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Die
vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der
koreanischen Patentanmeldung
Nr. 10-2008-0132660 , angemeldet am 23. Dezember 2008 beim
Korean Intellectual Property Office, die durch Bezugnahme eingeschlossen
ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Leistungsverstärkersystem
mit einem Leistungsverstärker und insbesondere ein Leistungsverstärkersystem mit
einer Leistungssteuerungsfunktion, die eine genaue und effiziente
Leistungssteuerung durch eine gleichzeitige Steuerung einer Bias-Spannung
und eines Bias-Stroms des Leistungsverstärkers ermöglicht.
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Beschreibung des Standes der
Technik
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Durch
die stetige Weiterentwicklung in der Mobilkommunikation wächst
die Nachfrage nach Leistungsverstärkern zur Leistungsverstärkung
von RF-Signalen in RF-Einheiten mobiler Kommunikationsgeräte.
Insbesondere aus Forschung und Lehre wurden Leistungsverstärker
bekannt, wobei durch die Anwendung der CMOS-Technologie neue Möglichkeiten
der Integration und Reduktion von Größe, Gewicht
und Dicke solcher Geräte realisiert wurden. Daneben wurden
große Anstrengungen in die Entwicklung von Leistungssteuerungsschaltungen
von Leistungsverstärkern gesteckt, welche die Leistung von
Leistungsverstärkern stabil steuern können.
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Im
Stand der Technik ist es bekannt, dass eine Leistungssteuerungsschaltung
eines Leistungsverstärkers ein Verfahren zur Spannungsermittlungssteuerung
zur Ermittlung einer Bias-Spannung des Leistungsverstärkers
nutzt, welches den Wert der ermittelten Bias-Spannung mit einer
vorbestimmten Referenzspannung vergleicht und den Wert der Bias-Spannung
entsprechend des Vergleichsergebnisses festlegt. Da die Spannungsermittlung
und das Steuerungsverfahren gemäß dem Stand der
Technik den Wert des Bias-Stroms nicht berücksichtigt,
kann es unmöglich sein, die gewünschte Leistung
aufgrund von Änderungen des Bias-Stroms zu erhalten. Insbesondere
kann eine Spannungsermittlungssteuerungsschaltung gemäß dem
Stand der Technik die Leistung eines Leistungsverstärkers
nicht in gewünschte Bereiche steuern, da es zu Änderungen des
Bias-Stroms kommt, wenn sich der Ladungswiderstand ändert.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Leistungsverstärkersystem
mit einer Leistungssteuerungsfunktion anzugeben, das die Leistung
des Leistungsverstärkers unter Verwendung der Bias-Spannung
als auch des Bias-Stroms steuern kann.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe ist ein Leistungsverstärkersystem
mit einer Leistungssteuerungsfunktion vorgesehen, welches umfasst:
einen Leistungsverstärker, der eine Bias-Spannung und einen
Bias-Strom von einer Spannungsquelle erhält und einen Gain
(Verstärkung) aufweist, der entsprechend des Werts der
Bias-Spannung und des Bias-Stroms gesteuert ist; einen Spannungsermittlungs-Controller,
der den Wert der Bias-Spannung, welche dem Leistungsverstärker
zugeführt wird, ermittelt und den Wert der Bias-Spannung
mit einer vorbestimmten Referenzspannung zur Steuerung des Werts
der Bias-Spannung vergleicht; und einen Stromermittlungs-Controller,
der den Wert einer Spannung mit einem Wert gleich des Werts des
Bias-Stroms ermittelt, welcher dem Leistungsverstärker
zugeführt wird, und der den Wert der Spannung gleich dem
Wert des Bias-Stroms mit der Referenzspannung zur Steuerung des
Werts des Bias-Stroms vergleicht.
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Der
Spannungsermittlungs-Controller kann umfassen: einen ersten Komparator
mit einem Input-Terminal zur Aufnahme der Referenzspannung und ein
anderes Input-Terminal, welches mit dem Bias-Spannungs-Input-Terminal
des Leistungsverstärkers verbunden ist und die Bias-Spannung
aufnimmt, und der mit einem Output-Terminal, welches ein Vergleichsergebnis
aus dem Vergleich des Wertes der Referenzspannung mit der Bias-Spannung
ausgibt; und einen ersten Transistor mit einem Source-Anschluss
und einem Drain-Anschluss, welche mit einer Spannungsquelle oder
dem Bias-Spannungs-Input-Terminal des Leistungsverstärkers
verbunden sind, und mit einem Gate-Anschluss, der mit dem Output-Terminal
des ersten Komparators verbunden ist.
