專利名稱：射地－基地放大器自舉模擬電源放大電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于三極管放大電路領(lǐng)域，尤其與適合用于高頻的電源放大電路相關(guān)。
背景技術(shù)：
用于高頻的模擬電源放大電路(與E類或開關(guān)電路不同)典型地由A類，AB類，B類，C類，或F類操作，有源元件在所選導電的角度下作為一模擬放大器進行操作。此電源放大器用于一無線通信裝置中并采用GaAs MESFET和深—亞微米CMOS技術(shù)設(shè)計。
在此電源放大器中，輸出晶體管漏極的信號漂移典型地為電源供應電壓的三倍。這限制了用于避負MOS晶體管柵極—漏極擊穿的最大供應電壓。因此，例如，在一0.25微米CMOS處理中，普通供應電壓為2.5伏。然而，由于柵極擊穿電壓為6伏，此處理中不能使用一2.5伏B類放大器。在常規(guī)射地—基地放大器結(jié)構(gòu)中，一晶體管為普通—源極結(jié)構(gòu)且其他晶體管為一普通—柵極結(jié)構(gòu)，其中普通—柵極晶體管有一恒定dc柵極電壓且在操作頻率柵極實質(zhì)上接地，擊穿問題可減少但不能消除。
盡管存在采用串聯(lián)晶體管和自舉技術(shù)提高電路性能的各種現(xiàn)有技術(shù)，如US專利號3,268,827；4,100,438；4,284,905；以及4,317,055，這些參考文獻未涉及如何使射地—基地放大器模擬電源放大電路的可用電源供應電壓最大化的問題。因此，由于元件擊穿抑制，需要一射地—基地放大器電源放大電路其中通過在低于額定供應電壓上操作輸出級使電源輸出不受限。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種射地—基地放大器模擬電源放大電路，其中可使用的電源供應電壓最大化，使得電源輸出不受元件擊穿特性的限制依據(jù)本發(fā)明，此目的可通過一種新的具有射地—基地放大器自舉結(jié)構(gòu)的模擬電源放大器電路達到，其中一第一MOSFET和一第二MOSFET串聯(lián)在一dc電壓源節(jié)點和一普通節(jié)點之間，一rf輸入信號節(jié)點與第一MOSFET的柵極相連并且一dc控制電壓節(jié)點與第二MOSFET的柵極相連。為獲得自舉效應，一單向?qū)щ娫詈嫌诘诙﨧OSFET的一漏極和柵極之間，且放大器電路的一輸出來自第二MOSFET的漏極。
在本發(fā)明的一個最佳實施例中，dc控制電壓源節(jié)點通過一電阻耦合于第二MOSFET的柵極，且rf輸入信號節(jié)點通過一電容耦合于第一MOSFET的柵極。
在本發(fā)明的另一個最佳實施例中，單向?qū)щ娫且欢O管互連MOSFET，它實現(xiàn)自舉作用。
在本發(fā)明的還一個最佳實施例中，一電阻與單向?qū)щ娫?lián)。
根據(jù)本發(fā)明的一種射地—基地放大器自舉模擬電源放大電路對現(xiàn)有技術(shù)中的模擬電源放大器其中可用電源供應電壓可最大化至達到充分提高電源輸出提供一種有效改進。


本發(fā)明的這些和其它方面將在如下描述的實施例更明顯和清楚。
聯(lián)系附圖，參照以下描述，本發(fā)明將更清楚，其中單圖表示根據(jù)本發(fā)明的一個射地—基地放大器自舉模擬電源放大電路的簡單示意圖。
具體實施例方式
在常規(guī)的模擬射地—基地放大器中，上級晶體管(類似于圖中晶體管12)在一普通—柵極模式下操作，當下級晶體管(類似于圖中晶體管10)在一普通—源極模式下操作。為了上級晶體管能在普通—柵極模式下操作，它的柵極典型地通過一包括一電容和一電感的調(diào)諧電路連接到地，電感典型地由粘合線電感形成。由于此串聯(lián)LC振蕩電路實際上典型地為窄波段，必須使用幾個電感—電容對，因此需要幾個粘合焊盤和一更大得芯片面積。在此情況下，上級晶體管的柵極實質(zhì)上在rf地且它的電壓實質(zhì)上不變，因此實現(xiàn)所要的普通—柵極操作模式。然而，當一射地—基地放大器如此操作，此級仍然必須在小于額定供應電壓下操作以避免元件擊穿，因此限制了電源輸出。
