TWI724893B - 放大器裝置 - Google Patents

Abstract

一種放大器裝置包含放大單元及偏壓模組。放大單元具有第一端，耦接於電壓源，用以接收電源電壓，第二端，用以接收輸入訊號，及第三端，耦接於第一參考電位端。第一參考電位端用以接收第一參考電位。放大單元之第一端用以輸出經放大單元放大後之輸出訊號。偏壓模組耦接於放大單元之第二端，用以接收電壓訊號以提供偏壓電流至放大單元。電壓訊號為可變電壓。供電電流流入放大單元，且供電電流依據電壓訊號進行調整，以將供電電流維持於預定範圍內。

Description

放大器裝置

本發明關於放大器裝置，特別是一種能夠依據各種因素調整偏壓電流及提供相應補償的放大器裝置。

在無線通訊技術中，放大器裝置常被用來放大訊號以提升收發訊號的品質。

然而隨著應用越來越複雜，在設計放大器裝置時，所需考慮的因素也相對的增加，以避免影響放大器裝置的性能。

本發明實施例提供一種放大器裝置，包含放大單元及偏壓模組。放大單元具有第一端，耦接於電壓源，用以接收電源電壓，第二端，用以接收輸入訊號，及第三端，耦接於第一參考電位端，其中第一參考電位端用以接收第一參考電位，放大單元之第一端用以輸出經放大單元放大後之輸出訊號。偏壓模組耦接於放大單元之第二端，用以接收電壓訊號以提供偏壓電流至放大單元，其中電壓訊號為可變電壓。其中供電電流流入放大單元，且供電電流依據電壓訊號進行調整，以將供電電流維持於預定範圍內。

2:放大器裝置

11:放大單元

12:偏壓模組

20、30、155、1608:參考電位端

24:電壓源

130、132:曲線

134、136、140、142:線段

151、153、1601至1607:訊號端

152:第一電阻選擇電路

154:第二電阻選擇電路

156:電壓至電流轉換器

157、158:開關控制端

190:偏壓電壓源

1200:可變電流源

1201、1206:電晶體

1203、1207、Rp1至Rp6、Rn1至Rn6、RF、RF1:電阻

1204、1205:二極體

Ibias:偏壓電流

Icc:供電電流

OP:運算放大器

S1:輸入訊號

S2:輸出訊號

SW1、SW2:開關

V1:供電電壓

VBG2、VBG3、Vdet02、Vr5:參考訊號

VCC1:電壓訊號

Vdet2:功率訊號

Vo:輸出電壓

VPTAT2、VD0、Vat:溫度訊號

Vref1、Vref5:參考電位

Vsource:電源電壓

第1圖係為本發明實施例中放大器裝置的示意圖。

第2圖顯示未經補償之供電電流的電壓響應。

第3圖顯示本發明實施例中使用偏壓電流之電壓補償方案。

第4圖係為第1圖中可變電流源的示意圖。

第5圖係為第1圖中另一可變電流源的示意圖。

第6圖係為本發明實施例中另一放大器裝置的示意圖。

第7圖係為本發明實施例中另一放大器裝置的示意圖。

第8圖係為本發明實施例中另一放大器裝置的示意圖。

第1圖係為本發明實施例中放大器裝置2的示意圖。放大器裝置2包含放大單元11及偏壓模組12。放大單元11可從電壓源24抽取供電電流Icc，電壓源24用以接收電源電壓Vsource。電源電壓Vsource為時變(time-varying)電壓。當電源電壓Vsource隨時間改變時，供電電流Icc也會隨之變化。第2圖顯示未經補償之供電電流Icc的電壓響應，橫軸係以伏特(volt,V)表示的電源電壓Vsource，縱軸係以毫安培(milliampere,mA)表示的供電電流Icc。曲線130表示理想供電電流Icc，曲線132表示實際供電電流Icc，線段134、136分別表示實際供電電流Icc之第一及第二近似曲線。在一實施例中，電源電壓Vsource可在一段時間內由5.5V變化至3.2V，放大單元11可在電源電壓Vsource的範圍內運作。理想上，供電電流Icc應實質上維持在140mA，如曲線130所示。實際上，供電電流Icc可在120mA至160mA間變化，如曲線132所示。對於範圍在3.2V及4.7V之間的電源電壓 Vsource而言，曲線132可近似於線段134，而對於範圍在4.7V及5.5V之間的電源電壓Vsource而言，曲線132可近似於線段136。線段134及136可分別具有第一斜率及第二斜率。