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Der
Stromermittlungs-Controller kann umfassen: einen zweiten Widerstand
mit einem Gate-Anschluss, der mit dem Gate-Anschluss des ersten
Transistors verbunden ist und einen Source-Anschluss, der mit der
Spannungsquelle verbunden ist; eine Operationsverstärker
mit einem nicht-invertierenden Input-Terminal, welche mit dem Drain-Anschluss
des ersten Transistors oder einem Drain-Anschluss des zweiten Transistors
verbunden ist; einen dritten Transistor mit einem Gate-Anschluss,
welcher mit einem Output-Terminal des Operationsverstärkers
verbunden ist, und einem Drain-Anschluss, welcher mit einem Drain-Anschluss des
zweiten Transistors verbunden ist; einen vierten Transistor mit
einem Gate-Anschluss, welcher mit dem Gate-Anschluss des dritten
Transistors verbunden ist, und einem Source-Anschluss, welcher mit
einem Source-Anschluss des dritten Verstärkers verbunden
ist; einen fünften Transistor mit einem Drain-Anschluss
und einem Gate-Anschluss, welche gemeinsam mit einem Drain-Anschluss
des vierten Transistors verbunden sind, und einem Source-Anschluss
zur Aufnahme einer Spannung gleich der Spannungsquelle; einen sechsten
Transistor mit einem Gate-Anschluss, welcher mit dem Gate-Anschluss
des fünften Transistors verbunden ist, und einen Source-Anschluss,
welcher die Spannung gleich der Spannungsquelle aufnimmt; einen
Stromermittlungs-Widerstand mit einem Terminal, welches mit einem
Drain-Anschluss des sechsten Transistors verbunden ist, und welches
die Spannung mit einem Wert gleich dem Wert des Bias-Stroms ermittelt;
einen zweiten Komparator mit zwei Input-Terminals, die die Referenzspannung
und die Spannung an einem Verbindungspunkt zwischen dem Drain-Anschluss
des sechsten Transistors und dem Stromermittlungs-Widerstand erhalten,
und einem Output-Terminal, welches ein Ergebnis aus dem Vergleich
des Werts der Referenzspannung mit der Spannung am Verbindungspunkt
zwischen dem Drain-Anschluss des sechsten Transistors und dem Stromermittlungs-Widerstand
ausgibt; und eine Bias-Strom-Steuerungs-Schaltung, die einen Stromspiegel
mit einer Eingangsleitung für den Bias-Strom bildet, um
den Wert des Bias-Stroms entsprechend der Ausgabe des zweiten Komparators
zu steuern.
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Die
Spannung, die den gleichen Wert wie die Spannungsquelle aufweist,
welche mit den Source-Anschlüssen des fünften
und sechsten Transistors verbunden ist, wird über einen
Spannungsregler bereitgestellt.
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Das
Leistungsverstärkersystem kann ferner ein Vorverzerrungs-Teil
umfassen, welches zwischen dem einen Input-Terminal des zweiten
Komparators und dem Verbindungspunkt zwischen dem Drain-Anschluss
des sechsten Komparators und dem Stromermittlungs-Widerstand geschaltet
ist und den Wert der Spannung am Verbindungspunkt zwischen dem Drain-Anschluss
des sechsten Komparators und dem Stromermittlungs-Widerstand auf
eine vorbestimmte Größenordnung einstellt, um
die Spannung mit dem eingestellten Wert an ein Input-Terminal des zweiten
Komparators weiterzugeben.
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Der
Leistungsverstärker kann einen Transistor mit einem Source-Anschluss
zum Erhalt der Bias-Spannung sowie des Bias-Stroms umfassen und die
Bias-Strom-Steuerungs-Schaltung kann einen Transistor umfassen,
der einen Stromspiegel mit dem Transistor aus dem Leistungsverstärker
bildet, und einen Gate-Anschluss zu Erhalt der Ausgabe des zweiten
Komparators umfasst.
