一種功率放大裝置及線性調(diào)節(jié)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種功率放大裝置及線性調(diào)節(jié)器，包括：第一晶體管、第二晶體管和第二晶體管的驅(qū)動(dòng)電路，所述第一晶體管與第二晶體管串聯(lián)，所述第二晶體管的驅(qū)動(dòng)電路包含第三晶體管、補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)和電壓源，所述第三晶體管的第一端分別連接驅(qū)動(dòng)信號(hào)端和所述第一晶體管，第二端連接第一晶體管與第二晶體管的連接端，第三端分別連接所述第二晶體管和補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，所述補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)還與電壓源連接。本發(fā)明提供的一種雙N型晶體管組成的推挽結(jié)構(gòu)，不需要變壓器耦合，也不需要上下晶體管獨(dú)立控制，可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)、控制簡(jiǎn)單，效率高等特點(diǎn)，解決現(xiàn)有的線性調(diào)節(jié)器或不適合高帶寬大功率的應(yīng)用場(chǎng)合，或存在較多的問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】—種功率放大裝置及線性調(diào)節(jié)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種功率放大裝置及線性調(diào)節(jié)器。
【背景技術(shù)】
[0002]在電子裝置中，有多種場(chǎng)合需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行線性功率放大，以驅(qū)動(dòng)后續(xù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，或作為供電電源給后續(xù)裝置供電。而在一些如負(fù)載的動(dòng)態(tài)變化很快，或所放大信號(hào)的帶寬很高的應(yīng)用場(chǎng)合，對(duì)線性功率放大裝置的帶寬要求很高。特別地，在通訊系統(tǒng)中，為在有限頻譜中實(shí)現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)傳輸，經(jīng)調(diào)制后的射頻信號(hào)幅值動(dòng)態(tài)變化很大，帶來(lái)的一個(gè)突出問(wèn)題就是射頻功率放大器的效率低下，成為提高整個(gè)通訊系統(tǒng)效率的瓶頸。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，有一種通過(guò)包絡(luò)跟蹤(Envelope Tracking)供電的方式，即供電電壓動(dòng)態(tài)跟蹤射頻信號(hào)的幅值，使功放始終飽和工作以提高效率。在該技術(shù)中，要求功放供電電源的帶寬要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)電源，例如，如需跟蹤4載波WCDMA制式的包絡(luò)信號(hào)，帶寬就高達(dá)20MHz，為保證跟蹤精度，電源本身的帶寬則要求更高。而且隨著通訊技術(shù)的演進(jìn)，射頻包絡(luò)信號(hào)的帶寬也有進(jìn)一步提高的趨勢(shì)。因此傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)電源無(wú)法滿足此類需求，通常需要線性調(diào)節(jié)器輔助以實(shí)現(xiàn)高的帶寬。
[0004]在現(xiàn)有的線性調(diào)節(jié)器技術(shù)中，通常采用推挽結(jié)構(gòu)降低功率管的靜態(tài)工作點(diǎn)以提高效率。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種常見(jiàn)線性調(diào)節(jié)器，晶體管101和102組成推挽結(jié)構(gòu)的功率輸出級(jí)，其中晶體管101采用N型晶體管、晶體管102采用P型晶體管，形成單位增益的電壓跟隨器結(jié)構(gòu)，對(duì)柵極信號(hào)進(jìn)行功率放大輸出。圖1所示電路中，通常還包含引入負(fù)反饋103的驅(qū)動(dòng)級(jí)104，以保證輸出信號(hào)105對(duì)輸入信號(hào)106的線性放大精度。為保證晶體管101和102靜態(tài)工作點(diǎn)在線性區(qū)，通常還包括偏置電路107和108。由于圖1中晶體管102采用的P型晶體管的多數(shù)載流子為空穴，其遷移率遠(yuǎn)不如N型晶體管的多數(shù)載流子電子，因此在高速器件特別是射頻器件如LDMOS、GaN等晶體管中均采用N型溝道結(jié)構(gòu)，而無(wú)P型晶體管可供選用。因此，圖1所示電路并不適合在高帶寬的應(yīng)用場(chǎng)合。
[0005]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中采用雙N型晶體管201、202的一種推挽結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)需要通過(guò)變壓器203的耦合實(shí)現(xiàn)推挽功能，也因此帶來(lái)一系列問(wèn)題，如尺寸較大、低頻磁飽和、高頻大電流變壓器設(shè)計(jì)較為困難，控制方法也較為復(fù)雜。特別在體積上，高帶寬線性調(diào)節(jié)器通常要求靠近在負(fù)載端放置，以避免連接線等寄生參數(shù)在高頻下引起的額外干擾，較大的體積會(huì)因此帶來(lái)問(wèn)題。
