CN211063592U - 一种用于SoC芯片的射频开关偏置电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于SoC芯片的射频开关偏置电路，主要解决现有射频开关的偏置电路输出电压幅度低，影响射频开关接收性能的问题。该偏置电路，包括控制电路、第一偏置信号输出电路和第二偏置信号输出电路、切换电路、RC振荡器和幅度调整电路。本实用新型通过控制电路检测射频开关中传输射频信号的功率，根据射频信号的功率大小选择对应的偏置信号输出电路生成并输出偏置信号，降低功率不匹配带来的损耗，减弱偏置电路可能导致的电磁辐射对接收性能的影响。本实用新型通过设置幅度调整电路，使偏置电路输出的负电压幅度调整为接近振荡器的供电电压的幅度，可以给射频开关带来更好的开关性能。因此，适于推广应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种偏置电路，具体地说，是涉及一种用于SoC芯片的射频开关偏置电路。
背景技术
随着设计与制造技术的发展，集成电路设计从晶体管的集成发展到逻辑门的集成，现在又发展到IP的集成，即SoC(System-on-a-Chip)设计技术。SoC可以有效地降低电子/信息系统产品的开发成本，缩短开发周期，提高产品的竞争力，是未来工业界将采用的最主要的产品开发方式。
现有的用于射频开关的负电压偏置电路可以是如图1所示，通常包括振荡器和输出负电压的电荷泵电路。振荡器一般在供电后启动，给电荷泵提供时钟信号CK。电荷泵依靠时钟信号和内部设置的飞电容(flying电容)耦合通路对输出电容上的电荷进行周期性搬移，实现偏置信号的输出。这两部分在射频开关工作期间一般都会始终开启。时钟信号的频率设定需要综合射频开关的启动切换时间、功耗、射频性能等多方面的因素。偏置电路输出的负电压幅度一般为接近电荷泵和振荡器的供电电压的幅度。从射频开关性能的角度，希望供电电压的幅度高一些，可以带来更好的开关性能。但是从工艺和技术的角度，该供电电压会受到器件耐压值的限制。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于SoC芯片的射频开关偏置电路，主要解决现有射频开关的偏置电路输出电压幅度低，影响射频开关接收性能的问题。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种用于SoC芯片的射频开关偏置电路，包括：
控制电路，用于检测通过射频开关的信号功率，生成控制信号；
第一偏置信号输出电路和第二偏置信号输出电路，用于输出偏置信号；
切换电路，连接于控制电路与第一偏置信号输出电路和第二偏置信号输出电路之间，根据控制信号选择相应的偏置信号输出电路；
RC振荡器，根据控制信号产生时钟信号至第一偏置信号输出电路和第二偏置信号输出电路；
幅度调整电路，与第一偏置信号输出电路和第二偏置信号输出电路相连，对输出的偏置信号进行幅度调节，以供所述射频开关工作。
进一步地，所述控制电路包括栅极相连并接入输入端Vin的功率管Q1和采样管Q1_SNS，与采样管Q1_SNS的源极相连的电感L1，串联后并联于电感L1 两端的电阻R1、电容C1，正相输入端与电阻R1、电容C1公共端相连、反相输入端与电感L1、电容C1的公共端相连的运算放大器E1，以及电感L1相连且另一端接地的电容C2；其中，放大器E1的输出端输出控制信号。
进一步地，所述第一偏置信号输出电路包括与切换电路相连的电容C3，集电极与电容C3另一端相连的三极管VT1，一端与三极管VT1的发射极相连且另一端接地的电阻R2，一端与三极管VT1的基极相连且另一端与切换电路相连的电阻R3，以及并联后一端与三极管VT1的基极相连且另一端接地的电容C4、电感L2；其中，电容C3与三极管VT1的公共端作为偏置信号输出端。
进一步地，所述第二偏置信号输出电路包括与切换电路相连的电阻R4，集电极与电阻R4另一端相连的三极管VT2，一端与三极管VT2的发射极相连且另一端接地的电容C5，一端与三极管VT2的基极相连且另一端与切换电路相连的电阻R5，以及并联后一端与三极管VT2的基极相连且另一端接地的电容C6、电感L3；其中，电阻R4与三极管VT2的公共端作为偏置信号输出端。
