專(zhuān)利名稱(chēng)：一種功率放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率器件領(lǐng)域，具體涉及一種功率放大器。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)的MOS功率放大器中，漏極-柵極電壓經(jīng)常高于電源電壓的三倍，為防止漏極-柵極擊穿，限制了可以使用在此類(lèi)放大器中的最大電源電壓。一種改進(jìn)此問(wèn)題的方法是在功率放大器中使用共源共柵結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)一般采用兩個(gè)晶體管一個(gè)共源管、一個(gè)共柵管。但在該常用共源共柵結(jié)構(gòu)中，共柵管的漏極-柵極電壓也常高于電源電壓的兩倍，在電源電壓較高時(shí)，共柵管的漏極-柵極電壓一般也會(huì)超出該管的耐壓范圍。圖I表示出了兩個(gè)晶體管的標(biāo)準(zhǔn)共源共柵結(jié)構(gòu)，晶體管Ml是共源管，晶體管M2是
共柵管，晶體管Ml的漏極和晶體管M2的源極連接在一起。為了方便說(shuō)明，在下文中用字母D、G、S指代一個(gè)給定晶體管的漏極、柵極、源極，例如Gl指的是晶體管Ml的柵極、D2指的是晶體管M2的漏極等等。圖2表示了一個(gè)常規(guī)的共源共柵結(jié)構(gòu)的功率放大器，晶體管Ml為共源管，晶體管M2為共柵管。直流電壓Vggl通過(guò)一個(gè)電阻Rgl供給柵極Gl為晶體管Ml提供直流偏置，該直流偏置可以根據(jù)實(shí)際需要選取任意值；直流電壓Vgg2通過(guò)電阻Rg2供給柵極G2為晶體管M2提供直流偏置，該值也可以根據(jù)實(shí)際需要選取任意值；射頻輸入信號(hào)RFin通過(guò)電容Cin被耦合到Gl，G2通過(guò)電阻Rg2連接到射頻地，但本身并不是射頻地，因此G2處的電壓可以具有射頻擺幅，只要D2處射頻信號(hào)具有全擺幅，功率放大器就可以提供高的輸出功率；如果在源電壓較高時(shí)，共柵管的漏極-柵極電壓一般也會(huì)超出該管的耐壓范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)功率放大器中共柵管的漏極-柵極電壓會(huì)超出該管耐壓范圍的問(wèn)題。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案
一種功率放大器，包括共源晶體管、共柵晶體管以及電容，所述共源晶體管的源極連接地信號(hào)，所述共源晶體管的柵極用以連接第一偏置電壓；所述共柵晶體管的源極與共源晶體管的漏極連接，所述共柵晶體管的柵極用以連接第二偏置電壓，所述共柵晶體管的漏極用以連接一直流電壓源，所述電容連接所述共柵晶體管的柵極和漏極。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果本發(fā)明提供的一種功率放大器，由于共柵晶體管的柵極和漏極之間連接有一電容，在該柵極和漏極之間形成一高通通路，使該柵極和漏極的壓差減小，這樣能夠使漏極具有一個(gè)更大信號(hào)擺幅而不會(huì)達(dá)到柵極和漏極的擊穿電壓。


圖I是兩個(gè)晶體管的共源共柵結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)共源共柵結(jié)構(gòu)的功率放大器。圖3是本發(fā)明實(shí)施例兩個(gè)晶體管的共源共柵結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明第一實(shí)施例共源共柵結(jié)構(gòu)的功率放大器。圖5是本發(fā)明第二實(shí) 施例共源共柵結(jié)構(gòu)的功率放大器。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。