[0006]圖3為現(xiàn)有技術(shù)中不需要變壓器的雙N型晶體管301、302組成的推挽結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)對(duì)上下晶體管采用不同的控制器303、304，以匹配晶體管301組成的共漏級(jí)結(jié)構(gòu)和晶體管302組成的共源級(jí)結(jié)構(gòu)帶來(lái)的增益差別。該現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題是在實(shí)際應(yīng)用中兩個(gè)獨(dú)立控制器303、304的帶寬要有所區(qū)別，否則容易沖突引起振蕩，而當(dāng)一個(gè)控制器帶寬較低時(shí)，推挽的效果會(huì)變差，效率因此降低，線性調(diào)節(jié)器的帶寬也受到限制。
[0007]綜上，現(xiàn)有的線性調(diào)節(jié)器技術(shù)，或不適合高帶寬大功率的應(yīng)用場(chǎng)合，或存在較多的實(shí)際問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種功率放大裝置及線性調(diào)節(jié)器，能夠適合高帶寬大功率應(yīng)用場(chǎng)合，并且，結(jié)構(gòu)控制簡(jiǎn)單、效率高。
[0009]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的一種功率放大裝置，包括:第一晶體管、第二晶體管和第二晶體管的驅(qū)動(dòng)電路，所述第一晶體管與第二晶體管串聯(lián)，所述第二晶體管的驅(qū)動(dòng)電路包含第三晶體管、補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)和電壓源，所述第三晶體管的第一端分別連接驅(qū)動(dòng)信號(hào)端和所述第一晶體管，第二端連接第一晶體管與第二晶體管的連接端，第三端分別連接所述第二晶體管和補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，所述補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)還與電壓源連接。
[0010]進(jìn)一步地，在第三晶體管的第一端與所述第一晶體管之間還連接有第一偏置電路；在所述第三晶體管的第三端與所述第二晶體管之間還連接有第二偏置電路。
[0011]進(jìn)一步地，所述補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)包含第一電阻，或者所述補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)包含第一電阻以及與第一電阻并聯(lián)的電容。
[0012]進(jìn)一步地，在所述第三晶體管的第二端與所述第一晶體管與第二晶體管的連接端之間還連接第二電阻。
[0013]進(jìn)一步地，所述第一晶體管的一端為正供電電壓端，所述第二晶體管的一端為負(fù)供電電壓端，所述電壓源還連接至參考地或負(fù)供電電壓端。
[0014]進(jìn)一步地，一種線性調(diào)節(jié)器，包括功率放大裝置，所述功率放大裝置包括第一晶體管、第二晶體管和第二晶體管的驅(qū)動(dòng)電路，所述第一晶體管與第二晶體管串聯(lián)，所述第二晶體管的驅(qū)動(dòng)電路包含第三晶體管、補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)和電壓源，所述第三晶體管的第一端分別連接驅(qū)動(dòng)信號(hào)端和所述第一晶體管，第二端連接第一晶體管與第二晶體管的連接端，第三端分別連接所述第二晶體管和補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，所述補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)還與電壓源連接。
[0015]進(jìn)一步地，還包括前級(jí)放大裝置，所述前級(jí)放大裝置包含運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器的輸出端連接所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)端，所述運(yùn)算放大器的正相輸入端連接輸入?yún)⒖夹盘?hào)，所述運(yùn)算放大器的反相輸入端連接反饋的輸出信號(hào)。
[0016]進(jìn)一步地，在第三晶體管的第一端與所述第一晶體管之間還連接有第一偏置電路；在所述第三晶體管的第三端與所述第二晶體管之間還連接有第二偏置電路。
[0017]進(jìn)一步地，所述補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)包含第一電阻，或者所述補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)包含第一電阻以及與第一電阻并聯(lián)的電容。
[0018]進(jìn)一步地，在所述第三晶體管的第二端與所述第一晶體管與第二晶體管的連接端之間還連接第二電阻。
[0019]綜上所述，本發(fā)明提供的一種雙N型晶體管組成的推挽結(jié)構(gòu)，不需要變壓器耦合，也不需要上下晶體管獨(dú)立控制，可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)、控制簡(jiǎn)單，效率高等特點(diǎn)，解決現(xiàn)有的線性調(diào)節(jié)器或不適合高帶寬大功率的應(yīng)用場(chǎng)合，或存在較多的問(wèn)題，提供了結(jié)構(gòu)控制簡(jiǎn)單的高帶寬大功率線性調(diào)節(jié)器。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種常規(guī)推挽結(jié)構(gòu)線性調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中一種通過(guò)變壓器耦合的線性調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)示意圖；[0022]圖3為現(xiàn)有技術(shù)中一種帶獨(dú)立控制器的線性調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4為本發(fā)明的線性調(diào)節(jié)器中的功率放大裝置的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖5為本發(fā)明的線性調(diào)節(jié)器中的功率放大裝置的一種帶驅(qū)動(dòng)增益控制的實(shí)施例的架構(gòu)圖；
