一種用于改善功率放大器開關(guān)譜的功率控制方法及其電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種功率控制方法，尤其涉及一種用于改善移動(dòng)終端功率放大器的開關(guān)譜特性的功率控制方法，同時(shí)還涉及一種用于實(shí)現(xiàn)上述功率控制方法的功率控制電路，屬于射頻電路技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]射頻功率放大器(RF PA)廣泛應(yīng)用在手機(jī)等無線通信設(shè)備中。在發(fā)射機(jī)的前級(jí)電路中，調(diào)制振蕩電路所產(chǎn)生的射頻信號(hào)功率很小，需要經(jīng)過射頻功率放大器進(jìn)行一系列的放大一緩沖級(jí)、中間放大級(jí)、末級(jí)功率放大級(jí)，獲得足夠的射頻功率以后，才能饋送到天線上輻射出去。在這個(gè)過程中，精確的功率控制對(duì)確保無線通信設(shè)備的正常使用是至關(guān)重要的。
[0003]目前，市面上存在多種移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)或無線通信標(biāo)準(zhǔn)，例如GSM、TD-LTE, WCDMA,W1-Fi等。各種通信標(biāo)準(zhǔn)都要求在很大的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)精確的功率控制。射頻功率放大器的輸出特性必須遵守相關(guān)的通信標(biāo)準(zhǔn)，例如輸出功率控制必須滿足突發(fā)時(shí)罩(Burst Mask)的要求。為了滿足這一要求，功率控制電路中通常加有一個(gè)專門電路探測(cè)飽和度，但其實(shí)現(xiàn)方法往往過于復(fù)雜。
[0004]例如在現(xiàn)有的一種功率控制電路中，通過設(shè)置一個(gè)偏置功率放大器基極的電壓來滿足上述要求。該電壓信號(hào)由一個(gè)功率控制信號(hào)和一個(gè)參考電壓的線性組合而成。雖然在低功率情況下，該方案使功率附加效率有所提高，但在高功率情況下，尤其是高功率和低電源電壓情況下，該方案容易出現(xiàn)開關(guān)譜惡化的現(xiàn)象。
[0005]在公布號(hào)為CN102354242A的中國(guó)專利申請(qǐng)中，公開了一種功率控制電路，可以根據(jù)不同輸出功率的要求來動(dòng)態(tài)調(diào)整功率放大器的基極電壓從而達(dá)到優(yōu)化電流的目的。該功率控制電路包括一個(gè)誤差放大器，穩(wěn)壓器和一個(gè)電流檢測(cè)電路。電流檢測(cè)電路檢測(cè)流過功率放大器的電流，并產(chǎn)生一個(gè)檢測(cè)信號(hào)。這種信號(hào)可以是電壓或電流。在一個(gè)具體實(shí)現(xiàn)中，流過功率放大器的電流可以被復(fù)制和按一定比例縮小。復(fù)制后的電流經(jīng)輸入功率控制信號(hào)的進(jìn)一步調(diào)制并反饋到誤差放大器上。誤差放大器由此產(chǎn)生輸出電壓來控制在功率放大器的基極，從而達(dá)到動(dòng)態(tài)控制基極電壓進(jìn)而優(yōu)化電流的目的。但是，該方案也存在如下缺陷:當(dāng)移動(dòng)終端的電源電壓過低時(shí)，功率放大器的開關(guān)譜特性仍然會(huì)存在惡化的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的首要技術(shù)問題在于提供一種用于改善移動(dòng)終端功率放大器開關(guān)譜特性的功率控制方法。
[0007]本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題在于提供一種用于實(shí)現(xiàn)上述功率控制方法的功率控制電路。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案:
[0009]一種用于改善功率放大器開關(guān)譜的功率控制方法，包括以下步驟:
[0010](I)檢測(cè)過通元件的柵極電壓與漏極電壓，或者柵極電壓與電源電壓，得到過通元件的飽和度信息；
[0011](2)如果所述飽和度信息顯示過通元件即將脫離飽和工作區(qū)時(shí)，分流所述過通元件的漏極電流至誤差放大器，降低漏極輸出電壓。
