KR20040071551A - Power Amplifier for Making Linear Gain - Google Patents

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KR20040071551A KR1020030007597A KR20030007597A KR20040071551A KR 20040071551 A KR20040071551 A KR 20040071551A KR 1020030007597 A KR1020030007597 A KR 1020030007597A KR 20030007597 A KR20030007597 A KR 20030007597A KR 20040071551 A KR20040071551 A KR 20040071551A
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Abstract

PURPOSE: A power amplifier with a linearized gain is provided to vary the reference voltage of the power amplifier by utilizing the reference voltage of the power amplifier using the power detection voltage having the feedback power detection function. CONSTITUTION: A power amplifier with a linearized gain includes a power amplifier(12) and a feedback input unit(11). The power amplifier(12) amplifies the power with having a constant gain for the input in response to the reference voltage. After the output of the power amplifier(12) is received and the received output of the power amplifier(12) is converted into the voltage, the feedback input unit(11) transmits the amplified output of the power amplifier(12) so as to be used as a reference voltage of the power amplifier(12).

Description

선형화된 이득을 가지는 전력 증폭기{Power Amplifier for Making Linear Gain}Power Amplifier for Linearized Gain

본 발명은 전력 증폭기(Power Amplifier)에 관한 것으로, 특히 증폭 이득의 변화를 가지는 전력 증폭기에 관한 것이다.The present invention relates to a power amplifier, and more particularly to a power amplifier having a change in amplification gain.

이동통신 단말기 등의 소형 이동 단말 제조업체들에게 있어서 가장 큰 관심사는 전력관리이다. 단말기에 필요한 전력을 줄인다는 것은 단말 설계의 전반적인 성공에 매우 유용하다. 이러한 전력 관리의 핵심은 전류량을 줄이는 것이다. 이를 위하여, 측정된 신호의 크기를 변형없이 크게하고 증폭기, 부하에 전력을 공급하는것을 목적으로 하는 전력 증폭기에 있어서는, 기준 전압(Vref)을 이용하여 전류량을 줄이는 방법을 사용하게 된다. 일반적으로 전력 증폭기는 증폭기의 용도를 결정하는 3가지 기준 중 하나인 잡음, 이득, 전력 중에서 전력에 집중하여 만드는 증폭기이다.The biggest concern for small mobile terminal manufacturers such as mobile communication terminals is power management. Reducing the power required for a terminal is very useful for the overall success of the terminal design. The key to this power management is to reduce the amount of current. To this end, in the power amplifier that aims to increase the magnitude of the measured signal without deformation and to supply power to the amplifier and the load, a method of reducing the amount of current using the reference voltage Vref is used. In general, a power amplifier is an amplifier that focuses on power among noise, gain, and power, one of three criteria that determine its use.

종래에는 전력 증폭기의 전력 증폭시, 전력 증폭기에 대한 기준 전압을 고정하여 사용하거나 소프트웨어(Software)적으로 전압을 "On/Off"하여 전력 증폭기의 출력 이득(Gain)을 고이득(High Gain)과 저이득(Low Gain)으로 나누어 가지도록 하여 임의의 전력 구간(Power Range)을 두 구간으로 나누어서 저전력 모드(Low power Mode)에서는 낮은 이득(Gain)에 의하여 전류를 줄이는 회로를 구성하고 있다.Conventionally, when amplifying power of a power amplifier, the output gain of the power amplifier is high gain and high by using a fixed reference voltage for the power amplifier or "on / off" the voltage by software. The low power gain is divided into two sections so that an arbitrary power range is divided into two sections. In the low power mode, a current is reduced by a low gain.