第3圖顯示本發明實施例中使用偏壓電流Ibias之電壓補償方案。線段140及142分別表示偏壓模組12針對電源電壓Vsource小於臨界值及超過臨界值所產生的偏壓電流Ibias。臨界值可實質上選定為第2圖之線段134及136的交叉處，例如4.7V。線段140及142顯示偏壓電流Ibias負相關於第2圖之電源電壓Vsource。 另外，線段140具有第一反斜率，對應第2圖之線段134的第一斜率，線段142具有第二反斜率，對應第2圖之線段136的第二斜率。第一反斜率可負相關於第一斜率，第二反斜率可負相關於第二斜率。放大器裝置2可依據線段140及142來調整偏壓電流Ibias，以補償電源電壓Vsource隨時間之變化，從而使放大單元11以實質上固定的供電電流Icc維持運作，例如140mA，並提升放大器裝置2的性能。 在一些實施例中，針對小於4.7V的電源電壓Vsource，偏壓模組12可依據線段140調整偏壓電流Ibias，及針對超過4.7V的電源電壓Vsource，偏壓模組12可依據線段142調整偏壓電流Ibias。在一些實施例中，放大器裝置2可依據線段140或線段142補償電源電壓Vsource之變化。

雖然在第2圖中僅使用2條線段134及136來近似實際供電電流Icc(曲線132)，然而熟習此技藝者亦可使用2條以上之近似曲線來近似實際供電電流Icc，並相對地使用負相關於2條以上之近似曲線的2條以上之對應線來模擬所需操作範圍之偏壓電流Ibias，以及使用2個或多個臨界值來判定要使用2條以上之對應線中之哪條來模擬偏壓電流Ibias，藉以補償電源電壓Vsource之變化。模擬偏壓電流Ibias之線段的反斜率及臨界值不限於第3圖中之實施例，可基於實際應 用及設計需求進行選擇。

參考第1圖，放大單元11具有第一端，耦接於電壓源24，用以接收電源電壓Vsource及用以流入供電電流Icc，第二端，用以接收輸入訊號S1，及第三端，耦接於參考電位端20。放大單元11可為雙極性電晶體(bipolar junction transistor,BJT)，及可作為功率放大器或低雜訊放大器。放大單元11可由偏壓電流Ibias進行偏壓以放大輸入訊號S1，並由放大單元11的第一端輸出經放大單元11放大後的輸出訊號S2。參考電位端20可接收參考電位Vref1。參考電位Vref1可為接地參考電位或其他參考電位。

偏壓模組12可耦接於放大單元11之第二端，及可接收電壓訊號VCC1以提供偏壓電流Ibias至放大單元11。電壓訊號VCC1可實質上正相關於時變的電源電壓Vsource，因此電壓訊號VCC1也可為時變的可變電壓。在一些實施例中，電壓訊號VCC1可為電源電壓Vsource的一部分，可使用分壓器對電源電壓Vsource進行分壓，以取得電壓訊號VCC1，其中VCC1=Vsource*K，K可為0.5。在其他實施例中，電壓訊號VCC1可與電源電壓Vsource實質上相等。

由於電壓訊號VCC1實質上正相關於電源電壓Vsource，相對的，在第3圖中，線段140及142亦可表示偏壓電流Ibias實質上負相關於電壓訊號VCC1，因此偏壓模組12可依據電壓訊號VCC1調整偏壓電流Ibias。電源電壓Vsource的減少將使偏壓電流Ibias的增加，進而使供電電流Icc的增加。相反地，電源電壓Vsource的增加將使偏壓電流Ibias的減少，進而使供電電流Icc的減少。以此方式，因電源電壓Vsource的變化而隨之變化的供電電流Icc可受到補償，且供電電流Icc可依據電壓訊號VCC1進行調整，以將供電電流Icc維持在預定範圍 內，例如140mA的±3%內。

偏壓模組12可包含可變電流源1200。在一些實施例中，可變電流源1200可為可變電阻，用以依據電壓訊號VCC1調整偏壓電流Ibias。在其他實施例中，如第4圖所示，可變電流源1200可包含訊號端151、153、參考電位端155、運算放大器(operational amplifier)OP、第一電阻選擇電路152、第二電阻選擇電路154、電阻Rp1、Rn1、RF、RF1、電壓至電流轉換器156及開關控制端157、158。 在一些實施例中，電阻Rn1之電阻值可被調整，以選擇性地將電阻RF1從可變電流源1200中移除。可變電流源1200可接收電壓訊號VCC1及參考訊號VBG2，以依據第3圖中的線段140及142產生偏壓電流Ibias。參考訊號VBG2可為帶差(bandgap)參考電壓或其他參考電壓，相對於電源電壓Vsource的變化，參考訊號VBG2可為實質上固定。

