TW202308296A - 功率放大器電路 - Google Patents

功率放大器電路 Download PDF

Info

Publication number
TW202308296A
TW202308296A TW110129585A TW110129585A TW202308296A TW 202308296 A TW202308296 A TW 202308296A TW 110129585 A TW110129585 A TW 110129585A TW 110129585 A TW110129585 A TW 110129585A TW 202308296 A TW202308296 A TW 202308296A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
circuit
output signal
pole
bias voltage
input
Prior art date
Application number
TW110129585A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI774512B (zh
Inventor
王柏之
顏孝璁
陳家源
Original Assignee
瑞昱半導體股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 瑞昱半導體股份有限公司 filed Critical 瑞昱半導體股份有限公司
Priority to TW110129585A priority Critical patent/TWI774512B/zh
Priority to US17/873,176 priority patent/US20230047042A1/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI774512B publication Critical patent/TWI774512B/zh
Publication of TW202308296A publication Critical patent/TW202308296A/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/02—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
    • H03F1/0205—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/56—Modifications of input or output impedances, not otherwise provided for
    • H03F1/565—Modifications of input or output impedances, not otherwise provided for using inductive elements
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/189—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers
    • H03F3/19—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/195—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only in integrated circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/24—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers of transmitter output stages
    • H03F3/245—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers of transmitter output stages with semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/26—Push-pull amplifiers; Phase-splitters therefor
    • H03F3/265—Push-pull amplifiers; Phase-splitters therefor with field-effect transistors only
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45—Differential amplifiers
    • H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/45076—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
    • H03F3/45475—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using IC blocks as the active amplifying circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/387—A circuit being added at the output of an amplifier to adapt the output impedance of the amplifier
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/451—Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier being a radio frequency amplifier
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/534—Transformer coupled at the input of an amplifier
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/537—A transformer being used as coupling element between two amplifying stages
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/541—Transformer coupled at the output of an amplifier
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/72—Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier stage being a common gate configuration MOSFET

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

一種功率放大器電路包括第一輸入端、第一放大電路與第一匹配電路。第一放大電路根據輸入訊號產生第一輸出訊號與第二輸出訊號。第一匹配電路結合第一輸出訊號與第二輸出訊號以產生輸出訊號。第一輸入端被施加第一偏壓。第一放大電路包括第一電晶體與第二電晶體。第一電晶體之第一極耦接第一輸入端，第二極被施加第二偏壓，第一電晶體根據第一偏壓與第二偏壓產生第一輸出訊號。第二電晶體之第一極耦接第一輸入端，第二極被施加第三偏壓，第二電晶體根據第一偏壓與第三偏壓產生第二輸出訊號。

