一種用于功率放大器的有源偏置電路及通信設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于功率放大器的有源偏置電路，同時(shí)還涉及一種包含該有源偏 置電路的通信設(shè)備，屬于移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 眾所周知，包括WCDMA/TDSCDMA的3G通信系統(tǒng)，以及包括TD-LTE/LTE-FDD的4G 通信系統(tǒng)，為了實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，對功率放大器輸出信號(hào)的線性度要求遠(yuǎn)高于GSM850/ EDGE900/DCS1800/PCS1900等通信模式，所以要求功率放大器具有較高的線性輸出功率。從 圖1可以看出，雙工器、濾波器勢必帶來信號(hào)損耗，大大增加了保持功率放大器高線性度的 難度。
[0003] 在功率放大器中，偏置電路負(fù)責(zé)為功率放大管提供合適的且穩(wěn)定偏置狀態(tài)，對于 保持功率放大器的線性度有著重要作用。但是，現(xiàn)有GSM/EDGE/GPRS制式下功率放大器的 偏置電路已經(jīng)不能完全適用于當(dāng)下主流的3G/4G手機(jī)。3G/4G通信標(biāo)準(zhǔn)要求功率放大器有 更高功率輸出。然而在高功率的輸出狀態(tài)下，功率放大器芯片的溫度會(huì)逐漸升高（主要表 現(xiàn)在功率放大管結(jié)溫的升高）。而偏置電路要使功率放大管盡量保持穩(wěn)定的偏置狀態(tài)，需要 滿足兩個(gè)條件：其一，實(shí)現(xiàn)芯片溫度可控，避免因溫度持續(xù)上升與電流增加造成的失控甚至 燒毀芯片；其二，通過反饋機(jī)制使功率放大管始終工作于相對穩(wěn)定的狀態(tài)中，抑制了溫漂所 導(dǎo)致的偏置狀態(tài)的漂移和線性度的惡化。
[0004] 目前，工業(yè)界及學(xué)術(shù)界雖然已經(jīng)提出過一些滿足上述條件的偏置電路結(jié)構(gòu)，但其 中很多偏置電路結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)和使用過程中表現(xiàn)出一定的不足，例如增加工藝難度、損失功 率增益和效率、增加芯片面積和成本等。例如，專利號(hào)為ZL200780009732. 5的中國發(fā)明 專利中，公開了一種功率放大器中的動(dòng)態(tài)偏置控制電路。然而，功率放大器本身是一種比較 浪費(fèi)芯片面積的設(shè)計(jì)方案，相應(yīng)此專利所引入的偏置電路結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜，不適用于3G/4G 手機(jī)功率放大器芯片。再例如，專利號(hào)為ZL01122022.8的中國發(fā)明專利中，公開了一種 用于射頻放大器的有源偏置網(wǎng)絡(luò)電路。而該專利中的功率放大器偏置電路是一種繁瑣的結(jié) 構(gòu)，需要功率放大器模組中必須包含單獨(dú)的一顆基于CMOS工藝的偏置電路芯片，增加了射 頻功率放大器芯片的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)難度和成本。
[0005] 基于上述可知，目前真正適用于移動(dòng)通信的功率放大器偏置電路還不能滿足實(shí)踐 中的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的首要技術(shù)問題在于提供一種基于現(xiàn)有芯 片生產(chǎn)工藝、用于功率放大器的有源偏置電路。
[0007] 本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題在于提供一種包含上述有源偏置電路的通信設(shè) 備。
[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] -種用于功率放大器的有源偏置電路，包括PTAT電流源電路、基準(zhǔn)電壓電路、隔 離穩(wěn)壓電路以及偏置電壓電路；其中，
[0010] 所述PTAT電流源電路輸入端連接到電壓源，輸出端連接基準(zhǔn)電壓電路，用于產(chǎn)生 與所述電壓源和溫度成比例的電流；
[0011] 所述基準(zhǔn)電壓電路產(chǎn)生與所述電流和溫度成比例的基準(zhǔn)電壓；
[0012] 所述隔離穩(wěn)壓電路隔離所述基準(zhǔn)電壓電路和所述偏置電壓電路，通過負(fù)反饋的環(huán) 路為所述偏置電壓電路提供穩(wěn)定電壓；
[0013] 所述偏置電壓電路接收所述隔離電壓電路的電壓，同時(shí)連接所述電壓源，用于產(chǎn) 生功率放大管的偏置電壓。
[0014] 其中較優(yōu)地，所述PTAT電流源電路包括兩組電流鏡電路、多個(gè)三極管和電阻；其 中，