運算放大器OP可具有第一輸入端、第二輸入端及輸出端。第一輸入端為正向端，第二輸入端為反向端，輸出端用以輸出輸出電壓Vo。運算放大器OP的第一輸入端可耦接於訊號端151及接收參考訊號VBG2，運算放大器OP的第二輸入端可耦接於訊號端153及接收電壓訊號VCC1。運算放大器OP的輸出端可依據參考訊號VBG2及電壓訊號VCC1之間的差值輸出輸出電壓Vo。在其他實施例中，運算放大器OP可為加法器(adder)。

電壓至電流轉換器156可包含第一端，耦接於運算放大器OP之輸出端，及第二端，耦接於放大單元11之第二端。電壓至電流轉換器156可將輸出電壓Vo轉換為偏壓電流Ibias。電壓至電流轉換器156可為金氧半場效電晶體(metal oxide semiconductor field effect transistor,MOSFET)、BJT或其他種類的電晶體。

電阻RF可包含第一端，耦接於運算放大器OP之第二輸入端，及第二端，耦接於運算放大器OP之輸出端。電阻RF1可包含第一端，耦接於電阻RF之第一端，及第二端，耦接於參考電位端155，參考電位端155可接收參考電位Vref5。參考電位Vref5可為接地參考電位或其他參考電位。在一些實施例中，參考電位Vref5及參考電位Vref1可具有實質上相同的電位。在一些實施例中，電阻RF、RF1可具有實質上相同的電阻值。在一些實施例中，電阻RF、RF1可為可變電阻。在一些實施例中，電阻RF1之電阻值可設為電阻RF之電阻值的倍數，以變更第3圖中線段140及142的斜率。

電阻Rp1可包含第一端，經由第一電阻選擇電路152耦接於訊號端151，及第二端，耦接於運算放大器OP之第一輸入端。電阻Rn1可包含第一端，經由第二電阻選擇電路154耦接於訊號端153，及第二端，耦接於運算放大器OP之第二輸入端。電阻Rp1、Rn1可為可變電阻。第一電阻選擇電路152可包含第一端，耦接於訊號端151，及第二端，耦接於電阻Rp1之第一端。第二電阻選擇電路154可包含第一端，耦接於訊號端153，及第二端，耦接於電阻Rn1之第一端。 第一電阻選擇電路152可包含開關SW1及電阻Rp2。開關SW1可包含第一端，耦接於第一電阻選擇電路152之第一端，第二端，耦接於第一電阻選擇電路152之第二端，及控制端，耦接於開關控制端157。開關控制端157可接收第一控制訊號以開啟或關閉開關SW1。電阻Rp2可耦接於開關SW1之第一端及開關SW1之第二端之間。第二電阻選擇電路154可包含開關SW2及電阻Rn2。開關SW2可包含第一端，耦接於第二電阻選擇電路154之第一端，第二端，耦接於第二電阻選擇電路154之第二端，及控制端，耦接於開關控制端158。開關控制端158可接收第二控制訊號以開啟或關閉開關SW2。電阻Rn2可耦接於開關SW2之第一端及開關 SW2之第二端之間。開關SW1及SW2可為MOSFET、BJT或其他種類的電晶體。 電阻Rp2、Rn2可為可變電阻。電阻Rp1、Rn1可具有實質上相同的電阻值，電阻Rp2、Rn2可具有實質上相同的電阻值。在一些實施例中，電阻Rp1及第一電阻選擇電路152可交換位置，即電阻Rp1之第一端可耦接於訊號端151，電阻Rp1之第二端可耦接於第一電阻選擇電路152之第一端，第一電阻選擇電路152之第二端可耦接於運算放大器OP之第一輸入端。相似地，電阻Rn1及第二電阻選擇電路154可交換位置，即電阻Rn1之第一端可耦接於訊號端153，電阻Rn1之第二端可耦接於第二電阻選擇電路154之第一端，第二電阻選擇電路154之第二端可耦接於運算放大器OP之第二輸入端。

關於參考訊號VBG2及電壓訊號VCC1之間的差值，可使用第一電阻選擇電路152及第二電阻選擇電路154進行調整，從而調整輸出電壓Vo及/或偏壓電流Ibias的變化率。具體而言，開關SW1及SW2可被一起開啟或關閉以切換輸出電壓Vo及/或偏壓電流Ibias的變化率。輸出電壓Vo可由公式6表示：Vo=k1*(VBG2-VCC1) 公式6

