專利名稱：包絡(luò)線放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包絡(luò)線放大器，特別涉及放大無(wú)線用調(diào)制信號(hào)中的包絡(luò)線(envelope) 信號(hào)的放大器。
背景技術(shù)：
最近，隨著無(wú)線通信的數(shù)據(jù)量的增加，采用較高數(shù)據(jù)傳輸率(data rate)的通信標(biāo)準(zhǔn)。例如，作為通信標(biāo)準(zhǔn)可以舉出 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access 寬帶碼分多址)、HSUPA(High Speed Uplink Packet Access :高速上行鏈路分組接入)、 WLAN(ffireless LAN 無(wú)線局域網(wǎng))、LTE(Long Term Evolution 長(zhǎng)期演化)等，使用于這些通信標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)制方式中的調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)線并不固定。具有不固定的包絡(luò)線的調(diào)制信號(hào)的平均功率和最大功率的差、PAR或PAPR(Peak to Average (Power) Ratio 峰均功率比)較大。對(duì)于放大該調(diào)制信號(hào)的放大器(RFPA =Radio Frequency Power Amplifier 射頻功率放大器)要求較高線性度，以便在最大功率時(shí)其輸出失真也能夠滿足所期望的標(biāo)準(zhǔn)。其結(jié)果，放大器具有較高線性度，然而在非最大功率的情況下，例如在平均功率下其功率效率下降。這種線性度和效率之間具有權(quán)衡關(guān)系(tradeoff)。作為打破該權(quán)衡關(guān)系的方法，公開(kāi)了使放大器的電源電壓根據(jù)調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)線信號(hào)而變動(dòng)的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)1、2)。圖18是專利文獻(xiàn)2的圖4中記載的包絡(luò)線放大器的電路圖。包絡(luò)線放大器102 由線性放大器106、一端與線性放大器106的輸出端子連接的電阻IH(Rsense)、將電阻114 的兩端電位作為輸入電壓的比較器108、和將比較器108的輸出作為輸入的開(kāi)關(guān)放大器110 構(gòu)成，開(kāi)關(guān)放大器110的輸出和電阻114的另一端連接。包絡(luò)線放大器102向放大器104(RFPA)供給與包絡(luò)線輸入信號(hào)Venv成比例的電流lout。放大器104通過(guò)根據(jù)輸入調(diào)制信號(hào)RFin的包絡(luò)線電壓控制其電源電壓Vout來(lái)改
善功率效率。包絡(luò)線放大器102相對(duì)于包絡(luò)線信號(hào)Venv如下地進(jìn)行動(dòng)作。電壓跟隨結(jié)構(gòu)的線性放大器106生成與Venv對(duì)應(yīng)的輸出電壓OPout，經(jīng)由電阻114輸出輸出電壓Vout。比較器108輸入電阻114兩端的電位而進(jìn)行比較。開(kāi)關(guān)放大器110輸出與比較器108輸出的比較結(jié)果對(duì)應(yīng)的輸出即Vout。在這種結(jié)構(gòu)中，如果線性放大器106的輸出電流Isense超過(guò)一定值，則電阻114 兩端的電位差變大。若設(shè)比較器108的滯后電壓為Vhys，而OPout-Vout > Vhys，則比較器 108的輸出變成低電平，開(kāi)關(guān)元件112的輸出成為高電平。開(kāi)關(guān)元件112的輸出電壓經(jīng)由電感器128與輸出電壓Vout連接，從而開(kāi)關(guān)電流Isw如下式逐漸增加。L · dlsw/dt = Vsw-Vout如果開(kāi)關(guān)電流Isw增加，則變成OPout < Vout，這次來(lái)自開(kāi)關(guān)放大器110的電流 Isw的一部分流入線性放大器106。如果Vout-Opout > Vhys，則比較器108的輸出變成高電平。開(kāi)關(guān)元件112的輸出變成低電平，從而開(kāi)關(guān)電流Isw逐漸減小。
由電阻114、比較器118、開(kāi)關(guān)放大器110構(gòu)成的如上的電路在理想上是效率100% 的動(dòng)作。另外，通過(guò)使線性放大器106的輸出電流Isense相對(duì)于開(kāi)關(guān)電流Isw充分小，包絡(luò)線放大器102以高效率動(dòng)作。在此，例如，在用PWM型D⑶C轉(zhuǎn)換電路來(lái)實(shí)現(xiàn)該包絡(luò)線放大器的情況下，由于其輸出作為放大器104的電源電壓被連接，因此開(kāi)關(guān)噪聲成為問(wèn)題，從而必須將內(nèi)部開(kāi)關(guān)頻率設(shè)定成較低。因此，與輸出連接的低通濾波器的截止頻率也變低，由此包絡(luò)線信號(hào)Venv的頻率也受到限制。另一方面，如果是如圖18所示的連接線性放大器106和開(kāi)關(guān)放大器110的結(jié)構(gòu)， 則由開(kāi)關(guān)元件112產(chǎn)生的依賴于內(nèi)部開(kāi)關(guān)頻率的開(kāi)關(guān)噪聲被線性放大器106吸收。在此情況下，開(kāi)關(guān)元件112和輸出端子Vout之間只連接有電感器128，因此包絡(luò)線信號(hào)Venv的頻率不被限制。如上所述，線性放大器106不僅產(chǎn)生成倍于輸出電壓的輸出，而且還承擔(dān)吸收來(lái)自開(kāi)關(guān)放大器110的開(kāi)關(guān)噪聲的作用。在此情況下，連接在線性放大器106和輸出電壓Vout 之間的電阻值必須充分小。但是，如果通過(guò)CMOS電路等來(lái)實(shí)現(xiàn)圖18的電路，則難以使電阻 114的電阻值在確保精度的情況下充分小，受到工藝偏差的影響較大。因此，在專利文獻(xiàn)2的圖5中記載的包絡(luò)線放大器中，如圖19所示，將線性放大器 206的輸出級(jí)214分為兩個(gè)。構(gòu)成通過(guò)電壓源224、2沈進(jìn)行AB級(jí)動(dòng)作的輸出級(jí)的、PchMOS 晶體管(以下，簡(jiǎn)稱為PM0S)216、218各自的柵極相連接，相同地，構(gòu)成輸出級(jí)的NchMOS晶體管(以下，簡(jiǎn)稱為NM0S) 220,222各自的柵極也相連接。因此，由PM0S216和NM0S220構(gòu)成的第一輸出級(jí)(輸出部)的輸出電壓VoutA、和由PM0S218和NM0S222構(gòu)成的第二輸出級(jí) (輸出部)的輸出電壓Vout為幾乎相同的值。因此，由PM0S218和NM0S222構(gòu)成的輸出級(jí)的輸出電流Imain和由PM0S216和NM0S220構(gòu)成的輸出級(jí)的輸出電流Isense的關(guān)系取決于輸出級(jí)MOS晶體管的尺寸比n，成為Imain = η · Isense。在這種結(jié)構(gòu)的包絡(luò)線放大器202中，在圖18中想要將電阻114的電阻值例如設(shè)為 0. Olohm的情況下，在圖19中通過(guò)使Isense的電流為Imain的1000分之1，電阻227的電阻值可以為lOohm。因此，容易通過(guò)CMOS電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且在開(kāi)關(guān)放大器210和去除開(kāi)關(guān)放大器210的開(kāi)關(guān)噪聲的線性放大器206之間不加入電阻，從而與圖18所示的電路結(jié)構(gòu)相比可以高性能化。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1日本特表2003-533116號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)第2009/(^89720號(hào)說(shuō)明書(shū)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問(wèn)題在本發(fā)明中給出以下的分析。如果為如圖19所示的電路結(jié)構(gòu)，則能夠避免電阻227必須是微小電阻值的限制。如果考慮圖19的比較器208的動(dòng)作，則輸入到比較器208的電阻227兩端的電壓根據(jù)包絡(luò)線放大器202的輸入信號(hào)而在GND至Vsupply范圍內(nèi)變化。