Description

功率放大器電路
本發明係關於一種放大器電路，尤指一種推拉式共閘級功率放大器電路。
放大器電路為通訊系統內經常使用的電路，用以增加訊號的輸出功率。放大器電路通常透過電源取得能量來源，控制輸出訊號的波形與輸入訊號一致，並增加其幅度，從而在輸出端比例地產生更大幅度的訊號。
一般而言，放大器電路的設計需在功耗與線性度之間做權衡。例如，非線性的放大器電路通常具有較高的功率放大器效率(power amplifier efficiency，縮寫PAE)，而線性的放大器電路通常具有相對較低的功率放大器效率。
因此，如何藉由適當的設計使得放大器電路可在線性度與放大效率之間取得較佳的平衡為電路設計領域中值得關注的課題。
本發明之一目的在於提供一種具有良好線性度及功率放大器效率之放大器電路設計。
根據本發明之一實施例，一種功率放大器電路包括第一輸入端、第一放大電路以及第一匹配電路。第一輸入端用以接收輸入訊號。第一放大電路耦接第一輸入端，用以接收輸入訊號，並且根據輸入訊號於第一端產生第一輸出訊號以及於第二端產生第二輸出訊號。第一匹配電路耦接第一放大電路，用以結合第一輸出訊號與第二輸出訊號以產生輸出訊號。第一輸入端被施加第一偏壓，並且第一放大電路為一推拉式放大電路，包括第一電晶體與第二電晶體。第一電晶體之第一極耦接第一輸入端，第二極被施加第二偏壓，第三極耦接第一放大電路之第一端。第一電晶體根據第一偏壓與第二偏壓響應於輸入訊號於第一端產生第一輸出訊號。第二電晶體之第一極耦接第一輸入端，第二極被施加第三偏壓，第三極耦接第一放大電路之第二端，第二電晶體根據第一偏壓與第三偏壓響應於輸入訊號於第二端產生第二輸出訊號。
根據本發明之另一實施例，一種功率放大器電路包括第一電路子單元，包括輸入端、放大電路以及匹配電路。輸入端用以接收輸入訊號。放大電路耦接輸入端，用以接收輸入訊號，並且根據輸入訊號於第一端產生第一輸出訊號以及於第二端產生第二輸出訊號。匹配電路耦接放大電路，用以結合第一輸出訊號與第二輸出訊號以產生輸出訊號。輸入端被施加第一偏壓，並且放大電路為一推拉式放大電路，包括NMOS電晶體與PMOS電晶體。NMOS電晶體之第一極耦接輸入端，第二極被施加第二偏壓，第三極耦接放大電路之第一端，NMOS電晶體根據第一偏壓與第二偏壓響應於輸入訊號於第一端產生第一輸出訊號。PMOS電晶體之第一極耦接輸入端，第二極被施加第三偏壓，第三極耦接放大電路之第二端，PMOS電晶體根據第一偏壓與第三偏壓響應於輸入訊號於第二端產生第二輸出訊號。
第1圖係顯示根據本發明之第一實施例所述之功率放大器電路之範例電路圖。功率放大器電路100可包括輸入端IN、放大電路110與匹配電路120。輸入端IN用以接收輸入訊號Iin，其中輸入訊號Iin可以是一電流訊號。放大電路110耦接輸入端IN，用以接收輸入訊號Iin，並且根據輸入訊號Iin於放大電路110之第一端N1產生第一輸出訊號Idn，及於放大電路110之第二端N2產生第二輸出訊號Idp。匹配電路120耦接放大電路110，用以使功率放大器電路100之輸出阻抗與天線之阻抗達到匹配。根據本發明之實施例，匹配電路120可更用於結合第一輸出訊號Idn與第二輸出訊號Idp，以產生一輸出訊號Io’。輸出訊號Io’可經由耦接於天線之耦合電路被進一步耦合至天線端。經由所述耦合效應可產生最終提供給天線之輸出訊號Io。