其中VBG2為參考訊號，與電源電壓Vsource之變化無關；VCC1為電壓訊號；當開關SW1及開關SW2關閉時，k1=Res_RF/(Res_Rp1+Res_Rp2)=Res_RF/(Res_Rn1+Res_Rn2)；當開關SW1及開關SW2開啟時，k1=Res_RF/Res_Rp1=Res_RF/Res_Rn1；及Res_RF、Res_Rp1、Res_Rn1、Res_Rp2、Res_Rn2分別為電阻RF、Rp1、Rn1、Rp2、Rn2的電阻值。

輸出電壓Vo可由差值(VBG2-VCC1)及斜率k1決定。由於參考訊號VBG2與電源電壓Vsource之變化無關，且電壓訊號VCC1正相關於電源電壓Vsource，電源電壓Vsource的增加將使差值(VBG2-VCC1)減少，進而減少輸出電壓Vo；電源電壓Vsource的減少將使差值(VBG2-VCC1)增加，進而增加輸出電壓Vo。以此方式，電源電壓Vsource的變化可被補償，以對放大單元11提供實質上固定的供電電流Icc。

參考第3圖，線段140的第一反斜率及線段142的第二反斜率可由可變電流源1200中的第一電阻選擇電路152及第二電阻選擇電路154實現。當電源電壓Vsource小於臨界值時，開關SW1可關閉，以將開關SW1的第一端與開關SW1的第二端電性斷開，且開關SW2可關閉，以將開關SW2的第一端與開關SW2的第二端電性斷開，因此電阻Rp1及電阻Rp2的總電阻值(Res_Rp1+Res_Rp2)與電阻Rn1及電阻Rn2的總電阻值(Res_Rn1+Res_Rn2)可用於產生較平緩的斜率k1，例如線段140的第一反斜率。當電源電壓Vsource超過臨界值時，開關SW1可開啟，以將開關SW1的第一端與開關SW1的第二端電性連接，且開關SW2可開啟，以將開關SW2的第一端與開關SW2的第二端電性連接，因此電阻Rp1的電阻值Res_Rp1及電阻Rn1的電阻值Res_Rn1可用於產生較陡峭的斜率k1，例如線段142的第二反斜率。在一些實施例中，具有單一反斜率的線段可用於模擬偏壓電流Ibias，且第一電阻選擇電路152及第二電阻選擇電路154可從可變電流源1200中移除。在一些實施例中，第一電阻選擇電路152、第二電阻選擇電路154及電阻Rp1、Rn1可從可變電流源1200中移除，且可移至可變電流源1200之外的外部電路。

可變電流源1200不限於提供負相關於電源電壓Vsource的偏壓電流Ibias，可藉由將第一電阻選擇電路152及電阻Rp1與第二電阻選擇電路154及電阻Rn1交換位置，以提供正相關於電源電壓Vsource的偏壓電流Ibias。具體而言，可將第一電阻選擇電路152及電阻Rp1耦接於訊號端153及運算放大器OP之第二輸入端之間，及將第二電阻選擇電路154及電阻Rn1耦接於訊號端151及運算放大器OP之第一輸入端之間。在此種設置中，可變電流源1200可產生正相關於電源電壓Vsource的偏壓電流Ibias。

另外，可變電流源1200不限用於補償電源電壓的變化，也可用於補償溫度變化及訊號的功率變化。第5圖係為第1圖中另一可變電流源1200的示意圖。可變電流源1200可包含訊號端151、153、參考電位端155、運算放大器OP、第一電阻選擇電路152、第二電阻選擇電路154、電阻Rp1、Rn1、RF、RF1、電壓至電流轉換器156、開關控制端157、158、電阻Rp3至Rp6、Rn3至Rn6、訊號端1601至1607及參考電位端1608。可變電流源1200可產生偏壓電流Ibias以補償電源電壓之變化、輸入訊號或輸出訊號之功率變化、環境溫度(ambient temperature)變化及/或放大單元11之溫度變化。運算放大器OP、第一電阻選擇電路152、第二電阻選擇電路154及電阻Rp1、Rn1、RF、RF1的設置及運作和第4圖相同，相關說明已於前面段落提供，此處不再贅述。在一些實施例中，電阻Rn1、Rn3、Rn4、Rn5、Rn6其中之一的電阻值或前述電阻之任意組合的電阻值可被調整，以選擇性地將電阻RF1從可變電流源1200中移除。

電阻Rp3可包含第一端，耦接於訊號端1601以接收功率訊號Vdet2，及第二端，耦接於運算放大器OP之第一輸入端。電阻Rn3可包含第一端，耦接於訊號端1602以接收參考訊號Vdet02，及第二端，耦接於運算放大器OP之第二 輸入端。功率訊號Vdet2可表示輸入訊號S1或輸出訊號S2的功率。參考訊號Vdet02可為參考電壓，相對於輸入訊號S1或輸出訊號S2的功率變化，參考訊號Vdet02可為實質上固定。