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Der
Leistungsverstärker kann einen siebten Transistor mit einem
Source-Anschluss zum Erhalt der Bias-Spannung und des Bias-Stroms
und einen achten Transistor mit einem Drain-Anschluss, welcher mit
dem Source-Anschluss des siebten Transistors verbunden ist, und
einen Source-Anschluss, welcher mit der Masse verbunden ist, umfassen.
Die Bias-Strom-Steuerungsschaltung kann einen neunten Transistor
mit einen Gate-Anschluss, welcher mit dem Gate-Anschluss des siebten
Transistors verbunden ist und die Ausgabe des zweiten Komparators durch
dessen Gate-Anschluss erhält, und einen zehnten Transistor
mit einem Drain-Anschluss und einem Gate-Anschluss, welche mit einem
Source-Anschluss des neunten Transistors verbunden ist, sowie einen
Gate-Anschluss, welcher mit einem Gate-Anschluss des achten Transistors
verbunden ist, und einen Source-Anschluss, welcher mit Masse verbunden
ist, umfassen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden anhand
der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den angefügten
Zeichnungen besser verständlich, wobei die Zeichnungen
Folgendes zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm, welches ein Leistungsverstärkersystem mit
einer Leistungssteuerungsfunktion gemäß einer
beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform
zeigt, und
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2 ein
detailliertes Schaltbild des Leistungsverstärkersystems
aus 1.
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Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Beispielhafte
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im
Folgenden detailliert unter Bezugnahme auf die angefügten
Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
ein Blockdiagramm, welches ein Leistungsverstärkersystem
mit einer Leistungssteuerungsfunktion gemäß einer
beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform
zeigt. 2 zeigt ein detailliertes Schaltbild des Leistungsverstärkersystems
aus 1.
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Wie
aus 1 ersichtlich, umfasst ein Leistungsverstärkersystem
mit einer Leistungssteuerungsfunktion gemäß dieser
Ausführungsform einen Leistungsverstärker 10,
einen Spannungsermittlungs-Controller 20 und einen Stromermittlungs-Controller 30.
Der Spannungsermittlungs-Controller 20 detektiert eine
Bias-Spannung Vd, die dem Leistungsverstärker 10 zugeführt
wird, und steuert den Wert der ermittelten Bias-Spannung. Der Stromermittlungs-Controller 30 detektiert
einen Bias-Strom Id, der dem Leistungsverstärker 10 zugeführt
wird, und steuert den Wert des Bias-Stroms.
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Der
Leistungsverstärker 10 kann durch ein CMOS-Herstellungsverfahren
hergestellt sein und umfasst wenigstens einen Transistor. Beispielsweise besteht
eine der einfachsten Konfigurationen des Leistungsverstärkers 10 aus
einem Transistor 11, der einen Source-Anschluss zum Erhalt
der Bias-Spannung Vd sowie des Bias-Stroms Id aufweist. Vorliegend
kann dem Transistor 11 ein RF-Eingangssignal über
einen Gate-Anschluss (Gatter-Anschluss) zugeführt werden
und ein verstärktes RF-Ausgangssignal kann über
den Drain-Anschluss des Transistors 11 ausgegeben werden.
In einer anderen beispielhaften Ausführung gemäß 2 ist
der Leistungsverstärker 10 als ein Cascode-Verstärker
ausgebildet, der einen Transistor 12 mit einem Source-Anschluss
zum Empfang der Bias-Spannung Vd sowie des Bias-Stroms Id und einen
Transistor 13 mit einem Drain-Anschluss, der mit dem Source-Anschluss
des Transistors 12 verbunden ist, und einen Source-Anschluss, der
mit Masse verbunden ist, umfasst. In dem in 2 gezeigten
Beispiel kann ein RF-Eingangssignal in den Gate-Anschluss des Transistors 13 eingeleitet
werden und ein verstärktes RF-Ausgangssignal über
den Drain-Anschluss des Transistors 12 ausgegeben werden.
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Der
Spannungsermittlungs-Controller 20 ermittelt die Spannung
Vd eines Bias-Spannungsinput-Terminals des Leistungsverstärkers 10 und
vergleicht den Wert der ermittelten Spannung mit einer vorgegebenen
Referenzspannung (Vramp in 2) zur Steuerung
des Werts der Bias-Spannung. Wie in 2 gezeigt
ist, kann der Spannungsermittlungs-Controller 20 einen
Komparator 21 und einen Transistor 22 umfassen.