圖3是本發(fā)明實(shí)施例兩個(gè)晶體管的共源共柵結(jié)構(gòu)示意圖；該共源共柵結(jié)構(gòu)包括共源晶體管Ml、共柵晶體管M2以及電容Cb，所述共柵晶體管M2的源極S2與共源晶體管Ml的漏極Dl連接，所述電容Cb連接所述共柵晶體管M2的柵極G2和漏極D2 ;由于共柵晶體管M2的柵極G2和漏極D2之間連接有一電容，在該柵極G2和漏極D2之間形成一高通通路，使該柵極G2和漏極D2的壓差減小，這樣能夠使漏極具有一個(gè)更大信號(hào)擺幅而不會(huì)達(dá)到柵極和漏極的擊穿電壓。圖4是本發(fā)明第一實(shí)施例共源共柵結(jié)構(gòu)的功率放大器；在圖3共源共柵結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，所述共源晶體管Ml的柵極Gl設(shè)置有第一偏置電壓Vggl ;所述共柵晶體管M2的柵極G2設(shè)置有第二偏置電壓Vgg2，所述共柵晶體管M2的漏極D2耦合一直流電壓源VDD，所述電容Cb連接所述共柵晶體管M2的柵極G2和漏極D2 ;所述共源晶體管Ml的源極SI連接地信號(hào)。由于共柵晶體管M2的柵極G2和漏極D2之間連接有一電容Cb，在該柵極G2和漏極D2之間形成一高通通路，使該柵極G2和漏極D2的壓差減小，這樣能夠使在漏極具有一個(gè)更大信號(hào)擺幅而不會(huì)達(dá)到柵極和漏極的擊穿電壓。本實(shí)施例中，共源晶體管Ml和共柵M2晶體管均是NMOS管，其他實(shí)施例中也可以是其他晶體管，此處不再贅述。該實(shí)施例中，共源晶體管Ml的柵極Gl電極通過(guò)一耦合電容Cin被耦合到射頻信號(hào)輸入端RFin ;共源晶體管Ml的柵極Gl通過(guò)第一偏置電阻Rgl連接第一偏置電壓Vggl ;共柵晶體管M2的漏極D2通過(guò)一漏極電感Ldc連接直流電壓源VDD ;共柵晶體管M2的柵極G2通過(guò)第二偏置電阻Rb連接第二偏置電壓Vgg2。以下詳述其工作原理，由于第一偏置電壓Vggl和第二偏置電壓Vgg2是直流偏壓，故相對(duì)輸入的射頻信號(hào)也是射頻地。由于共柵晶體管M2的柵極G2-漏極D2之間接的是電容Cb ;所以對(duì)直流而言，共柵晶體管M2的柵極G2的直流偏壓Vgg2是通過(guò)外部引腳獨(dú)立外加的任意值，共柵晶體管M2的漏極D2的直流電壓為VDD，兩者之間沒(méi)有聯(lián)系。對(duì)射頻而言，在共柵晶體管M2的漏極D2處的射頻擺幅被Cb-Rb串聯(lián)連接的高通特性消弱，根據(jù)需要可以合理選擇Cb與Rb的值，便可以在共柵晶體管M2的柵極G2端得到一個(gè)射頻擺幅，從而使共柵晶體管M2的柵極G2-漏極D2的壓差減小，這樣能夠使在共柵晶體管M2的漏極D2處具有一個(gè)更大信號(hào)擺幅，而不會(huì)達(dá)到共柵晶體管M2的柵極G2-漏極D2的擊穿電壓。隨著共柵晶體管M2的漏極D2處電壓的增加，該晶體管的柵極G2的電壓也增加，增加的量由電容Cb與第二偏置電阻Rb的值決定；并且共柵晶體管M2的源極S2的電壓也增加，這樣，在共源晶體管Ml和共柵晶體管M2的每個(gè)柵極-漏極上的電壓降的量可以被平衡。當(dāng)合理選擇第二偏置電壓Vgg2、電容Cb與第二偏置電阻Rb的值，可以使在共源晶體管Ml與共柵晶體管M2的柵極-漏極電壓差相等時(shí)，獲得最佳性能和最大信號(hào)擺幅。由于電阻電容的值幾乎不會(huì)隨加在其兩端的電壓變化而變化，所以無(wú)論射頻信號(hào)的擺幅是多少，功率放大器的輸出阻抗不會(huì)變化。圖5是本發(fā)明第二實(shí)施例共源共柵結(jié)構(gòu)的功率放大器；第一偏置電壓Vggl與第二偏置電壓Vgg2是直流偏壓，故也是射頻地，但在實(shí)際中提供直流電壓的電源或電路的輸出阻抗不為零，所以該兩處并不是理想的射頻地，故可以加強(qiáng)該兩處的射頻地能力。為了加強(qiáng)共源晶體管Ml柵極Gl處的射頻地，在圖4的基礎(chǔ)上還包括第一電感LI和第一電容Cl，所述第一偏置電阻Rgl、第一電感LI和第一電容Cl串聯(lián)后連接到地信號(hào)。為了加強(qiáng)共柵晶體管M2柵極G2處的射頻地，在圖4的基礎(chǔ)上還包括第二電感L2和第二電容C2，所述第二偏置電阻Rb、第二電感L2和第二電容C2串聯(lián)后連接到地信號(hào)。