電阻Rp4可包含第一端，耦接於訊號端1603以接收溫度訊號VPTAT2，及第二端，耦接於運算放大器OP之第一輸入端。電阻Rn4可包含第一端，耦接於訊號端1604以接收參考訊號VBG3，及第二端，耦接於運算放大器OP之第二輸入端。溫度訊號VPTAT2可為正比於絕對溫度(proportional to absolute temperature,PTAT)訊號。在一些實施例中，互補於絕對溫度(complementary to absolute temperature,CTAT)訊號也可用於溫度補償。在使用CTAT訊號的例子中，電阻Rp4的第一端可經由訊號端1603接收參考訊號VBG3，電阻Rn4的第一端可經由訊號端1604接收CTAT訊號。參考訊號VBG3可為帶差參考電壓，相對於溫度變化，參考訊號VBG3可為實質上固定，且參考訊號VBG3可與參考訊號VBG2實質上相同。在一些實施例中，溫度訊號VPTAT2及參考訊號VBG3可由積體電路(integrated circuit,IC)之設置在同一晶粒(die)上之電路產生。

電阻Rp5可包含第一端，耦接於訊號端1605以接收溫度訊號VD0，及第二端，耦接於運算放大器OP之第一輸入端。電阻Rn5可包含第一端，耦接於訊號端1606以接收溫度訊號Vat，及第二端，耦接於運算放大器OP之第二輸入端。溫度訊號VD0可表示包含放大單元11之IC上之溫度，用於指示環境溫度。溫度訊號Vat可表示放大單元11附近位置之溫度，用於指示放大單元11的溫度。在一些實施例中，溫度訊號Vat及溫度訊號VD0可由IC之設置在同一晶粒上之溫度偵測電路產生。在其他實施例中，溫度訊號Vat及溫度訊號VD0可由IC之分別設置在不同晶粒上之溫度偵測電路產生。具體而言，用以產生溫度訊號Vat的溫度 偵測電路及放大單元11可設置於同一晶粒，而用以產生溫度訊號VD0的溫度偵測電路可設置於另一晶粒且遠離放大單元11。

電阻Rp6可包含第一端，耦接於訊號端1607以接收參考訊號Vr5，及第二端，耦接於運算放大器OP之第一輸入端。電阻Rn6可包含第一端，耦接於參考電位端1608以接收參考電位Vref5，及第二端，耦接於運算放大器OP之第二輸入端。參考訊號Vr5可為參考電壓，相對於電源電壓Vsource的變化，參考訊號Vr5可為實質上固定。

電阻Rp3至Rp6、Rn3至Rn6可為可變電阻。電阻Rp3及Rn3可具有實質上相同之電阻值，電阻Rp4及Rn4可具有實質上相同之電阻值，電阻Rp5及Rn5可具有實質上相同之電阻值，及電阻Rp6及Rn6可具有實質上相同之電阻值。輸出電壓Vo可由公式7表示：Vo=k1*(VBG2-VCC1)+k2(Vdet2-Vdet02)+k3(VPTAT2-VBG3)+k4(Vr5-Vref5)+k5(VD0-Vat) 公式7

其中VBG2為參考訊號，與電源電壓Vsource之變化無關；VCC1為電壓訊號；Vdet2為功率訊號；Vdet02為參考訊號，與輸入訊號S1或輸出訊號S2之功率變化無關；VPTAT2為溫度訊號；VBG3為參考訊號，與溫度變化無關；Vr5為參考訊號，與電源電壓Vsource之變化無關；Vref5為參考電位； VD0為溫度訊號；Vat為溫度訊號；當開關SW1及開關SW2關閉時，k1=Res_RF/(Res_Rp1+Res_Rp2)=Res_RF/(Res_Rn1+Res_Rn2)；當開關SW1及開關SW2開啟時，k1=Res_RF/Res_Rp1=Res_RF/Res_Rn1；及k2=Res_RF/Res_Rp3=Res_RF/Res_Rn3；k3=Res_RF/Res_Rp4=Res_RF/Res_Rn4；k4=Res_RF/Res_Rp6=Res_RF/Res_Rn6；k5=Res_RF/Res_Rp5=Res_RF/Res_Rn5；及Res_RF、Res_Rp1至Res_Rp6、Res_Rn1至Res_Rn6分別為電阻RF、Rp1至Rp6、Rn1至Rn6的電阻值。

輸出電壓Vo可由差值(VBG2-VCC1)及斜率k1、差值(Vdet2-Vdet02)及斜率k2、差值(VPTAT2-VBG3)及斜率k3、差值(Vr5-Vref5)及斜率k4與差值(VD0-Vat)及斜率k5決定。差值(VBG2-VCC1)及斜率k1已於先前段落說明，在此不再贅述。