Der Komparator 21 vergleicht den Wert der Bias-Spannung
des Leistungsverstärkers 10 mit der Referenzspannung
Vramp, welche von einer externen Quelle bereitgestellt wird, um
das Ergebnis des Vergleichs über ein Output-Terminal auszugeben.
Der Transistor 22 umfasst einen Source-Anschluss und einen
Drain-Anschluss, die mit einer Spannungsquelle VBAT respektive
dem Bias-Spannungs-Input-Terminal des Leistungsverstärkers 10 und
einem Gate-Anschluss, der mit dem Output-Terminal des Komparators 21 verbunden
ist, verbunden sind.
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Der
Stromermittlungs-Controller 30 ermittelt eine Spannung,
die den gleichen Wert wie der Bias-Strom, der dem Leistungsverstärker 10 zugeführt wird,
aufweist, und vergleicht den Wert der Spannung, die den gleichen
Wert wie der Bias-Strom aufweist, mit der vorgegebenen Referenzspannung Vramp,
um derart den Wert des Bias-Stroms zu steuern. Wie speziell in 2 gezeigt
ist, kann der Stromermittlungs-Controller 30 eine Vielzahl
an Stromspiegelschaltungen zur Ermittlung des Bias-Stroms Id umfassen.
Der Stromermittlungs-Controller 30 kann einen Transistor 31,
einen Operationsverstärker 32, einen Transistor 331,
einen Transistor 332, einen Transistor 341, einen
Transistor 342, einen Stromermittlungswiderstand 35,
einen Komparator 37 und eine Bias-Stromsteuerschaltung 38 umfassen.
Der Transistor 31 umfasst einen Gate-Anschluss, welcher
mit dem Gate-Anschluss des Transistors 22 des Spannungsermittlungs-Controllers 20 verbunden
ist, und einen Source-Anschluss, welcher mit der Spannungsquelle
VBAT verbunden ist. Der Operationsverstärker 32 umfasst
ein nicht-invertierendes Input-Terminal und ein invertierendes Input-Terminal,
welche mit den Drain-Anschlüssen des Transistors 22 bzw. des
Transistors 31 verbunden sind. Der Transistor 331 umfasst
einen Gate-Anschluss, welcher mit dem Output-Terminal des Operationsverstärkers 32 verbunden
ist, und einen Drain-Anschluss, der mit dem Drain-Anschluss des
Transistors 31 verbunden ist. Der Transistor 332 umfasst
einen Gate-Anschluss, welcher mit dem Gate-Anschluss des Transistors 331 verbunden
ist, und eine Source-Anschluss, der mit dem Source-Anschluss des
Transistors 331 verbunden ist. Der Transistor 341 umfasst
einen Drain-Anschluss und einen Gate-Anschluss, welche gemeinsam
mit einem Drain-Anschluss des Transistors 332 und einem
Source-Anschluss zum Erhalt einer Spannung VREG gleich
der Spannungsquelle, verbunden sind. Der Transistor 342 umfasst
einen Gate-Anschluss, welcher mit dem Gate-Anschluss des Transistors 341 verbunden
ist, und einen Source-Anschluss, der die Spannung VREG gleich
der Spannungsquelle erhält. Der Stromermittlungs-Widerstand 35 umfasst
ein Terminal, welches mit einem Drain- Anschluss des Transistors 342 verbunden
ist, und ermittelt Spannungen mit einem Wert gleich dem Bias-Strom.
Der Komparator 37 umfasst zwei Input-Terminals zum Erhalt
der Referenzspannung Vramp und der Spannung an einem Verbindungspunkt
zwischen dem Drain-Anschluss des Transistors 342 und dem
Stromermittlungswiderstand 35, und ein Output-Terminal,
welches das Ergebnis aus dem Vergleich des Werts der Referenzspannung Vramp
mit der Spannung am Verbindungspunkt zwischen dem Drain-Anschluss
des Transistors 342 und dem Stromermittlungswiderstand 35 ausgibt.