接著，說(shuō)明通過(guò)仿真求出包絡(luò)線放大器202的輸入信號(hào)即VoutAJout等的波形的例子。圖20(a)表示作為輸入信號(hào)輸入DCO. 5V時(shí)的線性放大器206的主輸出電流Imain 禾口檢測(cè)電、流(sense current) I sense。已知I sense 相對(duì)于 Imain 為 Imain = η · I sense。 圖20(b)表示此時(shí)的線性放大器206的檢測(cè)電流流路側(cè)的輸出電壓VoutA和主電流流路側(cè)的輸出電壓Vout、以及比較器208的輸出電壓Vcout。比較器208的滯后電壓為200mV左右，因此Vcout為VoutA > Vout+0. 2V而成為高電平，VoutA < Vout-0. 2V而成為低電平， 因此可知VoutA、Vout的平均電壓與輸入電壓幾乎相等。圖21 (a)表示作為輸入信號(hào)輸入DC2. 5V時(shí)的線性放大器206的主輸出電流Imain 和檢測(cè)電流Isense。與圖20(a)時(shí)相同，Isense相對(duì)于Imain為Imain = η · Isense。另外，圖21(b)是表示此時(shí)的線性放大器206的檢測(cè)電流流路側(cè)的輸出電壓VoutA和主電流流路側(cè)的輸出電壓Vout、以及比較器208的輸出電壓Vcout。與圖20(b)相同地，VoutA和 Vout的平均電壓與輸入電壓幾乎相等。將這種VoutA、Vout作為輸入信號(hào)的比較器208需要在GND至Vsupply范圍內(nèi)保證穩(wěn)定的滯后電壓，并需要以由比較器208、開(kāi)關(guān)放大器210以及電阻227構(gòu)成的內(nèi)部回路中的內(nèi)部振蕩頻率進(jìn)行動(dòng)作。為了滿足此，比較器208通過(guò)具有由PMOS輸入電路和NMOS 輸入電路并列構(gòu)成的輸入級(jí)、即軌至軌(rail-to-rail)結(jié)構(gòu)那樣的輸入級(jí)，以便能夠?qū)崿F(xiàn)保證較大的輸入動(dòng)作范圍。但是，具有像軌至軌結(jié)構(gòu)這樣的輸入級(jí)的比較器需要NMOS輸入電路和PMOS輸入電路，因此電路變得復(fù)雜。另外，NMOS輸入電路和PMOS輸入電路各自需要電流源，因此為了具有與由單一的導(dǎo)電型晶體管結(jié)構(gòu)的輸入級(jí)構(gòu)成的比較器相同的響應(yīng)速度，因兩個(gè)恒流源而使消耗電流變成約兩倍。用于解決問(wèn)題的手段本發(fā)明的一個(gè)側(cè)面涉及的包絡(luò)線放大器具備放大器，該放大器具有第一輸出部和第二輸出部，所述第一輸出部根據(jù)所輸入的包絡(luò)線信號(hào)的振幅而輸出第一電流，所述第二輸出部輸出電流值與第一電流的電流值成比例且電流值的絕對(duì)值大于第一電流的電流值的第二電流；比較部，判斷第一電流的電流值；以及輸出部，將根據(jù)比較部的判斷結(jié)果而斷續(xù)的電流經(jīng)由電感器與第二電流相加，并從輸出端輸出；將第一電流構(gòu)成為不供給至輸出部便終止。本發(fā)明的另一側(cè)面涉及的包絡(luò)線放大器具備放大器，根據(jù)所輸入的包絡(luò)線信號(hào)的振幅而輸出輸出電流；比較部，判斷輸出電流的電流值；輸出部，將根據(jù)比較部的判斷結(jié)果而斷續(xù)的電流經(jīng)由電感器與輸出電流相加，并從輸出端輸出；以及運(yùn)算部，求出包絡(luò)線信號(hào)中的低頻帶部分和根據(jù)比較部的判斷結(jié)果而二值化的信號(hào)的低頻帶部分的差分，運(yùn)算部根據(jù)差分控制放大器、比較部、輸出部的至少一個(gè)的輸入輸出特性。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠使電路結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單，從而減小消耗電流。


圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施例涉及的包絡(luò)線放大器的電路圖。圖2是本發(fā)明的第一實(shí)施例涉及的比較器的電路圖的一例。
圖3(a)、(b)是本發(fā)明的第一實(shí)施例涉及的包絡(luò)線放大器中的各部分的時(shí)序圖 ⑴。圖4(a)、(b)是本發(fā)明的第一實(shí)施例涉及的包絡(luò)線放大器中的各部分的時(shí)序圖 ⑵。圖5是本發(fā)明的第二實(shí)施例涉及的包絡(luò)線放大器的電路圖。圖6是本發(fā)明的第三實(shí)施例涉及的包絡(luò)線放大器的電路圖。圖7是本發(fā)明的第四實(shí)施例涉及的包絡(luò)線放大器的電路圖。圖8(a)、(b)是本發(fā)明的第四實(shí)施例涉及的包絡(luò)線放大器中的各部分的時(shí)序圖 ⑴。圖9(a)、(b)是本發(fā)明的第四實(shí)施例涉及的包絡(luò)線放大器中的各部分的時(shí)序圖 ⑵。圖10是本發(fā)明的第五實(shí)施例涉及的包絡(luò)線放大器的電路圖。圖11是本發(fā)明的第五實(shí)施例涉及的線性放大器的電路圖的一例。圖12是本發(fā)明的第五實(shí)施例涉及的比較器的電路圖的一例。圖13是本發(fā)明的第五實(shí)施例涉及的比較器的電路圖的其他例。圖14是本發(fā)明的第五實(shí)施例涉及的開(kāi)關(guān)放大器的電路圖的一例。圖15是本發(fā)明的第五實(shí)施例涉及的包絡(luò)線放大器中的各部分的時(shí)序圖(1)。圖16是本發(fā)明的第五實(shí)施例涉及的包絡(luò)線放大器中的各部分的時(shí)序圖(2)。圖17(A)、(B)是表示本發(fā)明的開(kāi)關(guān)放大器中的變形例的電路圖。圖18是現(xiàn)有的第一包絡(luò)線放大器的電路圖。圖19是現(xiàn)有的第二包絡(luò)線放大器的電路圖。圖20(a)、(b)是現(xiàn)有的第二包絡(luò)線放大器中的各部分的時(shí)序圖(1)。圖21 (a)、(b)是現(xiàn)有的第二包絡(luò)線放大器中的各部分的時(shí)序圖(2)。附圖標(biāo)記說(shuō)明202a,202b,202c,202d,202e :包絡(luò)線放大器(envelope amplifier)；204 :放大器；206,206a,206b 線性放大器；208a、208b、208c 比較器；210、210a、210b、210c 開(kāi)關(guān)放大器；212、212a 差動(dòng)電路；214、214a 輸出級(jí);216、218、250、251、900、902、904、906、908、910、926、930 =PMOS ；220、222、912、914、916、920、922、928 =NMOS ；224、226:電壓源；225、235、236 開(kāi)關(guān) MOS ；227、231、232、241、242、243、244、252、253 電阻；228 電感器；電感電路；230,254,255 二極管；
