專利名稱：集成功率放大器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及放大器電路領(lǐng)域，更具體地，涉及集成功率放大器電路。
背景技術(shù)：
通常的功率放大器(PA)技術(shù)利用多個(gè)集成電路，從而提供放大、功率輸出控制功能，并穩(wěn)定因電源電壓和溫度波動(dòng)而造成的功率放大器輸出信號(hào)電平波動(dòng)。
放大器設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可知，提供給RF信號(hào)放大級(jí)的偏流是決定放大級(jí)性能的重要因素。例如，提供給作為RF信號(hào)放大級(jí)的雙極晶體管的基極的偏流是該雙極晶體管放大性能的主要確定因素。選擇并提供正確的偏流對(duì)優(yōu)化任何晶體管放大器的RF信號(hào)放大特性是至關(guān)重要的。此外，可以理解，對(duì)提供給晶體管放大器的偏流進(jìn)行控制可以實(shí)現(xiàn)更完善的方案，以優(yōu)化晶體管放大器的功率輸出特性。例如，可對(duì)功率放大器的輸出功率進(jìn)行檢測(cè)，并響應(yīng)該測(cè)得的輸出共享，選擇對(duì)所述偏流進(jìn)行修改。此外，也能看到對(duì)偏流進(jìn)行控制以優(yōu)化功率放大器的性能的其他優(yōu)點(diǎn)，例如，當(dāng)RF感應(yīng)整流電流較低時(shí)，較低輸出功率下減小偏流，可以改善工作效率。
當(dāng)然，在功率放大器設(shè)計(jì)及其應(yīng)用技術(shù)中，這樣的概念并不是新的。通過偏流對(duì)功率放大器的性能進(jìn)行開環(huán)或閉環(huán)控制是本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的技術(shù)。此外，閉環(huán)控制已被用來減少功率放大器輸出功率性能隨輸入控制電壓、外部溫度的改變而產(chǎn)生的偏差，或者僅用于減輕制造公差。
但是，通過偏流引入對(duì)功率放大器的性能的一定程度的控制必須使用附加的電路，來將電壓檢測(cè)誤差信號(hào)轉(zhuǎn)換成晶體管上增加的基極電壓變化。也就是說，需要在用來進(jìn)行RF信號(hào)放大的晶體管上面或外部設(shè)置電路。例如，引入對(duì)偏流的控制至少需要設(shè)置用于接收控制信號(hào)的電路以及用于改變偏流的電路。為實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)介紹了大量的電路模塊結(jié)構(gòu)。
此外，現(xiàn)有的各種控制結(jié)構(gòu)都占用了較大的晶元面積，并利用多種集成電路技術(shù)，具有很高的凈生產(chǎn)成本，相關(guān)的晶片面積也很大。由于需要直接連接電路，這種傳統(tǒng)的方法經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致工作效率降低，并且結(jié)果可重復(fù)性低，產(chǎn)生更多很難的校準(zhǔn)要求并減少了產(chǎn)量。
因此本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種功率放大器集成電路(PAIC)，通過將所述偏置和功率控制特征完全集成在一個(gè)生產(chǎn)制程內(nèi)的一個(gè)PAIC上，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的局限性。，所述PAIC與現(xiàn)有解決方案相比，減小了晶元和晶片面積。