Die Bias-Strom-Steuerungs-Schaltung 38 bildet einen Stromspiegel
mit einer Eingangsleitung für den Bias-Strom zur Steuerung
des Werts des Bias-Stroms Id entsprechend der Ausgabe des Komparators 37. Vorliegend
kann der Stromermittlungs-Controller 30 ferner ein Vorverzerrungsteil 36,
welches zwischen einem der Input-Terminals des Komparators 37 und dem
Verbindungspunkt zwischen dem Drain-Anschluss des Transistors 342 und
dem Stromermittlungswiderstand 35 verbunden ist, umfassen.
Das Vorverzerrungsteil 36 stellt den Wert der Spannung am
Verbindungspunkt zwischen dem Drain-Anschluss des Transistors 342 und
dem Stromermittlungswiderstand 35 auf einen vorbestimmten
Maßstab ein und stellt die Spannung mit dem eingestellten
Wert einem Input-Terminal des Komparators 37 bereit.
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Die
Bias-Strom-Steuerungs-Schaltung 38 bildet einen Stromspiegel
mit der Eingangsleitung für den Bias-Strom entsprechend
der Ausgabe des Komparators 37 um derart den Wert des Bias-Stroms Id
zu steuern. In der Ausführungsform, wonach der Leistungsverstärker 10 den
Transistor 11 mit dem Source-Anschluss, der die Bias-Spannung
und den Bias-Strom erhält, umfasst, kann die Bias-Strom-Steuerungs-Schaltung 38 als
Schaltung implementiert werden, die einen Gate-Anschluss umfasst,
der einen Stromspiegel mit dem Transistor 11 des Leistungsverstärkers 10 bildet
und die Ausgabe des Komparators 37 erhält. Währenddessen
kann in der Ausführungsform, wonach der Leistungsverstärker 10 den
Transistor 12 mit dem Source-Anschluss, der die Bias-Spannung
und den Bias-Strom erhält, und den Transistor 13 umfasst,
dessen Drain-Anschluss mit dem Source-Anschluss des Transistors 12 und
dessen Source-Anschluss mit der Masse verbunden ist, kann die Bias-Strom-Steuerungs-Schaltung 38 einen Transistor 381 und
einen Transistor 383 umfassen. Der Transistor 381 weist
einen Gate-Anschluss auf, welcher mit dem Gate-Anschluss des Transistors 12 verbunden
ist und die Ausgabe des Komparators 37 durch dessen Gate-Anschluss
erhält. Der Transistor 383 hat einen Drain-Anschluss
und einen Gate-Anschluss, welcher mit dem Source-Anschluss des Transistors 381 verbunden
ist, der Gate-Anschluss ist mit dem Gate-Anschluss des Transistors 13 und
ein Source-Anschluss mit Masse verbunden. Ferner kann ein Widerstand 382 zwischen
den Source-Anschluss des Transistors 381 und den Drain-Anschluss
des Transistors 383 geschaltet sein.
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Die
Arbeitsweise und Wirkung des Leistungsverstärkers gemäß der
beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform
wird nun genauer beschrieben.
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Wie
in 2 gezeigt ist, kann in dem Leistungsverstärkersystem
gemäß dieser Ausführungsform der Leistungsverstärker 10 die
beiden Transistoren 12 und 13 umfassen, welche
in einer Cascode-Konfiguration miteinander verbunden sind. Ein RF-Eingangssignal
RFIN wird dem Gate-Anschluss des Transistors 13 zugeführt.
Das RF-Eingangssignal RFIN wird mittels
eines Verstärkers, welcher von den Werten der Bias-Spannung
und des Bias-Stroms gesteuert wird, verstärkt, um derart
ein RF-Ausgangssignal RFOUT über
den Drain-Anschluss des Transistors 12 auszugeben. Die
Bias-Spannung und der Bias-Strom werden dem Drain-Anschluss des Transistors 12 des
Leistungsverstärkers 10 zugeführt. Das
heißt, dass bei dem Leistungsverstärker 10 der
Drain-Anschluss des Transistors 12 als Input-Terminal für
die Bias-Spannung und den Bias-Strom dient.
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Der
Leistungsverstärker 10 erhält die Bias-Spannung
und den Bias-Strom von der Spannungsquelle VBAT wie
zum Beispiel einer Batterie. Das Input-Terminal (Drain-Anschluss
des Transistors 12), welches die Bias-Spannung oder den
Bias-Strom in dem Leistungsverstärker 10 erhält,
ist mit einem Input-Terminal des Komparators 21 in der
Spannungsermittlungs-Steuerungseinheit 20 verbunden. Die Referenzspannung
Vramp, welche als Referenz zur Steuerung der Bias-Spannung dient,
wird von einer externen Quelle dem anderen Input-Terminal des Komparators 21 zugeführt.