沈0:控制電路；洸2:運(yùn)算電路；264、266 低通濾波器；272、918、918a、925 :f亙、流源。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的包絡(luò)線放大器具備放大器(相當(dāng)于圖1的206)，該放大器具備根據(jù)輸入的包絡(luò)線信號(hào)的振幅而輸出第一電流(圖1的Isense)的第一輸出部 (相當(dāng)于圖1的216、220)、和輸出電流值與第一電流的電流值成比例且電流值的絕對(duì)值大于第一電流的電流值的第二電流(圖1的Imain)的第二輸出部(相當(dāng)于圖1的218、222)； 比較部(相當(dāng)于圖1的208a)，判斷第一電流的電流值；以及輸出部(相當(dāng)于圖1的210和電流相加功能)，將根據(jù)比較部的判斷結(jié)果而斷續(xù)的電流經(jīng)由電感器(相當(dāng)于圖1的228)與第二電流相加，并從輸出端輸出。將第一電流構(gòu)成為不提供到輸出部便終止(terminate)。在包絡(luò)線放大器中也可以是，在比較部中將第一電流終止。在包絡(luò)線放大器中也可以是，比較部作為判斷結(jié)果輸出第一電流的電流值是否在一個(gè)方向上大于給定的閾值或在另一個(gè)方向上小于給定的閾值。在包絡(luò)線放大器中也可以是，比較部具備輸入作為比較對(duì)象的兩個(gè)電壓的第一輸入端子及第二輸入端子、和連接在第一輸入端子及第二輸入端子之間的電阻元件(圖6的 227)，第一電流被供給至第一輸入端子，給定的偏置電壓(圖6的Vb)被供給至第二輸入端子。在包絡(luò)線放大器中也可以是，比較部具備輸入作為比較對(duì)象的兩個(gè)電壓的第一輸入端子以及第二輸入端子；連接于第一輸入端子以及第二輸入端子之間的第一電阻元件 (圖5的227)；連接于第一電源和第二輸入端子之間的第二電阻元件(圖5的231)；以及連接于第二電源和第二輸入端子之間的第二電阻元件(圖5的232)，并且對(duì)第一輸入端子
供給第一電流。在包絡(luò)線放大器中也可以是，比較部具備輸入作為比較對(duì)象的兩個(gè)電壓的第一輸入端子以及第二輸入端子；連接于第一電源和第一輸入端子之間的第一電阻元件(圖1 的Ml)；連接于第二電源和第一輸入端子之間的第二電阻元件(圖1的M2)；連接于第一電源和第二輸入端子之間的第三電阻元件(圖1的對(duì)幻；以及連接于第二電源和第二輸入端子之間的第四電阻元件(圖1的對(duì)4)，并且對(duì)第一輸入端子供給第一電流。在包絡(luò)線放大器中也可以是，比較器具備輸入作為比較對(duì)象的兩個(gè)電壓的第一輸入端子以及第二輸入端子；一端連接于第一輸入端子的第一終端電路(termination circuit,圖7的252、254)；以及一端連接于第二輸入端子的第二終端電路(圖7的253、 255)，對(duì)第一輸入端子供給一個(gè)方向的第一電流，對(duì)第二輸入端子供給另一個(gè)方向的第一電流。在包絡(luò)線放大器中也可以是，第一終端電路以及第二終端電路各自均由電阻元件以及二極管的串聯(lián)電路構(gòu)成。根據(jù)如上所述的包絡(luò)線放大器，第一電流不供給至輸出部便終止，因此判斷第一電流的電流值的比較部的輸入電壓的變動(dòng)幅度較窄。因此，不需要將比較部的輸入級(jí)構(gòu)成為軌至軌結(jié)構(gòu)這樣的電路結(jié)構(gòu)，可以為由單一導(dǎo)電型晶體管構(gòu)成的輸入級(jí)，從而比較部中的電路結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單化，消耗電流降低。另外，本發(fā)明的其他實(shí)施方式涉及的包絡(luò)線放大器具備根據(jù)輸入的包絡(luò)線信號(hào)的振幅而輸出輸出電流的放大器(圖10的206b)；判斷輸出電流的電流值的比較部(圖10 的208b)；將根據(jù)比較部的判斷結(jié)果而斷續(xù)的電流經(jīng)由電感器(圖10的與輸入電流相加并從輸出端輸出的輸出部(相當(dāng)于圖10的210a和電流相加功能)；以及求出包絡(luò)線信號(hào)中的低頻帶部分和根據(jù)比較部的判斷結(jié)果而二值化的信號(hào)的低頻帶部分的差分的運(yùn)算部(圖10的沈幻，運(yùn)算部根據(jù)差分控制放大器、比較部、輸出部中至少一個(gè)中的輸入輸出特性。在包絡(luò)線放大器中也可以是，放大器根據(jù)差分控制放大器中的電源電流的電流值。在包絡(luò)線放大器中也可以是，比較部根據(jù)差分控制比較部中的電源電流的電流值。在包絡(luò)線放大器中也可以是，輸出部根據(jù)差分控制電感器的電感。在包絡(luò)線放大器中也可以是放大器作為輸出電流輸出第一電流以及電流值與第一電流的電流值成比例且電流值的絕對(duì)值大于第一電流的電流值的第二電流，比較部判斷第一電流的電流值，輸出部將根據(jù)比較部的判斷結(jié)果而斷續(xù)的電流經(jīng)由電感器與第二電流相加并從輸出端輸出，將第一電流構(gòu)成為不供給至輸出部便終止。在包絡(luò)線放大器中也可以是，在比較部中將第一電流終止。在包絡(luò)線放大器中也可以是，比較部作為判斷結(jié)果輸出第一電流的電流值是否在一個(gè)方向上大于給定的閾值或在另一個(gè)方向上低于給定的閾值。在包絡(luò)線放大器中也可以是比較部具備輸入作為比較對(duì)象的兩個(gè)電壓的第一輸入端子以及第二輸入端子；和連接于第一輸入端子以及第二輸入端子之間的電阻元件， 對(duì)第一輸入端子供給第一電流，對(duì)第二輸入端子供給給定的偏置電壓。在包絡(luò)線放大器中也可以是比較部具備輸入作為比較對(duì)象的兩個(gè)電壓的第一輸入端子以及第二輸入端子；連接于第一輸入端子以及第二輸入端子之間的第一電阻元件；連接于第一電源和第二輸入端子之間的第二電阻元件；以及連接于第二電源和第二輸入端子之間的第三電阻元件，對(duì)第一輸入端子供給第一電流。在包絡(luò)線放大器中也可以是比較部具備輸入作為比較對(duì)象的兩個(gè)電壓的第一輸入端子以及第二輸入端子；連接于第一電源和第一輸入端子之間的第一電阻元件；連接于第二電源和第一輸入端子之間的第二電阻元件；連接于第一電源和第二輸入端子之間的第三電阻元件；以及連接于第二電源和第二輸入端子之間的第四電阻元件，對(duì)第一輸入端子供給第一電流。在包絡(luò)線放大器中也可以是比較部具備輸入作為比較對(duì)象的兩個(gè)電壓的第一輸入端子以及第二輸入端子；一端連接于第一輸入端子的第一終端電路；一端連接于第二輸入端子的第二終端電路，對(duì)第一輸入端子供給一個(gè)方向的第一電流，對(duì)第二輸入端子供給另一個(gè)方向的第一電流。在包絡(luò)線放大器中也可以是第一終端電路以及第二終端電路各自均由電阻元件以及二極管的串聯(lián)電路構(gòu)成。
根據(jù)如上所述的其他方式的包絡(luò)線放大器，能夠改善在輸出部的負(fù)載側(cè)的阻抗變高時(shí)的效率，并且能夠抑制因負(fù)載側(cè)的阻抗的變動(dòng)而產(chǎn)生的內(nèi)部振蕩頻率的變動(dòng)。下面，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明實(shí)施例。第一實(shí)施例圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施例涉及的包絡(luò)線放大器的電路圖。在圖1中，與圖19相同的附圖標(biāo)記表示相同物，省略對(duì)其說(shuō)明。圖1的包絡(luò)線放大器20 相對(duì)于圖19的包絡(luò)線放大器202，替代具有軌至軌結(jié)構(gòu)的輸入級(jí)的比較器208，而具備具有單一導(dǎo)電型晶體管結(jié)構(gòu)的輸入級(jí)的比較器208a。另外，不同點(diǎn)在于廢除電阻227，并將比較器208a的第一輸入端子即連接點(diǎn)Pl與電阻241、242各自的一端連接。再有，不同點(diǎn)在于比較器208a的第二輸入端子即連接點(diǎn)P2與電阻243、244各自的一端連接。電阻241、243各自的另一端與 Vsupply連接，電阻242、244各自的另一端與GND連接。