放大單元11的線性度可隨輸入訊號S1或輸出訊號S2的功率而改變，輸入訊號S1或輸出訊號S2的功率由功率訊號Vdet2估測。差值(Vdet2-Vdet02)可表示功率變化量並可用於補償功率變化。運算放大器OP之輸出端還可依據功率訊號Vdet2及參考訊號Vdet02輸出輸出電壓Vo。因此偏壓模組12可依據輸入訊號S1的功率或輸出訊號S2的功率調整偏壓電流Ibias。在一些實施例中，當輸入訊號S1或輸出訊號S2的功率增加時，偏壓電流Ibias可被增加；當輸入訊號S1或輸 出訊號S2的功率降低時，偏壓電流Ibias可被降低，藉以維持放大單元11的線性度及提升放大單元11的效率。

放大單元11的增益可隨環境溫度而改變，環境溫度由溫度訊號VPTAT2估測。具體而言，放大單元11的增益可隨環境溫度增加而降低，及隨環境溫度降低而增加。差值(VPTAT2-VBG3)可表示環境溫度變化量並可用於補償環境溫度變化。運算放大器OP之輸出端還可依據溫度訊號VPTAT2及參考訊號VBG3輸出輸出電壓Vo。因此，偏壓模組12可調整偏壓電流Ibias及將放大單元11的增益維持在預定增益範圍內，例如放大單元11的特定增益之±2dB。舉例而言，在高溫時放大單元11的增益可調整至28dB，及在低溫時放大單元11的增益可調整至32dB，以在溫度變化時，將放大單元11的增益維持在30dB±2dB的範圍內。

放大單元11的增益可隨放大單元11之溫度而改變，放大單元11之溫度由溫度訊號Vat估測。舉例而言，放大單元11的溫度可隨運作時間增加，導致增益降低。差值(VD0-Vat)可表示環境溫度及放大單元的溫度之間的變化量，並可用於補償放大單元11的溫度變化。運算放大器OP之輸出端還可依據溫度訊號VD0及溫度訊號Vat輸出輸出電壓Vo。因此，偏壓模組12可調整偏壓電流Ibias及將放大單元11的增益維持在預定增益範圍內，例如放大單元11的特定增益之±0.2dB。舉例而言，在放大單元11運作一段時間後，放大單元11的溫度會逐漸上升，放大單元11的增益則可調整至29.8dB或30.2dB，以將放大單元11的增益維持在30dB±0.2dB的範圍內。

差值(Vr5-Vref5)可表示用於產生偏壓電流Ibias的基本值，偏壓電流Ibias的基本值例如可用以使放大單元11運作在適當的操作點(operating point)。運 算放大器OP之輸出端還可依據參考訊號Vr5及參考電位Vref5輸出輸出電壓Vo。 因此偏壓模組12可調整偏壓電流Ibias。在一些實施例中，訊號端1607、參考電位端1608及電阻Rp6及Rn6可從可變電流源1200中移除。偏壓電流Ibias的基本值可由其他的偏壓電流產生電路提供。

雖然在第5圖中，僅使用一種斜率值實現斜率k2、k3、k4、k5，然而斜率k2、k3、k4、k5也可藉由採用相似於第4圖中的第一電阻選擇電路152及第二電阻選擇電路154的電路設置，來實現2種或多種斜率值。

第4及5圖中的可變電流源1200，可產生偏壓電流Ibias以補償電源電壓之變化、輸入/輸出訊號之功率變化、環境溫度變化及/或放大單元之溫度變化，從而提升放大器裝置2的性能。

另外，在一些實施例中，除採用與第5圖的可變電流源1200完全相同的電路設置之外，也可依據實際應用及設計需求改變可變電流源1200，以在補償電源電壓之變化之外，同時補償輸入/輸出訊號之功率變化、環境溫度變化或放大單元之溫度變化其中之一或前述項目的選定組合。在一些實施例中，第一電阻選擇電路152、第二電阻選擇電路154及電阻Rp1、Rp3至Rp6、Rn1、Rn3至Rn6可從可變電流源1200中移除，且可移至可變電流源1200之外的外部電路。

第6圖係為本發明實施例中另一放大器裝置2的示意圖。偏壓模組12可包含可變電流源1200及電晶體1201。電晶體1201可包含第一端，耦接於偏壓電壓源190，第二端，耦接於可變電流源1200，及第三端，耦接於放大單元11之第二端。偏壓電壓源190可接收供電電壓V1。可變電流源1200可由第4及5圖的實 施例實現。在一些實施例中，電晶體1201可為MOSFET、BJT或其他種類的電晶體。