우선, 종래 기술 중 전력 증폭기의 기준 전압을 고정하여 사용하는 회로에 있어서는, 항상 전체 전력 구간에 대하여 일정한 이득을 가지고 일정한 전류가 나도록 구성되어 있어서 저전력(low Power)상태에서도 전류를 많이 소비하게 되는 문제점이 있어서, 이러한 종래의 고정된 기준 전압에 따른 전력 증폭기는 전력 관리가 힘들고 이동 단말기 등에는 사용이 힘들게 되는 문제점이 있다.First, in a circuit using a fixed reference voltage of a power amplifier in the prior art, it is always configured to have a constant gain with a constant gain over the entire power section, which consumes a lot of current even in a low power state. In this case, the conventional power amplifier according to the fixed reference voltage has a problem that the power management is difficult and difficult to use in a mobile terminal.

한편, 종래 기술 중 소프트웨어적으로 전압을 "On/Off"하여 전력 증폭기의 출력 이득(Gain)을 고이득(High Gain)과 저이득(Low Gain)으로 나누어 가지도록 하여 임의의 전력 구간(Power Range)을 두 구간으로 나누어서 저전력 모드(Low power Mode)에서는 낮은 이득(Gain)에 의하여 전류를 줄이는 회로는, 전체 전력 구간을 고이득 모드와 저이득 모드로 나누어서 사용함으로써 고전력과 저전력의 경우 사용되는 전류의 양이 변화하게 되어 저전력 모드의 경우 전원관리가 가능하다. 그러나, 전체 전력 구간을 고이득 모드와 저이득 모드로 나누어서 사용함에 있어서 중간 값을 조정(Calibration)해주어야 하고, 이러한 조정 부분에서 전체 전력 구간의 전체 구간의 기울기가 바뀌는 변곡점이 생기고 그에 따라 조정(Calibration)을 하는 구간에서의 "On/Off"시 타이밍(Timing )보상의 문제점이 있다.Meanwhile, in the prior art, the voltage is "on / off" by software so that the output gain of the power amplifier is divided into a high gain and a low gain. In the low power mode, the circuit that reduces the current by low gain, divides the power into two sections, and the current is used in the case of high power and low power by dividing the entire power section into a high gain mode and a low gain mode. As the amount of is changed, power management is possible in the low power mode. However, when the entire power section is divided into a high gain mode and a low gain mode, an intermediate value needs to be calibrated, and in this adjustment part, an inflection point at which the slope of the entire section of the entire power section is changed is adjusted accordingly. There is a problem of timing compensation when " On / Off "

한편, 전력 증폭기의 기준 전압(Vref)이 일정 전압 이하에서는 전력 증폭기의 특성이 저하되는 현상을 막기위하여, 대한민국 특허 공개 제 2000-014230호 "무선 통신 단말기용 전력증폭기의 제어전압 조정부(대한민국 주식회사 어필텔레콤, 이가형)" 등의 선행 기술이 있었으나 전력 관리라는 측면에서의 접근은 이루지 못하고 있다. 따라서, 전력 관리와 전력 증폭기의 특성 유지를 모두 만족시키는 전력 증폭기에 대한 연구가 요구되고 있다.On the other hand, to prevent the phenomenon that the characteristics of the power amplifier is deteriorated when the reference voltage (Vref) of the power amplifier is below a certain voltage, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2000-014230, "Control voltage adjusting unit of a power amplifier for a wireless communication terminal (Korea, Inc. "Telecom, Iga"), but the prior art has not been approached in terms of power management. Therefore, there is a need for a power amplifier that satisfies both power management and maintenance of power amplifier characteristics.

본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 피드백 전력 감지(Feedback Power Detection) 기능을 이용한 전력 감지(Power Detection) 전압을 이용하여 전력 증폭기의 기준 전압(Vref)으로 사용함으로써 전력 증폭기의 이득을 가변할 수 있고, 그에 따라 선형화된 이득을 가지게 되는 전력 증폭기를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems, by using the power detection voltage (Power Detection) using the feedback power detection (Feedback Power Detection) function by using as a power amplifier reference voltage (Vref) by using a power amplifier It is an object of the present invention to provide a power amplifier that can vary the gain of H and thus have a linearized gain.