包絡(luò)線放大器20 ，與圖19相同地，電壓跟隨連接的線性放大器206生成與輸入信號(hào)Venv對(duì)應(yīng)的輸出電壓Vout，并且將線性放大器206的輸出級(jí)分離成兩個(gè)，將通過(guò)與差動(dòng)電路212的輸出端子連接的電壓源2對(duì)、2沈而進(jìn)行AB級(jí)動(dòng)作的PM0S218、NM0S222的漏極與輸出端子Vout連接，將與輸出端PM0S218、NM0S222分別形成鏡像結(jié)構(gòu)的PM0S216、 NM0S222的漏極與輸出端子VoutA連接。輸出端子VoutA與連接于電源Vsupply和GND之間的電阻Ml以及電阻242的連接點(diǎn)連接，比較器208將該連接點(diǎn)和與電阻Ml及電阻242設(shè)定成相同的電阻比的電阻M3 及電阻M4的連接點(diǎn)作為比較輸入。PM0S216和NM0S220的漏極電壓與圖19的電路情況不同，不同于PM0S218和 NM0S222的漏極電壓。但是，因漏極電壓不同引起的電流變化很微小，不會(huì)對(duì)電路動(dòng)作產(chǎn)生較大影響。比較器208a的輸出變成高電平、低電平的二值而輸入到開(kāi)關(guān)放大器210，開(kāi)關(guān)放大器210的輸出與輸出端子Vout連接。圖2是比較器208a的電路圖的一例。比較器208a具備PM0S900、902、904、906、 908、910、NM0S912、914、916、920、恒流源918。NM0S914、916構(gòu)成差動(dòng)對(duì)，將各自的柵極連接在作為比較輸入的輸入端子VinM、VinP上，且將源極共同經(jīng)由恒流源918而接地。將源極與電源Vsupply連接而二極管連接的PM0S902，將漏極連接在PM0S900的柵極、PM0S904的漏極、PM0S906的柵極、NM0S914的漏極上。將源極與電源Vsupply連接而二極管連接的PM0S908，將漏極連接在PM0S910的柵極、PM0S906的漏極、PM0S904的柵極、 NM0S916的漏極上。PM0S900將源極連接在電源Vsupply上，將漏極連接在NM0S912的漏極以及柵極、NM0S920的柵極上。NM0S912的源極、NM0S920的源極接地。PM0S910將源極連接在Vsupply上，將漏極連接在NM0S920的漏極以及輸出端子Vcout上。如上結(jié)構(gòu)的比較器208a為關(guān)于比較動(dòng)作具有滯后電壓的比較器，比較輸入端子 VinM、VinP的電壓，將比較結(jié)果從輸出端子Vcout輸出。比較器208a在驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)M0S225 時(shí)，如果驅(qū)動(dòng)能力不足，則可以加大PM0S910、NM0S920的尺寸，或者設(shè)置未圖示的緩沖器而經(jīng)由緩沖器驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)M0S225的柵極。包絡(luò)線放大器20 的基本動(dòng)作與圖19的情況相同。電壓跟隨連接的線性放大器206將與輸入信號(hào)Venv相同的信號(hào)輸出到輸出端子VoutA、Vout。電源啟動(dòng)時(shí)，比較器 208a的輸出電壓變成高電平，開(kāi)關(guān)M0S225的輸出端子Vsw變成0V。因此，對(duì)輸出端子Vout的電流供給主要從線性放大器206進(jìn)行。如果從線性放大器206向輸出端子的電流Imian 變大，則與此成比例的電流從線性放大器206的輸出端子VoutA流動(dòng)，電阻242的電位差變高。因此，電壓VoutA變得高于由電阻241和M2的分壓比決定的初始電壓。再有，如果電壓VoutA變成高于在由電阻243和電阻M4的分壓比決定的電位上加上比較器208a的滯后電壓的電壓，則比較器208a的輸出電壓Vcout變成低電平。其結(jié)果，開(kāi)關(guān)M0S225接通，輸出端子Vsw的電壓變成高電平。由此，經(jīng)由電感器2 流動(dòng)的電流 Isw逐漸變大。設(shè)負(fù)載電流Iout恒定，則根據(jù)lout = Isw+Imain，來(lái)自線性放大器206的電流Imain逐漸變小。如果電流Imain變成負(fù)，則線性放大器206的檢測(cè)電流Isense也同樣地變成負(fù)，VoutA的電壓變成小于由電阻241和M2的分壓比決定的初始電壓。如果VoutA變成小于從由電阻243和電阻M4的分壓比決定的電位減去比較器 208a的滯后電壓的電壓，則這次比較器208a的輸出變成高電平，開(kāi)關(guān)M0S225斷開(kāi)。由此， 流過(guò)電感器228的電流Isw逐漸減小。通過(guò)電流Isw逐漸減小，來(lái)自線性放大器206的電流Imain逐漸增加，從VoutA流動(dòng)的檢測(cè)電流Isense也變大。另外，VoutA的電壓變成大于由電阻241和M2的分壓比決定的初始電壓，比較器208a的輸出變成低電平。在圖3、圖4中示出通過(guò)仿真表示了上述動(dòng)作的各部分的時(shí)序圖。圖3(a)表示作為輸入信號(hào)輸入DCO. 5V時(shí)的、從線性放大器206的由PM0S218、NM0S222構(gòu)成的輸出級(jí)供給的主電流Imain和與主電流Imain的鏡像電流即Isense對(duì)應(yīng)的IR1、IR2。IRUIR2的振幅相對(duì)于 Imain 變成 Imain = η · Isense0圖3(b)表示作為輸入信號(hào)輸入DCO. 5V時(shí)的、比較器208a的輸出電壓Vcout和電阻MU42的分壓電壓VoutA以及電阻M3J44的分壓電壓VoutB。相對(duì)于VoutB恒定， VoutA則是根據(jù)Imain電流的增減而電壓發(fā)生變化。若設(shè)比較器208a的滯后電壓為Vhys， 則 VoutA = VoutB+Vhys, Vcout 變成低電平，VoutA = VoutB-Vhys, Vcout 變成高電平。圖4(a)表示作為輸入信號(hào)輸入DC2. 5V時(shí)的、從線性放大器206的由PM0S218、 NM0S222構(gòu)成的輸出級(jí)供給的主電流Imain和與主電流Imain的鏡像電流即Isense對(duì)應(yīng)的 IRl、IR2。與圖3(a)同樣，電流IRl、IR2的振幅相對(duì)于Imain變成Imain = η · I sense。圖4(b)表示作為輸入信號(hào)輸入DC2.5V時(shí)的比較器208的輸出電壓Vcout和電阻 241,242的分壓電壓VoutA以及電阻M3、244的分壓電壓VoutB。與圖3 (b)同樣，如果VoutA =VoutB+Vhys,則比較器208a的輸出電壓Vcout變成低電平，如果VoutA = VoutB-Vhys, 則比較器208a的輸出電壓Vcout變成高電平。因此，比較器208a的動(dòng)作本身與圖19的情況幾乎沒(méi)有改變，便能夠使比較器208a的輸入信號(hào)的DC電平基本恒定。由線性放大器206、電阻241 M4、比較器208a、開(kāi)關(guān)放大器210構(gòu)成的回路如上所述地重復(fù)動(dòng)作。通過(guò)這種動(dòng)作，包絡(luò)線放大器20 的驅(qū)動(dòng)電流、即成為放大器204的電源電流的Iout的大部分，從開(kāi)關(guān)放大器210供給，剩余部分從線性放大器206供給，由此能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的放大器。另外，由開(kāi)關(guān)放大器210輸出的開(kāi)關(guān)噪聲流過(guò)線性放大器206，從而開(kāi)關(guān)噪聲也被降低。根據(jù)以上的包絡(luò)線放大器，比較器208a的輸入電壓的平均值與包絡(luò)線放大器 202a的輸入信號(hào)Venv無(wú)關(guān)而基本恒定。因此，能夠?qū)⒈容^器208a簡(jiǎn)化成圖2所示的單一導(dǎo)電型晶體管的輸出級(jí)的結(jié)構(gòu)，并且能夠減少比較器208a的消耗電流。第二實(shí)施例