第7圖係為本發明實施例中另一放大器裝置2的示意圖。偏壓模組12可包含電晶體1201、可變電流源1200、電阻1203及二極體1204、1205。電晶體1201及可變電流源1200的設置和第6圖相同，在此不再贅述。電阻1203可包含第一端，耦接於可變電流源1200，及第二端，耦接於電晶體1201之第二端。二極體1204可包含第一端，耦接於電阻1203之第二端，及第二端。二極體1205可包含第一端，耦接於二極體1204之第二端，及第二端，耦接於參考電位端30。參考電位端30可接收參考電位Vref5。在一些實施例中，二極體1204、1205可為以二極體形式連接(diode connected)的電晶體。

第8圖係為本發明實施例中另一放大器裝置2的示意圖。偏壓模組12可包含電晶體1201、可變電流源1200、電阻1203、電晶體1206及電阻1207。電晶體1201、可變電流源1200及電阻1203的設置和第7圖相同，在此不再贅述。電阻1207可包含第一端，及第二端，耦接於電晶體1201之第三端。電晶體1206可包含第一端，耦接於電阻1203之第二端，第二端，耦接於電阻1207之第一端，及第三端，耦接於參考電位端30。參考電位端30可接收參考電位Vref5。在一些實施例中，電晶體1206可為MOSFET、BJT或其他種類的電晶體。

第1、6至8圖的放大器裝置2使用第4及5圖的可變電流源1200來產生偏壓電流Ibias，以補償電源電壓之變化、輸入訊號或輸出訊號之功率變化、環境溫度變化及/或放大單元之溫度變化，從而提升放大器裝置2的性能。

本發明實施例中之放大器裝置能夠依據各種因素調整偏壓模組的偏壓電流，且能夠對放大器裝置進行電源電壓補償、訊號之功率補償、環境溫度補償及/或放大單元之溫度補償，從而提升放大器裝置的性能。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。

2:放大器裝置

11:放大單元

12:偏壓模組

20:參考電位端

24:電壓源

1200:可變電流源

Ibias:偏壓電流

Icc:供電電流

S1:輸入訊號

S2:輸出訊號

VCC1:電壓訊號

Vref1:參考電位

Vsource:電源電壓

Claims (16)