进一步地，所述切换电路包括正极与放大器E1的输出端相连的二极管D1，与二极管D1负极分别连接的电阻R6和电容C7，与电阻R6另一端分别连接的电阻R7、三极管VT3集电极、三极管VT4基极和三极管VT3集电极，负极与三极管VT3基极连接的二极管D2，与二极管D2的负极和和三极管VT3的基极相连的开关S1、S2，与二极管D2正极分别连接的三极管VT3发射极和电阻R8，以及与电阻R8另一端连接的电阻R9；其中，电阻R9另一端连接三极管VT4发射极，开关S1的另一端与第一偏置信号输出电路的电容C3相连，开关S2的另一端与第二偏置信号输出电路的电阻R4相连。
进一步地，所述幅度调整电路包括电流互感器U1，与电流互感器U1连接的整流器W，与整流器W相连的电位器VR1，负极输入端与电位器VR1相连的比较器OP1，一端与整流器W相连且另一端与比较器OP1的正极输入端相连的电阻R10，与比较器OP1的输出端相连的电阻R11，负极输入端与电阻R11 另一端相连的比较器OP2，与比较器OP2的输出端相连的电阻R12，基极与电阻R12另一端相连的三极管VT5，与三极管VT5的集电极相连的电阻R13，栅极与电阻R13另一端相连的场效应管Q2，负极与场效应管Q2的源极相连且正极接地的二极管D2，以及一端与三极管VT5的发射极相连且另一端作为输出端的电阻R16；同时，所述场效应管Q2的源极还通过串接的电感线圈L2和电阻 R14连接所述比较器OP1的负极输入端，所述场效应管Q2的漏极接电压Vcc，所述电压Vcc通过电容电解电容C8接地，所述场效应管Q2的栅极和漏极之间连接有电阻R15，比较器OP2的正极输入端接入基准电压VREF。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
(1)本实用新型通过控制电路检测射频开关中传输射频信号的功率，根据射频信号的功率大小选择对应的偏置信号输出电路生成并输出偏置信号，降低功率不匹配带来的损耗，减弱偏置电路可能导致的电磁辐射对接收性能的影响。
(2)本实用新型通过设置幅度调整电路，使偏置电路输出的负电压幅度调整为接近振荡器的供电电压的幅度，可以给射频开关带来更好的开关性能。
(3)本实用新型电路结构简单、成本低，电路配置常规易实现，适于推广应用。
附图说明
图1为现有技术用于射频开关的偏置电路的结构示意图。
图2为本实用新型的整体原理框图。
图3为本实用新型的控制电路原理图。
图4为本实用新型的第一偏置信号输出电路原理图。
图5为本实用新型的第二偏置信号输出电路原理图。
图6为本实用新型的切换电路原理图。
图7为本实用新型的幅度调整电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的方式包括但不仅限于以下实施例。
实施例
如图2所示，本实用新型公开的一种用于SoC芯片的射频开关偏置电路，包括：控制电路，用于检测通过射频开关的信号功率，生成控制信号。第一偏置信号输出电路和第二偏置信号输出电路，用于输出偏置信号。两路偏置信号输出电路按照SoC芯片接收信号功率被配置为不同的功率大小的偏置信号输出通道。切换电路，连接于控制电路与第一偏置信号输出电路和第二偏置信号输出电路之间，根据控制信号选择相应的偏置信号输出电路。通过控制电路检测信号功率打开对应的开关，从而切换到对应功率的偏置信号输出电路中。RC振荡器，根据控制信号产生时钟信号至第一偏置信号输出电路和第二偏置信号输出电路；RC振荡器被设置为输出时钟信号至第一偏置信号输出电路和第二偏置信号输出电路，根据该时钟信号输出偏置信号至射频开关，以供射频开关工作。幅度调整电路，与第一偏置信号输出电路和第二偏置信号输出电路相连，对输出的偏置信号进行幅度调节，以供所述射频开关工作。