[0012]其中較優(yōu)地，檢測(cè)所述過通元件的柵極電壓與電源電壓，當(dāng)所述柵極電壓與電源電壓之差達(dá)到設(shè)定值時(shí)，向所述過通元件的柵極充電以防止飽和度過低。
[0013]一種用于改善功率放大器開關(guān)譜的功率控制電路，用于實(shí)現(xiàn)上述的功率控制方法，包括:線性穩(wěn)壓電路和動(dòng)態(tài)電流源；其中，所述線性穩(wěn)壓模塊還包括誤差放大器102、反饋電路104和過通元件105 ；
[0014]所述誤差放大器102是一個(gè)運(yùn)算放大器，反相輸入端連接外界提供的功率控制信號(hào)Vramp，同相輸入端與反饋電路104—端相連，輸出端103與過通元件105的柵極相連接；所述過通元件105的源極連接至電源端Vdd上，漏極106連接至反饋電路的另一端；反饋電路104的另一端與過通元件105的柵極相連接；
[0015]所述動(dòng)態(tài)電流源201具有三端，第一端2011與誤差放大器102的輸出端103相連接，第二端2012與誤差放大器102的同相輸入端相連接，第三端2013連接至過通元件105的漏極或者電源端Vdd。
[0016]其中較優(yōu)地，當(dāng)所述功率控制信號(hào)Vramp較低或電源電壓Vdd較大時(shí)，所述動(dòng)態(tài)電流源201不工作，當(dāng)所述功率控制信號(hào)Vramp逐漸升高大于設(shè)定值或電源電壓Vdd降低到設(shè)定值時(shí)，即所述過通元件105的柵極降至設(shè)定的值時(shí)，所述動(dòng)態(tài)電流源201導(dǎo)通進(jìn)行工作。
[0017]其中較優(yōu)地，所述動(dòng)態(tài)電流源201由一個(gè)PMOS管202和一個(gè)NMOS管203組成；所述PMOS管202的柵極連接至所述誤差放大器102的輸出端103，漏極連接至所述誤差放大器102的同相輸入端，源極連接至過通元件105的漏極；所述NMOS管203的柵極和源極相連接，進(jìn)一步連接至所述過通元件105的漏極，漏極連接至所述誤差放大器102的同相輸入端。
[0018]其中較優(yōu)地，所述動(dòng)態(tài)電流源201由第一 PMOS管202、第二 PMOS管204和一個(gè)NMOS管203組成；所述第一 PMOS管202的柵極連接至所述誤差放大器102的輸出端103，漏極連接至所述誤差放大器102的同相輸入端，源極連接至所述NMOS管203的柵極和源極，進(jìn)一步連接至所述第二 PMOS管204的漏極；所述NMOS管203的漏極連接至所述誤差放大器102的同相輸入端；所述PMOS管204的柵極連接至過通元件105的柵極，源極連接至所述過通元件105的源極。
[0019]其中較優(yōu)地，動(dòng)態(tài)鉗位器301的一端連接至電源端Vdd ;另一端與所述誤差放大器102的輸出端103相連接。
[0020]其中較優(yōu)地，所述功率控制信號(hào)Vramp較小時(shí)，所述誤差放大器102的輸出端103的電壓較高，所述動(dòng)態(tài)鉗位器301不工作；所述功率控制信號(hào)Vramp超過設(shè)定值時(shí)，所述誤差放大器102的輸出端103的電壓降低，所述動(dòng)態(tài)鉗位器301有電流通過，對(duì)所述過通元件105的柵極進(jìn)行充電以防電壓過度降低。
[0021]其中較優(yōu)地，所述動(dòng)態(tài)鉗位器301可由一個(gè)或多個(gè)PMOS管串聯(lián)構(gòu)成，其中每一個(gè)PMOS管的柵極都連接至自身的漏極，上一個(gè)PMOS管的漏極連到下一個(gè)PMOS管的源極；
[0022]第一個(gè)PMOS管的源極連接至電源端Vdd，漏極與另一個(gè)PMOS管的源極相連接，依此類推，最后一個(gè)PMOS管的漏極連接至所述誤差放大器102的輸出端103。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明采用簡(jiǎn)潔、巧妙的電路設(shè)計(jì)，可以減小輸出電壓的變化率，防止其較快接近電源電壓，維持過通元件的飽和度，顯著改善功率放大器的開關(guān)譜特性。本發(fā)明特別適合在低電源電壓情況下使用。
【附圖說明】
[0024]圖1是用于實(shí)施本發(fā)明的線性穩(wěn)壓電路的示意圖；
[0025]圖2是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，一種用于改善功率放大器開關(guān)譜特性的功率控制電路原理圖；