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圖5是本發(fā)明的第二實(shí)施例涉及的包絡(luò)線放大器的電路圖。在圖5中，與圖1相同的附圖標(biāo)記表示相同物，省略對(duì)其說(shuō)明。圖5的包絡(luò)線放大器202b相對(duì)于圖1的包絡(luò)線放大器20 的不同點(diǎn)在于，廢除了電阻M1J42，在比較器208a的第一輸入端子、第二輸入端子即連接點(diǎn)P1、P2之間具備電阻227。此外，電阻231、232分別與圖1的電阻243、244 相同地連接。這種結(jié)構(gòu)的包絡(luò)線放大器202b與第一實(shí)施例的包絡(luò)線放大器20 同樣地動(dòng)作， 能夠簡(jiǎn)化比較器208a的電路結(jié)構(gòu)，從而能夠降低比較器208a中的消耗電流。另外，由于不存在從Vsupply向GND流過(guò)電流的圖1的電阻M1J42，因此能夠進(jìn)一步降低消耗電流。第三實(shí)施例圖6是本發(fā)明的第三實(shí)施例涉及的包絡(luò)線放大器的電路圖。在圖6中，與圖5相同的附圖標(biāo)記表示相同物，省略對(duì)其說(shuō)明。圖6的包絡(luò)線放大器202c相對(duì)于圖5的包絡(luò)線放大器202b的不同點(diǎn)在于，廢除了電阻M3J44，比較器208a的第二輸入端子即連接點(diǎn)P2 連接到偏置電壓Vb。此外，偏置電壓Vb相當(dāng)于圖1的連接點(diǎn)P2的電壓。這種結(jié)構(gòu)的包絡(luò)線放大器202c與第一實(shí)施例的包絡(luò)線放大器20 同樣地動(dòng)作， 能夠簡(jiǎn)化比較器208a的電路結(jié)構(gòu)，能夠降低比較器208a中的消耗電流。另外，由于不存在從Vsupply向GND流過(guò)電流的圖1的電阻241 M4，因此能夠進(jìn)一步降低消耗電流。第四實(shí)施例圖7是本發(fā)明的第四實(shí)施例涉及的包絡(luò)線放大器的電路圖。在圖7中，與圖1相同的附圖標(biāo)記表示相同物，省略對(duì)其說(shuō)明。圖7的包絡(luò)線放大器202d相對(duì)于圖1的包絡(luò)線放大器20 的不同點(diǎn)在于，廢除了電阻241 M4，替代線性放大器206而具備線性放大器 206a,并將比較器208a的第一輸入端子、第二輸入端子連接在線性放大器206a上。線性放大器206a與圖1的線性放大器206相比有關(guān)輸出級(jí)214的結(jié)構(gòu)不同，其在輸出級(jí) 214a 具備 PM0S250、251、電阻 252、253、二極管 254、255。PM0S216和PM0S218分別共同連接?xùn)艠O、源極，在PM0S216的漏極上連接電阻252、 二極管254的串聯(lián)連接電路。NM0S220和NM0S222分別共同連接?xùn)艠O、源極，在NM0S220的漏極上連接PM0S250的柵極以及漏極、PM0S251的柵極。PM0S251和PM0S250分別共同連接?xùn)艠O、源極，在PM0S251的漏極上連接電阻253、二極管255的串聯(lián)連接電路。比較器208a 將PM0S216的漏極和PM0S251的漏極連接在各輸入端子上。在此，二極管254、255起到基于正方向電壓的電位調(diào)節(jié)的作用。另外，PM0S250、251為相同尺寸。與圖1的情況相同，關(guān)于從連接在輸出端子Vout的線性放大器206a的輸出級(jí)供給的主電流Imain，例如，在主電流Imain從線性放大器206a的輸入級(jí)流出的情況下 (Imain彡0)，該電流經(jīng)由PM0S218而流動(dòng)。PM0S216與PM0S218構(gòu)成電流鏡，因此流過(guò) PM0S216的電流IsenseP變成與Imain成比例的電流。通過(guò)該電流IsenseP流過(guò)成為終端電路的電阻252、二極管254的串聯(lián)連接電路，PM0S216的漏極電壓VoutA確定，VoutA與 Imain成比例地增加。在主電流Imain流入到線性放大器206a的輸出級(jí)的情況下(Imain ( 0)，該電流經(jīng)由NM0S222流動(dòng)。NM0S220和NM0S222構(gòu)成電流鏡，因此流過(guò)NM0S220的電流IsenseM變成與Imain成比例的電流。流過(guò)NM0S220的電流IsenseM通過(guò)連接在NM0S220的漏極上的 PM0S250、251的電流鏡結(jié)構(gòu)，返回到PM0S251。通過(guò)該電流IsenseM流過(guò)成為終端電路的電阻253、二極管255的串聯(lián)連接電路，PM0S251的漏極電壓VoutB確定，VoutB與Imain成比例地增加。另外，通過(guò)在線性放大器206a的輸出級(jí)即PM0S218、NM0S222流過(guò)的穩(wěn)態(tài)電流的鏡像電流流過(guò)PM0S216、NM0S220，流過(guò)PM0S216的電流Isense與流過(guò)PM0S251的電流IsenseM 相等，VoutAJoutB的初始值通過(guò)這些電流流過(guò)電阻252、二極管邪4的串聯(lián)連接電路、以及電阻253、二極管255的串聯(lián)連接電路而決定。根據(jù)上述電路結(jié)構(gòu)，根據(jù)線性放大器206a的輸出級(jí)的PM0S218、NM0S222的輸出電流Imain，比較器208a的輸入電壓VoutA、VoutB變化，從而變成與圖1相同的動(dòng)作。另外，此時(shí)，在由PM0S216、NM0S220、PM0S250、251、電阻 252、253、二極管 254、255 構(gòu)成的電路流過(guò)的穩(wěn)態(tài)電流，為PM0S218、NM0S222的穩(wěn)態(tài)電流的鏡像電流，與圖1相比能夠降低消耗電流。在圖8、圖9中示出通過(guò)仿真表示上述動(dòng)作的各部分的時(shí)序圖。圖8(a)表示作為輸入信號(hào)輸入DCO. 5V時(shí)的線性放大器206的主電流Imain、流過(guò)PM0S216的檢測(cè)電流 IsenseP、流過(guò)PM0S251的檢測(cè)電流IsenseM0如果電流Imain增加，則電流IsenseP增加， 電流IsenseM減少。圖8(b)表示作為輸入信號(hào)輸入DCO. 5V時(shí)的比較器208a的輸出電壓Vcout、比較器208a的輸入電壓VoutA、VoutB。將比較器208a的滯后電壓設(shè)為Vhys，如果VoutA = VoutB+Vhys，則比較器208a的輸出Vcout變成高電平，開(kāi)關(guān)放大器210的輸出也變成高電平。因此，線性放大器206a的輸出電流Imain逐漸減少，電流IsenseP減少，電流IsenseM 增加，VoutA減少，VoutB增加。如果VoutA = VoutB-Vhys，則Vcout變成低電平，開(kāi)關(guān)放大器210的輸出也變成低電平。因此，線性放大器206a的輸出電流Imain逐漸增加，電流IsenseP增加，電流IsenseM 減少，VoutA增加，VoutB減少。如果VoutA = VoutB+Vhys，則Vcout變成高電平。重復(fù)以上的動(dòng)作。圖9 (a)表示作為輸入信號(hào)輸入DC2. 5V時(shí)的線性放大器206a的主電流Imain、流過(guò)PM0S216的檢測(cè)電流IsenseP、流過(guò)PM0S251的檢測(cè)電流IsenseM0與圖8 (a)同樣，如果線性放大器206a的輸出電流Imain增加，則電流IsenseP增加，電流IsenseM減少。圖 8 (b)表示作為輸入信號(hào)輸入DC2. 5V時(shí)的比較器208a的輸出電壓Vcout、和比較器208a的輸入電壓VoutA、VoutB0根據(jù)如上的包絡(luò)線放大器202d，與第一實(shí)施例相比能夠降低消耗電流。第五實(shí)施例圖18所示的包絡(luò)線放大器102中的電路的消耗電流涉及的因素可以舉出線性放大器106的內(nèi)部消耗電流、比較器108的消耗電流、因開(kāi)關(guān)動(dòng)作而產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)放大器110的開(kāi)關(guān)損耗。在此，考慮包絡(luò)線放大器102的輸出電壓Vout的脈動(dòng)電壓Vout_ripple。如果將線性放大器106的輸出阻抗設(shè)為hut，將從輸出端子Vout看到的放大器104的阻抗設(shè)為RLoad，將通過(guò)開(kāi)關(guān)放大器110內(nèi)的電感器128的、開(kāi)關(guān)電流Isw的脈動(dòng)電流設(shè)為Isw_ ripple,則脈動(dòng)電壓Vout_ripple可以由以下式表示。Vout_ripple = Isw_ripple · (Zout I RLoad)