如图3所示，在本实施例中，所述控制电路包括栅极相连并接入输入端Vin 的功率管Q1和采样管Q1_SNS，与采样管Q1_SNS的源极相连的电感L1，串联后并联于电感L1两端的电阻R1、电容C1，正相输入端与电阻R1、电容C1 公共端相连、反相输入端与电感L1、电容C1的公共端相连的运算放大器E1，以及电感L1相连且另一端接地的电容C2；其中，放大器E1的输出端输出控制信号。
如图4所示，在本实施例中，所述第一偏置信号输出电路包括与切换电路相连的电容C3，集电极与电容C3另一端相连的三极管VT1，一端与三极管VT1 的发射极相连且另一端接地的电阻R2，一端与三极管VT1的基极相连且另一端与切换电路相连的电阻R3，以及并联后一端与三极管VT1的基极相连且另一端接地的电容C4、电感L2；其中，电容C3与三极管VT1的公共端作为偏置信号输出端。
如图5所示，在本实施例中，所述第二偏置信号输出电路包括与切换电路相连的电阻R4，集电极与电阻R4另一端相连的三极管VT2，一端与三极管VT2 的发射极相连且另一端接地的电容C5，一端与三极管VT2的基极相连且另一端与切换电路相连的电阻R5，以及并联后一端与三极管VT2的基极相连且另一端接地的电容C6、电感L3；其中，电阻R4与三极管VT2的公共端作为偏置信号输出端。
如图6所示，在本实施例中，所述切换电路包括正极与放大器E1的输出端相连的二极管D1，与二极管D1负极分别连接的电阻R6和电容C7，与电阻R6 另一端分别连接的电阻R7、三极管VT3集电极、三极管VT4基极和三极管VT3 集电极，负极与三极管VT3基极连接的二极管D2，与二极管D2的负极和和三极管VT3的基极相连的开关S1、S2，与二极管D2正极分别连接的三极管VT3 发射极和电阻R8，以及与电阻R8另一端连接的电阻R9；其中，电阻R9另一端连接三极管VT4发射极，开关S1的另一端与第一偏置信号输出电路的电容 C3相连，开关S2的另一端与第二偏置信号输出电路的电阻R4相连。
如图7所示，在本实施例中，所述幅度调整电路包括电流互感器U1，与电流互感器U1连接的整流器W，与整流器W相连的电位器VR1，负极输入端与电位器VR1相连的比较器OP1，一端与整流器W相连且另一端与比较器OP1 的正极输入端相连的电阻R10，与比较器OP1的输出端相连的电阻R11，负极输入端与电阻R11另一端相连的比较器OP2，与比较器OP2的输出端相连的电阻R12，基极与电阻R12另一端相连的三极管VT5，与三极管VT5的集电极相连的电阻R13，栅极与电阻R13另一端相连的场效应管Q2，负极与场效应管 Q2的源极相连且正极接地的二极管D2，以及一端与三极管VT5的发射极相连且另一端作为输出端的电阻R16；同时，所述场效应管Q2的源极还通过串接的电感线圈L2和电阻R14连接所述比较器OP1的负极输入端，所述场效应管Q2 的漏极接电压Vcc，所述电压Vcc通过电容电解电容C8接地，所述场效应管 Q2的栅极和漏极之间连接有电阻R15，比较器OP2的正极输入端接入基准电压 VREF。
通过上述设计，本实用新型通过控制电路检测射频开关中传输射频信号的功率，根据射频信号的功率大小选择对应的偏置信号输出电路生成并输出偏置信号，降低功率不匹配带来的损耗，减弱偏置电路可能导致的电磁辐射对接收性能的影响。因此，具有很高的使用价值和推广价值。
上述实施例仅为本实用新型的优选实施方式之一，不应当用于限制本实用新型的保护范围，但凡在本实用新型的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本实用新型一致的，均应当包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于SoC芯片的射频开关偏置电路，其特征在于，包括：
控制电路，用于检测通过射频开关的信号功率，生成控制信号；
第一偏置信号输出电路和第二偏置信号输出电路，用于输出偏置信号；
切换电路，连接于控制电路与第一偏置信号输出电路和第二偏置信号输出电路之间，根据控制信号选择相应的偏置信号输出电路；
RC振荡器，根据控制信号产生时钟信号至第一偏置信号输出电路和第二偏置信号输出电路；
幅度调整电路，与第一偏置信号输出电路和第二偏置信号输出电路相连，对输出的偏置信号进行幅度调节，以供所述射频开关工作。
