TWI566519B - 功率放大器電路的直流工作點最佳化方法與裝置 - Google Patents

Description

功率放大器電路的直流工作點最佳化方法與裝置

本發明是有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種功率放大器電路的直流工作點最佳化方法與裝置。

一般的功率放大電路通常都是由電晶體所設計。由於電晶體的電流-電壓特性曲線是呈現指數關係，因此這種非線性的特性將會造成功率放大器輸出的失真。傳統負載線的設計方式是將工作點放置於負載線的中點，但受到電晶體的非線性因素，實際上負載線並非為一直線，若以直線的負載線來估算工作點，將使得工作點的設定並不精確，進而使功率放大器輸出的交流信號波形失真。

本發明提供一種功率放大器電路的直流工作點最佳化方法與裝置，可有效地最佳化功率放大器電路的直流工作點，以大幅改善輸出信號失真的情形。

本發明的功率放大器電路的直流工作點最佳化方法包括下列步驟。於預設期間重複量測功率放大器電路的直流工作點，以得到多個量測工作點，其中量測工作點構成至少一封閉曲線。計算封閉曲線的幾何中心。依據幾何中心求取功率放大器電路的最佳化直流工作點。

在本發明的一實施例中，上述的量測工作點構成單一封閉曲線，功率放大器電路的直流工作點最佳化方法包括，將幾何中心作為功率放大器電路的最佳化直流工作點。

在本發明的一實施例中，上述的量測工作點構成多個封閉曲線，功率放大器電路的直流工作點最佳化方法包括下列步驟。計算各封閉曲線的幾何中心。計算各幾何中心的平均值以得到平均幾何中心。將平均幾何中心作為功率放大器電路的最佳化直流工作點。

在本發明的一實施例中，上述的功率放大器電路為A類放大器。

在本發明的一實施例中，上述的A類放大器包括雙極性接面電晶體，於預設期間重複量測功率放大器電路的直流工作點的步驟包括，於預設期間改變雙極性接面電晶體的基極電流，並量測對應基極電流的集極電流以及集極-射極電壓，以得到量測工作點。

在本發明的一實施例中，上述的封閉曲線為橢圓封閉曲線。

本發明的功率放大器電路的直流工作點最佳化裝置，包括量測單元以及處理單元。量測單元於預設期間重複量測功率放大器電路的直流工作點，以得到多個量測工作點，其中量測工作點構成至少一封閉曲線。處理單元耦接量測單元，計算封閉曲線的幾何中心，並將幾何中心作為功率放大器電路的最佳化直流工作點。

在本發明的一實施例中，上述的量測工作點構成單一封閉曲線，處理單元將幾何中心作為功率放大器電路的最佳化直流工作點。

在本發明的一實施例中，上述的量測工作點構成多個封閉曲線，處理單元計算各封閉曲線的幾何中心，並計算各幾何中心的平均值以得到平均幾何中心，並將平均幾何中心作為功率放大器電路的最佳化直流工作點。

在本發明的一實施例中，上述的功率放大器電路為A類放大器。

在本發明的一實施例中，上述的A類放大器包括雙極性接面電晶體，量測單元於預設期間改變雙極性接面電晶體的基極電流，並量測對應基極電流的集極電流以及集極-射極電壓，以得到量測工作點。

在本發明的一實施例中，上述的封閉曲線為橢圓封閉曲線。

基於上述，本發明的實施例於預設期間重複量測功率放大器電路的直流工作點，以得到多個量測工作點，並計算由此些量測工作點構成的封閉曲線的幾何中心，並將此幾何中心作為功率放大器電路的最佳化直流工作點，以大幅改善輸出信號失真的情形。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是依照本發明一實施例的一種功率放大器電路的直流工作點最佳化裝置的示意圖，請參照圖1。功率放大器電路的直流工作點最佳化裝置100包括量測單元102以及處理單元104，量測單元102耦接處理單元104以及功率放大器電路106。量測單元102可於預設期間量測功率放大器電路的直流工作點，而得到多個量測工作點，其中此些量測工作點構成至少一封閉曲線。處理單元104可計算量測工作點所構成的封閉曲線的幾何中心，並將計算出的幾何中心作為最佳化直流工作點。