Zout = Rout/ (1+ β A)其中，Rout 線性放大器106的輸出級(jí)的輸出阻抗；β 反饋常數(shù)；A 增益。從上述式可知為了降低輸出電壓Vout的脈動(dòng)，只要降低ISW_ripple或降低線性放大器106的輸出阻抗即可。為了降低IsW_ripple，需要增加由線性放大器106、比較器108、開(kāi)關(guān)放大器110構(gòu)成的內(nèi)部回路中的內(nèi)部振蕩頻率。另外，為了降低線性放大器106的輸出阻抗，需要加大線性放大器106的輸出級(jí)的元件尺寸或增加增益。首先，在增加內(nèi)部振蕩頻率的情況下，開(kāi)關(guān)放大器110中的開(kāi)關(guān)損耗增加是顯而易見(jiàn)的。另一方面，如果加大線性放大器106的輸出級(jí)元件的尺寸，則線性放大器106的頻帶變窄，因此加大輸出級(jí)元件的尺寸是有限度的。另外，為了加大線性放大器106的增益， 需要加大線性放大器106的內(nèi)部消耗電流。不管是哪一種情況，都增加消耗電流，因此消耗電流和輸出電壓的脈沖存在權(quán)衡關(guān)系。在此，考慮從包絡(luò)線放大器102的輸出端子Vout看到的放大器104的阻抗Rload 變化的情況，為了滿足輸出電壓的脈動(dòng)，需要根據(jù)該阻抗IUaod最小時(shí)來(lái)設(shè)計(jì)包絡(luò)線放大器102。在此情況下，如果從輸出端子Vout看到的放大器104的阻抗IUoad變大，則包絡(luò)線放大器102的效率下降。另外，在從輸出端子Vout看到的放大器104的阻抗IUoad變大的情況下，由線性放大器106、比較器108、開(kāi)關(guān)放大器110構(gòu)成的內(nèi)部回路中的內(nèi)部振蕩頻率變動(dòng)。本發(fā)明的第五實(shí)施例是用于解決這種問(wèn)題的包絡(luò)線放大器(envelope amplifier)。在此，以圖1為基礎(chǔ)說(shuō)明其變形部分，也可以以圖5 圖7、圖17、圖19為基礎(chǔ)，適用于這些。圖10是本發(fā)明的第五實(shí)施例涉及的包絡(luò)線放大器的電路圖。在圖10中，與圖1相同的附圖標(biāo)記表示相同物，省略對(duì)其說(shuō)明。圖10的包絡(luò)線放大器20 相對(duì)于圖1的包絡(luò)線放大器20 ，具備控制電路沈0，替代線性放大器206、比較器208a、開(kāi)關(guān)放大器210而分別具備線性放大器206b、比較器208b、開(kāi)關(guān)放大器210a?？刂齐娐?60具備運(yùn)算電路沈2、 低通濾波器洸4、洸6。低通濾波器264輸入包絡(luò)線放大器20 的輸入信號(hào)Venv，去除高頻成分，得到DC 電壓并輸出到運(yùn)算電路262。低通濾波器266輸入比較器208a的輸出Vcout，除去高頻成分，得到DC電壓并輸出到運(yùn)算電路沈2。運(yùn)算電路262輸入這兩個(gè)DC電壓而求出差分，將輸出電壓Vadj輸出到線性放大器206b、比較器208b、開(kāi)關(guān)放大器210a的控制端子。圖11是線性放大器206b的電路圖的一例。線性放大器206b相對(duì)于圖1的線性放大器206，替代差動(dòng)電路212而具備差動(dòng)電路21加。差動(dòng)電路21 將電源端子連接在 Vsupply上，將GND端子經(jīng)由具有基于運(yùn)算電路沈2的輸出電壓Vadj的電流調(diào)節(jié)功能的恒流源272接地。圖12是比較器208b的電路圖的一例。在圖12中，與圖2相同的附圖標(biāo)記表示相同物，省略對(duì)其說(shuō)明。比較器208b代替圖2的比較器208a中的恒流源918而具備恒流源 918a,該恒流源918a具有基于運(yùn)算電路沈2的輸出電壓Vadj的電流調(diào)節(jié)功能。圖13是比較器208c的電路圖的另一例。在圖13中，與圖12相同的附圖標(biāo)記表示相同物，省略對(duì)其說(shuō)明。比較器208c在圖12的比較器208b的基礎(chǔ)上還具備PM0S926、930、NM0S922、928、具有基于輸出電壓Vadj的電流調(diào)節(jié)功能的恒流源924。PM0S926將源極連接在電源Vsupply上，將柵極連接在NM0S916的漏極上，將漏極連接在NM0S^8的漏極、NM0S922的柵極上。NM0S^8為二極管連接，源極接地。PM0S930將源極連接在電源Vsupply上，將柵極連接在NM0S914的漏極上，將漏極連接在NM0S922的漏極上。NM0S922將源極接地。PM0S904與圖12的PM0S904不同，將柵極連接在PM0S930的漏極上，將源極與PM0S906的源極一起經(jīng)由恒流源擬4而連接在電源Vsupply上。PM0S906 與圖12的PM0S906不同，將柵極連接在PM0S910的漏極上。如上結(jié)構(gòu)的比較器208c通過(guò)輸出電壓Vadj來(lái)控制恒流源918a、9M的電流值，從而調(diào)節(jié)滯后寬度、延遲。另外，在圖12中，為了使電路具有滯后，將PM0S904、906連接成相對(duì)于根據(jù)VinM、 VinP的電位而電流值接通/截止的PM0S902、908的電流值成為電流鏡。例如，VinM為高電平，VinP為低電平時(shí)，PM0S902接通。由此，PM0S906的柵極電位變成使PM0S906接通的電位。從該狀態(tài)，VinP變成接通時(shí)，NM0S916的漏極電位由PM0S906的接通電阻(與VinM為高電平時(shí)流過(guò)PM0S902的電流值對(duì)應(yīng)的電阻)、PM0S908的接通電阻、NM0S916的接通電阻決定。接著，如果考慮VinP截止時(shí)的情況，則這次NM0S916的漏極電位由PM0S908的接通電阻、NM0S916的接通電阻決定。通過(guò)該差異而產(chǎn)生滯后寬度。由此，PM0S904.906的電流值(接通電阻值)，通過(guò)使其尺寸與PM0S902、908相比較大，能夠調(diào)節(jié)滯后寬度。但是，如果該尺寸過(guò)大，則整個(gè)電路的響應(yīng)速度因PM0S904、906 的柵極、漏極、源極之間的電容而變慢。因此，為了能夠調(diào)節(jié)滯后寬度且不降低響應(yīng)速度，需要進(jìn)一步加大PM0S904、906的柵極電位的變化(例如像VDD/GND那樣)而降低接通阻抗值。在圖13中，基于上述考慮，在圖12的基礎(chǔ)上，將PM0S930、NM0S922、PM0S926、 NM0S928與PM0S910、NM0S920、PM0S900、NM0S912對(duì)稱地配置，將Vcout的反轉(zhuǎn)輸出設(shè)定在 PM0S930.NM0S922的漏極端子之間的連接點(diǎn)上。該Vcout和其反轉(zhuǎn)輸出根據(jù)VinP、VinM的電位而高/低(VDD/GND)變化，因此能夠使用該電位控制PM0S904、906的柵極電位。例如，PM0S906的柵極電位為OV，在PM0S906的接通電阻充分小的情況下，決定 NM0S916的漏極電位的是PM0S908、NM0S916的接通電阻以及恒流源擬4的電流值。因此， 通過(guò)改變恒流源924的電流值，能夠調(diào)節(jié)整個(gè)電路的滯后寬度。圖14是開(kāi)關(guān)放大器210a的電路圖的一例。