本發(fā)明通過考慮到小信號操作時要求而大信號應用如電源放大器時不要求在上級晶體管的柵極提供一rf地電的常規(guī)方法克服了前述缺點。通過允許在上級柵極有一rf漂移，以如下所述的方法，可獲得一高輸出電源和一高電源附加效應。
依據(jù)本發(fā)明的一射地—基地放大器自舉模擬電源放大電路的一簡化示意圖如圖所示。此放大器可通過提供適當偏壓條件在A類，AB類，B類，C類或F類下操作。此放大器電路包括一具有與一第二MOSFET12相連的主電流路徑的第一MOSFET10，此串聯(lián)對通過一連接到節(jié)點14的電感16耦合于一dc電壓源節(jié)點14和一普通節(jié)點(地)之間。
一rf輸入信號節(jié)點18通過一耦合電容20耦合到MOSFET的一柵極，并且一dc偏置電壓通過一連接到一偏置電壓24源的電阻22提供到MOSFET10的柵極。
MOSFET12的柵極通過一電阻28耦合到一dc控制電壓節(jié)點26，且MOSFET12的柵極通過一電容30耦合地，此電容在操作頻率上提供一有限阻抗。另外，MOSFET12的柵極和漏極通過一單向-導電元件耦合，此處當漏極電壓比柵極電壓大時，一二極管互連的MOSFET32導電。此二極管互連的MOSFET以隨后描述的方法提供一自舉效應。組件32可選地為一pn型二極管。
放大器電路有源部分的輸出，來自MOSFET12的漏極，通過一匹配電路36耦合到表示為電阻34的一負載。
如上所述，現(xiàn)有技術(shù)中射地—基地放大器的常規(guī)操作對能用于避免柵極—漏極擊穿的最大供應電壓有一定的限制，因此實質(zhì)上減小了最大可用輸出電源通過利用一如圖所示的射地—基地放大器自舉模擬電源放大電路可達到輸出電源的改進。為了簡單并有效地獲得所要的自舉效應，通過耦合一單向—導電元件，此處為二極管互連MOSFET32于第二MOSFET(12)的一漏極和柵極之間達到以上改進。當在MOSFET10柵極的信號增大時，晶體管10和12的電流將增大，且晶體管12的柵極電壓將減小。因此，元件12將不導電，且在電路操作中無作用。當MOSFET10的漏極電壓減小時，MOSFET10的電流將減小，且MOSFET12的漏極電壓將開始增長。一旦此電壓增長到高于應用到MOSFET12柵極的dc電壓與二極管互連MOSFET32的閾值電壓之和，組件32開始導電，且將導致MOSFET12的柵極電壓增長，隨后漏極電壓增長。通過適當選擇組件28和30的值，即組件32的幾何結(jié)構(gòu)，MOSFET12的漏極—柵極電壓可被適當控制。由于MOSFET12的柵極控制它的源極電壓，且MOSFET12的源極連接到MOSFET10的漏極，MOSFET10的柵極—漏極電壓也可被控制。
對MOSFET12的漏極—柵極電壓更進一步的控制可通過提供一與二極管互連MOSFET32串聯(lián)的電阻38獲得。此電阻在組件32導電時提供了一電壓降，限制了通過包括組件32和38的串聯(lián)路徑的電流也漂移了組件32開始導電點。另外，電阻38的值可選擇地控制電容30的充電率，因此通過優(yōu)化晶體管12柵極電壓增長的延遲并允許優(yōu)化晶體管10和12的電壓分配，使得增加了額外的設(shè)計復雜性。
已發(fā)現(xiàn)當允許采用一所給的晶體管設(shè)計的最大可能供應電壓而晶體管不擊穿時，當組件10和12接收到相同的漏極—柵極電壓最大值，當可獲得最佳擊穿能力。通過適當選擇如上討論的組件28，30，32和38的參數(shù)，以獲得此條件，本發(fā)明的電路可在一比一常規(guī)放大電路的較大供應電壓下工作，因此有效地增長輸出電源至一所給負載值。
因此，本發(fā)明提供了一射地—基地放大器自舉模擬電源放大電路，其中可用的電源供應電壓可最大化，這樣電源輸出不受在一較低電壓操作輸出級需要的限制而受額定為避免組件擊穿的供應電壓限制。另外，通過采用一簡單而經(jīng)濟的電路配置本發(fā)明可獲得改進。