2.根据权利要求1所述的一种用于SoC芯片的射频开关偏置电路，其特征在于，所述控制电路包括栅极相连并接入输入端Vin的功率管Q1和采样管Q1_SNS，与采样管Q1_SNS的源极相连的电感L1，串联后并联于电感L1两端的电阻R1、电容C1，正相输入端与电阻R1、电容C1公共端相连、反相输入端与电感L1、电容C1的公共端相连的运算放大器E1，以及电感L1相连且另一端接地的电容C2；其中，放大器E1的输出端输出控制信号。
3.根据权利要求2所述的一种用于SoC芯片的射频开关偏置电路，其特征在于，所述第一偏置信号输出电路包括与切换电路相连的电容C3，集电极与电容C3另一端相连的三极管VT1，一端与三极管VT1的发射极相连且另一端接地的电阻R2，一端与三极管VT1的基极相连且另一端与切换电路相连的电阻R3，以及并联后一端与三极管VT1的基极相连且另一端接地的电容C4、电感L2；其中，电容C3与三极管VT1的公共端作为偏置信号输出端。
4.根据权利要求3所述的一种用于SoC芯片的射频开关偏置电路，其特征在于，所述第二偏置信号输出电路包括与切换电路相连的电阻R4，集电极与电阻R4另一端相连的三极管VT2，一端与三极管VT2的发射极相连且另一端接地的电容C5，一端与三极管VT2的基极相连且另一端与切换电路相连的电阻R5，以及并联后一端与三极管VT2的基极相连且另一端接地的电容C6、电感L3；其中，电阻R4与三极管VT2的公共端作为偏置信号输出端。
5.根据权利要求4所述的一种用于SoC芯片的射频开关偏置电路，其特征在于，所述切换电路包括正极与放大器E1的输出端相连的二极管D1，与二极管D1负极分别连接的电阻R6和电容C7，与电阻R6另一端分别连接的电阻R7、三极管VT3集电极、三极管VT4基极和三极管VT3集电极，负极与三极管VT3基极连接的二极管D2，与二极管D2的负极和和三极管VT3的基极相连的开关S1、S2，与二极管D2正极分别连接的三极管VT3发射极和电阻R8，以及与电阻R8另一端连接的电阻R9；其中，电阻R9另一端连接三极管VT4发射极，开关S1的另一端与第一偏置信号输出电路的电容C3相连，开关S2的另一端与第二偏置信号输出电路的电阻R4相连。
6.根据权利要求5所述的一种用于SoC芯片的射频开关偏置电路，其特征在于，所述幅度调整电路包括电流互感器U1，与电流互感器U1连接的整流器W，与整流器W相连的电位器VR1，负极输入端与电位器VR1相连的比较器OP1，一端与整流器W相连且另一端与比较器OP1的正极输入端相连的电阻R10，与比较器OP1的输出端相连的电阻R11，负极输入端与电阻R11另一端相连的比较器OP2，与比较器OP2的输出端相连的电阻R12，基极与电阻R12另一端相连的三极管VT5，与三极管VT5的集电极相连的电阻R13，栅极与电阻R13另一端相连的场效应管Q2，负极与场效应管Q2的源极相连且正极接地的二极管D2，以及一端与三极管VT5的发射极相连且另一端作为输出端的电阻R16；同时，所述场效应管Q2的源极还通过串接的电感线圈L2和电阻R14连接所述比较器OP1的负极输入端，所述场效应管Q2的漏极接电压Vcc，所述电压Vcc通过电容电解电容C8接地，所述场效应管Q2的栅极和漏极之间连接有电阻R15，比较器OP2的正极输入端接入基准电压VREF。
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|---|---|---|---|---|
| CN112345072A (zh) * | 2020-09-11 | 2021-02-09 | 武汉联特科技有限公司 | Eml发光功率校准方法、ea负压及电流采样电路及设备 |
| CN112684238A (zh) * | 2021-01-08 | 2021-04-20 | 四川湖山电器股份有限公司 | 一种开关功率管负载电流实时监测电路及监测系统 |
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