1. 一種放大器裝置，包含：一放大單元，具有一第一端，耦接於一電壓源，用以接收一電源電壓，一第二端，用以接收一輸入訊號，及一第三端，耦接於一第一參考電位端，其中該第一參考電位端用以接收一第一參考電位，該放大單元之該第一端用以輸出經該放大單元放大後之一輸出訊號；及一偏壓模組，耦接於該放大單元之該第二端，用以接收一電壓訊號以提供一偏壓電流至該放大單元，其中該電壓訊號為一可變電壓，該偏壓模組包含一可變電流源，該可變電流源包含：一運算放大器，包含一第一輸入端，耦接於一第一訊號端及用以接收一第一參考訊號，一第二輸入端，耦接於一第二訊號端及用以接收該電壓訊號，及一輸出端，用以輸出一輸出電壓；一第一電阻，包含一第一端，耦接於該運算放大器之該第二輸入端，及一第二端，耦接於該運算放大器之該輸出端；一電壓至電流轉換器，包含一第一端，耦接於該運算放大器之該輸出端，及一第二端，耦接於該放大單元之該第二端，及用以將該輸出電壓轉換為該偏壓電流；一第二電阻，包含一第一端，耦接於該第一訊號端，及一第二端，耦接於該運算放大器之該第一輸入端；及一第三電阻，包含一第一端，耦接於該第二訊號端，及一第二端，耦接於該運算放大器之該第二輸入端；其中一供電電流流入該放大單元，且該供電電流依據該電壓訊號進行調整，以將該供電電流維持於一預定範圍內。
2. 如請求項1所述之放大器裝置，其中：該偏壓模組用以依據一第一反斜率、一第二反斜率或該第一反斜率及該第二反斜率提供該偏壓電流；其中該電壓訊號實質上正相關於該電源電壓，該第一反斜率及該第二反斜率負相關於該電壓訊號。
3. 如請求項1所述之放大器裝置，其中該第二電阻及該第三電阻係可變電阻。
4. 如請求項1所述之放大器裝置，其中該可變電流源更包含：一第一電阻選擇電路，包含一第一端，耦接於該第一訊號端，及一第二端，耦接於該第二電阻之該第一端；及一第二電阻選擇電路，包含一第一端，耦接於該第二訊號端，及一第二端，耦接於該第三電阻之該第一端。
5. 如請求項4所述之放大器裝置，其中：該第一電阻選擇電路包含：一第一開關，包含一第一端，耦接於該第一電阻選擇電路之該第一端，一第二端，耦接於該第一電阻選擇電路之該第二端，及一控制端；及一第四電阻，耦接於該第一開關之該第一端及該第一開關之該第二端之間；及該第二電阻選擇電路包含：一第二開關，包含一第一端，耦接於該第二電阻選擇電路之該第一端， 一第二端，耦接於該第二電阻選擇電路之該第二端，及一控制端；及一第五電阻，耦接於該第二開關之該第一端及該第二開關之該第二端之間。
6. 如請求項1所述之放大器裝置，其中該可變電流源更包含：一第六電阻，包含一第一端，耦接於一第三訊號端及用以接收一功率訊號，及一第二端，耦接於該運算放大器之該第一輸入端；及一第七電阻，包含一第一端，耦接於一第四訊號端及用以接收一第二參考訊號，及一第二端，耦接於該運算放大器之該第二輸入端；其中該第二參考訊號為一固定電壓，與該輸入訊號或該輸出訊號之功率變化無關；及該運算放大器之該輸出端更用以依據該功率訊號及該第二參考訊號輸出該輸出電壓。
7. 如請求項1所述之放大器裝置，其中該可變電流源更包含：一第八電阻，包含一第一端，耦接於一第五訊號端及用以接收一第一溫度訊號，及一第二端，耦接於該運算放大器之該第一輸入端；及一第九電阻，包含一第一端，耦接於一第六訊號端及用以接收一第三參考訊號，及一第二端，耦接於該運算放大器之該第二輸入端；其中該第三參考訊號為一固定電壓，與溫度變化無關；及該運算放大器之該輸出端更用以依據該第一溫度訊號及該第三參考訊號輸出該輸出電壓。
8. 如請求項1所述之放大器裝置，其中該可變電流源更包含：一第十電阻，包含一第一端，耦接於一第七訊號端及用以接收一第二溫度訊號，及一第二端，耦接於該運算放大器之該第一輸入端；及一第十一電阻，包含一第一端，耦接於一第八訊號端及用以接收一第三溫度訊號，及一第二端，耦接於該運算放大器之該第二輸入端；其中該運算放大器之該輸出端更用以依據該第二溫度訊號及該第三溫度訊號輸出該輸出電壓。
9. 如請求項1所述之放大器裝置，其中該可變電流源更包含：一第十二電阻，包含一第一端，耦接於一第九訊號端及用以接收一第四參考訊號，及一第二端，耦接於該運算放大器之該第一輸入端；及一第十三電阻，包含一第一端，耦接於一第二參考電位端及用以接收一第二參考電位，及一第二端，耦接於該運算放大器之該第二輸入端；其中該第四參考訊號為一固定電壓，與該電源電壓之電壓變化無關；及該運算放大器之該輸出端更用以依據該第四參考訊號及該第二參考電位輸出該輸出電壓。
10. 如請求項1所述之放大器裝置，其中該可變電流源更包含一第十四電阻，包含一第一端，耦接於該第一電阻之該第一端，及一第二端，耦接於一第三參考電位端。
11. 如請求項1所述之放大器裝置，其中該運算放大器之該第一輸入端為一正向端，及該運算放大器之該第二輸入端為一反向端。
12. 如請求項1所述之放大器裝置，其中該運算放大器為一加法器。
13. 如請求項1所述之放大器裝置，其中該偏壓模組更包含一第一電晶體，包含一第一端，耦接於一偏壓電壓源，一第二端，耦接於該可變電流源，及一第三端，耦接於該放大單元之該第二端。
14. 如請求項13所述之放大器裝置，其中該偏壓模組更包含：一第十五電阻，包含一第一端，耦接於該可變電流源，及一第二端，耦接於該第一電晶體之該第二端；一第一二極體，包含一第一端，耦接於該第十五電阻之該第二端，及一第二端；及一第二二極體，包含一第一端，耦接於該第一二極體之該第二端，及一第二端，耦接於一第四參考電位端。
15. 如請求項13所述之放大器裝置，其中該偏壓模組更包含：一第十六電阻，包含一第一端，耦接於該可變電流源，及一第二端，耦接於該第一電晶體之該第二端；一第十七電阻，包含一第一端，及一第二端，耦接於該第一電晶體之該第三端；及一第二電晶體，包含一第一端，耦接於該第十六電阻之該第二端，一第二端，耦接於該第十七電阻之該第一端，及一第三端，耦接於一第五參考電位端。
16. 如請求項1所述之放大器裝置，其中該放大單元為一功率放大器。

Images