上述的功率放大器電路106可例如為A類放大器，然不以此為限，任何量測工作點構成封閉曲線的電路皆可為上述的功率放大器電路106。如圖2所示，圖2是依照本發明一實施例的一種功率放大器電路的示意圖。圖2的功率放大器電路200包括雙極性接面電晶體Q1、電阻RC以及電阻RB，其中雙極性接面電晶體Q1的射極耦接至接地，電阻RC耦接於雙極性接面電晶體Q1的集極與操作電壓VCC之間，電阻RB耦接於雙極性接面電晶體Q1的基極與量測單元102之間。量測單元102可在預設期間改變提供至雙極性接面電晶體Q1的基極電流IB，並量測雙極性接面電晶體Q1的集極電流IC以及雙極性接面電晶體Q1的集極-射極電壓VCE，以在對應不同的基極電流IB量測直流工作點，而得到多個量測工作點。

舉例來說，圖3是依照圖2實施例的雙極性接面電晶體Q1的集極-射極電壓VCE對集極電流IC的關係示意圖，請參照圖3。在圖3中，多個量測工作點可構成封閉曲線L1(亦即功率放大器電路200實際上的負載線)，處理單元104依據封閉曲線L1計算出幾何中心P1，並將其做為最佳化直流工作點。如此藉由依據實際量測工作點所得到的封閉曲線L1來決定最佳化直流工作點，即可避免如習知技術般以理論的直線負載線來設定工作點，而可大幅地改善因工作點設定不準確而導致輸出交流信號失真的情形。其中計算幾何中心P1的方式可例如為，將封閉曲線分割為N等份(N大於等於2)，計算各個線段的電流平均值與電壓平均值，然後再將所有線段的電流平均值與電壓平均值分別進行平均值運算，以獲得幾何中心P1的位置。

值得注意的是，在圖3實施例中封閉曲線L1為橢圓封閉曲線，然並不以此為限，視實際應用情形的不同，封閉曲線L1亦可為其他形狀的封閉曲線，例如圓形。若預設期間的時間長度設定的夠長，量測單元102可量測到更多的量測工作點，如此可能使得量測工作點可構成不只一個封閉曲線，如圖4所示，在圖4實施例中，量測工作點可構成兩個封閉曲線L2、L3(然不以此為限，在其他實施例中，可能構成更多個封閉曲線)，處理單元104可分別依據封閉曲線L2、L3計算出幾何中心P2、P3，然後再計算幾何中心P2、P3的平均值，以得到平均幾何中心P4，並將平均幾何中心作為功率放大器電路的最佳化直流工作點，如此可更進一步地準確設定工作點，改善因工作點設定不準確而導致輸出交流信號失真的情形。

圖5是依照本發明一實施例的一種功率放大器電路的直流工作點最佳化方法的流程示意圖，請參照圖5。由上述實施例可知，功率放大器電路的直流工作點最佳化方法可包括下列步驟。首先，於預設期間重複量測功率放大器電路的直流工作點，以得到多個量測工作點，其中量測工作點構成至少一封閉曲線(步驟S502)。功率放大器電路可例如為A類放大器，而封閉曲線可例如為橢圓曲線，然不以此為限。量測工作點的方式可例如為，於預設期間改變A類放大器中的雙極性接面電晶體的基極電流，並量測對應基極電流的集極電流以及集極-射極電壓，以得到量測工作點。然後，再計算封閉曲線的幾何中心(步驟S504)。最後，再依據幾何中心求取功率放大器電路的最佳化直流工作點(步驟S506)，例如當量測工作點構成單一封閉曲線時，可將幾何中心作為功率放大器電路的最佳化直流工作點。

圖6是依照本發明另一實施例的一種功率放大器電路的直流工作點最佳化方法的流程示意圖，請參照圖6。在本實施例中，假設量測工作點構成多個封閉曲線，因此本實施例在步驟S502後，可先計算各封閉曲線的幾何中心(步驟S602)，然後再計算各幾何中心的平均值以得到平均幾何中心(步驟S604)，最後再將平均幾何中心作為功率放大器電路的最佳化直流工作點(步驟S606)。

綜上所述，本發明的實施例於預設期間重複量測功率放大器電路的直流工作點，以得到多個量測工作點，並計算由此些量測工作點構成的封閉曲線的幾何中心，並將此幾何中心作為功率放大器電路的最佳化直流工作點。如此藉由依據實際量測工作點所得到的封閉曲線來決定最佳化直流工作點，即可避免如習知技術般以理論的直線負載線來設定工作點，而可大幅地改善因工作點設定不準確而導致輸出交流信號失真的情形。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧直流工作點最佳化裝置
102‧‧‧量測單元
104‧‧‧處理單元
106‧‧‧功率放大器電路
200‧‧‧功率放大器電路
Q1‧‧‧雙極性接面電晶體
RC、RB‧‧‧電阻
IB‧‧‧基極電流
IC‧‧‧集極電流
VCE‧‧‧集極-射極電壓
P1、P2、P3‧‧‧幾何中心
P4‧‧‧平均幾何中心
L1、L2、L3‧‧‧封閉曲線
S502~S506、S602~S606‧‧‧功率放大器電路的直流工作點最佳化方法的流程步驟