根據本發明之一實施例，除接收輸入訊號Iin以外，輸入端IN可被施加第一偏壓V BIAS_1(圖未示)，並且放大電路120可分別被施加第二偏壓V BIAS_2與第三偏壓V BIAS_3。藉由調整第一偏壓V BIAS_1、第二偏壓V BIAS_2與第三偏壓V BIAS_3的電壓位準，放大電路110可被偏壓在A類、B類或C類放大操作。例如，但不限於，於本發明之一實施例中，藉由設定前述電壓位準，放大電路110可作用為一B類放大器。
根據本發明之一實施例，放大電路110可為一推拉式(push-pull)放大電路，並且可包括電晶體T1與T2，例如，金屬氧化物半導體場效電晶體(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，縮寫MOSFET)。電晶體T1與T2可以是不同類型的電晶體，例如，於本發明之一實施例中，電晶體T1為N型MOS電晶體(簡稱NMOS電晶體)，電晶體T2為P型MOS電晶體(簡稱PMOS電晶體)。電晶體T1包括第一極、第二極與第三極。電晶體T1之第一極耦接輸入端IN，第二極被施加第二偏壓V BIAS_2，第三極耦接放大電路120之第一端N1。電晶體T2包括第一極、第二極與第三極。電晶體T2之第一極耦接輸入端IN，第二極被施加第三偏壓V BIAS_3，第三極耦接放大電路120之第二端N2。
於本發明之一實施例中，電晶體T1與T2的第一極、第二極與第三極可分別為源極、閘極與汲極。由於電晶體T1與T2的源極耦接輸入端IN，且閘極被施加既定的偏壓，放大電路120可為一共閘極(common gate)放大器電路。此外，由於電晶體T1之第一極與第二極分別被偏壓在第一偏壓V BIAS_1與第二偏壓V BIAS_2，電晶體T2之第一極與第二極分別被偏壓在第一偏壓V BIAS_1與第三偏壓V BIAS_3，且於本發明之一實施例中，第二偏壓V BIAS_2高於第一偏壓V BIAS_1，第一偏壓V BIAS_1高於第三偏壓V BIAS_3，於功率放大器電路100的操作中，電晶體T2與T1可分別在不同訊號週期作用。
參考第1圖所示之範例波形，輸入訊號Iin可以是具有一既定頻率之一單頻訊號，例如，
Figure 02_image001
，其中A為振幅，
Figure 02_image003
為對應於所述既定頻率的角頻率。需注意的是，本發明所提出之功率放大器電路之應用並不限於接收單頻訊號。例如，實際通訊系統電路輸入訊號可以是調變訊號。
根據本發明之一實施例，電晶體T2可根據第一偏壓V BIAS_1與第三偏壓V BIAS_3並響應於輸入訊號Iin在訊號的前半週期作用，用以於第二端產生第二輸出訊號Idp。同理，電晶體T1可根據第一偏壓V BIAS_1與第二偏壓V BIAS_2並響應於輸入訊號Iin在訊號的後半週期作用，用以於第一端產生第一輸出訊號Idn。第一輸出訊號Idn與第二輸出訊號Idp可分別包括此既定頻率之基音(fundamental tone)頻率成分與偶次諧波(even harmonic)頻率成分，例如式(1)與式(2)所示的展開式：
Figure 02_image005
式(1)
Figure 02_image007
式(2)
根據本發明之一實施例，匹配電路120可包括複數電感。例如，匹配電路120可包括並聯耦接的兩電感，其中第一電感耦接於第一端N1與第一輸出端OUT1之間，第二電感耦接於第二端N2與第二輸出端OUT2之間。此外，根據本發明之一實施例，兩電感上可分散式地被舖上電容，例如第1圖所示之耦接於第一電感與第二電感之間的一或多個電容。藉由此設計，第一輸出訊號Idn與第二輸出訊號Idp可透過匹配電路120被結合成為輸出訊號Io’，且第一輸出訊號Idn與第二輸出訊號Idp中的交流(Alternating Current，縮寫AC)成分可被相加。藉由相加的操作，例如圖中的虛線箭頭所示，式(1)與式(2)中偶次諧波的頻率成分可被削弱，甚至可被消除，使輸出訊號Io’相較於輸出訊號Idn與Idp可具有能量被削弱的偶次諧波頻率成分，或者可如式(3)所示已不包括括偶次諧波頻率成分。