根據(jù)改進(jìn)后的RF輸出信號(hào)，功率控制可對(duì)應(yīng)溫度和電源電壓的變化重復(fù)進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種功率放大器電路，包括接收RF輸入信號(hào)的輸入端口；從其中提供RF輸出信號(hào)的輸出端口，所述RF輸出信號(hào)是所述RF輸入信號(hào)的放大形式；接收電源電壓的電源電壓輸入端口；接收電源電壓并提供穩(wěn)定電源電壓的調(diào)壓電路；具有第一增益的第一放大級(jí)，用來接收所述RF輸入信號(hào)衍生出的信號(hào)和所述RF輸入信號(hào)兩者中的一個(gè)，并提供第一放大后RF信號(hào)，所述第一放大級(jí)與所述調(diào)壓電路連接以接收所述穩(wěn)定電源電壓；以及具有第二增益的第二放大級(jí)，與所述第一放大級(jí)連接以接收所述第一放大后信號(hào)衍生出的信號(hào)和所述第一放大后RF信號(hào)兩者中的一個(gè)，并與所述輸出端口連接以向其提供輸出信號(hào)，所述第二放大級(jí)除了接收經(jīng)所述調(diào)壓電路調(diào)節(jié)后的電壓，還與所述電源電壓輸入端口連接以接收所述電源電壓。
本發(fā)明提供一種放大RF輸入信號(hào)以生成RF輸出信號(hào)的方法，所述RF輸出信號(hào)是所述RF輸入信號(hào)的放大形式，所述方法包括以下步驟接收RF輸入信號(hào)；提供具有第一增益的第一放大級(jí)；提供具有第二增益的第二放大級(jí)；接收第一電源電壓；對(duì)所述第一電源電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而提供穩(wěn)定電源電壓；將所述穩(wěn)定電源電壓提供給所述第一放大級(jí)；將所述第一電源電壓提供給所述第二放大級(jí)；以及使用所述具有第一增益的第一放大級(jí)和所述具有第二增益的第二放大級(jí)，對(duì)由所述接收的RF輸入信號(hào)衍生出的信號(hào)和所述接收的RF輸入信號(hào)兩者中的一個(gè)進(jìn)行放大，從而生成所述RF輸出信號(hào)。
本發(fā)明提供一種功率放大電路，包括接收RF輸入信號(hào)的輸入端口；從其中提供RF輸出信號(hào)的輸出端口，所述RF輸出信號(hào)是所述RF輸入信號(hào)的放大形式；接收電源電壓的電源電壓輸入端口；接收所述電源電壓并提供穩(wěn)定電源電壓的調(diào)壓電路；具有第一增益的第一放大級(jí)，用來接收所述RF輸入信號(hào)衍生出的信號(hào)和所述RF輸入信號(hào)兩者中的一個(gè)，并提供第一放大后RF信號(hào)，所述第一放大級(jí)與所述調(diào)壓電路連接以接收所述穩(wěn)定電源電壓；以及具有第二增益的第二放大級(jí)，接收所述第一放大后信號(hào)衍生出的信號(hào)和所述第一放大后RF信號(hào)兩者中的一個(gè)，并與所述輸出端口連接以向其提供輸出信號(hào)，所述第二放大級(jí)與所述電源電壓輸入端口連接以接收所述電源電壓，除了所述經(jīng)調(diào)壓電路調(diào)節(jié)后的電壓外，所述電源電壓也提供給所述第二放大級(jí)；溫度感測(cè)電路，用于感測(cè)所述功率放大器電路的溫度，并提供依據(jù)所述功率放大器電路的所述感測(cè)到的溫度生成的溫度信號(hào)，所述溫度信號(hào)提供給所述調(diào)壓電路以及所述第一放大級(jí)和第二放大級(jí)兩者中的至少一個(gè)；電壓檢測(cè)電路，檢測(cè)所述電源電壓的電勢(shì)，并提供依據(jù)所述檢測(cè)到的電勢(shì)生成的檢測(cè)信號(hào)，所述檢測(cè)信號(hào)提供給所述調(diào)壓電路、第一放大級(jí)和第二放大級(jí)三者中的至少一個(gè)；以及控制端口，與所述調(diào)壓電路、第一放大級(jí)和第二放大級(jí)三者中的至少一個(gè)連接，從而分別控制所述穩(wěn)定電源電壓、第一增益和第二增益三者中的至少一個(gè)。