在圖14中，與圖1相同的附圖標(biāo)記表示相同物，省略對(duì)其說(shuō)明。開(kāi)關(guān)放大器210a代替圖1的開(kāi)關(guān)放大器210中的電感器2 而具備電感電路2^a，該電感電路228a能夠根據(jù)運(yùn)算電路262的輸出電壓Vadj而選擇電感。 電感電路228a也可以構(gòu)成為能夠根據(jù)與電壓Vadj對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)來(lái)選擇性地連接多個(gè)電感器。接著，說(shuō)明圖10的包絡(luò)線放大器20 的動(dòng)作。比較器208b的輸出電壓Vcout為 H/L的數(shù)字信號(hào)。另外，由于由比較器208b、開(kāi)關(guān)放大器210a、線性放大器206b構(gòu)成的內(nèi)部電路具有負(fù)反饋，因此控制比較器208b的輸出電壓Vcout的占空比以補(bǔ)償因開(kāi)關(guān)M0S225 的接通電阻引起的電壓下降量。由此，比較器208b的輸出電壓的占空比由開(kāi)關(guān)M0S225的接通電阻和從包絡(luò)線放大器20 看到的放大器204的阻抗Rload之比決定。S卩，通過(guò)從將比較器208b的輸出電壓Vcout進(jìn)行了平均的電壓Vcouta減去將輸入信號(hào)Venv進(jìn)行了平均的電壓，而能夠知道因開(kāi)關(guān)M0S225的接通電阻引起的電壓下降量Vdrop。若將開(kāi)關(guān)M0S225 的接通電阻設(shè)為Ron，則Vdrop由以下式來(lái)表示。Vdrop = Vcouta氺Ron/(RLoad+Ron)在上述式中，如果RLoad的值增加，則Vdrop減小，如果RLoad的值減小，則Vdrop 增加。比較器208b的輸出電壓Vcout由低通濾波器266平均化，輸入信號(hào)Venv由低通濾波器264平均化。運(yùn)算電路262求出平均化的兩個(gè)信號(hào)的差分值并進(jìn)行放大而成為輸出電壓Vadi，控制線性放大器206b的消耗電流和增益、比較器208b的消耗電流、滯后電壓寬度、 延遲、開(kāi)關(guān)放大器210a內(nèi)的電感電路228a的電感。作為上述仿真結(jié)果的例子，圖15表示輸入輸入信號(hào)2. 5VDC, Rload = 5ohm時(shí)的 Vcout的波形、低通濾波器266的輸出即VCout_ave的波形、低通濾波器264的輸出即VenV_ ave的波形。另外，圖16表示輸入輸入信號(hào)2. 5VDC、Rload = 50ohm時(shí)的Vcout的波形、低通濾波器266的輸出即VCout_ave的波形、低通濾波器沈4的輸出即Venv_ave的波形。在Rload較小的情況下，由于Iout電流變大，因此開(kāi)關(guān)M0S225中的電壓下降變大，為了對(duì)其補(bǔ)償，比較器208b的輸出電壓Vcout的高電平的占空比變大，低通濾波器266 的輸出電壓Vcout_ave變高。例如，在從該包絡(luò)線放大器20 的輸出端子Vout看到的放大器204的阻抗IUoad 變大的情況下，因開(kāi)關(guān)M0S225的接通電阻引起的電壓下降量Vdrop減少，由此運(yùn)算電路沈2 的輸出電壓變化而控制線性放大器206b、比較器208b、電感電路228a。根據(jù)前面的Vout_ripple = Isw_ripple · (Zout || RLoad)式，關(guān)于線性放大器 206b，在RLoad增加時(shí)，即使輸出阻抗hut增加也沒(méi)有問(wèn)題，因此，能夠降低增益而減小動(dòng)作電流。因此，如果將Zout的增加量抑制在使Rload的增加之后的(Zout || RLoad)比 RLoad增加之前的狀態(tài)的(hut Il RLoad)小的程度，則關(guān)于IsW_ripple即使增加也沒(méi)有問(wèn)題。由此，能夠降低由線性放大器206b、比較器208b、開(kāi)關(guān)放大器210a構(gòu)成的內(nèi)部回路中的內(nèi)部振蕩頻率。為了降低內(nèi)部振蕩頻率，只要加大比較器208b的滯后電壓、或加大電感電路228a的電感即可，通過(guò)包絡(luò)線放大器20 的輸入信號(hào)Venv的振幅、頻率，適當(dāng)改變比較器208b的滯后電壓以及電感電路228a的電感。由此，如果內(nèi)部振蕩頻率下降，則能夠加大比較器208b的延遲。因此，能夠降低比較器208b的動(dòng)作電流，并且能夠降低開(kāi)關(guān)M0S225的開(kāi)關(guān)損耗。包絡(luò)線放大器20 如上進(jìn)行動(dòng)作，通過(guò)使用將比較器20 的輸出電壓Vcout以及輸入信號(hào)Venv作為輸入的控制電路沈0，能夠改善在從包絡(luò)線放大器20 的輸出端子 Vout看到的放大器204的阻抗Rload變高的情況下的效率。再有，能夠抑制因Rload的變動(dòng)而產(chǎn)生的內(nèi)部振蕩頻率的變動(dòng)。此外，圖1、圖5、圖6、圖7、圖10、圖14中的開(kāi)關(guān)放大器210 (210a)由開(kāi)關(guān)M0S225、 二極管230、電感器228(電感電路構(gòu)成，但可以將開(kāi)關(guān)M0S225以及二極管230替換為進(jìn)行同等動(dòng)作的其他結(jié)構(gòu)。例如，在圖17(A)所示的開(kāi)關(guān)放大器210b中，將二極管230 替換為η型的開(kāi)關(guān)M0S235，并使其起到將開(kāi)關(guān)M0S235的柵極與開(kāi)關(guān)M0S225的柵極共同連接的D級(jí)放大器的作用。另外，在如圖17(B)所示開(kāi)關(guān)放大器210c中，將ρ型開(kāi)關(guān)M0S225 替換成將漏極與Vsupply連接且將源極與電感器2 連接的η型開(kāi)關(guān)M0S236，并且替換比較器208a的輸入端。即，也可以用與比較器208a驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)M0S225的情況反相的輸出信號(hào)(/Vcout)來(lái)驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)M0S236。 此外，通過(guò)引用將上述專利文獻(xiàn)等的各公開(kāi)來(lái)引入到本說(shuō)明書(shū)中。在本發(fā)明的所有公開(kāi)(包括權(quán)利要求)的框架內(nèi)，進(jìn)一步根據(jù)其基本技術(shù)思想而可以進(jìn)行實(shí)施方式以及實(shí)施例的變更和調(diào)節(jié)。另外，在本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種公開(kāi)要素的多種組合以及選擇。即，本發(fā)明當(dāng)然包括本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠根據(jù)包括權(quán)利要求在內(nèi)的所有公開(kāi)、技術(shù)思想做出的各種變形、修改。
權(quán)利要求
