專利名稱：采用反饋電容補(bǔ)償改善線性的功率放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及便攜式電話通信技術(shù)。具體地說，本發(fā)明提供了一種線性得到改善的以B類方式工作的功率放大器。
無線蜂窩電話產(chǎn)業(yè)取決于以電池供電與遠(yuǎn)程基站通信的小功率發(fā)射機(jī)，這些發(fā)射機(jī)必須高效率地產(chǎn)生高質(zhì)量的調(diào)制射頻信號(hào)傳輸給遠(yuǎn)程基站。便攜式電話機(jī)內(nèi)的發(fā)射機(jī)在以CDMA格式工作時(shí)可能還需要對(duì)調(diào)制射頻信號(hào)進(jìn)行不使發(fā)射信號(hào)內(nèi)的調(diào)制分量失真的線性放大。
要以使調(diào)制保持不失真的高度線性地放大調(diào)制信號(hào)有一些明顯的困難。此外，放大必須是高效率的，以節(jié)省電池能量。提供高效率放大的一種已知電路是B類推挽放大器。B類放大級(jí)效率很高，然而線性較差，因?yàn)槭艿椒糯笃魉玫木w管內(nèi)的基極集電極電容的影響。為了減小集電極-基極電容對(duì)線性的影響，現(xiàn)有技術(shù)建議用一些電容器將一個(gè)晶體管的集電極連接到另一個(gè)晶體管的基極。由于放大器內(nèi)所用的晶體管相互不同相工作，因此用一個(gè)反相信號(hào)與一個(gè)極性的通過集電極-基極電容的信號(hào)合成，使合并成的信號(hào)減到最小。然而，這樣抵消集電極-基極電容的影響并不不令人滿意，因?yàn)榧姌O-基極電容是非線性的，隨著集電極-基極電壓而改變。將一個(gè)電容器從一個(gè)晶體管的集電極連接到另一個(gè)晶體管的基極需要電感或跡線，這使電容器增添了一些寄生效應(yīng)，從而又限制了它在高頻的使用。因此，這樣抵消集電極-基極電容電流是不完善的，限制了放大器中所用的晶體管的放大線性的提高。
本發(fā)明提供了一種線性得到改善的以B類推挽方式工作的放大器電路?？梢允怯秒娫挊I(yè)務(wù)信號(hào)調(diào)制的、需放大的信號(hào)由信號(hào)分路器接收，該信號(hào)分路器形成兩個(gè)相位不同的第一和第二信號(hào)分量。第一和第二雙極型晶體管偏置成在相位不同的第一和第二信號(hào)分量加到它們的基極上時(shí)以B類推挽工作方式進(jìn)行工作。這兩個(gè)晶體管的發(fā)射極連接在一起，接到一個(gè)公共的d.c.線上。這兩個(gè)晶體管的集電極分別與第一和第二匹配阻抗連接。配置了一個(gè)具有第一和第二繞組的變壓器，用來合并來自第一和第二匹配阻抗的信號(hào)。電容是電壓的非線性函數(shù)的第一和第二電容器是從一個(gè)晶體管的集電極到另一個(gè)晶體管的基極的集電極，電容器的電容具有與晶體管的集電極-基極結(jié)電容基本上相同的對(duì)電壓的函數(shù)關(guān)系。因此，通過非線性電容器形成一個(gè)補(bǔ)償電流，它與通過集電極基極結(jié)電容的反饋信號(hào)有著180°的相位差，從而較完全地抵消了反饋信號(hào)。這可以通過使這些結(jié)制作在同一個(gè)IC上來實(shí)現(xiàn)，這樣就取消了導(dǎo)線或長跡線，使頻率響應(yīng)得到改善。


圖1為本發(fā)明的第一實(shí)施例的示意圖。
現(xiàn)在來看圖1，圖中示出了作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的B類功率放大器，用來放大調(diào)制的射頻信號(hào)。圖1的電路可以用于蜂窩電話，提供高效率低失真的放大級(jí)。兩個(gè)放大晶體管27和28以B類推挽工作方式進(jìn)行工作。在它們的集電極所提供的放大了的信號(hào)有著相互不同的相位。這種B類配置保證了在放大期間所形成的信號(hào)中偶次諧波相互抵消。
晶體管27和28饋以相位不同的輸入信號(hào)。加在輸入端12上的輸入信號(hào)通過電容器14耦合給變壓器16的一側(cè)繞組19。變壓器16在繞組19和20上形成兩個(gè)振幅相等相位不同的信號(hào)分量。
這兩個(gè)相位不同的信號(hào)分量分別通過包括電感器24和電容器22的第一匹配網(wǎng)絡(luò)和包括電感器25和電容器23的第二匹配網(wǎng)絡(luò)加到晶體管27和28的基極上。