[0025]圖6為本發(fā)明的線性調(diào)節(jié)器中的功率放大裝置的一種采用不同驅(qū)動(dòng)晶體管的實(shí)施例的架構(gòu)圖；
[0026]圖7為本發(fā)明的線性調(diào)節(jié)器包含前級(jí)放大裝置的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]本實(shí)施方式提供的線性調(diào)節(jié)器，包括:
[0028]功率放大裝置，功率放大裝置包含兩個(gè)串聯(lián)的N型晶體管組成的推挽結(jié)構(gòu)，和驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路包含一個(gè)P型晶體管；
[0029]線性調(diào)節(jié)器還可以包含前級(jí)放大裝置，提供功率放大裝置所需驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0030]為了解決圖1中現(xiàn)有的線性調(diào)節(jié)器帶寬較低及圖2、圖3中現(xiàn)有的線性調(diào)節(jié)器體積大、控制復(fù)雜、效率低等問(wèn)題，本實(shí)施方式提供了一種超高帶寬大功率線性調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)方式。
[0031]圖4為本實(shí)施方式的線性調(diào)節(jié)器中的功率放大裝置的一種結(jié)構(gòu)的示意圖，在圖4中，N型晶體管401 (第一晶體管)與N型晶體管402 (第二晶體管)串聯(lián)組成本實(shí)施方式的線性調(diào)節(jié)器的功率輸出級(jí)，正負(fù)供電電壓端分別為V+411和V-410，N型晶體管401和402的連接端為輸出信號(hào)端404。晶體管402的驅(qū)動(dòng)電路包含P型晶體管403、補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)405及電壓源Vdrv 409，晶體管402的驅(qū)動(dòng)電路連接驅(qū)動(dòng)信號(hào)端406，接收輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制晶體管403在補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)405上產(chǎn)生晶體管402的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。晶體管403的第一端分別連接驅(qū)動(dòng)信號(hào)端406和晶體管401，第二端連接晶體管401與晶體管402的連接端，第三端分別連接晶體管402和補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)405，補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)405還與電壓源409連接。特別地，電壓源Vdrv 409可能接至系統(tǒng)的參考地，或直接與V-410相連。
[0032]為實(shí)現(xiàn)超高帶寬，晶體管401與402可能采用如LDM0S、GaN等射頻晶體管，晶體管403可能采用小信號(hào)、小封裝的晶體管。上述晶體管也可能是其他常用的器件，如M0SFET、
三極管等。
[0033]在圖4中，功率放大裝置還包括偏置電路407 (第一偏置電路)及偏置電路408 (第二偏置電路)，分別為晶體管401及402提供偏置電壓，以使晶體管401及402工作在線性區(qū)。偏置電路407連接在晶體管403的第一端與晶體管401之間；偏置電路408連接在晶體管403的第三端與晶體管402之間。具體地，偏置電路407及408可能由獨(dú)立電源、穩(wěn)壓管或其他電平轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成。
[0034]如圖5所示，為調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電路的增益，補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)405可能是包含第一電阻，或者是包含第一電阻和與第一電阻并聯(lián)的電容，晶體管403與輸出信號(hào)端404也可能由第二電阻502連接。
[0035]如圖6所示，驅(qū)動(dòng)電路的晶體管403也可能采用與晶體管401及402同一類型，如均為 MOSFET。
[0036]本實(shí)施方式的線性調(diào)節(jié)器除包含上述功率放大裝置，還可以包含前級(jí)放大裝置，圖7為本實(shí)施方式的線性調(diào)節(jié)器包含的前級(jí)放大裝置的一種具體實(shí)施例，前級(jí)放大裝置702包含輸入信號(hào)放大、輸出信號(hào)反饋控制等功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出信號(hào)的精度控制。在圖7中，前級(jí)放大裝置包含運(yùn)算放大器702，輸入?yún)⒖夹盘?hào)連接至運(yùn)算放大器702的正相輸入端701，輸出信號(hào)反饋至運(yùn)算放大器702的反相輸入端，運(yùn)算放大器的輸出端連接至功率放大裝置的驅(qū)動(dòng)信號(hào)端406，以補(bǔ)償功率放大裝置工作在飽和區(qū)等原因產(chǎn)生的線性度失真，提高線性調(diào)節(jié)器的精度。前級(jí)放大裝置702也可能有晶體管等分立器件構(gòu)成。