本發(fā)明提供一種功率放大電路，包括接收RF輸入信號(hào)的輸入端口；從其中提供RF輸出信號(hào)的輸出端口，所述RF輸出信號(hào)是所述RF輸入信號(hào)的放大形式；接收控制信號(hào)的控制端口；接收電源電壓的電源電壓輸入端口；溫度感測(cè)電路，用于感測(cè)所述功率放大器電路的溫度，并提供依據(jù)所述感測(cè)到的溫度生成的溫度信號(hào)；電壓檢測(cè)電路，用于檢測(cè)所述電源電壓的電勢(shì)，并提供依據(jù)所述檢測(cè)到的電勢(shì)生成的檢測(cè)信號(hào)；具有第一增益的第一放大級(jí)，用來對(duì)所述RF輸入信號(hào)衍生出的信號(hào)和所述RF輸入信號(hào)兩者中的一個(gè)進(jìn)行放大，從而生成第一放大后RF信號(hào)，所述第一放大級(jí)接收所述溫度信號(hào)、所述檢測(cè)信號(hào)和所述控制信號(hào)三者中的至少一個(gè)，并據(jù)此改變所述第一增益；以及，具有第二增益的第二放大級(jí)，用來對(duì)所述第一放大后信號(hào)衍生出的信號(hào)和所述第一放大后RF信號(hào)兩者中的一個(gè)進(jìn)行放大，從而生成所述RF輸出信號(hào)，所述第二放大級(jí)接收所述控制信號(hào)，還接收所述溫度信號(hào)和所述檢測(cè)信號(hào)兩者中的至少一個(gè)，并據(jù)此改變所述第二增益。
本發(fā)明提供一種多放大級(jí)放大器電路的工作方法，包括以下步驟接收具有一定控制信號(hào)幅度的控制信號(hào)；提供具有第一增益的第一放大級(jí)；接收由所述RF輸入信號(hào)衍生出的信號(hào)和所述RF輸入信號(hào)兩者中的一個(gè)以便使用所述第一放大級(jí)對(duì)之進(jìn)行放大；使用所述第一放大級(jí)對(duì)由所述RF輸入信號(hào)衍生出的信號(hào)和所述RF輸入信號(hào)兩者中的一個(gè)進(jìn)行放大，從而生成第一放大后RF信號(hào)，在對(duì)由所述RF輸入信號(hào)衍生出的信號(hào)和所述RF輸入信號(hào)兩者中的一個(gè)進(jìn)行放大的同時(shí)，依據(jù)溫度、電源電壓和控制信號(hào)三者中的至少兩個(gè)對(duì)所述第一放大級(jí)進(jìn)行補(bǔ)償；提供具有第二增益的第二放大級(jí)；使用所述第二放大級(jí)接收所述第一放大后RF信號(hào)；使用所述第二放大級(jí)對(duì)由所述第一放大后RF信號(hào)衍生出的信號(hào)和所述第一放大后信號(hào)兩者中的一個(gè)進(jìn)行放大，從而生成所述RF輸出信號(hào)，在對(duì)由所述第一放大后RF信號(hào)衍生出的信號(hào)和所述第一放大后信號(hào)兩者中的一個(gè)進(jìn)行放大的同時(shí)，依據(jù)溫度與電源電壓波動(dòng)兩者中的至少一個(gè)對(duì)所述第二放大級(jí)進(jìn)行補(bǔ)償。
本發(fā)明提供一種功率放大器電路，包括接收RF輸入信號(hào)的輸入端口；從其中提供RF輸出信號(hào)的輸出端口，所述RF輸出信號(hào)是所述RF輸入信號(hào)的放大形式；接收控制信號(hào)的控制端口；接收電源電壓的電源電壓輸入端口；溫度感測(cè)電路，用于感測(cè)所述功率放大器電路的溫度，并提供依據(jù)感測(cè)到的所述功率放大器電路的溫度生成的溫度信號(hào)；電壓檢測(cè)電路，用于檢測(cè)所述電源電壓的電勢(shì)，并提供依據(jù)所述檢測(cè)到的電勢(shì)生成的檢測(cè)信號(hào)；具有第一增益的第一放大級(jí)，用來對(duì)由所述RF輸入信號(hào)衍生出的信號(hào)和所述RF輸入信號(hào)兩者中的一個(gè)進(jìn)行放大，從而生成第一放大后RF信號(hào)，所述第一放大級(jí)接收所述溫度信號(hào)、檢測(cè)信號(hào)和控制信號(hào)三者中的至少一個(gè)，并據(jù)此改變所述第一增益；以及，具有第二增益的第二放大級(jí)，用來對(duì)由所述第一放大后信號(hào)衍生出的信號(hào)和所述第一放大后RF信號(hào)兩者中的一個(gè)進(jìn)行放大，所述第二放大級(jí)接收所述控制信號(hào)、溫度信號(hào)和檢測(cè)信號(hào)三者中的至少一個(gè)，并據(jù)此改變所述第二增益，所述第二放大級(jí)與所述電源電壓輸入端口直接連接。
