CN211791452U - 一种功率放大器的控制电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种功率放大器的控制电路，包括第一压控电流源，耦合至电流镜像管的集电极，所述电流镜像管的集电极电流与所述功率放大器的输出晶体管的集电极电流呈正相关；以及第二压控电流源，耦合至所述电流镜像管的基极，所述第二压控电流源的控制电压跟随所述电流镜像管的集电极电压。本实用新型利用需控制的功率放大器输出电流的镜像电流控制需控制的功率放大器的输出电流，以间接控制输出功率的方式实现了功率放大器的输出功率控制，避免了使用昂贵的片外精准电阻，节省了成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种功率放大器的控制电路。
背景技术
功率放大器是能把输入讯号的电压或功率放大的装置，由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成；被广泛用于通讯、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中。
功率放大器的输出功率需要控制在特定的范围内。以手机蜂窝数据射频前端为例，其功率放大器系统目前需要输出高达33dBm的功率。电池需要为功率放大器提供安培量级的电流，如果功率放大器的输出功率控制不当，很容易带来严重的散热问题。因此，研发一种能够对功率放大器输出功率进行控制使其在特定范围内具有重要意义。
实用新型内容
本实用新型在此的目的在于提供一种能够有效控制功率放大器的输出功率的功率放大器的控制电路。
为实现本实用新型的目的，在此提供的功率放大器的控制电路包括第一压控电流源，耦合至电流镜像管的集电极，所述电流镜像管的集电极电流与所述功率放大器的输出晶体管的集电极电流呈正相关；以及第二压控电流源，耦合至所述电流镜像管的基极，所述第二压控电流源的控制电压跟随所述电流镜像管的集电极电压。
优选地，所述第一压控电流源根据输入的控制电压生成与所述控制电压成指数关系的第一偏置电流，所述第一偏置电流耦合至所述电流镜像管的集电极。
优选地，所述控制电压经指数函数发生器进行指数变化后输入所述第一压控电流源。
优选地，所述第一压控电流源包括第一场效应管M1、第二场效应管M2和第三场效应管M3，所述控制电压加载于所述第一场效应管M1的栅极，所述第一场效应管M1的漏极接所述第二场效应管M2的漏极，所述第二场效应管M2的栅极接所述第三场效应管M3的栅极；所述第一场效应管M2的源极和所述第三场效应管M3的源极接电源VCC，所述第三场效应管M3漏极的输出耦合至所述电流镜像管的集电极；所述第二场效应管M2的栅极接所述第二场效应管M2的漏极，所述第三场效应管M3为所述第二场效应M2的电流镜像管。
优选地，所述第二场效应管M2的管子数为所述第三场效应管M3的管子数的1/N倍。
优选地，所述第二压控电流源根据所述电流镜像管的集电极电压和预设的固定电压生成第二偏置电流，所述第二偏置电流耦合至所述电流镜像管的基极，所述第二偏置电流与所述电流镜像管的集电极电压呈正相关。
优选地，还包括滤波电阻，所述滤波电阻的第一端耦合至所述电流镜像管的基极，所述滤波电阻的第二端耦合至所述功率放大器的输出晶体管的基极。
优选地，还包括滤波电容，所述滤波电容的第一端与所述滤波电阻的第二端以及所述功率放大器的输出晶体管的基极连接，所述滤波电容的第二端接地。
本实用新型的有益效果：本实用新型利用需控制的功率放大器输出电流的镜像电流控制需控制的功率放大器的输出电流，以间接控制输出功率的方式实现了功率放大器的输出功率控制，避免了使用昂贵的片外精准电阻，节省了成本。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本实用新型提供的控制电路的电路图；
图2为本实用新型提供的第一压控电流源的电路图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本实用新型将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
