压时导通。这一二极连接MOSFET在下面的描述的情况下，提供了自举效果。可选地，组件32是一个PN二极管。
放大器电路有源部分的输出，来自MOSFET12的漏极，通过包括电感36和电容38串联连接的匹配电路被耦合到电阻34表示的负载上，电容40在MOSFET12的漏极和地之间提供。
正如上文所述，传统的E类操作在可用于避免栅极—漏极击穿的供应电压最大化方面产生了一定的限制，因此实质上减少了最大有效输出电压。这个问题的一部分可以通过使用简单的双棚极MOSFET开关(即具有主要电流通路串联的2个晶体管)来克服。这种结构允许供电电压提高30％，转换成一个输出电压增加因数则为1.69。
在输出电源方面的进步通过利用图中所示的自举双栅极E类放大器电路来获得。这一改进通过为简单、方便地获得所要的自举效果在MOSFET 12的漏极和棚极之间连接一个单向导电元件，此处为双极连接的MOSFET 32来获得。当在MOSFET 10的栅极的信号是高电平，晶体管10和12导通，并且晶体管12的漏极电压将降低。据此，元件32将不导通，并在电路的操作中不再起作用。当MOSFET 12的栅极电压变低的时候，MOSFET 10将断开，并且MOSFET12的漏极电压开始增加。一旦这一电压增加到大于用在MOSFET 12的栅极的dc电压与二极连接的MOSFET 32的阈值电压之和时，组件32将开始导通，并且将使MOSFET 12的栅极电压加大，随后漏极电压也加大。通过适当地选择组件28和30的值，以及组件32的几何尺寸，MOSFET 12的漏-栅极电压可以被适当的控制。由于MOSFET 12栅极电压控制其源极电压，并且MOSFET 12的源极被连接到MOSFET 10的漏极，MOSFET 10的漏极电压也可以被控制。
已发现最佳击穿容量是在组件10和12实质上接收了同样的最大漏极—栅极电压时获得的，由于允许对一所给的晶体管设计采用最大可能供应电压而使晶体管不击穿。通过适当地选择组件28、30和32的参数，如上所述，为了获得这一条件，本发明的E类放大器电路可以以适当的2倍于一般的E类放大器电路的供电电压来操作，因此对一给定负载值增长了4倍的输出功率。
在这种情况下，本发明采用了一种自举双栅极E类放大器电路，其中可用的电源供电电压可以被最大化，所以，电源输出不仅受限于输出级低于额定供电电压的电压操作需要，以避免组件断开。此外，由本发明获得的改进可以通过简单并且经济的电路结构来执行。
本发明已经参考实施例进行了描述，可以理解的是熟悉本领域的技术人员在不超出本发明的精神和范围的情况下所作的各种形式的改变。因此，例如，本发明可以采用GaAsMESFET或GaAsPHEMT技术代替CMOS技术。此外可以使用不同类型的晶体管和其他组件，可以根据特定的设计需要对电路结构作出改变。

Claims (7)

