CN216390921U - 功率放大器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种功率放大器，其包括依次连接的输入匹配网络电路、放大电路模块以及输出匹配网络电路，放大级电路包括依次连接的驱动级放大电路和输出级放大电路；偏置电路包括正温度系数电路和负温度系数电路，正温度系数电路用于产生具有正温度系数的第一偏置电压，并将第一偏置电压输出至驱动级放大电路，以使得驱动级放大电路的增益随温度升高而增大；第一偏置电压随温度升高而增大；负温度系数电路用于产生具有负温度系数的第二偏置电压，并将第二偏置电压输出至输出级放大电路，以使得输出级放大电路的增益随温度升高而减少；第二偏置电压随温度升高而减少。本实用新型的功率放大器的增益随温度变化的幅度小。

Description

功率放大器
技术领域
本实用新型涉及放大器电路领域，尤其涉及一种功率放大器。
背景技术
目前，移动通信技术的发展，尤其在手机通信的应用越来越广，功率放大器在手机通信系统中的射频放大电路模块中承担了越来越重要的角色。
相关技术的功率放大器包括依次连接的输入匹配网络电路、放大电路模块以及输出匹配网络电路，放大电路模块包括驱动级放大电路、输出级放大电路和偏置电路。偏置电路一般为采用传统的负温度系数的偏置电路，驱动级放大电路和输出级放大电路均由三级管实现电路功能。
然而，相关技术的功率放大器采用两级架构的驱动级放大电路和输出级放大电路，驱动级放大电路和输出级放大电路中的三级管的开启电压在低温升高，高温降低，为降低温度对功率放大器性能的影响，偏置电路一般为采用传统的负温度系数的偏置电路用以匹配高低温三极管的开启电压的不同导致的静态电流的差异，但是该补偿方式无法对高低温的增益差异进行补偿，使得功率放大器的增益随温度变化的较大。
因此，实有必要提供一种新的功率放大器解决上述问题。
实用新型内容
针对以上现有技术的不足，本实用新型提出一种增益随温度变化的幅度小的功率放大器。
为了解决上述技术问题，本实用新型的实施例提供了一种功率放大器，其包括依次连接的输入匹配网络电路、放大电路模块以及输出匹配网络电路，所述输入匹配网络电路用于将外部连接的前级电路与所述放大电路模块阻抗匹配；所述放大电路模块包括放大级电路和偏置电路，所述偏置电路用于调节所述放大级电路的偏置电压以实现调节所述放大级电路的输出增益大小；所述输出匹配网络电路用于实现其与外部连接的后级电路阻抗匹配；所述放大级电路包括依次连接的驱动级放大电路和输出级放大电路，所述驱动级放大电路用于放大信号，所述输出级放大电路用于放大信号；所述偏置电路包括正温度系数电路和负温度系数电路，所述正温度系数电路用于产生具有正温度系数的第一偏置电压，并将所述第一偏置电压输出至所述驱动级放大电路的输入，以使得所述驱动级放大电路的增益随温度升高而增大；所述第一偏置电压随温度升高而增大；所述负温度系数电路用于产生具有负温度系数的第二偏置电压，并将所述第二偏置电压输出至所述输出级放大电路的输入，以使得所述输出级放大电路的增益随温度升高而减少；所述第二偏置电压随温度升高而减少。
优选的，所述正温度系数电路包括具有正温度系数的第一电流镜电路，所述正温度系数电路通过所述第一电流镜电路输出所述第一偏置电压。
优选的，所述负温度系数电路包括具有负温度系数的第二电流镜电路，所述负温度系数电路通过所述第二电流镜电路输出所述第二偏置电压。
优选的，所述驱动级放大电路采用晶体管实现。
优选的，所述驱动级放大电路采用NPN三级管实现。
优选的，所述输出级放大电路采用晶体管实现。
优选的，所述输出级放大电路采用NPN三级管实现。
优选的，所述放大级电路还包括与所述驱动级放大电路并联设置的反馈电路，所述反馈电路用于调节所述放大级电路的增益。
优选的，所述放大级电路还包括设置于所述驱动级放大电路和所述输出级放大电路之间的级间匹配电路，所述级间匹配电路用于将所述驱动级放大电路和所述输出级放大电路实现阻抗匹配。
与相关技术相比，本实用新型的功率放大器通过设置偏置电路包括正温度系数电路和负温度系数电路，所述正温度系数电路将所述第一偏置电压输出至所述驱动级放大电路，以使得所述驱动级放大电路的增益随温度升高而增大；所述负温度系数电路将所述第二偏置电压输出至所述输出级放大电路，以使得所述输出级放大电路的增益随温度升高而减少。因此，所述放大级电路的增益为所述驱动级放大电路的正温度系数增益加上所述输出级放大电路的负温度系数增益，两种增益因高低温变化的幅度相互抵消，从而大幅度降低高低温对所述放大级电路的增益的影响。从而使得本实用新型的功率放大器的增益随温度变化的幅度小。
附图说明
下面结合附图详细说明本实用新型。通过结合以下附图所作的详细描述，本实用新型的上述或其他方面的内容将变得更清楚和更容易理解。附图中,
图1为本实用新型实施例一的功率放大器的电路结构图；
图2为本实用新型实施例二的放大级电路的电路结构图；
图3为相关技术的功率放大器的增益曲线示意图；