本实用新型为了实现了对功率放大器的输出功率进行控制，在此提供的一种功率放大器的控制电路包括第一压控电流源以及第二压控电流源G1。如图1所示，第一压控电流源耦合至电流镜像管T2的集电极，电流镜像管T2的集电极电流I2与功率放大器的输出晶体管T1的集电极电流I1呈正相关；第二压控电流源G1，耦合至电流镜像管T2的基极，第二压控电流源G1的控制电压跟随电流镜像管T2的集电极电压。其中电流镜像管T2的集电极电流I2与功率放大器的输出晶体管T1的集电极电流I1为镜像关系，通过控制电流镜像管T2的集电极电流I2能够实现对功率放大器的输出晶体管T1的集电极电流I1的控制，达到控制输出功率的目的。
本文中第一压控电流源根据输入的控制电压Vramp生成与控制电压Vramp成指数关系的第一偏置电流，第一偏置电流耦合至电流镜像管T2的集电极。控制电压Vramp经指数函数发生器进行指数转换，输出与控制电压Vramp呈指数关系的电流用来控制第一压控电流源使之输出一个和控制电压Vramp成正比的第一偏置电流。第一压控电流源将输出的第一偏置电流耦合至电流镜像管T2的集电极，在此电流镜像管T2的集电极电流I2与功率放大器的输出晶体管T1的集电极电流I1为镜像关系，功率放大器的输出功率受到功率放大器的输出晶体管T1的集电极电流I1的控制，因此也受到控制电压Vramp的控制。
在一具体实施例中，第一压控电流源可以为压控电流源G0。如图2所示，包括第二场效应管M2和第三场效应管M3，其中第一场效应管M1构成指数函数发生器，第二场效应管M2和第三场效应管M3构成压控电流源G0。控制电压Vramp先经指数函数发生器进行指数转换，输出与控制电压Vramp呈指数关系的电流I3。I3=k*(Vramp-Vth)2=k*(Vramp2-2Vth*Vramp+Vth2)，其中k为常数；I与ex的泰勒级数展开一致，因此电流I3与控制电压Vramp成指数关系。然后，电流I3经过第一压控电流源输出与电流I3成倍数关系的第一偏置电流I，I=N*I3。在另一具体实施例中，第一压控电流源还可以包括指数函数发生器和压控电流源G0。如图2所示，包括第一场效应管M1、第二场效应管M2和第三场效应管M3，其中第一场效应管M1构成指数函数发生器，第二场效应管M2和第三场效应管M3构成压控电流源G0。如图2所示，控制电压Vramp加载于第一场效应管M1的栅极，第一场效应管M1的漏极接第二场效应管M2的漏极，第二场效应管M2的栅极接第三场效应管M3的栅极，并第二场效应管M2的漏极；第二场效应管M2的源极和第三场效应管M3的源极接电源VCC，第三场效应管M3漏极的输出与控制电压Vramp成指数关系的第一偏置电流耦合至电流镜像管T2的集电极；第三场效应管M3为第二场效应M2的电流镜像管。其中，第二场效应管M2的管子数为第三场效应管M3的管子数的1/N倍，保证第三场效应管M3输出的电流I为第二场效应管M2输出电流的N倍，N为大于1的自然数。
控制电压Vramp加载于第一场效应管M1的栅极，经第一场效应管M1、第二场效应管M2和第三场效应管M3处理后，输出第一偏置电流I，第一偏置电流I可以表示为：I=N*I3=N*k*(Vramp-Vth)2=N*k*(Vramp2-2Vth*Vramp+Vth2)，其中k为常数；I与ex的泰勒级数展开一致，因此第一偏置电流I与控制电压Vramp成指数关系。
本文中第二压控电流源G1根据电流镜像管T2的集电极电压和预设的固定电压Vb生成第二偏置电流，第二偏置电流耦合至电流镜像管T2的基极和/或功率放大器的输出晶体管T1的基极。第二偏置电流I2与电流镜像管T2的集电极电压呈正相关。第二偏置电流I2为电流镜像管T2和功率放大器的输出晶体管T1提供适当大小的基极电流。当控制电压Vramp保持不变时，第一压控电流源G0的电流也会试图保持不变，此时如果功率放大器由于某种其它的原因而导致功率放大器的输出晶体管T1的集电极电流I1和电流镜像管T2的集电极电流I2变大时，电流镜像管T2的集电极电压就会下降，导致第二压控电流源G1生成的第二偏置电流减小，使功率放大器的输出晶体管T1和电流镜像管T2的基极电流变小，这样就可以阻止功率放大器的输出晶体管T1的集电极电流I1和电流镜像管T2的集电极电流I2变大，以防止功率放大器被烧毁。
本文提供的控制电路还包括滤波电阻RO，滤波电阻RO的第一端耦合至电流镜像管T2的基极，滤波电阻R0的第二端耦合至功率放大器的输出晶体管T1的基极。