[0026]圖3是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，采用第一種動(dòng)態(tài)電流源的功率控制電路原理圖；
[0027]圖4是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，采用第二種動(dòng)態(tài)電流源的功率控制電路原理圖；
[0028]圖5是圖2基礎(chǔ)上增加動(dòng)態(tài)鉗位器的功率控制電路原理圖；
[0029]圖6是圖3基礎(chǔ)上增加動(dòng)態(tài)鉗位器的功率控制電路原理圖；
[0030]圖7是圖4基礎(chǔ)上增加動(dòng)態(tài)鉗位器的功率控制電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容作進(jìn)一步的說明。
[0032]如圖1所示，用于實(shí)施本發(fā)明的線性穩(wěn)壓電路101包括誤差放大器102、反饋電路104、過通元件105。誤差放大器102是一個(gè)運(yùn)算放大器，反相輸入端連接外界提供的功率控制信號(hào)Vramp，同相輸入端與反饋電路104 —端相連，輸出端103與過通元件105的柵極相連接；過通元件105的源極連接至電源端Vdd上，漏極106連接至反饋電路的另一端，同時(shí)還連接至一個(gè)或多個(gè)功率放大器的集電極，在圖1中以負(fù)載表示。線性穩(wěn)壓電路101有兩個(gè)輸出:一個(gè)輸出為過通元件105的漏極106，此處電壓為Vcc ;另一個(gè)輸出為誤差放大器的輸出端103。由于線性穩(wěn)壓電路101的負(fù)反饋特性，過通元件105的漏極106處的電壓Vcc響應(yīng)于功率控制信號(hào)Vramp。線性穩(wěn)壓電路101的輸出電壓信號(hào)Vcc線性響應(yīng)于功率控制信號(hào)Vramp，控制功率放大器的集電極，圖1?4中用負(fù)載表示。過通元件105通常是PMOS管，同理，PMOS管也可采用NMOS管進(jìn)行替代，再做稍微的調(diào)整即可。
[0033]眾所周知，作為過通元件的PMOS管通常有兩種工作狀態(tài):線性工作區(qū)和飽和工作區(qū)。當(dāng)功率控制信號(hào)較小時(shí)，PMOS管處在飽和工作區(qū)。此時(shí)，整個(gè)線性穩(wěn)壓電路有較大的工作帶寬，具有很強(qiáng)的穩(wěn)壓功能。當(dāng)功率控制信號(hào)增大時(shí)，PMOS管逐漸脫離飽和工作區(qū)而進(jìn)入線性區(qū)。此時(shí)系統(tǒng)的帶寬變窄，穩(wěn)壓功能減弱。PMOS處于何種工作狀態(tài)，可以由PMOS管各端口電壓的相對(duì)大小來確定。具體來說，如果
[0034]Vsg (Vsd+1 Vtp (I)
[0035]那么，PMOS管處在飽和區(qū)。反之，則在線性區(qū)。這里的Vsg是PMOS管的源極電壓和柵電壓之差，Vsd是源極電壓和漏極電壓之差。Vtp是PMOS管的閾值電壓。當(dāng)功率控制信號(hào)很大時(shí)，Vsg遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Vsd+1 Vtp I，PMOS管處于深度線性區(qū)，其飽和度就很小，開關(guān)譜特性很差。
[0036]由于在線性穩(wěn)壓電路中，過通元件105的飽和度對(duì)于功率放大器的開關(guān)譜特性來說很關(guān)鍵。其飽和度越小，功率放大器的開關(guān)譜特性越差。因此，本發(fā)明中引入一個(gè)動(dòng)態(tài)電流源以及一個(gè)動(dòng)態(tài)鉗位器來提高低電源電壓下開關(guān)譜的性能。
[0037]圖2所示是本發(fā)明提供的一種用于改善功率放大器開關(guān)譜的功率控制電路，包括:線性穩(wěn)壓電路101、動(dòng)態(tài)電流源201。其中，動(dòng)態(tài)電流源201具有三端，第一端2011與誤差放大器102的輸出端103相連接，第二端2012與誤差放大器102的同相輸入端相連接，第三端2013連接至過通元件105的漏極106或者電源端。動(dòng)態(tài)電流源201的作用是，當(dāng)過通元件105的柵極電壓降低時(shí)，過通元件105的漏極106會(huì)有很大的電流通過，此時(shí)電壓Vcc會(huì)變得很大，引起電壓Vcc的躍升，對(duì)整個(gè)電路系統(tǒng)來說，此時(shí)的射頻開關(guān)譜會(huì)