加到晶體管27和28的基極上的相位不同的信號(hào)在晶體管27和28的集電極上形成電平放大了的相互還是不同相位的信號(hào)。一個(gè)第二匹配網(wǎng)絡(luò)從晶體管27和28的集電極連接到一個(gè)第二變壓器43上。由晶體管27和28產(chǎn)生的相位不同的信號(hào)在變壓器43內(nèi)重新合并，在輸出端50上形成一個(gè)振幅完整的信號(hào)。
以上B類放大器結(jié)構(gòu)形成通過晶體管27和28的集電極-基極結(jié)的反饋電流。每個(gè)結(jié)的電容都是對(duì)電壓非線性的。因此，隨著加在晶體管27和28上的集電極電壓的減小，集電極-發(fā)射極結(jié)27和28的電容量增大。
由于射頻信號(hào)從晶體管27和28的每一個(gè)的集電極耦合到各個(gè)晶體管的基極，因此減小了晶體管27和28的信號(hào)放大線性。線性的損失對(duì)包含在進(jìn)行放大的信號(hào)上的調(diào)制有不利影響，在輸出的射頻信號(hào)中形成一些失真分量。
通過晶體管27和28的集電極-基極結(jié)電容耦合的電流可以通過將一個(gè)相位相反的電流通過同樣的電容提供給晶體管27和28各自的基極予以抵消。這種抵消在圖1所示的實(shí)施例中是通過將晶體管27和28中的一個(gè)晶體管的集電極通過一個(gè)電容連接到另一個(gè)晶體管的基極來實(shí)現(xiàn)的。按照這個(gè)實(shí)施例，晶體管30和29連接成使各自的集電極-基極結(jié)分別為放大晶體管27和28的基極提供相位與從晶體管27和28的每一個(gè)集電極電容耦合到晶體管27和28的基極的電流不相同的抵消電流。
晶體管29和30通過它們各自的集電極-基極結(jié)提供相位與反饋電流相反的抵消電流。一對(duì)d.c.隔離電容器32和33分別將晶體管29和30的集電極連接到晶體管27和28的集電極。晶體管29、30的集電極-基極結(jié)的電容對(duì)電壓的函數(shù)關(guān)系基本上與晶體管27和28的集電極-基極電容電壓的函數(shù)關(guān)系相同。晶體管29和30選擇成具有基本上與晶體管27和28相同的面積，因此具有基本上與晶體管27和28相同的電容對(duì)電壓特性。由于晶體管27-30的這些結(jié)利用相同的工藝制作在同一個(gè)IC上，因此就不需要長的接線，而晶體管29和30的集電極-基極結(jié)提供的電容的非線性與晶體管27和28的集電極-基極電容相應(yīng)地匹配，從而改善了對(duì)晶體管27和28的集電極-基極電容的抵消。因此，與采用固定電容器的情況相比，這樣就更好地抵消了晶體管27和28的集電極-基極結(jié)的反饋電流的影響。
圖1電路的工作電壓通過一對(duì)有旁路電容器47和44的扼流電感線圈45和46提供。扼流電感線圈46和45以及旁路電容器44和47有助于將提供電源電壓Vcc與輸出射頻信號(hào)隔離。晶體管27和28的發(fā)射極一起接到電壓源的公共端上。
偏壓從偏壓源Vdd加到放大晶體管27和28上。包括扼流電感線圈13和15以及電容器18和19的偏置網(wǎng)絡(luò)通過變壓器繞組19和20以及匹配電感線圈24和25將偏壓加到晶體管27和28的基極。偏置網(wǎng)絡(luò)的電感和電容使輸入射頻信號(hào)與偏壓電源Vdd隔離。
以上對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，所揭示和說明的只是本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施例。但是，如前面提到的那樣，可以理解，本發(fā)明能用于各種其他的組合、修改和環(huán)境，而且能在這里說明的創(chuàng)造性原理的范圍內(nèi)按以上精神和/或有關(guān)技術(shù)的技能或知識(shí)進(jìn)行各種變動(dòng)或修改。以上說明的實(shí)施例說明了實(shí)際應(yīng)用本發(fā)明的最佳方式，使熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員在這樣的或其他的實(shí)施例中可以應(yīng)用本發(fā)明，按具體應(yīng)用的需要進(jìn)行各種修改。因此，以上說明并不是想將本發(fā)明限制在這里所揭示的形式。本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)包括由所附權(quán)利要求書明確的所有實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.