图4本实用新型功率放大器的增益曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
在此记载的具体实施方式/实施例为本实用新型的特定的具体实施方式，用于说明本实用新型的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本实用新型实施方式及本实用新型范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案，都在本实用新型的保护范围之内。
(实施例一)
本实用新型提供一种功率放大器100。请参考图1所示，图1为本实用新型实施例一的功率放大器的电路结构图。
所述功率放大器100包括依次连接的输入匹配网络电路1、放大电路模块2以及输出匹配网络电路3，
所述输入匹配网络电路1用于将外部连接的前级电路与所述放大电路模块2阻抗匹配。所述输入匹配网络电路1的输入端Pin作为所述功率放大器100的信号输入端。
具体的，所述放大电路模块2包括放大级电路21和偏置电路22。
所述放大级电路21包括依次连接的驱动级放大电路211和输出级放大电路212。
所述驱动级放大电路211用于放大信号。所述驱动级放大电路211采用晶体管实现。本实施例中，所述驱动级放大电路211采用NPN三级管实现。
所述输出级放大电路212用于放大信号。所述输出级放大电路212采用晶体管实现。本实施例中，所述输出级放大电路212采用NPN三级管实现。
所述偏置电路22用于调节所述放大级电路21的偏置电压以实现调节所述放大级电路21的输出增益大小。
具体的，所述偏置电路22包括正温度系数电路221和负温度系数电路222。
所述正温度系数电路221用于产生具有正温度系数的第一偏置电压VP，并将所述第一偏置电压VP输出至所述驱动级放大电路211的输入，以使得所述驱动级放大电路211的增益随温度升高而增大。所述第一偏置电压VP随温度升高而增大。
本实施例中，所述正温度系数电路221包括具有正温度系数的第一电流镜电路。所述正温度系数电路221通过所述第一电流镜电路输出所述第一偏置电压VP。
所述负温度系数电路222用于产生具有负温度系数的第二偏置电压VN，并将所述第二偏置电压VN输出至所述输出级放大电路212的输入，以使得所述输出级放大电路212的增益随温度升高而减少。所述第二偏置电压VN随温度升高而减少。
本实施例中，所述负温度系数电路222包括具有负温度系数的第二电流镜电路。所述负温度系数电路222通过所述第二电流镜电路输出所述第二偏置电压VN。
所述输出匹配网络电路3用于实现其与外部连接的后级电路阻抗匹配。所述输出匹配网络电路3的输出端Pout作为所述功率放大器100的信号输出端。
以下为所述功率放大器100减少温度对增益影响的工作原理：
所述正温度系数电路221产生具有正温度系数的第一偏置电压VP，所述第一偏置电压VP随温度升高而增大，从而使得所述驱动级放大电路211的增益随温度升高而增大。
所述负温度系数电路222用于产生具有负温度系数的第二偏置电压VN，所述第二偏置电压VN随温度升高而减少，从而使得所述输出级放大电路212的增益随温度升高而减少。
所述放大级电路21的增益为所述驱动级放大电路211的正温度系数增益加上所述输出级放大电路212的负温度系数增益，两种增益因高低温变化的幅度相互抵消，从而大幅度降低高低温对所述放大级电路21的增益的影响。从而使得本实用新型的功率放大器100的增益随温度变化的幅度小。
(实施例二)
本实用新型实施例二提供另一种功率放大器。请参考图2所示，图2为本实用新型实施例二的放大级电路的电路结构图。
实施例二的功率放大器与实施例一的功率放大器100电路基本相同，两种区别在于：
实施例二的功率放大器的放大级电路21A还包括与所述驱动级放大电路211A并联设置的反馈电路213和设置于所述驱动级放大电路211A和所述输出级放大电路212A之间的级间匹配电路214
所述反馈电路213用于调节所述放大级电路21A的增益。通过所述反馈电路213的调节功能，使得所述放大级电路21A的增益更为稳定，所述放大级电路21A的性能更好。
所述级间匹配电路214用于将所述驱动级放大电路211A和所述输出级放大电路212A实现阻抗匹配，从而使得所述放大级电路21A的信号放大的性能更优。
为了说明本实用新型功率放大器100在高低温变化时增益的变化情况，以下通过对一个相关技术的功率放大器和本实用新型功率放大器100的输出端Pout的信号进行增益测试。
请参考图3所示，图3为相关技术的功率放大器的增益曲线示意图。
相关技术的功率放大器在输出端Pout输出功率为15.897情况下，增益m71＝32.421dB；增益m72＝31.897dB；增益m73＝31.078dB。
相关技术的功率放大器在输出端Pout输出功率为28.085情况下，增益m81＝32.545dB；增益m82＝31.994dB；增益m83＝31.085dB。
请参考图4所示，图4本实用新型功率放大器的增益曲线示意图。