또한, 본 발명은, 전력 증폭기의 전압을 하드웨어(hardware)적으로 전체 전력 구간에 따라 선형(Linear)으로 보상하여 전류(current)를 줄일 수 있게 함과 동시에 전체 전력 구간에 대하여 전압이 선형으로 제어(Control)됨으로서 이득 및 전류도 선형으로 변화하므로 전체 전력 구간의 출력 신호의 기울기도 선형으로 분포하게 되므로 전력 제어시 타이밍(timing)의 문제가 없어지게 하는 선형화된 이득을 가지는 전력 증폭기를 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention can reduce the current by linearly compensating the voltage of the power amplifier according to the entire power section in hardware, and at the same time, the voltage is linearly controlled over the entire power section. As the gain and current are linearly controlled, the slope of the output signal of the entire power section is also linearly distributed, thereby providing a power amplifier having a linearized gain that eliminates the problem of timing during power control. There is a purpose.

또한, 본 발명은, 기준 전압(Vref)이 일정전압 이하에서는 전력 증폭기의 특성이 온도에 따라, 저하되는 현상을 막기위하여, 피드백 전력 감지(Feedback Power Detection) 회로 구성상 일정 전압 이하로는 떨어지지 않는 자체 특성을 이용하므로서 기준 전압(Vref)이 일정전압 이하로는 떨어지지 않도록 제한을 두는 선형화된 이득을 가지는 전력 증폭기를 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention does not fall below a certain voltage in the feedback power detection circuit configuration to prevent a phenomenon in which the characteristics of the power amplifier decreases with temperature when the reference voltage Vref is below a certain voltage. Its purpose is to provide a power amplifier with a linearized gain that limits its reference voltage (Vref) so as not to fall below a certain voltage by using its own characteristics.

도 1 은 본 발명에 따른 선형화된 이득을 가지는 전력 증폭기의 일실시예 구성도.1 is a block diagram of an embodiment of a power amplifier having a linearized gain in accordance with the present invention.

도 2 는 본 발명에 따른 선형화된 이득을 가지는 전력 증폭기의 피드백 입력부의 상세 구성도.2 is a detailed block diagram of a feedback input unit of a power amplifier having a linearized gain according to the present invention.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전력 증폭기에 있어서, 기준 전압에 따라 일정한 이득을 가지고 전력을 증폭하는 전력 증폭부; 및 상기 전력 증폭부의 출력을 입력받아 전압으로 변환한 후 이를 증폭하여 상기 전력 증폭부의 기준 전압으로 사용하도록 전달하는 피드백 입력부를 포함하여 전력 증폭부의 이득이 기준 전압에 의해 선형화 하도록 하는 것을 특징으로 하는 선형화된 이득을 가지는 전력 증폭기를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a power amplifier comprising: a power amplifier configured to amplify power with a constant gain according to a reference voltage; And a feedback input unit which receives the output of the power amplifier and converts the output into a voltage and then amplifies and transfers the output to be used as a reference voltage of the power amplifier to linearize the gain of the power amplifier by the reference voltage. It provides a power amplifier having a gain.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the same components in the drawings are represented by the same reference numerals and symbols as much as possible even though they are shown in different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 1 은 본 발명에 따른 선형화된 이득을 가지는 전력 증폭기의 일실시예 구성도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 선형화된 이득을 가지는 전력 증폭기는 기준 전압(Vref)에 따라 일정한 이득을 가지고 입력에 대해 전력을 증폭하는 전력 증폭기(12) 및 전력 증폭기(12)의 출력을 입력받아 전압으로 변환한 후 이를 증폭하여 전력 증폭기(12)의 기준 전압(Vref)으로 사용하도록 하는 피드백 입력부(11)를 포함한다.1 is a configuration diagram of an embodiment of a power amplifier having a linearized gain according to the present invention. As shown, a power amplifier with a linearized gain according to the present invention inputs the output of power amplifier 12 and power amplifier 12 which amplifies the power with respect to the input with a constant gain in accordance with the reference voltage Vref. And a feedback input unit 11 which converts the voltage into a voltage and then amplifies the voltage to use it as a reference voltage Vref of the power amplifier 12.