[0015] 第一組電流鏡電路包括三個(gè)PM0S管；三個(gè)PM0S管的源極連接所述電壓源，柵極對 接；第一 PM0S管的漏極連接第一 NM0S管的漏極；第二PM0S管的漏極連接第二NM0S管的漏 極；第三PM0S管的漏極連接所述基準(zhǔn)電壓電路；
[0016] 第二組電流鏡電路包括所述第一 NM0S管和所述第二NM0S管；所述第一 NM0S管的 柵極連接漏極和所述第二NM0S管的柵極，源極連接第一三極管；所述第二NM0S管的源極連 接第一電阻；
[0017] 所述第一三極管與第二三極管串聯(lián)后接地，
[0018] 所述第一電阻、第三三極管和第四三極管串聯(lián)后接地。
[0019] 其中較優(yōu)地，所述第一三極管和第二三極管的發(fā)射結(jié)面積相等，所述第三三極管 和所述第四三極管的發(fā)射結(jié)面積相等，且所述第一三極管的發(fā)射結(jié)面積需大于所述第三三 極管的發(fā)射結(jié)面積。
[0020] 其中較優(yōu)地，所述基準(zhǔn)電壓電路包括三極管和一個(gè)電阻；其中，
[0021] 第二電阻的一端分別連接所述PTAT電流源電路和所述隔離穩(wěn)壓電路；
[0022] 所述第二電阻的另一端連接第五三極管的集電極和基極；所述第五三極管的發(fā)射 極連接第六三極管的集電極和基極；所述第六三極管的發(fā)射極接地。
[0023] 其中較優(yōu)地，所述隔離穩(wěn)壓電路包括電阻和三極管；其中，
[0024] 第七三極管的集電極連接所述基準(zhǔn)電壓電路的輸出端和第三電阻的一端，基極連 接所述第三電阻的另一端與第八三極管的集電極，發(fā)射極連接第四電阻和所述第八三極管 的基極；
[0025] 所述第八三極管的發(fā)射極和所述第四電阻的另一端分別接地；
[0026] 所述第七三極管、所述第三電阻和所述第八三極管的連接點(diǎn)連接所述偏置電壓電 路。
[0027] 其中較優(yōu)地，所述第八三極管的發(fā)射極通過電阻接地。
[0028] 其中較優(yōu)地，所述偏置電壓電路為三極管；其中，
[0029] 第九三極管的集電極連接所述電壓源，基極接收所述隔離穩(wěn)壓電路提供的電壓， 發(fā)射極連接所述功率放大管的基極。
[0030] 其中較優(yōu)地，所述偏置電壓電路還包括若干并聯(lián)的二極管；其中，
[0031] 各所述二極管的陽極接地，陰極連接所述第九三極管的集電極。
[0032] 其中較優(yōu)地，所述有源偏置電路還包括自熱補(bǔ)償電路：
[0033] 所述自熱補(bǔ)償電路包括三極管和電阻；第十三極管的基極與所述功率放大管的基 極相連接，集電極通過第五電阻接地，發(fā)射極連接所述功率放大管的集電極。
[0034] 一種通信設(shè)備，其中的功率放大器采用上述的有源偏置電路。
[0035] 本發(fā)明所提供的有源偏置電路可以基于現(xiàn)有的芯片生產(chǎn)工藝實(shí)現(xiàn)，能夠在一定程 度上抑制溫度漂移導(dǎo)致的偏置狀態(tài)漂移，為功率放大管提供穩(wěn)定的偏置狀態(tài)；同時(shí)引入的 補(bǔ)償機(jī)制，可以有效克服大功率輸出狀態(tài)下溫度升高所導(dǎo)致的線性度惡化，有效提高功率 放大器的線性度。
【附圖說明】
[0036] 圖1為一個(gè)零中頻射頻收發(fā)機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0037] 圖2為本發(fā)明所提供的有源偏置電路的原理框圖；
[0038] 圖3為本發(fā)明中，第一實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039] 圖4為圖3中偏置電壓電路的二極管的等效電路圖；
[0040] 圖5為本發(fā)明中，偏置電壓電路的電路圖；
[0041] 圖6為圖3中自熱補(bǔ)償電路的等效電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0043] 參見圖2,本發(fā)明所提供的有源偏置電路包括PTAT(proportionaltoabsolute temperature,與絕對溫度成正比）電流源電路10、基準(zhǔn)電壓電路20、隔離穩(wěn)壓電路30以及 偏置電壓電路40。其中，PTAT電流源電路10的輸入端連接到電壓源，輸出端連接基準(zhǔn)電壓 電路20，用于產(chǎn)生與電壓源和溫度成比例的電流；基準(zhǔn)電壓電路20產(chǎn)生與電流和溫度成比 例的電壓；隔離穩(wěn)壓電路30隔離基準(zhǔn)電壓電路20和偏置電壓電路40,通過負(fù)反饋的環(huán)路 為偏置電壓電路40提供穩(wěn)定電壓；偏置電壓電路40接收隔離穩(wěn)壓電路30的電壓，同時(shí)連 接電壓源，用于產(chǎn)生功率放大器所需的偏置電壓。需要說明的是，本有源偏置電路不限制功 率放大器的級(jí)數(shù)，例如包含一級(jí)功率放大管的單級(jí)功率放大器、包含三級(jí)功率放大管的多 級(jí)功率放大器等。下面以包含兩個(gè)功率放大管的兩級(jí)功率放大器為實(shí)施例進(jìn)行說明。
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