本發(fā)明提供一種多級(jí)放大電路的工作方法，包括以下步驟提供具有第一增益的第一放大級(jí)，用來接收由所述RF輸入信號(hào)衍生出的信號(hào)以及所述RF輸入信號(hào)兩者中的一個(gè)以進(jìn)行放大；對(duì)由所述RF輸入信號(hào)衍生出的信號(hào)和所述RF輸入信號(hào)進(jìn)行放大，從而生成第一放大后RF信號(hào)，在對(duì)由所述RF輸入信號(hào)衍生出的信號(hào)和所述RF輸入信號(hào)兩者中的一個(gè)進(jìn)行放大的同時(shí)，依據(jù)溫度、電源電壓波動(dòng)和控制信號(hào)幅度三者中的至少一個(gè)對(duì)所述第一放大級(jí)進(jìn)行補(bǔ)償；提供具有第二增益的第二放大級(jí)，用于接收由所述第一放大后信號(hào)衍生出的信號(hào)和所述第一放大后信號(hào)兩者中的一個(gè)；將所述電源電壓提供給所述第二放大級(jí)，并且所述電源電壓的電勢(shì)與所述第二放大級(jí)接收到的電勢(shì)之間沒有實(shí)質(zhì)的電壓降；以及，使用所述第二放大級(jí)對(duì)由所述第一放大后信號(hào)衍生出的信號(hào)和所述第一放大后信號(hào)兩者中的一個(gè)進(jìn)行放大，從而生成所述RF輸出信號(hào)，在對(duì)由所述第一放大后RF信號(hào)衍生出的信號(hào)和所述第一放大后信號(hào)兩者中的一個(gè)進(jìn)行放大的同時(shí)，依據(jù)溫度和電源電壓波動(dòng)兩者中的至少一個(gè)對(duì)所述第二放大級(jí)進(jìn)行補(bǔ)償。
本發(fā)明提供一種用于接收輸入信號(hào)進(jìn)行放大的放大器電路，包括接收RF輸入信號(hào)的輸入端口；從其中提供RF輸出信號(hào)的輸出端口，所述RF輸出信號(hào)是所述RF輸入信號(hào)的放大形式；接收控制信號(hào)的控制端口；接收電源電壓的電源電壓輸入端口；調(diào)壓電路，用于接收所述電源電壓并依據(jù)所述放大器電路的溫度、所述電源電壓和調(diào)節(jié)后的電源電壓三者中的至少一個(gè)提供穩(wěn)定電源電壓，其中所述溫度信號(hào)、電源電壓和調(diào)節(jié)后的電源電壓三者中的至少一個(gè)通過使用直接反饋通路提供給所述調(diào)壓電路；至少第一放大級(jí)和第二放大級(jí)，所述至少第一放大級(jí)和第二放大級(jí)與所述電源電壓和所述穩(wěn)定電源電壓兩者中的至少一個(gè)連接，所述第一放大級(jí)用來接收由所述RF輸入信號(hào)衍生出的信號(hào)和所述RF輸入信號(hào)兩者中的一個(gè)并提供第一放大后信號(hào)給所述第二放大級(jí)，所述第二放大級(jí)用來對(duì)由所述RF輸入信號(hào)衍生出的信號(hào)和所述RF輸入信號(hào)進(jìn)行放大，從而生成所述RF輸出信號(hào)。
本發(fā)明提供一種多級(jí)放大器電路的工作方法，包括以下步驟接收RF輸入信號(hào)；接收電源電壓；接收控制信號(hào)；接收與所述放大器電路的溫度相關(guān)的溫度信號(hào)和與所述電源電壓相關(guān)的檢測(cè)信號(hào)兩者中的至少一個(gè)；依據(jù)所述接收的溫度信號(hào)和檢測(cè)信號(hào)兩者中的至少一個(gè)對(duì)所述接收的電源電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而生成穩(wěn)定電源電壓；提供具有第一增益的第一放大級(jí)；提供具有第二增益的第二放大級(jí)；將所述穩(wěn)定電源電壓提供給所述第一放大級(jí)和所述第二放大級(jí)兩者中的至少一個(gè)；以及，使用所述第一放大級(jí)和第二放大級(jí)對(duì)由所述接收的RF輸入信號(hào)衍生出的信號(hào)和所述接收的RF輸入信號(hào)兩者中的一個(gè)進(jìn)行放大，從而生成RF輸出信號(hào)，所述RF輸出信號(hào)是由所述接收的RF輸入信號(hào)衍生出的信號(hào)和所述RF輸入信號(hào)兩者中一個(gè)的放大形式。