一種線性得到改善的放大器，所述放大器包括一個(gè)根據(jù)一個(gè)輸入信號(hào)提供相位不同的第一和第二信號(hào)分量的信號(hào)分路器；基極連接成分別接收所述相位不同的第一和第二信號(hào)分量的第一和第二雙極型晶體管，所述晶體管的發(fā)射極連接在一起，并連接到一個(gè)公共的d.c.連接線上，而所述晶體管的集電極分別與第一和第二匹配阻抗連接，從而所述第一和第二雙極型晶體管工作在推挽方式，分別交替地放大所述相位不同的第一和第二信號(hào)分量；一個(gè)具有第一和第二繞組的變壓器，用來合成來自所述第一和第二負(fù)載阻抗的放大了的信號(hào)并將一個(gè)電壓加在每個(gè)所述晶體管的集電極與所述公共連接線之間；在所述第一和第二晶體管的基極上建立一個(gè)偏壓的偏置裝置；以及分別連接在一個(gè)晶體管的集電極與另一個(gè)晶體管的基極之間的第一和第二電容器，所述電容器的電容對(duì)電壓的非線性響應(yīng)基本上與所連接的晶體管的集電極基極結(jié)的電容對(duì)電壓的響應(yīng)相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的放大器，其中所述電容器都是晶體管，其集電極-基極連線連接在所述晶體管的一個(gè)晶體管的集電極與另一個(gè)晶體管的基極之間，而發(fā)射極連接到所述公共連接線上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的放大器，所述放大器還包括第一和第二阻抗匹配電路，用來使所述晶體管的基極連線的輸入阻抗與所述信號(hào)分路器匹配。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的放大器，其中所述偏置裝置包括將一個(gè)偏壓源加到所述晶體管的基極連線上的第一和第二射頻扼流圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的放大器，其中所述功率分路器是一個(gè)變壓器，具有第一和第二繞組，用來根據(jù)一個(gè)射頻信號(hào)分量源提供相位不同的信號(hào)分量。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的放大器，其中所述集電極-基極結(jié)的集電極與所述晶體管的集電極電容性連接。
7.一種線性得到改善的在B類方式工作的放大器，所述放大器包括根據(jù)一個(gè)輸入信號(hào)提供相位不同的第一和第二信號(hào)的信號(hào)分路裝置；第一和第二雙極型晶體管，其集電極-發(fā)射極結(jié)串聯(lián)連接以交替地放大所述相位不同的第一和第二信號(hào)；合成由所述第一和第二晶體管產(chǎn)生的信號(hào)的信號(hào)合并裝置；以及連接在所述雙極型晶體管的每個(gè)晶體管的集電極與另一個(gè)晶體管的基極之間的非線性電容器裝置，用來提供基本上與每一個(gè)所述晶體管的集電極-基極電容相同的電容對(duì)電壓的函數(shù)關(guān)系，從而補(bǔ)償所述集電極-基極結(jié)的非線性效應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的放大器，其中所述非線性電容器裝置是集電極-基極阻抗基本上與所述晶體管的集電極-基極阻抗相同的晶體管。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的放大器，其中所述電容器裝置的晶體管具有與所述雙極型晶體管相同的面積。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的放大器，其中所述信號(hào)合并裝置是一個(gè)變壓器。
全文摘要
一種線性得到改善的以B類方式工作的放大電路。輸入信號(hào)被分為第一和第二信號(hào)。第一和第二放大晶體管連接成以B類放大方式放大相位不同的第一和第二信號(hào)。第一和第二晶體管輸出的信號(hào)合并后產(chǎn)生單個(gè)放大了的信號(hào)。在每個(gè)晶體管的集電極與另一個(gè)晶體管的基極之間接有非線性電容器,提供一個(gè)抵消電流。選擇非線性電容器的電容對(duì)電壓的函數(shù)關(guān)系,從而更完全地抵銷通過晶體管的集電極－基極結(jié)的電流。
文檔編號(hào)H03F3/20GK1329452SQ0112164
公開日2002年1月2日 申請(qǐng)日期2001年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月21日
發(fā)明者梅迪·阿伯道拉海安, 瓊－麥克·穆蘭特, 西奧多·L·圖斯伯里 申請(qǐng)人:國際商業(yè)機(jī)器公司