本實(shí)施例中共源晶體管Ml柵極Gl和共柵晶體管M2柵極G2處的射頻地均有加強(qiáng)，并使第一電感LI、第一電容Cl和第二電感L2、第二電容C2都諧振在射頻信號(hào)的頻率下。 本實(shí)施例中，放大器輸出通過(guò)一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)100耦合到一個(gè)負(fù)載RL，匹配網(wǎng)絡(luò)100可以將負(fù)載RL的阻抗變換到放大器輸出阻抗的共軛阻抗上，以達(dá)到功率的最大輸出。本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)在共柵極晶體管的柵極-漏極之間耦合射頻擺幅的方式解決了功率放大器(尤其是E類(lèi)功放)所面臨的漏極-柵極耐壓?jiǎn)栴}。在本發(fā)明實(shí)施例中，最佳情況是當(dāng)兩個(gè)晶體管承受相同的最大漏極-柵極電壓時(shí)，這意味著可以使用一個(gè)更大的電源電壓，從而產(chǎn)生更高的輸出功率。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種功率放大器，其特征在于，包括共源晶體管、共柵晶體管以及電容，所述共源晶體管的源極連接地信號(hào)，所述共源晶體管的柵極用以連接第一偏置電壓；所述共柵晶體管的源極與共源晶體管的漏極連接，所述共柵晶體管的柵極用以連接第二偏置電壓，所述共柵晶體管的漏極用以連接一直流電壓源，所述電容連接所述共柵晶體管的柵極和漏極。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率放大器，其特征在于，所述共源晶體管和共柵晶體管均是NMOS管。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率放大器，其特征在于，所述共源晶體管的柵極電極通過(guò)一耦合電容被耦合到射頻信號(hào)輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率放大器，其特征在于，所述共源晶體管的柵極通過(guò)第一偏置電阻連接第一偏置電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的功率放大器，其特征在于，還包括第一電感和第一電容，所述第一偏置電阻、第一電感和第一電容串聯(lián)后連接到地信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率放大器，其特征在于，所述共柵晶體管的漏極通過(guò)一漏極電感連接所述直流電壓源。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率放大器，其特征在于，所述共柵晶體管的柵極通過(guò)第二偏置電阻連接第二偏置電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的功率放大器，其特征在于，還包括第二電感和第二電容，所述第二偏置電阻、第二電感和第二電容串聯(lián)后連接到地信號(hào)。
全文摘要
一種功率放大器，包括共源晶體管、共柵晶體管以及電容，所述共源晶體管的源極連接地信號(hào)，所述共源晶體管的柵極用以連接第一偏置電壓；所述共柵晶體管的源極與共源晶體管的漏極連接，所述共柵晶體管的柵極用以連接第二偏置電壓，所述共柵晶體管的漏極耦合一直流電壓源，所述電容連接所述共柵晶體管的柵極和漏極。由于共柵晶體管的柵極和漏極之間連接有一電容，在該柵極和漏極之間形成一高通通路，使該柵極和漏極的壓差減小，這樣能夠使漏極具有一個(gè)更大信號(hào)擺幅而不會(huì)達(dá)到柵極和漏極的擊穿電壓。
文檔編號(hào)H03F1/08GK102723917SQ20111007793
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者劉孝輝, 楊云, 龔?qiáng)Z 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司