現(xiàn)在將結(jié)合下面的附圖對(duì)本發(fā)明的典型實(shí)施例進(jìn)行描述，附圖中圖1是利用功率放大器電路、外部反饋電路和外部輸出功率檢測(cè)電路的現(xiàn)有技術(shù)的示意圖；圖2是利用調(diào)壓電路來控制PA發(fā)出的RF輸出信號(hào)的輸出功率的現(xiàn)有技術(shù)中PA電路的示意圖；圖3是采用外部電流檢測(cè)電路的PA電路的示意圖；圖4是本發(fā)明的第一實(shí)施例即用于三級(jí)PAIC的雙反饋低功率調(diào)壓電路的示意圖；圖5是本發(fā)明的第二實(shí)施例即位于帶有電流源反饋電路以進(jìn)行低RF輸出信號(hào)功率調(diào)節(jié)的PAIC內(nèi)的三級(jí)RF PA的示意圖；以及圖6是本發(fā)明的第三實(shí)施例即位于集成有集成的對(duì)數(shù)檢測(cè)器電路的PAIC晶片內(nèi)的三級(jí)RF PA的示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1中示出了現(xiàn)有技術(shù)中的功率放大器(PA)集成電路(IC)(PAIC)101、比較器電路102以及RF功率檢測(cè)電路103。PAIC 101有接收RF輸入信號(hào)的輸入端口101a、提供RF輸出信號(hào)的輸出端口101b、接收電源電壓的電源電壓輸入端口101d以及接收控制信號(hào)的控制端口101c。PAIC 101內(nèi)設(shè)置有第一放大級(jí)121、第二放大級(jí)122以及第三放大級(jí)123。每個(gè)放大級(jí)包括晶體管，晶體管的基極引出端通過電容器與輸入端口中的一個(gè)以及前一放大級(jí)的集電極引出端相連。電容器131用來連接RF輸入信號(hào)與第一放大級(jí)，電容器132、133用來將放大級(jí)連接在一起。另外，第一放大級(jí)121中設(shè)置有第一電流源111，第二放大級(jí)122中設(shè)置有第二電流源112，第三放大級(jí)123中設(shè)置有第三電流源113。第一、第二和第三電流源用于提供第一、第二和第三偏流給第一、第二和第三放大級(jí)。更具體地，在基于雙級(jí)晶體管的放大器電路這個(gè)實(shí)施例中，第一、第二和第三電流分別提供給設(shè)置在三個(gè)放大級(jí)內(nèi)的第一、第二和第三晶體管的基極引出端。集成溫度感測(cè)電路(ITSC)104集成在PAIC 101中，用來感測(cè)其內(nèi)設(shè)置有PAIC 101的晶片的溫度，并依據(jù)所述功率放大器電路所處的所述晶片的溫度提供第一溫度信號(hào)。第一溫度信號(hào)提供給第一電流源111、第二電流源112和第三電流源113。
控制輸入端口101c與每個(gè)電流源相連，使得每個(gè)電流源都能從中接收控制信號(hào)。每個(gè)電流源依據(jù)所述控制信號(hào)和第一溫度信號(hào)對(duì)提供給其對(duì)應(yīng)的放大級(jí)的電流進(jìn)行改變。
每個(gè)放大級(jí)均設(shè)置在電源電壓輸入端口101d和接地電位之間。每個(gè)放大級(jí)內(nèi)設(shè)置有晶體管，其集電極引出端與電源電壓輸入端口101d相連，其發(fā)射極引出端接地。設(shè)置在第三放大級(jí)123中的晶體管的集電極引出端與輸出端口101b連接，其基極引出端通過電容與設(shè)置在第二放大級(jí)中的晶體管的集電極引出端相連。設(shè)置在第一放大級(jí)中的晶體管使用電容器131將其基極引出端與輸入端口101a相連。輸出端口101b還與電源電壓輸入端口101d相連。
通常的情況是，PAIC 101形成在GaAs基層上，而RF功率檢測(cè)電路103形成于硅基層上，RF功率檢測(cè)電路103有設(shè)置在其中的檢測(cè)器二極管105，用來接收PAIC輸出端口101b所發(fā)射的一部分RF輸出信號(hào)電流。比較器電路102形成于硅基層上，或者形成于FR4玻璃纖維型基層上，用來接收與RF輸出信號(hào)功率成比例的二極管輸出電壓。不幸的是，實(shí)現(xiàn)PAIC 101、RF功率檢測(cè)電路和反饋電路102采用至少三種不同的基層。此外，偏流源和溫度感測(cè)電路通常設(shè)置在另一個(gè)基層上。因此，在最終的設(shè)備中，需要在基層之間使用連接線，這增加了相應(yīng)的生產(chǎn)成本。