즉, 본 발명은 전력 증폭기의 기준 전압(Vref)을 가변하는 회로에 대한 것으로, 전력 증폭기의 기준 전압(Vref)을 가변하기 위한 회로 구성 중에서도 피드백 전력 감지(Feedback Power Detection) 회로를 이용하여 전력(Power)을 보상함과 동시에 기준 전압(Vref)에 따라 이득(Gain)을 다르게 하여 전력 및 전류를 가변할 수 있는 전력 증폭기를 구성한다.That is, the present invention relates to a circuit for varying the reference voltage (Vref) of the power amplifier, the power using a feedback power detection (Feedback Power Detection) circuit among the circuit configuration for varying the reference voltage (Vref) of the power amplifier Compensating the power and at the same time the gain (Gain) is changed according to the reference voltage (Vref) to configure a power amplifier that can vary the power and current.

또한, 일정전압 이하에서 온도에 따라 전력 증폭기의 특성 저하 현상을 방지하기 위한 기준 전압(Vref) 제한이 가능하다. 이는 피드백된 전력을 전압으로 변환하여 증폭하게 되는데 이때, 그 증폭의 하한값을 하드웨어적으로 설정함으로써 기준 전압(Vref)의 제한이 가능하게 된다. 특히, 별도의 제어부를 두지 않고 입력된 피드백 전력이 전압으로 바로 변환됨으로써, 타이밍의 문제가 발생하지 않는다.In addition, it is possible to limit the reference voltage Vref to prevent the deterioration of the characteristics of the power amplifier depending on the temperature below a certain voltage. This amplifies by converting the feedback power into a voltage, at this time, it is possible to limit the reference voltage (Vref) by setting the lower limit of the amplification in hardware. In particular, since the feedback power inputted directly without a separate control unit is directly converted into a voltage, a timing problem does not occur.

도 2 는 본 발명에 따른 선형화된 이득을 가지는 전력 증폭기의 피드백 입력부의 상세 구성도이다. 도시된 바와 같이, 선형화된 이득을 가지는 전력 증폭기의피드백 입력부(11)는 전력 증폭기(12)의 출력을 입력받아 전력-전압 변환부(22)로 전달하기 위한 전력 감지부(21), 전력 감지부(21)로부터 전력 증폭기로부터 입력받은 전력 증폭기의 출력인 전력을 전압으로 변환하여 전압 증폭부(23)로 전달하기 위한 전력-전압 변환부(22) 및 전력 증폭기(12)의 특성에 맞는 최소 전압이상의 전압으로 전압을 증폭하여 전력 증폭기(12)의 기준 전압(Vref)으로 전달하는 전압 증폭부(23)를 포함한다. 여기서, 전력-전압 변환부(22)에서는 입력된 전력을 전압으로 변환함에 있어 일정 전력 이하에서는 항상 일정한 전압 이하로는 내려 가지 않도록 구성된다. 통상의 실시예에서는 Vref가 2.8V 이상이 되도록 변환이 이루어지고 증폭이 된다.2 is a detailed block diagram of a feedback input unit of a power amplifier having a linearized gain according to the present invention. As shown in the drawing, the feedback input unit 11 of the power amplifier having the linearized gain receives the output of the power amplifier 12 and transmits the power detector 21 to the power-voltage converter 22, power sensing The minimum according to the characteristics of the power-voltage converter 22 and the power amplifier 12 for converting the power that is the output of the power amplifier received from the power amplifier from the unit 21 to the voltage and transferred to the voltage amplifier 23 The voltage amplifier 23 amplifies the voltage to a voltage higher than the voltage and transmits the voltage to the reference voltage Vref of the power amplifier 12. Here, the power-voltage converter 22 is configured so as not to fall below a certain voltage at a constant power or less in converting the input power into a voltage. In a typical embodiment, the conversion is performed and amplified so that Vref is 2.8V or more.