本实用新型功率放大器100在输出端Pout输出功率为16.002情况下，增益mm71＝31.724dB；增益mm72＝32.002dB；增益mm73＝31.771dB。
本实用新型功率放大器100在输出端Pout输出功率为28.102情况下，增益mm81＝31.081dB；增益mm82＝32.102dB；增益mm83＝31.754dB。
通过上述数据比较可得出，在输出端Pout输出功率相同时，本实用新型功率放大器100的高低温增益的差异小，即本实用新型的功率放大器100的增益随温度变化的幅度小。
需要指出的是，本实用新型采用的相关电路、模块、晶体管以及NPN三级管均为本领域常用的电路、模块和元器件，对应的具体的指标和参数根据实际应用进行调整，在此，不作详细赘述。
与相关技术相比，本实用新型的功率放大器通过设置偏置电路包括正温度系数电路和负温度系数电路，所述正温度系数电路将所述第一偏置电压输出至所述驱动级放大电路，以使得所述驱动级放大电路的增益随温度升高而增大；所述负温度系数电路将所述第二偏置电压输出至所述输出级放大电路，以使得所述输出级放大电路的增益随温度升高而减少。因此，所述放大级电路的增益为所述驱动级放大电路的正温度系数增益加上所述输出级放大电路的负温度系数增益，两种增益因高低温变化的幅度相互抵消，从而大幅度降低高低温对所述放大级电路的增益的影响。从而使得本实用新型的功率放大器的增益随温度变化的幅度小。
需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本实用新型而非限制本实用新型的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下对本实用新型进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本实用新型的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。

Claims (9)

1.一种功率放大器，其包括依次连接的输入匹配网络电路、放大电路模块以及输出匹配网络电路，
所述输入匹配网络电路用于将外部连接的前级电路与所述放大电路模块阻抗匹配；
所述放大电路模块包括放大级电路和偏置电路，所述偏置电路用于调节所述放大级电路的偏置电压以实现调节所述放大级电路的输出增益大小；
所述输出匹配网络电路用于实现其与外部连接的后级电路阻抗匹配；其特征在于，
所述放大级电路包括依次连接的驱动级放大电路和输出级放大电路，所述驱动级放大电路用于放大信号，所述输出级放大电路用于放大信号；
所述偏置电路包括正温度系数电路和负温度系数电路，
所述正温度系数电路用于产生具有正温度系数的第一偏置电压，并将所述第一偏置电压输出至所述驱动级放大电路的输入，以使得所述驱动级放大电路的增益随温度升高而增大；所述第一偏置电压随温度升高而增大；
所述负温度系数电路用于产生具有负温度系数的第二偏置电压，并将所述第二偏置电压输出至所述输出级放大电路的输入，以使得所述输出级放大电路的增益随温度升高而减少；所述第二偏置电压随温度升高而减少。
2.根据权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，所述正温度系数电路包括具有正温度系数的第一电流镜电路，所述正温度系数电路通过所述第一电流镜电路输出所述第一偏置电压。
3.根据权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，所述负温度系数电路包括具有负温度系数的第二电流镜电路，所述负温度系数电路通过所述第二电流镜电路输出所述第二偏置电压。
4.根据权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，所述驱动级放大电路采用晶体管实现。
5.根据权利要求4所述的功率放大器，其特征在于，所述驱动级放大电路采用NPN三级管实现。
6.根据权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，所述输出级放大电路采用晶体管实现。
7.根据权利要求6所述的功率放大器，其特征在于，所述输出级放大电路采用NPN三级管实现。
8.根据权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，所述放大级电路还包括与所述驱动级放大电路并联设置的反馈电路，所述反馈电路用于调节所述放大级电路的增益。
9.根据权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，所述放大级电路还包括设置于所述驱动级放大电路和所述输出级放大电路之间的级间匹配电路，所述级间匹配电路用于将所述驱动级放大电路和所述输出级放大电路实现阻抗匹配。
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