[0037]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通用的計(jì)算裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，它們可以集中在單個(gè)的計(jì)算裝置上，或者分布在多個(gè)計(jì)算裝置所組成的網(wǎng)絡(luò)上，可選地，它們可以用計(jì)算裝置可執(zhí)行的程序代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而可以將它們存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中由計(jì)算裝置來(lái)執(zhí)行，或者將它們分別制作成各個(gè)集成電路模塊，或者將它們中的多個(gè)模塊或步驟制作成單個(gè)集成電路模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣，本發(fā)明不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。
[0038]以上該僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。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、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】
1.一種功率放大裝置，其特征在于，包括:第一晶體管、第二晶體管和第二晶體管的驅(qū)動(dòng)電路，所述第一晶體管與第二晶體管串聯(lián)，所述第二晶體管的驅(qū)動(dòng)電路包含第三晶體管、補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)和電壓源，所述第三晶體管的第一端分別連接驅(qū)動(dòng)信號(hào)端和所述第一晶體管，第二端連接第一晶體管與第二晶體管的連接端，第三端分別連接所述第二晶體管和補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，所述補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)還與電壓源連接。
2.如權(quán)利要求1所述的功率放大裝置，其特征在于，在第三晶體管的第一端與所述第一晶體管之間還連接有第一偏置電路；在所述第三晶體管的第三端與所述第二晶體管之間還連接有第二偏置電路。
3.如權(quán)利要求1所述的功率放大裝置，其特征在于，所述補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)包含第一電阻，或者所述補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)包含第一電阻以及與第一電阻并聯(lián)的電容。
4.如權(quán)利要求1所述的功率放大裝置，其特征在于，在所述第三晶體管的第二端與所述第一晶體管與第二晶體管的連接端之間還連接第二電阻。
5.如權(quán)利要求1所述的功率放大裝置，其特征在于，所述第一晶體管的一端為正供電電壓端，所述第二晶體管的一端為負(fù)供電電壓端，所述電壓源還連接至參考地或負(fù)供電電壓端。
6.一種線性調(diào)節(jié)器，其特征在于，包括功率放大裝置，所述功率放大裝置包括第一晶體管、第二晶體管和第二晶體管的驅(qū)動(dòng)電路，所述第一晶體管與第二晶體管串聯(lián)，所述第二晶體管的驅(qū)動(dòng)電路包含第三晶體管、補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)和電壓源，所述第三晶體管的第一端分別連接驅(qū)動(dòng)信號(hào)端和所述第一晶體管，第二端連接第一晶體管與第二晶體管的連接端，第三端分別連接所述第二晶體管和補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，所述補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)還與電壓源連接。
7.如權(quán)利要求6所述的線性調(diào)節(jié)器，其特征在于，還包括前級(jí)放大裝置，所述前級(jí)放大裝置包含運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器的輸出端連接所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)端，所述運(yùn)算放大器的正相輸入端連接輸入?yún)⒖夹盘?hào)，所述運(yùn)算放大器的反相輸入端連接反饋的輸出信號(hào)。
8.如權(quán)利要求6所述的線性調(diào)節(jié)器，其特征在于，在第三晶體管的第一端與所述第一晶體管之間還連接有第一偏置電路；在所述第三晶體管的第三端與所述第二晶體管之間還連接有第二偏置電路。
9.如權(quán)利要求6所述的線性調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)包含第一電阻，或者所述補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)包含第一電阻以及與第一電阻并聯(lián)的電容。
10.如權(quán)利要求6所述的線性調(diào)節(jié)器，其特征在于，在所述第三晶體管的第二端與所述第一晶體管與第二晶體管的連接端之間還連接第二電阻。
【文檔編號(hào)】H03F1/42GK103580619SQ201210280576
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月8日
【發(fā)明者】王林國(guó), 朱厚存, 張濱 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司