Figure 02_image009
式(3)
輸出訊號Io’最後可經由耦接於天線之耦合電路，例如，一電感，被進一步耦合至天線端，其中假設Nnp代表耦接天線之電感圈數，No代表前述第一/第二電感之電感圈數，則最終提供給天線之輸出訊號Io可表示如式(4)：
Figure 02_image011
式(4)
其中偶次諧波頻率成分已不存在，並且輸出訊號Io可為輸入訊號Iin被線性放大的結果。
根據本發明之一實施例，匹配電路120可接收一電源電壓VDD。如圖所示，第一輸出端OUT1可耦接電源電壓VDD，第二輸出端OUT2可接地。第一偏壓V BIAS_1可被設定為電源電壓VDD的一半，或者接近電源電壓的一半。例如，V BIAS_1=VDD/2，或者基於此數值作微幅增減。此外，於本發明之實施例中，第二偏壓V BIAS_2與第一偏壓V BIAS_1之壓差可大體等於(即，等於或接近)電晶體N1之一臨界電壓Vth1，例如，V BIAS_2=VDD/2+Vth1，或者基於此數值作微幅增減。類似地，第一偏壓V BIAS_1與第三偏壓V BIAS_3壓差可大體等於電晶體N2之一臨界電壓Vth2，例如，V BIAS_3=VDD/2+Vth2，或者基於此數值作微幅增減。
於本發明之實施例中，藉由偏壓位準的設定將共閘極放大器電路以B類放大器方式操作，因此功率放大器電路100可具有線性且高效的放大操作。需注意的是，本發明所提出之功率放大器電路100並不限於以B類放大器方式操作。如上所述，放大電路110亦可被偏壓在A類或C類。例如，於本發明之另一實施例中，第三偏壓V BIAS_3高於第一偏壓V BIAS_1，第一偏壓V BIAS_1高於第二偏壓V BIAS_2，使放大電路110被偏壓在C類。即，藉由設定對應之電壓位準，放大電路110可作用為一C類放大器。
此外，藉由上述匹配電路120的設計，偶次諧波頻率成分可被消除，因此不會被耦合至天線端。
此外，於本發明的實施例中，藉由前述電路設計，功率放大器電路100的節點跨壓於操作過程中都不會超過額定的電源電壓VDD。例如，隨著輸入訊號Iin的振幅變大，即便電晶體N1/N2的操作進入三極區(triode region)，因第三極(例如，汲極)與第一極(例如，源極)會一起擺動，電晶體N1與N2的第三極與第一極的壓差(例如，Vds)最大值最多只會達到電壓VDD的大小，不會超過電壓VDD。即，壓差Vds最大值可被受限於不超過電壓VDD。因此，功率放大器電路100具有良好的可靠度。
此外，於本發明的實施例中，放大電路110可具有線性的電壓擺幅Vswing，例如，Vswing=Iin*RL，其中RL為自兩電晶體之第三極向外看的負載阻抗，因此，功率放大器電路100於電晶體N1與N2的第三極的電壓擺幅Vswing大小可超過電源電壓的一半(例如，VDD/2)。即，電壓擺幅Vswing大小不像傳統放大器電路被受限於不超過電源電壓的一半，因而功率放大器電路100具有良好的線性度。此外，功率放大器電路100的功率增益為gm*RL，其中gm為電晶體的轉導，因此，功率放大器電路100亦具有良好的功率放大增益。