Der Komparator 21 vergleicht den Wert der Bias- Spannung,
welche dem Leistungsverstärker 10 zugeführt
wird, mit der Referenzspannung Vramp und gibt einen Vergleichswert entsprechend
der Differenz an den Gate-Anschluss des Transistors 22 in
der Spannungsermittlungssteuerungs-Einheit 20 aus. Der
Widerstand zwischen dem Source-Anschluss und dem Drain-Anschluss des
Transistors 22 wird entsprechend dem Vergleichswert, welcher
dem Gate-Anschluss des Transistors 22 zugeführt
wird, bestimmt. Deshalb wird der Widerstand des Transistors 22 entsprechend
der Ausgabe des Komparators 21 eingestellt, um den Wert
des Spannungsabfalls bedingt durch den Transistor 22 zu
steuern, um derart den Wert der Bias-Spannung, welche dem Bias-Spannungs-Input-Terminal
des Leistungsverstärkers 10 zugeführt wird,
einzustellen.
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Der
Spannungsermittlungs-Controller 30 steuert den Wert des
Stroms (Bias-Stroms) der Leitungen, welche die Spannungsquelle VBAT mit dem Leistungsverstärker 10 verbinden,
zur gleichen Zeit wie die Spannungsermittlungssteuerungs-Einheit 20 die
Bias-Spannung steuert. Zunächst wird der Transistor 31 in
dem Stromermittlungs-Controller 30 über einen
Schaltkreis mit dem Transistor 22 des Spannungsermittlungs-Controllers 20 verbunden,
sodass der Transistor 31 und der Transistor 22 die
gleichen Gate-, Source- und Drain-Spannungen aufweisen. Als Ergebnis
wird der Bias-Strom auf den Transistor 31 kopiert und der
Strom fließt durch den Source-Anschluss zum Drain-Anschluss
des Transistors 31. Das heißt, dass ein Strom,
der vom Source-Anschluss zum Drain-Anschluss des Transistors 31 fließt,
zu einem Strom wird, der durch die Ermittlung des Bias-Stroms erhalten
wird. Im vorliegenden Fall, in dem die beiden Input-Terminals des
Operationsverstärkers 32 mit den Drain-Anschlüssen
des Transistors 22 bzw. des Transistors 31 verbunden
sind, können die Drain-Spannungen der beiden Transistoren 22 und 31 unter
Verwendung einer virtuellen Masse an den beiden Input-Terminals
des Operationsverstärkers 32 einander angeglichen
werden, wodurch sich eine genauere Stromermittlung ergibt. Der Wert
des wirklichen Bias-Stroms kann eingestellt und über die
Einstellung der Breite und Länge des Transistors 31 im
Vergleich zu dem Transistor 22 kopiert werden. Beispielsweise
wird der Bias-Strom in einem Maßstab von 1:500 kopiert und
der Strom fließt durch den Source-Anschluss zum Drain-Anschluss
des Transistors 31.
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Der
Strom, der durch den Source-Anschluss zum Drain-Anschluss des Transistors 31 fließt,
wird durch den Transistor 331 und den Transistor 332 gespiegelt
und nochmals von dem Transistor 341 und dem Transistor 342 gespiegelt.
Folglich entspricht ein Strom, der durch den Source-Anschluss zum Drain-Anschluss
des Transistors 342 fließt, dem Bias-Strom, welcher
von dem Transistor 31 ermittelt wurde. In dieser Schaltungskonfiguration
können die Source-Anschlüsse der Transistoren 341 und 342 mit der
oben beschriebenen Spannungsquelle VBAT verbunden
sein. Für eine genauere Stromermittlung können
die Source-Anschlüsse der Transistoren 341 und 342 mit
einer konstanten Spannungsquelle VREG, wie
zum Beispiel einem Regulator, verbunden werden. Im eigentlichen
Sinne wird erfindungsgemäß der Bias-Strom durch
Verwendung des Transistors, der den Stromspiegel mit der Leitung,
durch welche der Bias-Strom bereitgestellt wird, bildet, ermittelt.
