TW201701585A - 偏壓電路 - Google Patents
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Abstract
一種偏壓電路，包含有一偏壓模組，電性連接於一放大電路；以及一控制串列，其一端電性連接於一正電壓，另一端電性連接於該偏壓模組，該控制串列包含有一開關元件，受控於一控制電壓而導通或關閉；以及一壓降元件，串接於該開關元件，該壓降元件用來調整該放大電路之該偏壓。
Description
本發明係關於一種偏壓電路，尤指一種可彈性調整功率放大器之偏壓點之偏壓電路。
隨著科技的發展，無線通訊已成為人們生活中相當重要的一環，各種不同電子裝置如智慧型手機、智慧型穿戴裝置、平板電腦中透過無線射頻系統來傳送或接收無線訊號。於無線射頻系統中，低雜訊放大器（Low Noise Amplifier，LNA）與功率放大器（Power Amplifier，PA）為必要的放大電路。為了使放大電路具有最佳的效能（如線性度），放大電路需要施加以一適當偏壓，常見的作法為將放大電路電性連接於一偏壓模組，利用偏壓模組來提供放大電路一適當偏壓。
於習知技術中，偏壓模組通常透過半導體製程而形成於一晶粒（Die）中。然而，因半導體製程或其他因素，偏壓模組內部電路的元件特性（如內部元件之等效電阻值、內部元件之跨壓等）有可能產生誤差，而導致施加於放大電路之偏壓不正確，進而影響放大電路之效能，更進一步地，於偏壓模組形成為晶粒後，即無法調整偏壓模組內部電路的元件特性，以致於電路設計上相當不便。因此，習知技術實有改進之必要。
因此，本發明之主要目的之一在於提供一種偏壓電路，其可彈性地調整功率放大器之偏壓點。
本發明揭露一種偏壓電路，用來提供一放大電路之一偏壓，該偏壓電路包含有一偏壓模組，經一半導體製程而形成於一晶粒（Die）中，該偏壓模組電性連接於該放大電路；以及一控制串列，其一端電性連接於一正電壓，另一端電性連接於該偏壓模組，該控制串列包含有一開關元件，受控於一控制電壓而導通或關閉；以及一壓降元件，串接於該開關元件，該壓降元件用來調整該放大電路之該偏壓。
請參考第1圖，第1圖為本發明實施例一偏壓電路10之示意圖。偏壓電路10用來提供一放大電路100之一特定偏壓，如第1圖所示，放大電路100可為一電晶體，其可為一功率放大器（Power Amplifier，PA）或一低雜訊放大器（Low Noise Amplifier，LNA），偏壓電路10包含有一偏壓模組102、一開關元件104及一壓降元件106。偏壓模組102形成於一第一晶粒（Die）中，偏壓模組102之一端電性連接於一正電壓Vc，偏壓模組102之另一端電性連接於放大電路100之一輸入端，用來提供放大電路100之偏壓。開關元件104可為一場效電晶體（Field Effect Transistor，FET）所組成，透過開關元件104之一閘極接收一控制電壓Vref，換句話說，控制電壓Vref可控制開關元件104使其導通或關閉，進而控制放大電路100而使其導通或關閉。壓降元件106串接於開關元件104，壓降元件106與開關元件104形成一控制串列108，控制串列108之一端電性連接於一正電壓Vb，控制串列108之另一端電性連接於偏壓模組102，壓降元件106可為一電阻，可透過調整壓降元件106之電阻值以調整放大電路100之偏壓。其中，壓降元件106或控制串列108設置於第一晶粒以外，即設置於第一晶粒以外之因刷電路板或另一晶粒中。
需注意的是，通常偏壓模組102可透過半導體製程而形成於第一晶粒中，當偏壓模組102內部電路的元件特性（如偏壓模組102內部元件之等效電阻值、偏壓模組102內部元件之跨壓等）因半導體製程或其他因素產生誤差，而導致施加於放大電路100之偏壓不正確時，即無法調整偏壓模組102提供給放大電路100之偏壓。透過偏壓電路10將壓降元件106或控制串列108設置於第一晶粒以外，即使偏壓模組102已形成為晶粒而無法調整偏壓模組102內部電路的元件特性，仍可於偏壓模組102外部透過調整壓降元件106的元件特性，而正確地提供放大電路100適當的偏壓，使放大電路100具有最佳的效能（如線性度）。
需注意的是，為了調整放大電路100的偏壓，壓降元件不限於僅包含一電阻。壓降元件可由複數個電阻串聯或並聯而成，舉例來說，請參考第2圖及第3圖，第2圖及第3圖分別為本發明實施例一偏壓電路20及一偏壓電路30之示意圖。偏壓電路20及偏壓電路30與偏壓電路10結構類似，故相同元件沿用相同符號。與偏壓電路10不同的是，偏壓電路20及偏壓電路30分別包含一壓降元件206及一壓降元件306，壓降元件206包含相互串聯之複數個電阻，而壓降元件306包含相互並聯之複數個電阻。由第2圖及第3圖可知，當偏壓模組102內部元件之等效電阻值因半導體製程或其他因素產生誤差，而導致施加於放大電路100之偏壓不正確時，藉由於壓降元件206及壓降元件306中串聯或並聯複數個電阻，可增加或減少壓降元件206及壓降元件306之電阻值，而正確地提供放大電路100適當的偏壓，使放大電路100具有最佳的線性度。