此外，由於電晶體N1與N2的寄生電容具有互補的特性，例如，當電晶體N2於第二極(例如，閘極)與第一極(例如，源極)之間的寄生電容Cgs隨輸入訊號振幅增加而變大時，電晶體N1的寄生電容Cgs會對應地變小，因此整體的寄生電容變動小。當電容變動幅度小，訊號之相位變動幅度也會對應地小，使得功率放大器電路100具有良好的振幅調變(Amplitude Modulation)對相位調變(Phase Modulation)(即，AM/PM)線性度。電晶體N1與N2於第二極(例如，閘極)與第三極(例如，汲極)之間的寄生電容Cgd亦有相同特性。
於本發明之第一實施例中，輸入訊號Iin可為一單端訊號。因此，第1圖顯示出一級單端功率放大器電路的結構。於本發明之其他實施例中，輸入訊號Iin也可為差動訊號，且本發明所提出之功率放大器電路也可基於前述單端的電路結構被修改為差動功率放大器電路，或者可進一步被修改為包含多級差動放大器的電路結構。例如，功率放大器電路100之輸入端IN、放大電路110與匹配電路120的一個整體可被視為一個電路子單元，並且本發明之功率放大器電路可包括一個以上具有相同、相近或對稱之電路結構的電路子單元。
第2圖係顯示根據本發明之第二實施例所述之功率放大器電路之範例電路圖。功率放大器電路200可包括電路子單元210與220。其中，電路子單元210與第1圖所示之功率放大器電路100可具有相同或相似的電路結構，故相同的部分於此不再贅述。電路子單元210之輸入端IN1用以接收輸入訊號的正相部分，如圖所示之正相輸入訊號Iin+，透過其放大電路根據正相輸入訊號Iin+於第一端N1與第二端N2分別產生兩個對應的正相輸出訊號Io_n+與Io_p+，並透過其匹配電路結合正相輸出訊號Io_n+與Io_p+，以產生輸出訊號Io’的正相部分。類似地，電路子單元220之輸入端IN2用以接收輸入訊號的反相部分，如圖所示之反相輸入訊號Iin-，其中正相輸入訊號Iin+與反相輸入訊號Iin-具有180度的相位差。電路子單元220透過其放大電路根據反相輸入訊號Iin-於第三端N3與第四端N4分別產生兩個對應的反相輸出訊號Io_p-與Io_n-，並透過其匹配電路結合反相輸出訊號Io_n-與Io_p-，以產生輸出訊號Io’的反相部分。
輸入端IN1與IN2可共同耦接至輸入中心點INC，電路子單元210之匹配電路與電路子單元220之匹配電路可共同耦接至輸出中心點OUTC，而電路子單元210與電路子單元220並聯耦接於輸入中心點INC與輸出中心點OUTC之間。於本發明之實施例中，電路子單元210與電路子單元220具有對稱的電路結構，其中電路子單元210與電路子單元220內可包括以相同方式耦接的相同元件，且電路子單元210與電路子單元220可對稱地耦接於輸入中心點INC與輸出中心點OUTC之間。因此，有關於電路子單元210與電路子單元220的放大操作及電路特性，可直接參考第1圖的說明，於此不再贅述。
於此實施例中，輸出中心點OUTC可耦接電源電壓VDD，輸入端IN1與IN2可分別被施加第一偏壓V BIAS_1(圖未示)。須注意的是，第一偏壓V BIAS_1亦可被施加在輸入中心點INC，此改變並不影響功率放大器電路200的操作。此外，可理解的是，於第1圖中耦接第一輸出端OUT1與第二輸出端OUT2的電容在第2圖中可被合併為一個耦接於輸出中心點OUTC與接地點之間的電容。
第3圖顯示根據本發明之第二實施例所述之正相輸出訊號波型圖。第4圖顯示根據本發明之第二實施例所述之反相輸出訊號波型圖。其中振幅較大的部分為基音頻率成分，振幅較小的部分為偶次諧波頻率成分，例如，式(1)與式(2)中的第二諧波
Figure 02_image013