1.一种自举双栅极E类放大器电路(1)，包括串联的第1 MOSFET(10)和第2 MOSFET(12)，它们在dc电压源结点(14)和普通结点(gnd)之间，一rf出信号结点(18)连接到所述第1 MOSFET(10)的栅极上，而一dc控制电压结点(26)连接到所述第2 MOSFET(12)的栅极上，一单向导电元件(32)连接在漏极和所述第2 MOSFET(12)的所述栅极之间，所述放大器电路的输出来自所述漏极。
2.根据权利要求1所述的自举双栅极E类放大器电路(1)，其特征在于，所述第2 MOSFET(12)的漏极通过一个电感(16)连接到所述dc电压结点(14)，并且所述的第1 MOSFET(10)的源极连接到所述普通结点(gnd)。
3.根据权利要求2所述的自举双栅极E类放大器电路(1)，其特征在于，所述放大器电路的输出通过一匹配电路(40、36、38)连接到一负载(34)。
4.根据权利要求3所述的自举双栅极E类放大器电路(1)，其特征在于，所述匹配电路(40、36、38)包括连接在所述漏极和所述第二晶体管和所述普通结点之间的一电容(40)。
5.根据权利要求4所述的自举双栅极E类放大器电路(1)，其特征在于，所述匹配电路(40、36、38)进一步包括电容(38)和连接在所述放大电路输出和负载(34)之间的电感(36)。
6.根据权利要求1所述的自举双栅极E类放大器电路(1)，其特征在于，所述dc控制电压结点(26)通过电阻(28)连接到所述第2 MOSFET(10)的栅极并且所述rf输出信号结点(18)通过电容(20)连接到第1 MOSFET(10)的栅极。
7.根据权利要求1所述的自举双栅极E类放大器电路(1)，其特征在于，所述单向导电元件包含一个二极连接的MOSFET(32)。
CN01802905A 2000-09-28 2001-09-18 自举双栅极e类放大器电路 Withdrawn CN1393053A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/671,911 US6498533B1 (en) 2000-09-28 2000-09-28 Bootstrapped dual-gate class E amplifier circuit
US09/671,911 2000-09-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1393053A true CN1393053A (zh) 2003-01-22

Family

ID=24696384

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN01802905A Withdrawn CN1393053A (zh) 2000-09-28 2001-09-18 自举双栅极e类放大器电路

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6498533B1 (zh)
EP (1) EP1325557A1 (zh)
JP (1) JP2004510376A (zh)
KR (1) KR20020067531A (zh)
CN (1) CN1393053A (zh)
WO (1) WO2002027922A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101371440B (zh) * 2006-01-09 2011-06-08 雷斯昂公司 用于高功率切换的方法和系统
CN102983169A (zh) * 2008-02-13 2013-03-20 Acco半导体公司 高击穿电压的双栅极半导体器件
CN103312277A (zh) * 2012-03-05 2013-09-18 瑞萨电子株式会社 高频放大器
CN102265511B (zh) * 2008-12-24 2014-06-18 Nxp股份有限公司 功率放大器

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009094571A (ja) * 2007-10-03 2009-04-30 Toshiba Corp 半導体集積回路
JP5245887B2 (ja) * 2009-02-09 2013-07-24 富士通セミコンダクター株式会社 増幅器
KR101062749B1 (ko) * 2009-07-21 2011-09-06 중앙대학교 산학협력단 개선된 선형성을 가지는 신호 증폭 장치
IT1395850B1 (it) * 2009-09-30 2012-10-26 St Microelectronics Srl Apparato di pilotaggio di un carico elettromagnetico e relativo metodo.
CN102723917B (zh) * 2011-03-30 2016-06-01 比亚迪股份有限公司 一种功率放大器
US8854144B2 (en) 2012-09-14 2014-10-07 General Atomics High voltage amplifiers and methods
EP2709275B1 (en) * 2012-09-14 2016-02-10 Samba Holdco Netherlands B.V. An amplifier circuit
US9106072B2 (en) * 2012-12-19 2015-08-11 Qualcomm Incorporated Electrostatic discharge protection of amplifier cascode devices
US9673853B2 (en) * 2014-08-21 2017-06-06 Skyworks Solutions, Inc. Cascode power amplifier with voltage limiter
US10038413B2 (en) * 2016-12-13 2018-07-31 Globalfoundries Inc. Fully depleted silicon on insulator power amplifier