Im Stand der Technik ist ein Verfahren bekannt, welches einen Widerstand
direkt mit einer Bias-Leitung verbindet, um einen Strom zu ermitteln.
Jedoch treten bei diesem Verfahren Spannungs- und Stromverluste aufgrund
des Widerstands auf. Dahingegen wird erfindungsgemäß ein
Stromspiegel mit Versorgungsleitungen des Bias-Stroms durch die
Verwendung von Transistoren gebildet und der Bias-Strom wird durch Verwendung
des Stromspiegels kopiert, um den Bias-Strom zu ermitteln. Aus diesem
Grund kann durch die Erfindung im Vergleich zu dem aus dem Stand der
Technik bekannten Verfahren, wonach der Bias-Strom durch direktes
Verbinden eines Widerstands mit einer Bias-Stromversorgungsleitung
ermittelt wird, eine deutliche Reduzierung des Spannungs- sowie
des Stromverlusts realisiert werden.
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Der
Strom, der durch den Source-Anschluss zu dem Drain-Anschluss des
Transistors 342 fließt, wird als eine diesem entsprechende
Spannung von dem Stromermittlungswiderstand 35, welcher
mit dem Drain-Anschluss des Transistors 342 verbunden ist,
ermittelt. Das heißt, dass die Spannung, welche gemäß dem
Wert des Stroms, der durch den Source-Anschluss zu dem Drain-Anschluss
des Transistors 342 fließt, am Verbindungspunkt
zwischen dem Transistor 342 und dem Stromermittlungswiderstand 35 mit
einem vorgegebenen Widerstandswert, ermittelt wird.
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Die
Spannung, die am Verbindungspunkt zwischen dem Stromermittlungswiderstand 35 und dem
Transistor 342 ermittelt wird, wird einem Input-Terminal
des Komparators 37 zugeführt und die Referenzspannung
Vramp wird dem anderen Input-Terminal des Komparators 37 zugeführt.
Daraufhin vergleicht der Komparator 37 den Wert der Spannung,
welche dem Bias-Strom entspricht, mit der Referenzspannung Vramp,
um derart eine Spannung, welche dem Vergleichsergebnis entspricht,
auszugeben. Wie oben beschrieben kann das Leistungsverstärkersystem
gemäß dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform
gleichzeitig die Bias-Spannung und den Bias-Strom durch Steuerung
des Werts der Referenzspannung Vramp steuern.
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Das
Vorverzerrungs-Teil 36 kann zwischen dem Komparator 37 und
dem Verbindungspunkt zwischen dem Stromermittlungswiderstand 35 und
dem Transistor 342 angeordnet sein. Das Vorverzerrungs-Teil 36 stellt
den Wert der Spannung, welcher am Verbindungspunkt zwischen dem
Drain-Anschluss des Transistors 342 und dem Stromermittlungswiderstand 35 ermittelt
wird, auf einen vorgegebenen Maßstab ein und stellt die
Spannung mit dem derart eingestellten Wert einem Input-Terminal
des Komparators 37 bereit. Das heißt, dass das
Vorverzerrungs-Teil 36 eine Einstellung des Maßstabs
des Werts der Spannung, welche am Verbindungspunkt zwischen dem
Stromermittlungswiderstand 35 und dem Transistor 342 anliegt,
durchführt, sodass der Wert der ermittelten Spannung mit
dem Wert der Referenzspannung Vramp verglichen werden kann.
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Das
Vergleichsergebnis des Komparators 37 wird der Bias-Stromsteuerungsschaltung 38 zugeführt.