1.一種包絡(luò)線放大器，其特征在于，具備放大器，該放大器具有第一輸出部和第二輸出部，所述第一輸出部根據(jù)所輸入的包絡(luò)線信號(hào)的振幅而輸出第一電流，所述第二輸出部輸出電流值與上述第一電流的電流值成比例且電流值的絕對(duì)值大于上述第一電流的電流值的第二電流； 比較部，判斷上述第一電流的電流值；以及輸出部，將根據(jù)上述比較部的判斷結(jié)果而斷續(xù)的電流經(jīng)由電感器與上述第二電流相加，并從輸出端輸出，將上述第一電流構(gòu)成為不供給至上述輸出部便終止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包絡(luò)線放大器，其特征在于，在上述比較部中將上述第一電流終止。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的包絡(luò)線放大器，其特征在于，上述比較部作為判斷結(jié)果輸出上述第一電流的電流值是否在一個(gè)方向上大于給定的閾值或在另一個(gè)方向上低于給定的閾值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的包絡(luò)線放大器，其特征在于，上述比較部具備第一輸入端子以及第二輸入端子，輸入作為比較對(duì)象的兩個(gè)電壓；以及電阻元件，連接在上述第一輸入端子以及第二輸入端子之間，上述第一電流被供給至上述第一輸入端子，給定的偏置電壓被供給至上述第二輸入端子。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的包絡(luò)線放大器，其特征在于，上述比較部具備第一輸入端子以及第二輸入端子，輸入作為比較對(duì)象的兩個(gè)電壓； 第一電阻元件，連接在上述第一輸入端子以及第二輸入端子之間； 第二電阻元件，連接在第一電源和上述第二輸入端子之間；以及第三電阻元件，連接在第二電源和上述第二輸入端子之間， 上述第一電流被供給至上述第一輸入端子。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的包絡(luò)線放大器，其特征在于，上述比較部具備第一輸入端子以及第二輸入端子，輸入作為比較對(duì)象的兩個(gè)電壓；第一電阻元件，連接在第一電源和上述第一輸入端子之間；第二電阻元件，連接在第二電源和上述第一輸入端子之間；第三電阻元件，連接在上述第一電源和上述第二輸入端子之間；以及第四電阻元件，連接在上述第二電源和上述第二輸入端子之間，上述第一電流被供給至上述第一輸入端子。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的包絡(luò)線放大器，其特征在于，上述比較部具備第一輸入端子以及第二輸入端子，輸入作為比較對(duì)象的兩個(gè)電壓； 第一終端電路，一端連接于上述第一輸入端子；以及第二終端電路，一端連接于上述第二輸入端子，一個(gè)方向的上述第一電流被供給至上述第一輸入端子，另一個(gè)方向的上述第一電流被供給至上述第二輸入端子。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的包絡(luò)線放大器，其特征在于，上述第一終端電路以及上述第二終端電路各自均由電阻元件以及二極管的串聯(lián)電路構(gòu)成。
9.一種包絡(luò)線放大器，其特征在于，具備放大器，根據(jù)所輸入的包絡(luò)線信號(hào)的振幅而輸出輸出電流； 比較部，判斷上述輸出電流的電流值；輸出部，將根據(jù)上述比較部的判斷結(jié)果而斷續(xù)的電流經(jīng)由電感器與上述輸出電流相加，并從輸出端輸出；以及運(yùn)算部，求出上述包絡(luò)線信號(hào)中的低頻帶部分和根據(jù)上述比較部的判斷結(jié)果而二值化的信號(hào)的低頻帶部分的差分，上述運(yùn)算部根據(jù)上述差分控制上述放大器、上述比較部、上述輸出部的至少一個(gè)的輸入輸出特性。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的包絡(luò)線放大器，其特征在于，上述放大器根據(jù)上述差分控制上述放大器中的電源電流的電流值。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的包絡(luò)線放大器，其特征在于，上述比較部根據(jù)上述差分控制上述比較部中的電源電流的電流值。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的包絡(luò)線放大器，其特征在于，上述輸出部根據(jù)上述差分控制上述電感器的電感。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的包絡(luò)線放大器，其特征在于，上述放大器作為上述輸出電流，輸出第一電流以及電流值與上述第一電流的電流值成比例且電流值的絕對(duì)值大于上述第一電流的電流值的第二電流， 上述比較部判斷上述第一電流的電流值，上述輸出部將根據(jù)上述比較部的判斷結(jié)果而斷續(xù)的電流經(jīng)由上述電感器與上述第二電流相加，并從輸出端輸出，將上述第一電流構(gòu)成為不供給至上述輸出部便終止。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的包絡(luò)線放大器，其特征在于，在上述比較部中將上述第一電流終止。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的包絡(luò)線放大器，其特征在于，上述比較部作為判斷結(jié)果輸出上述第一電流的電流值是否在一個(gè)方向上大于給定的閾值或在另一個(gè)方向上小于給定的閾值。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的包絡(luò)線放大器，其特征在于，上述比較部具備第一輸入端子以及第二輸入端子，輸入作為比較對(duì)象的兩個(gè)電壓；以及電阻元件，連接在上述第一輸入端子以及第二輸入端子之間，上述第一電流被供給至上述第一輸入端子，給定的偏置電壓被供給至上述第二輸入端子。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的包絡(luò)線放大器，其特征在于，上述比較部具備第一輸入端子以及第二輸入端子，輸入作為比較對(duì)象的兩個(gè)電壓； 第一電阻元件，連接在上述第一輸入端子以及上述第二輸入端子之間； 第二電阻元件，連接在第一電源和上述第二輸入端子之間；以及第三電阻元件，連接在第二電源和上述第二輸入端子之間， 上述第一電流被供給至上述第一輸入端子。
18.根據(jù)權(quán)利要求9所述的包絡(luò)線放大器，其特征在于，上述比較部具備第一輸入端子以及第二輸入端子，輸入作為比較對(duì)象的兩個(gè)電壓；第一電阻元件，連接在第一電源和上述第一輸入端子之間；第二電阻元件，連接在第二電源和上述第一輸入端子之間；第三電阻元件，連接在上述第一電源和上述第二輸入端子之間；以及第四電阻元件，連接在上述第二電源和上述第二輸入端子之間；上述第一電流被供給至上述第一輸入端子。
19.根據(jù)權(quán)利要求9所述的包絡(luò)線放大器，其特征在于，上述比較部具備第一輸入端子以及第二輸入端子，輸入作為比較對(duì)象的兩個(gè)電壓； 第一終端電路，一端連接于上述第一輸入端子；以及第二終端電路，一端連接于上述第二輸入端子，一個(gè)方向的上述第一電流被供給至上述第一輸入端子，另一個(gè)方向的上述第一電流被供給至上述第二輸入端子。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的包絡(luò)線放大器，其特征在于，上述第一終端電路以及上述第二終端電路各自均由電阻元件以及二極管的串聯(lián)電路構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)且減小消耗電流的包絡(luò)線放大器。該包絡(luò)線放大器具備放大器(206)，具有根據(jù)所輸入的包絡(luò)線信號(hào)的振幅而輸出第一電流(Isense)的第一輸出部(PMOS216、NMOS220)、和輸出電流值與第一電流的電流值成比例且電流值的絕對(duì)值大于第一電流的電流值的第二電流(Imain)的第二輸出部(PMOS218、NMOS222)；比較部(208a)，判斷第一電流的電流值；以及輸出部(210)，將根據(jù)比較部的判斷結(jié)果而斷續(xù)的電流經(jīng)由電感器(228)與第二電流相加，并從輸出端輸出，將第一電流構(gòu)成為不供給至輸出部便終止。
文檔編號(hào)H03F1/02GK102377389SQ20111022095
公開(kāi)日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月28日
發(fā)明者本多悠里, 高橋裕之 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社, 瑞薩電子株式會(huì)社