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3268827A (en) 1963-04-01 1966-08-23 Rca Corp Insulated-gate field-effect transistor amplifier having means to reduce high frequency instability
US4100438A (en) 1974-08-21 1978-07-11 Nippon Gakki Seizo Kabushiki Kaisha Compound transistor circuitry
JPS54152845A (en) 1978-05-24 1979-12-01 Hitachi Ltd High dielectric strength mosfet circuit
US4284905A (en) 1979-05-31 1981-08-18 Bell Telephone Laboratories, Incorporated IGFET Bootstrap circuit
DE3026040C2 (de) * 1980-07-09 1982-05-27 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Schalter mit in Serie geschalteten MOS-FET
US4607323A (en) * 1984-04-17 1986-08-19 Sokal Nathan O Class E high-frequency high-efficiency dc/dc power converter
IT1229360B (it) * 1989-05-23 1991-08-08 Ist Nazionale Fisica Nucleare Amplificatore ad alto guadagno con basso rumore e bassa dissipazione di potenza, impiegante transistori ad effetto di campo.
US5045808A (en) * 1990-02-26 1991-09-03 Triquint Semiconductor, Inc. Single-stage high-gain amplifier
JP3059104B2 (ja) * 1996-06-25 2000-07-04 三菱電機株式会社 負帰還型前置増幅器
US5952875A (en) * 1997-09-09 1999-09-14 Motorola Inc. Circuit with hot electron protection and method
US6204728B1 (en) * 1999-01-28 2001-03-20 Maxim Integrated Products, Inc. Radio frequency amplifier with reduced intermodulation distortion

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101371440B (zh) * 2006-01-09 2011-06-08 雷斯昂公司 用于高功率切换的方法和系统
CN102983169A (zh) * 2008-02-13 2013-03-20 Acco半导体公司 高击穿电压的双栅极半导体器件
CN102983169B (zh) * 2008-02-13 2016-01-27 Acco半导体公司 高击穿电压的双栅极半导体器件
CN102265511B (zh) * 2008-12-24 2014-06-18 Nxp股份有限公司 功率放大器
CN103312277A (zh) * 2012-03-05 2013-09-18 瑞萨电子株式会社 高频放大器
CN103312277B (zh) * 2012-03-05 2018-04-03 瑞萨电子株式会社 高频放大器
CN108282152A (zh) * 2012-03-05 2018-07-13 瑞萨电子株式会社 高频放大器

Also Published As

Publication number Publication date
WO2002027922A1 (en) 2002-04-04
EP1325557A1 (en) 2003-07-09
JP2004510376A (ja) 2004-04-02
US6498533B1 (en) 2002-12-24
KR20020067531A (ko) 2002-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1216457C (zh) 功率放大电路
US7719356B2 (en) Pulse amplifier
CN1393053A (zh) 自举双栅极e类放大器电路
CN1252913C (zh) 功率放大器电路
Wang et al. 60% efficient 10-GHz power amplifier with dynamic drain bias control
US20130106520A1 (en) Hybrid class amplifier
CN107508558A (zh) 功率放大电路
CA1295671C (en) High frequency zero voltage switching resonant power inverter with extended line and load range
CN1561572A (zh) 用于功率放大器的自增压电路
CN101563840A (zh) 电力放大装置
US20140002192A1 (en) System and Method for a Cascoded Amplifier
WO2004047351B1 (en) Radio frequency power amplifier adaptive bias control circuit
Meshkin et al. A novel 2.4 GHz CMOS class-E power amplifier with efficient power control for wireless communications
CN107306118A (zh) 功率放大模块
CN102498662B (zh) 移动通信系统中的方法和设备
CA1210093A (en) High frequency amplifier
CN103762948A (zh) 一种集成于片上系统的cmos 射频功率放大器
CN115913126A (zh) 射频功率放大器及射频前端模组
CN1675831A (zh) 用于分布式功率放大器的混合结构
US8653886B2 (en) Method and arrangement in a mobile communications system
Hoffmann et al. Novel digital microwave PA with more than 40% PAE over 10 dB power back-off range
CN117375410A (zh) 一种升压电荷泵电路及功率放大器
CN1050720C (zh) 应用大功率放大器的通信设备
CN111711422A (zh) 一种功率放大器的电路
CN217546015U (zh) Pmos管快速开关的驱动电路、驱动电路基板及扫地机器人

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C04 Withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WW01 Invention patent application withdrawn after publication