Die Bias-Stromsteuerungsschaltung 38 bildet einen Stromspiegel
mit der Leitung für den Leistungsverstärker 10,
durch welche der Bias-Strom zur Kontrolle des Werts des Bias-Stroms
bereitgestellt wird. Wie in der Ausführungsform gemäß 2,
in welcher der Leistungsverstärker 10 den Transistor 12 mit
dem Source-Anschluss zum Erhalt der Bias-Spannung sowie des Bias-Stroms
und den Transistor 13 mit dem Drain- Anschluss, welcher
mit dem Source-Anschluss des Transistors 12 und dem Source-Anschluss,
welcher mit Masse verbunden ist, umfasst, ist der Bias-Strom-Steuerungs-Schaltung 38 der Transistor 381 zugehörig,
dessen Gate-Anschuss mit dem Gate-Anschluss des Transistors 12 verbunden ist
und die Ausgabe des Komparators 37 durch dessen Gate-Anschluss
erhält, und den Transistor 383 umfasst, dessen
Drain-Anschluss und Gate-Anschluss mit dem Source-Anschluss des
Transistors 381 verbunden sind, der Gate-Anschluss, der
mit dem Gate-Anschluss des Transistors 13 verbunden ist,
und den Source-Anschluss, der mit Masse verbunden ist. Die Bias-Strom-Steuerungs-Schaltung 38 implementiert
ferner einen Stromspiegel unter Verwendung der Transistoren 12 und 13 in
dem Leistungsverstärker 10. Der Wert des Stroms,
der durch den Drain-Anschluss zu dem Source-Anschluss des Transistors 381,
dessen Gate-Anschluss mit dem Output-Terminal des Komparators 37 verbunden
ist, fließt, wird entsprechend des Ergebnisses des Komparators 37 bestimmt,
sodass der Wert des Stroms, der durch die Transistoren 12 und 13 in
dem Leistungsverstärker, welcher die Stromspiegel-Konfiguration
implementiert, bestimmt wird.
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Wie
oben beschrieben, können sowohl Bias-Spannung als auch
Bias-Strom des Leistungsverstärkers 10 gemäß der
Ausführungsform der Erfindung gleichzeitig unter Verwendung
einer Referenzspannung Vramp gesteuert werden. Demzufolge kann erfindungsgemäß die
Leistung des Leistungsverstärkers genauer als mit dem bekannten
Verfahren, bei dem die Leistung eines Leistungsverstärkers ausschließlich über
die Verwendung der Bias-Spannung gesteuert wird, gesteuert werden.
Insbesondere variiert der Wert des Bias-Stroms entsprechend den Änderungen
des Ladungswiderstands bei dem bekannten Verfahren, welches sich
ausschließlich der Verwendung der Bias-Spannung bedient.
Dahingegen können die Werte der Bias-Spannung und des Bias-Stroms
gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung
gleichzeitig gesteuert werden und derart Änderungen des
Bias-Stroms bedingt durch Änderungen des Ladungswiderstands
minimiert werden.
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Außerdem
kann ein Strom durch Anlegen einer konstanten Spannungsquelle, wie
zum Beispiel einem Spannungsregler, genau ermittelt werden. Hier
wird gerade keine Spannungsquelle, wie zum Beispiel eine übliche
Batterie, an eine Stromspiegel-Schaltungs-Konfiguration zur Ermittlung
eines Stroms, angelegt.
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Des
Weiteren wird gemäß einer erfindungsgemäßen
Ausführungsform ein Stromspiegel mit einer Bias-Stromversorgungsleitung
implementiert, welche Transistoren gemeinsam verwendet, und der Bias-Strom
wird mit dem Stromspiegel kopiert, um den Bias-Strom zu ermitteln.
Deshalb können im Vergleich zu dem herkömmlichen
Verfahren zur Stromermittlung, bei dem eine direkte Verbindung eines Widerstands
mit einer Bias-Stromversorgungsleitung zur Ermittlung des Bias-Stroms
vorgesehen ist, Spannungs- und Stromverluste deutlich reduziert werden.
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Wie
oben dargelegt, kann die Leistung eines Leistungsverstärkers
gemäß den erfindungsgemäßen
Ausführungsbeispielen genau gesteuert werden, indem Bias-Spannung
und Bias-Strom gleichzeitig gesteuert werden und nicht nur Bias-Spannung
oder nur Bias-Strom gesteuert werden.
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Außerdem
wird gemäß einer erfindungsgemäßen
Ausführungsform ein Stromspiegel mit einer Bias-Stromversorgungsleitung,
welche Transistoren verwendet, implementiert und der Bias-Strom
unter Verwendung des Stromspiegels zur Ermittlung des Bias-Stroms
kopiert, wobei Spannungs- und Stromverluste bedingt durch die Ermittlung
des Stroms reduziert werden.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele
gezeigt und beschrieben wurde, ist es für einen Fachmann
offensichtlich, dass Modifizierungen und Veränderungen durchgeführt
werden können, ohne dass der Schutzbereich der Erfindung,
wie er in den angefügten Ansprüchen beschrieben
ist, verlassen wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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