。如第3圖所示，正相輸出訊號Io_n+與Io_p+的基音頻率成分同相，第二諧波頻率成分反相，因此，結合正相輸出訊號Io_n+與Io_p+後所產生的輸出訊號Io’的正相部分可僅剩基音頻率成分。同理，反相輸出訊號Io_n-與Io_p-的基音頻率成分同相，第二諧波頻率成分反相，因此，結合反相輸出訊號Io_n-與Io_p-後所產生的輸出訊號Io’的反相部分可僅剩基音頻率成分。
於本發明之第一實施例與第二實施例中，功率放大器電路僅包含一級放大器。而於本發明之其他實施例中，功率放大器電路可包括多級串接(cascade)的放大器。
第5圖係顯示根據本發明之第三實施例所述之功率放大器電路之範例電路圖。功率放大器電路500可包括一預放大器510以及兩級差動放大器，其中兩級差動放大器可具有一串接結構，串聯耦接於預放大器510與天線之間。第一級差動放大器與第二級差動放大器可具有相同的電路結構，且此電路結構可與第2圖所示之功率放大器電路200相同，例如，電路子單元210與220可形成任一級差動放大器，故功率放大器電路500的放大操作及電路特性，可直接參考第1圖與第2圖的說明，於此不再贅述於此不再贅述。
於本發明之第三實施例中，功率放大器電路僅包含一放大路徑。而於本發明之其他實施例中，功率放大器電路可包括多條平行配置的放大路徑。
第6圖係顯示根據本發明之第四實施例所述之功率放大器電路之範例電路圖。於此實施例中，功率放大器電路600可包括兩行配置的放大路徑，其中預放大器610以及兩級差動放大器可被設置於第一放大路徑上，而預放大器620以及另外兩級差動放大器可被設置於第二放大路徑上。即，功率放大器電路600之第二放大路徑上所設置的電路及/或電路結構與第一放大路徑所設置的電路及/或電路結構可以相同。此外，於第一放大路徑產生之輸出訊號與於第二放大路徑產生之輸出訊號最終可被結合為一合併的輸出訊號，以進一步增強輸出訊號的能量。例如，兩輸出訊號可一起被耦合至天線端以產生最終提供給天線之輸出訊號。
綜上所述，於本發明之實施例中，藉由所述電路設計與偏壓位準的設定，本發明所提出之功率放大器電路可具有線性且高效的放大操作。 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。
100, 200, 500, 600:功率放大器電路 110:放大電路 120:匹配電路 210, 220:電路子單元 510:預放大器 Iin, Iin+, Iin-:輸入訊號 Idn, Idp, Io’, Io, Io_n+, Io_p+, Io_n-, Io_p-:輸出訊號 IN, IN1, IN2:輸入端 INC:輸入中心點 N1, N2, N3, N4:端點 OUT1, OUT2:輸出端 OUTC:輸出中心點 T1, T2:電晶體 V BIAS_1, V BIAS_2, V BIAS_3:偏壓 VDD:電壓
第1圖係顯示根據本發明之第一實施例所述之功率放大器電路之範例電路圖。 第2圖係顯示根據本發明之第二實施例所述之功率放大器電路之範例電路圖。 第3圖顯示根據本發明之第二實施例所述之正相輸出訊號波型圖。 第4圖顯示根據本發明之第二實施例所述之反相輸出訊號波型圖。 第5圖係顯示根據本發明之第三實施例所述之功率放大器電路之範例電路圖。 第6圖係顯示根據本發明之第四實施例所述之功率放大器電路之範例電路圖。
100:功率放大器電路
110:放大電路
120:匹配電路
Iin:輸入訊號
Idn,Idp,Io’,Io:輸出訊號
IN:輸入端
N1,N2:端點
OUT1,OUT2:輸出端
T1,T2:電晶體
VBIAS_1,VBIAS_2,VBIAS_3:偏壓
VDD:電壓