本文提供的控制电路还包括滤波电容C1和滤波电容C0，滤波电容C1的第一端与滤波电阻R0的第二端以及功率放大器的输出晶体管的基极连接，滤波电容C1的第二端接地；滤波电容C0的第一端与电流镜像管T2的基极连接，第二端接地。
电阻R0和电容C0提供一定的滤波特性，以防止射频信号串扰。
本文中记载的功率放大器的输出晶体管T1指功率放大器中电流最大和功率最大的一级晶体管。
本文中，功率放大器的输出晶体管T1和电流镜像管T2采用相同的尺寸，但功率放大器的输出晶体管T1的管子数目是电流镜像管T2的N倍，N为大于1的自然数，以保证功率放大器的输出晶体管T1的输出电流是电流镜像管T2输出电流的N倍。
本文提供的控制电路中的第一压控电流源、第二压控电流源G1、滤波电阻R0、滤波电容C0和滤波电容C1可以分布独立布设；也可以集成在一块CMOS或者SOI芯片上，从而实现片上控制。
本文提供的控制电路利用电流镜像晶体管控制功率放大器的主放大晶体管的电流，以间接控制输出功率，避免使用昂贵的片外精准电阻，节省成本；利用第二压控电流源G1来控制功率放大器的输出晶体管T1和电流镜像管T2的基极电流，实现了负反馈控制功率放大器的输出晶体管T1的集电极电流。
本公开已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本公开的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本公开的范围。相反，在不脱离本公开的精神和范围内所作的变动与润饰，均属本公开的专利保护范围。
Claims (8)
1.一种功率放大器的控制电路，其特征在于，包括：
第一压控电流源，耦合至电流镜像管的集电极，所述电流镜像管的集电极电流与所述功率放大器的输出晶体管的集电极电流呈正相关；
第二压控电流源，耦合至所述电流镜像管的基极，所述第二压控电流源的控制电压跟随所述电流镜像管的集电极电压。
2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述第一压控电流源根据输入的控制电压生成与所述控制电压成指数关系的第一偏置电流，所述第一偏置电流耦合至所述电流镜像管的集电极。
3.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述控制电压经指数函数发生器进行指数变化后输入所述第一压控电流源。
4.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于：所述第一压控电流源包括第一场效应管M1、第二场效应管M2和第三场效应管M3，所述控制电压加载于所述第一场效应管M1的栅极，所述第一场效应管M1的漏极接所述第二场效应管M2的漏极，所述第二场效应管M2的栅极接所述第三场效应管M3的栅极；所述第一场效应管M1的源极和所述第三场效应管M3的源极接电源VCC，所述第三场效应管M3漏极的输出耦合至所述电流镜像管的集电极；所述第二场效应管M2的栅极接所述第二场效应管M2的漏极，所述第三场效应管M3为所述第二场效应管M2的电流镜像管。
5.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于：所述第二场效应管M2的管子数为所述第三场效应管M3的管子数的1/N倍。
6.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述第二压控电流源根据所述电流镜像管的集电极电压和预设的固定电压生成第二偏置电流，所述第二偏置电流耦合至所述电流镜像管的基极，所述第二偏置电流与所述电流镜像管的集电极电压呈正相关。
7.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，还包括滤波电阻，所述滤波电阻的第一端耦合至所述电流镜像管的基极，所述滤波电阻的第二端耦合至所述功率放大器的输出晶体管的基极。
8.根据权利要求7所述的控制电路，其特征在于，还包括滤波电容，所述滤波电容的第一端与所述滤波电阻的第二端以及所述功率放大器的输出晶体管的基极连接，所述滤波电容的第二端接地。
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