圖1是依照本發明一實施例的一種功率放大器電路的直流工作點最佳化裝置的示意圖。 圖2是依照本發明一實施例的一種功率放大器電路的示意圖。 圖3是依照圖2實施例的雙極性接面電晶體的集極-射極電壓對集極電流的關係示意圖。 圖4是依照本發明另一實施例的雙極性接面電晶體的集極-射極電壓對集極電流的關係示意圖。 圖5是依照本發明一實施例的一種功率放大器電路的直流工作點最佳化方法的流程示意圖。 圖6是依照本發明另一實施例的一種功率放大器電路的直流工作點最佳化方法的流程示意圖。

S502~S506‧‧‧功率放大器電路的直流工作點最佳化方法的流程步驟

Claims (12)

1. 一種功率放大器電路的直流工作點最佳化方法，包括：於一預設期間重複量測該功率放大器電路的直流工作點，以得到多個量測工作點，其中該些量測工作點構成至少一封閉曲線；計算該至少一封閉曲線的幾何中心；以及依據該幾何中心求取該功率放大器電路的最佳化直流工作點，將該幾何中心作為該功率放大器電路的最佳化直流工作點。
2. 如申請專利範圍第1項所述的功率放大器電路的直流工作點最佳化方法，其中該些量測工作點構成單一封閉曲線。
3. 如申請專利範圍第1項所述的功率放大器電路的直流工作點最佳化方法，其中該些量測工作點構成多個封閉曲線，該功率放大器電路的直流工作點最佳化方法包括：對該些封閉曲線，分別計算各該封閉曲線的幾何中心而得到複數個幾何中心；以及計算該複數個幾何中心的平均值以得到該幾何中心。
4. 如申請專利範圍第1項所述的功率放大器電路的直流工作點最佳化方法，其中該功率放大器電路為A類放大器。
5. 如申請專利範圍第4項所述的功率放大器電路的直流工作點最佳化方法，其中該A類放大器包括一雙極性接面電晶體，於該預設期間重複量測該功率放大器電路的直流工作點的步驟包括： 於該預設期間改變該雙極性接面電晶體的基極電流，並量測對應該基極電流的集極電流以及集極-射極電壓，以得到該些量測工作點。
6. 如申請專利範圍第5項所述的功率放大器電路的直流工作點最佳化方法，其中該至少一封閉曲線為橢圓封閉曲線。
7. 一種功率放大器電路的直流工作點最佳化裝置，包括：一量測單元，於一預設期間重複量測該功率放大器電路的直流工作點，以得到多個量測工作點，其中該些量測工作點構成至少一封閉曲線；以及一處理單元，耦接該量測單元，計算該至少一封閉曲線的幾何中心，依據該幾何中心求取該功率放大器電路的最佳化直流工作點，並將該幾何中心作為該功率放大器電路的最佳化直流工作點。
8. 如申請專利範圍第7項所述的功率放大器電路的直流工作點最佳化裝置，其中該些量測工作點構成單一封閉曲線。
9. 如申請專利範圍第7項所述的功率放大器電路的直流工作點最佳化裝置，其中該些量測工作點構成多個封閉曲線，該處理單元對該些封閉曲線，分別計算各該封閉曲線的幾何中心而得到複數個幾何中心，並計算該複數個幾何中心的平均值以得到該幾何中心。
10. 如申請專利範圍第7項所述的功率放大器電路的直流工作點最佳化裝置，其中該功率放大器電路為A類放大器。
11. 如申請專利範圍第10項所述的功率放大器電路的直流工作點最佳化裝置，其中該A類放大器包括一雙極性接面電晶體，該量測單元於該預設期間改變該雙極性接面電晶體的基極電流，並量測對應該基極電流的集極電流以及集極-射極電壓，以得到該些量測工作點。
12. 如申請專利範圍第11項所述的功率放大器電路的直流工作點最佳化裝置，其中該至少一封閉曲線為橢圓封閉曲線。