Claims (10)

  1. 一種功率放大器電路，包括： 一第一輸入端，用以接收一輸入訊號； 一第一放大電路，耦接該第一輸入端，用以接收該輸入訊號，並且根據該輸入訊號於一第一端產生一第一輸出訊號以及於一第二端產生一第二輸出訊號；以及 一第一匹配電路，耦接該第一放大電路，用以結合該第一輸出訊號與該第二輸出訊號以產生一輸出訊號， 其中該第一輸入端被施加一第一偏壓，並且該第一放大電路為一推拉式放大電路，包括： 一第一電晶體，包括一第一極、一第二極與一第三極，該第一極耦接該第一輸入端，該第二極被施加一第二偏壓，該第三極耦接該第一放大電路之該第一端，該第一電晶體根據該第一偏壓與該第二偏壓響應於該輸入訊號於該第一端產生該第一輸出訊號；以及 一第二電晶體，包括一第一極、一第二極與一第三極，該第一極耦接該第一輸入端，該第二極被施加一第三偏壓，該第三極耦接該第一放大電路之該第二端，該第二電晶體根據該第一偏壓與該第三偏壓響應於該輸入訊號於該第二端產生該第二輸出訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之功率放大器電路，其中該第二偏壓高於該第一偏壓，該第一偏壓高於該第三偏壓。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之功率放大器電路，其中該第一電晶體為一N型電晶體，該第二電晶體為一P型電晶體，並且該第一放大電路作用為一B類放大器。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之功率放大器電路，其中該輸入訊號為一單端訊號。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之功率放大器電路，其中該輸入訊號為一差動訊號，該第一輸入端用以接收該輸入訊號之一第一部分，該第一匹配電路結合該第一輸出訊號與該第二輸出訊號以產生該輸出訊號之一第一部分，並且該功率放大器電路更包括： 一第二輸入端，用以接收該輸入訊號之一第二部分； 一第二放大電路，耦接該第二輸入端，用以接收該輸入訊號之該第二部分，並且根據該輸入訊號之該第二部分於一第三端產生一第三輸出訊號以及於一第四端產生一第四輸出訊號；以及 一第二匹配電路，耦接該第二放大電路，用以結合該第三輸出訊號與該第四輸出訊號以產生該輸出訊號一第二部分。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之功率放大器電路，其中該第一輸入端與該第二輸入端共同耦接至一輸入中心點，該第一匹配電路與該第二匹配電路共同耦接至一輸出中心點，並且該第一放大電路與該第一匹配電路以及該第二放大電路與該第二匹配電路並聯耦接於該輸入中心點與該輸出中心點之間。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之功率放大器電路，其中該第一輸入端、該第二輸入端、該第一放大電路、該第二放大電路、該第一匹配電路與該第二匹配電路形成一第一級差動放大器，該功率放大器電路更包括與該第一級差動放大器具有相同電路結構之一第二級差動放大器，並且該第一級差動放大器與該第二級差動放大器具有一串接結構。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之功率放大器電路，其中該輸入訊號為具有一既定頻率之一單頻訊號，該第一輸出訊號與該第二輸出訊號分別包括該既定頻率之基音頻率成分與偶次諧波頻率成分，並且該輸出訊號不包括括該既定頻率之該偶次諧波頻率成分。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之功率放大器電路，其中該第三偏壓高於該第一偏壓，該第一偏壓高於該第二偏壓。
  10. 一種功率放大器電路，包括： 一第一電路子單元，包括： 一輸入端，用以接收一輸入訊號； 一放大電路，耦接該輸入端，用以接收該輸入訊號，並且根據該輸入訊號於一第一端產生一第一輸出訊號以及於一第二端產生一第二輸出訊號；以及 一匹配電路，耦接該放大電路，用以結合該第一輸出訊號與該第二輸出訊號以產生一輸出訊號， 其中該輸入端被施加一第一偏壓，並且該放大電路為一推拉式放大電路，包括： 一NMOS電晶體，包括一第一極、一第二極與一第三極，該第一極耦接該輸入端，該第二極被施加一第二偏壓，該第三極耦接該放大電路之該第一端，該NMOS電晶體根據該第一偏壓與該第二偏壓響應於該輸入訊號於該第一端產生該第一輸出訊號；以及 一PMOS電晶體，包括一第一極、一第二極與一第三極，該第一極耦接該輸入端，該第二極被施加一第三偏壓，該第三極耦接該放大電路之該第二端，該PMOS電晶體根據該第一偏壓與該第三偏壓響應於該輸入訊號於該第二端產生該第二輸出訊號。
TW110129585A 2021-08-11 2021-08-11 功率放大器電路 TWI774512B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW110129585A TWI774512B (zh) 2021-08-11 2021-08-11 功率放大器電路
US17/873,176 US20230047042A1 (en) 2021-08-11 2022-07-26 Power amplifying circuits