도 1 및 도 2의 내용을 좀 더 상세히 살펴보면, 도시된 바처럼 전력 증폭기의 "Vref" 기준 전압을 가변하여, 기준 전압에 따라 이득을 다르게 하여 전력 및 전류를 가변할 수 있는 회로를 구성한다. 특히, 전력 증폭기(12)의 "Vref" 기준 전압을 가변하기 위하여 전력 증폭기(12)의 출력 전력을 피드백(Feedback)을 이용하여 피드백 입력부(11)의 전력 감지부(21)에 연결한다. 그리고, 피드백 입력부(11)의 전력-전압 변환부(22)를 통해서 전력이 전압으로 변환되며, 이렇게 변환된 전압을 피드백 입력부(11)의 전압 증폭부(23)를 통해서 원하는 전력 증폭기의 "Vref 전압"으로 증폭하여 전력 증폭기(12)의 이득(Gain) 및 전류를 제어할 수 있게 된다.1 and 2, as shown in FIG. 1, the "Vref" reference voltage of the power amplifier is varied to configure a circuit capable of varying power and current by varying gain according to the reference voltage. In particular, in order to vary the "Vref" reference voltage of the power amplifier 12, the output power of the power amplifier 12 is connected to the power sensing unit 21 of the feedback input unit 11 by using feedback. Then, the power is converted into a voltage through the power-voltage converter 22 of the feedback input unit 11, and the converted voltage is converted into the desired voltage through the voltage amplifier 23 of the feedback input unit 11. Amplification to " voltage " to control the gain and current of the power amplifier 12.

즉, 본 발명은, 전력 증폭기의 출력이 이동통신 단말기 등의 시스템에 의해 설정되며, 이러한 출력의 변경이 있는 경우에(즉, 시스템에 의한 변경이다.) 이 변화에 따른 기준 전압(Vref)의 변화를 통해 전력 증폭기의 이득을 변화시키고, 이러한 이득의 변화에 따라 전력 증폭기의 전류 소모량을 줄이는 것이다. 즉, 본 발명은, 시스템 내에 전력 증폭기의 입력, 출력, 이득 및 기준 전압의 관계를 설정하고, 출력의 변화에 따라 어떤 판단을 거치지 않고 하드웨어적으로 설정된 기준 전압을 만들어 전력 증폭기에 공급하는 것이다.That is, in the present invention, when the output of the power amplifier is set by a system such as a mobile communication terminal, and there is such a change in the output (that is, a change by the system), the reference voltage Vref according to the change is By changing the gain of the power amplifier, the change in the gain reduces the current consumption of the power amplifier. That is, the present invention establishes the relationship between the input, output, gain, and reference voltage of the power amplifier in the system, and makes a reference voltage set in hardware without any judgment according to the change in the output to supply the power amplifier.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains, and the above-described embodiments and accompanying It is not limited by the drawings.

상기와 같은 본 발명은, 피드백 전력 감지(Feedback Power Detection) 기능을 이용한 전력 감지(Power Detection) 전압을 이용하여 전력 증폭기의 기준 전압으로 사용함으로써 전력 증폭기의 기준 전압을 가변할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention has an effect of changing the reference voltage of the power amplifier by using the power detection voltage using a feedback power detection function as a reference voltage of the power amplifier.

또한, 본 발명은, 전력 증폭기의 전압을 하드웨어(hardware)적으로 전체 전력 구간에 따라 선형(Linear)으로 보상하여 전류(current)를 줄일 수 있게 함과 동시에 전체 전력 구간에 대하여 전압이 선형으로 제어(Control)됨으로서 이득 및 전류도 선형으로 변화하므로 전체 전력 구간의 출력 신호의 기울기도 선형으로 분포하게 되므로 전력 제어시 타이밍(timing)의 문제가 없어지게 되는 효과가 있다.In addition, the present invention can reduce the current by linearly compensating the voltage of the power amplifier according to the entire power section in hardware, and at the same time, the voltage is linearly controlled over the entire power section. Since the gain and the current are also linearly controlled, the slope of the output signal of the entire power section is also linearly distributed, thereby eliminating the problem of timing during power control.