本發(fā)明已參照最佳實施例進行了詳細地描述，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下可在形式和細節(jié)上作各種改變。因此，例如，本發(fā)明可如應用CMOS技術(shù)一般應用GaAs MESFET或GaAs PHEMT技術(shù)。因此，可使用各種晶體管或其他組件，且為適合特殊的設(shè)計需要電路配置可選。
權(quán)利要求
1.一種射地—基地放大器自舉模擬電源放大電路(1)，包括串聯(lián)并耦合于一dc電壓源節(jié)點(14)和一普通節(jié)點(gnd)之間的一第一MOSFET(10)和一第二MOSFET(12)，一rf輸入信號節(jié)點(18)耦合到所述第一MOSFET(10)的一柵極和一耦合到所述第二MOSFET(12)的一柵極的dc控制電壓節(jié)點(26)，一單向—導電元件(32)耦合于所述第二MOSFET(12)的一漏極和所述柵極之間，和所述放大電路(1)從所述漏極的一輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射地—基地放大器自舉模擬電源放大電路(1)，其特征在于，所述第二MOSFET(12)的一漏極通過一電感(16)耦合到所述dc電壓源節(jié)點(14)且所述第一MOSFET(10)的一源極與所述普通節(jié)點(gnd)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的射地—基地放大器自舉模擬電源放大電路(1)，其特征在于，所述放大器電路(1)的輸出通過一匹配電路(36)耦合到一負載。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射地—基地放大器自舉模擬電源放大電路(1)，其特征在于，所述dc控制電壓源節(jié)點(26)通過一電阻(28)耦合到第二MOSFET(12)的所述柵極且所述rf輸入信號節(jié)點(18)通過一電容(20)耦合到第一MOSFET(10)的柵極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射地—基地放大器自舉模擬電源放大電路(1)，其特征在于，所述單向—導電元件(32)包括一二極管互連MOSFET(32)
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的射地—基地放大器自舉模擬電源放大電路(1)，其特征在于，一電阻(38)與所述二極管互連MOSFET(32)串聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射地—基地放大器自舉模擬電源放大電路(1)，其特征在于，一電阻(38)與所述單向—導電元件(32)串聯(lián)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射地—基地放大器自舉模擬電源放大電路(1)，其特征在于，所述放大器為A類，AB類，B類，C類和F類放大器之一。
全文摘要
一種射地－基地放大器自舉模擬電源放大電路(1)包括一第一MOSFET(10)和一第二MOSFET(12)串聯(lián)在一dc電壓源節(jié)點(14)和一普通節(jié)點(gnd)之間。一rf輸入信號節(jié)點(18)與第一MOSFET(10)的柵極相連并且一dc控制電壓節(jié)點(26)與第二MOSFET(12)的柵極相連，單向?qū)щ娫?32)例如一二極管互連MOSFET耦合于第二MOSFET(12)的一漏極和柵極之間。此電路結(jié)構(gòu)允許第一和第二MOSFET經(jīng)得起一更大輸出電壓漂移，因此允許采用一更高電源電壓并且因此導致一為一所給的負載值的實質(zhì)增長最大輸出電源能力。
文檔編號H03F3/21GK1393052SQ01802906
公開日2003年1月22日 申請日期2001年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月28日
發(fā)明者T·索拉蒂 申請人:皇家菲利浦電子有限公司