於習知技術中，偏壓模組內部電路的元件特性（如內部元件之等效電阻值、內部元件之跨壓等）因半導體製程或其他因素而有可能產生誤差，且偏壓模組形成為晶粒後即無法調整偏壓模組內部電路的元件特性，導致施加於放大電路之偏壓不正確，進而影響放大電路之效能。相較之下，本發明可於偏壓模組外部調整壓降元件之元件特性，以補償偏壓模組因半導體製程所造成之誤差，而正確地提供放大電路適當的偏壓，使放大電路具有最佳效能。
需注意的是，前述實施例係用以說明本發明之概念，本領域具通常知識者當可據以做不同之修飾，而不限於此。舉例來說，放大電路100及偏壓模組102可由異質接面雙載子電晶體（Heterojunction Bipolar Transistor，HBT）或是高速電子移動電晶體（High Electron Mobility Transistor，HEMT）所組成，而不在此限。另外，開關元件104可為高速電子移動電晶體（High Electron Mobility Transistor，HEMT），而不在此限。偏壓模組102可利用砷化鎵半導體晶圓製程而形成於一晶粒中，而不在此限。另外，壓降元件可串接於開關元件104與正電壓之間,，壓降元件可與開關元件104及偏壓模組102一同封裝至一晶粒中，或是與晶粒分開，放置於外部電路如一印刷電路板之上。除此之外，偏壓模組之內部電路並未有所限。舉例來說，請參考第4圖，第4圖本發明實施例以一偏壓模組402實現第1圖之偏壓模組102之示意圖。偏壓模組402包含有電晶體Q1、Q2、Q3，電晶體Q1、Q2、Q3可由異質接面雙載子電晶體所組成，偏壓模組402可提供固定偏壓至放大電路100，即偏壓模組402亦可應用至第2、3圖之偏壓電路20、30。然而，偏壓模組之內部電路不限於第4圖所示之電路，亦可有其他實現方式，只要偏壓模組電性連接於放大電路與控制串列之間，即符合本發明的要求。
綜上所述，本發明可於偏壓模組外部調整壓降元件之元件特性，以補償偏壓模組因半導體製程所造成之誤差，而正確地提供放大電路適當的偏壓，使放大電路具有最佳效能。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10、20、30‧‧‧偏壓電路
100‧‧‧放大電路
102、402‧‧‧偏壓模組
104‧‧‧開關元件
106、206、306‧‧‧壓降元件
108‧‧‧控制串列
Vref、Vb、Vc‧‧‧電壓
100‧‧‧放大電路
102、402‧‧‧偏壓模組
104‧‧‧開關元件
106、206、306‧‧‧壓降元件
108‧‧‧控制串列
Vref、Vb、Vc‧‧‧電壓
第1圖為本發明實施例一偏壓電路之示意圖。 第2圖為本發明實施例一偏壓電路之示意圖。 第3圖為本發明實施例一偏壓電路之示意圖。 第4圖為本發明實施例一偏壓模組之內部電路之示意圖。
10‧‧‧偏壓電路
100‧‧‧放大電路
102‧‧‧偏壓模組
104‧‧‧開關元件
106‧‧‧壓降元件
108‧‧‧控制串列
Vref、Vb、Vc‧‧‧電壓
Claims (10)
- 一種偏壓電路，用來提供一放大電路之一偏壓，該偏壓電路包含有： 一偏壓模組，經一半導體製程而形成於一第一晶粒（Die）中，該偏壓模組電性連接於該放大電路；以及 一控制串列，其一端電性連接於一正電壓，另一端電性連接於該偏壓模組，該控制串列包含有： 一開關元件，受控於一控制電壓而導通或關閉；以及 一壓降元件，串接於該開關元件與該正電壓之間，該壓降元件用來調整該放大電路之該偏壓。
- 如請求項1所述之偏壓電路，其中該放大電路為一功率放大器（Power Amplifier，PA）或低雜訊放大器（Low Noise Amplifier，LNA）。
- 如請求項1所述之偏壓電路，其中該放大電路由異質接面雙載子電晶體（Heterojunction Bipolar Transistor，HBT）或高速電子移動電晶體（High Electron Mobility Transistor，HEMT）所組成。
- 如請求項1所述之偏壓電路，其中該半導體製程為一砷化鎵半導體晶圓製程。
- 如請求項1所述之偏壓電路，其中該開關元件係為一場效電晶體（Field Effect Transistor，FET）或一高速電子移動電晶體（High Electron Mobility Transistor，HEMT）。
- 如請求項5所述之偏壓電路，其中該開關元件之一閘極用來接收該控制電壓。
- 如請求項1所述之偏壓電路，其中該壓降元件包含有至少一電阻，用來調整該放大電路之該偏壓。
- 如請求項1所述之偏壓電路，其中該壓降元件設置於該第一晶粒以外之一外部電路中。
- 如請求項1所述之偏壓電路，其中該控制串列設置於該第一晶粒以外之一外部電路中。
- 如請求項1所述之偏壓電路，其中該外部電路為一第二晶粒或一印刷電路板。
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