또한, 본 발명은, 기준 전압이 일정전압 이하로는 떨어지지 않도록 제한을 둠으로써, 일정전압 이하의 기준 전압에 의해 온도에 따라 전력 증폭기의 특성이저하되는 현상을 막는 효과가 있다.In addition, the present invention is limited by the reference voltage so as not to fall below a certain voltage, thereby preventing the phenomenon that the characteristic of the power amplifier is deteriorated with temperature by the reference voltage below the constant voltage.

또한, 본발명은, 전력 증폭기의 기준 전압인 "Vref" 전압을 하드웨어적으로 전체 전력 범위에 따라 선형으로 제어하여 이득 및 전류를 제어할 수 있게 함으로써, 이득 및 전류도 선형으로 변화하므로 전체 전력 범위에서 저전력 구간에서 낮은 이득으로 낮은 전류를 소비하면서도 전체 전력 범위 관련 특성을 충족할 수 있도록 할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention allows the gain and current to be controlled by linearly controlling the "Vref" voltage, which is the reference voltage of the power amplifier, in hardware according to the entire power range, thereby changing the gain and current linearly so that the entire power range is obtained. In the low power section, the device has the effect of consuming low current with low gain while still meeting the full power range related characteristics.

Claims (3)

전력 증폭기에 있어서,In the power amplifier, 입력에 대해, 기준 전압(Vref)에 따라 일정한 이득을 가지고, 전력을 증폭하기 위한 전력 증폭부; 및A power amplifier for amplifying the power with a constant gain according to the reference voltage Vref with respect to the input; And 상기 전력 증폭부의 출력을 입력받아 전압으로 변환한 후 이를 증폭하여 상기 전력 증폭부의 기준 전압으로 사용하도록 전달하는 피드백 입력부A feedback input unit which receives the output of the power amplifier and converts it into a voltage and then amplifies it to be used as a reference voltage of the power amplifier. 를 포함하여 전력 증폭부의 이득이 기준 전압에 의해 선형화 하도록 하는 것을 특징으로 하는 선형화된 이득을 가지는 전력 증폭기.And a power amplifier having a linearized gain, such that the gain of the power amplifier is linearized by a reference voltage. 제 1 항에 있어서, 상기 피드백 입력부는,The method of claim 1, wherein the feedback input unit, 상기 전력 증폭기의 출력을 입력받아 전달하기 위한 전력 감지부;A power detector for receiving and transmitting the output of the power amplifier; 상기 전력 감지부로부터 상기 전력 증폭기로부터 입력받은 상기 전력 증폭기의 출력인 전력을 전압으로 변환하여 전달하기 위한 전력-전압 변환부; 및A power-voltage converter for converting and transferring power, which is an output of the power amplifier, received from the power amplifier from the power detector into a voltage; And 상기 전압을 증폭하여 상기 전력 증폭기의 기준 전압(Vref)으로 사용하도록 전달하기 위한 전압 증폭부를 포함하는 선형화된 이득을 가지는 전력 증폭기.And a voltage amplifier for amplifying and transferring the voltage to use as a reference voltage (Vref) of the power amplifier. 제 2 항에 있어서, 상기 전압 증폭부는,The method of claim 2, wherein the voltage amplifier, 상기 전력 증폭기의 특성에 맞는 최소 전압 이상의 전압으로 증폭하는 것을 특징으로 하는 선형화된 이득을 가지는 전력 증폭기.A power amplifier having a linearized gain, characterized in that for amplifying a voltage above a minimum voltage suitable for the characteristic of the power amplifier.
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