CN1633746A - 具有直接连接的偏压电路的高频放大器电路 - Google Patents
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Abstract
一种高频放大器电路包括放大晶体管和直接连接到放大晶体管上的偏压电路。偏压电路包括具有控制端的偏压晶体管和耦合到控制端的电感，并且偏压晶体管还具有一个直接连接到放大晶体管的输出端。电阻与电感串联，并且串联连接的元件在电路中连接在控制端和电源端之间。通过以这种方式在放大器中提供一个电感，可以大大减小高频时放大晶体管上的负载影响。
Description
技术领域
发明属于晶体管发大器电路领域，并且更特别的涉及为此类放大器电路的高频放大器电路和偏压电路。
背景技术
在高频放大器电路中，输出极是典型的一个以共发射极结构连接的双极晶体管，使用一个在输出极晶体管的基极提供偏压信号的电压源或者电流源作为偏压。
在集成电路技术中，偏压输出极的直接的方式是使用一个电流镜像电路，其中输出极是电流镜像电路的一部分。输出极中的静态直流电流可以被电流镜像电路中的恒流直接控制。典型地，放大晶体管的偏压由通过电阻的电流镜像电路提供。然而，使用晶体管将会导致电路中功率损耗的增加。这种损失在大电流流过电阻时可能会更加显著。
为了减小或消除这种损失并且在放大晶体管和偏压电路之间提供射频隔离，已经建议使用电感代替电阻用来将偏压电路耦合到射频放大器晶体管的基极上，如美国专利No.6043714中的例子所示。然而，这不是彻底的解决问题的方法，因为电感的寄生电阻仍然会产生功率的损耗并且会由于寄生电阻导致电流镜像电路中的晶体管对之间的失配。
在一些集成电路放大器的设计中，可以通过使用一个寄生电阻比集成电路片上的电感的寄生电阻小的外部电感来减少这些问题，但是对于许多电路这就需要两个用于外部连接的焊盘。这相对来说是不希望有的，因为焊盘在集成电路设计中通常是很受重视的。
因此，希望一种高频放大器电路，其中使用的偏压电路减小失配、减小功率损耗、并且如果需要的话允许使用单一的焊盘来完成外部元件连接。
发明内容
所以发明的一个目的是提供一种高频放大器电路，其中提供的偏压电路减小失配、减小由于电感中的寄生电阻产生的功率损耗、并且允许使用单一的焊盘来连接外部元件。
根据本发明，这些目的可以通过一个包括放大晶体管和直接连接到放大晶体管上的偏压电路的新的高频放大器电路来实现。偏压电路包括具有一个控制端的一个偏压晶体管和一个耦合到该控制端的电感，偏压晶体管也具有一个直接连接到放大晶体管上的输出端。
在本发明的优选实施例中，电阻与耦合到偏压晶体管的控制端的电感串联，并且电阻和电感耦合在控制端和电源端之间。
在本发明的另一个优选实施例中，提供了另一个其控制端连接到偏压晶体管的输出端并且输出端连接到所述偏压晶体管的控制端的晶体管。
根据本发明的高频放大器电路具有显著的改进，它将由于寄生电阻产生的失配影响和功率损耗减至最小并且简化了外部元件例如电感的连接。
发明的这些和其它方面将在后面的参考实施例的描述中得到说明并且变得更加明显。
附图说明
发明将结合附图参考下面的说明得到更彻底的理解，其中图1是根据本发明的高频放大器的一个简化原理图。
具体实施方式
附图的单一图中显示了高频放大器电路1的简化原理图。放大器电路1包括一个放大晶体管2和具有发射极直接连接到放大晶体管2的基极的偏压晶体管4的一个偏压电路3。偏压电路3还包括其集电极连接到晶体管4的基极并且其基极连接到晶体管4的发射极的另一个晶体管6。在所示的说明的实施例中，晶体管6设置成共发射极的模式并且晶体管4设置成发射极跟随的工作模式。
要放大的射频信号在端Vin通过耦合电容8提供给晶体管2的基极，并且在端Vout从晶体管2的集电极上取出放大输出信号，同时该放大输出信号也被通过电感10耦合到电源端Vcc。偏压电路3和放大晶体管2都被耦合在电源端Vcc和公共端之间，此处表示为接地端gnd。
根据本发明，此处与电阻14串联的电感12，耦合在Vcc和晶体管4的基极之间，通过晶体管4的发射极和晶体管2的基极之间的直接连接使偏压电路的输出直接连接到放大晶体管上。
在现有技术中，偏压电路典型地通过一个电阻或者一个电感耦合到放大晶体管。然而，这些技术会增加很多缺点，包括非线性、失配、功率损耗以及使用片外(off-chip)的电感时需要两个额外的焊盘。根据本发明，可以通过将偏压电路直接连接到放大晶体管上来减小或消除这些问题，并且在远离偏压电路与放大晶体管连接的部分提供了与电阻14串联的电感12。在这种结构中，电感12基本上对电路的直流特性不会产生影响，但是可以明显地减小或者消除放大晶体管2上的电阻14的射频负载影响，否则这个问题将在电路工作在低电源电压时变得更加严重。所公开的电路的工作优点包括一个相对更宽的输出范围的更稳定的增益和改善的线性度，这些优点在诸如无线信号通讯电路的应用上尤为重要。
在PCS-CDMA线性功率放大器上的计算机仿真结果显示储备电感12可以在ACPR(相邻通道功率比)上产生大约8dB的改善，当提供电感时功率放大器然后开始饱和。
应该注意的是电感12可以被提供在片上或片外。如果电感从片外提供，发明提供的其它优点是要求较小的芯片面积和一个较小的焊盘，因为电感的一侧可以在片外连接到Vcc所以只需要一个内部焊盘。
如此，本发明提供具有偏压电路的功率放大器电路，该偏压电路可以减小或消除失配、功率损耗、外部元件连接复杂和由于现有技术偏压电路的负载影响引起的性能下降。这些特征转化为在功率放大器例如无线信号通讯应用中的相对于更宽输出范围的更稳定的增益和改善的线性度的性能优点。
虽然发明通过其一个优选实施例进行了特别的表示和说明，但本领域的技术人员应该明白可以在不超出本发明的精神和范围之外在形式和细节上作出各种变化。因此，例如，不同类型的晶体管、偏压电路，以及可以适当的使用放大晶体管电路，以及可以适应特别的设计要求来选择电路结构。
Claims (5)
1.一种高频放大器电路(1)包括：放大晶体管(2)和直接连接到所述放大晶体管(2)上的偏压电路(3)，所述偏压电路(3)包括具有一个控制端的偏压晶体管(4)，所述偏压电路还包括耦合到所述控制端的电感(12)，所述偏压晶体管(4)具有直接连接到所述放大晶体管(2)上的一个输出端。
2.如权利要求1所述的高频放大电路(1)，还包括与所述电感(12)串联的电阻(14)。
3.如权利要求2所述的高频放大电路(1)，其中所述电阻(14)和电感(12)耦合在所述控制端和电源端(Vcc)之间。
4.如权利要求3所述的高频放大电路(1)，还包括一个控制端连接到所述偏压晶体管(4)的输出端并且输出端连接到所述偏压晶体管(4)的控制端的另一个晶体管(6)。
5.如权利要求4所述的高频放大电路(1)，其中所述晶体管(2，4，6)是双极晶体管。
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