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW110129585A TWI774512B (zh) 2021-08-11 2021-08-11 功率放大器電路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI774512B TWI774512B (zh) 2022-08-11
TW202308296A true TW202308296A (zh) 2023-02-16

Family

ID=83807248

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110129585A TWI774512B (zh) 2021-08-11 2021-08-11 功率放大器電路

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20230047042A1 (zh)
TW (1) TWI774512B (zh)

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8577325B2 (en) * 2010-08-31 2013-11-05 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Low noise amplifier having both ultra-high linearity and low noise characteristic and radio receiver including the same
TWI482442B (zh) * 2012-05-21 2015-04-21 Realtek Semiconductor Corp 訊號增益電路以及訊號增益方法
TWI560999B (en) * 2014-04-23 2016-12-01 Realtek Semiconductor Corp Radio frequency power amplifier and method for increasing power added efficiency and linearity
US9407226B2 (en) * 2014-12-18 2016-08-02 Qualcomm Incorporated Gain control in complementary common gate and common source amplifiers
US9537457B2 (en) * 2015-02-24 2017-01-03 Intel IP Corporation High linearity push-pull common-gate amplifier
US9755678B2 (en) * 2015-12-01 2017-09-05 Analog Devices Global Low noise transconductance amplifiers
DE112017001304T5 (de) * 2016-03-14 2018-11-22 Analog Devices, Inc. Aktive Linearisierung für Breitbandverstärker
KR102585866B1 (ko) * 2016-06-21 2023-10-06 삼성전기주식회사 공통 게이트 증폭 회로 및 그것을 이용한 전력 증폭기
CN109951159B (zh) * 2019-02-27 2023-05-02 上海华虹宏力半导体制造有限公司 基于变压器的Doherty功率放大器
US10911005B2 (en) * 2019-05-31 2021-02-02 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Transistor amplifier
US11005424B2 (en) * 2019-06-26 2021-05-11 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Power efficient amplifier
US11152905B2 (en) * 2019-09-04 2021-10-19 Apple Inc. Wideband amplifier circuit

Also Published As

Publication number Publication date
TWI774512B (zh) 2022-08-11
US20230047042A1 (en) 2023-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100717993B1 (ko) 능동 바룬기
US20100289568A1 (en) Low-Noise, Low-Power, Low Drift Offset Correction in Operational and Instrumentation Amplifiers
US7859338B2 (en) Compact low-power class AB amplifier
KR20100021938A (ko) 개선된 위상 마진을 갖는 폴디드 캐스코드 연산 증폭기
US10637418B2 (en) Stacked power amplifiers using core devices
US6429735B1 (en) High speed output buffer
CN113726298B (zh) 一种全差分二级运算放大器电路
US20060012429A1 (en) Self biased differential amplifier
TWI548205B (zh) Balanced upscale mixer
KR100867549B1 (ko) 공진형 액티브 발룬
TW200952325A (en) High speed differential to single ended converting circuit
US7777575B2 (en) Circuit with single-ended input and differential output
TWI771801B (zh) 高線性度輸入緩衝器
Palmisano et al. A 1.5-V high drive capability CMOS op-amp
TWI774512B (zh) 功率放大器電路
JP4707099B2 (ja) 差動出力回路
US11658625B2 (en) Amplifier circuit, corresponding comparator device and method
CN114900139A (zh) 一种全差分运算放大器的共模反馈电路
TWI360944B (en) Operational amplifier and method for reducing offs
CN115708314A (zh) 功率放大器电路
JP6230903B2 (ja) 低雑音増幅器
US20060066411A1 (en) Power amplifier for a transmitter
US20240136985A1 (en) Bias circuit and power amplifier
US11990870B2 (en) Switched resistor for switched driver stage feedback loop
CN220798224U (zh) 共源共栅放大电路、雷达设备、雷达系统及电子设备