在工作中，為了穩(wěn)定PAIC 101的RF輸出信號(hào)功率，將二極管輸出電壓視作目標(biāo)信號(hào)，與之相應(yīng)，比較器電路102對(duì)PAIC 101的控制端口101c進(jìn)行控制。根據(jù)該控制信號(hào)、第一、第二和第三偏流以及第一溫度信號(hào)，PAIC 101基于每個(gè)放大級(jí)的增益對(duì)RF輸入信號(hào)進(jìn)行放大，從而提供RF輸出信號(hào)。
此外，傳統(tǒng)的控制GaAs PA的控制特性會(huì)導(dǎo)致輸出信號(hào)功率根據(jù)控制信號(hào)電壓的很小變化發(fā)生很大的變化。這對(duì)用于提供各種工作溫度下PA晶片的PA穩(wěn)定性的控制回路的設(shè)計(jì)造成了挑戰(zhàn)。另外，二極管檢測(cè)器的切面響應(yīng)使得二極管輸出信號(hào)電壓的變化率在低RF輸出信號(hào)功率電平下降低，這導(dǎo)致在某些發(fā)送結(jié)構(gòu)中，例如GSM中，定時(shí)屏蔽很難實(shí)現(xiàn)。
第二種現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)，如圖2所示，采用片外調(diào)壓電路202來控制RF輸出信號(hào)的輸出功率。功率放大集成電路201帶有接收RF輸入信號(hào)的輸入端口201a、從中提供RF輸出信號(hào)的輸出端口201b、以及從片外調(diào)壓電路202接收調(diào)節(jié)后的正電源電壓的穩(wěn)定電壓輸入端口201c。
調(diào)壓電路202有用來從與其連接的電源(未示出)接收電源電壓的電源電壓輸入端口202b。控制端口202a設(shè)置在調(diào)壓電路202中，用來接收控制信號(hào)。在調(diào)壓電路202中設(shè)置有運(yùn)算放大器(OpAmp)203，運(yùn)算放大器203有與控制端口202a相連的第一輸入端口，用來接收控制信號(hào)，OpAmp 203的輸出端口與FET 204的柵極引出端相連。可選擇地，可以與OpAmp 203類似的方式設(shè)置差分放大器來替代OpAmp 203。FET 204的漏極和源極引出端串聯(lián)設(shè)置在正電源電壓輸入端口202b與穩(wěn)定電源電壓輸出端口202c之間。反饋檢測(cè)電路205設(shè)置在OpAmp 203的第二輸入端口與穩(wěn)定電源電壓輸出端口202c之間。穩(wěn)定電源電壓輸出端口202c與穩(wěn)定電源電壓輸入端口201c相連，以從調(diào)壓電路202接收穩(wěn)定電源電壓。
第一放大級(jí)221、第二放大級(jí)222和第三放大級(jí)223設(shè)置在相同PAIC晶片201中。在使用雙極晶體管的功率放大器這個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)放大級(jí)包括有晶體管，晶體管的基極引出端與輸入端口中的一個(gè)以及上一個(gè)放大級(jí)的集電極引出端相連。各放大級(jí)使用電容器231、232、233電容性地連接。電容器231用來連接RF輸入信號(hào)與第一放大級(jí)221。另外，第一放大級(jí)221中設(shè)置有第一電流源211，第二放大級(jí)222中設(shè)置有第二電流源212，第三放大級(jí)中設(shè)置有第三電流源213。集成溫度感測(cè)電路(ITSC)204集成在PAIC晶片201中，用來感測(cè)PAIC 201的晶片的溫度，并提供與晶片的溫度相關(guān)的第一溫度信號(hào)。所述第一溫度信號(hào)提供給第一電流源211、第二電流源212和第三電流源213。
每個(gè)電流源根據(jù)所接收的第一溫度信號(hào)改變其提供給每個(gè)放大級(jí)的偏流。每個(gè)放大級(jí)設(shè)置在穩(wěn)定電源電壓輸入端口201c與接地電位之間，所述穩(wěn)定電源電壓輸入端口從調(diào)壓電路202接收調(diào)節(jié)后的電源電壓。每個(gè)放大級(jí)內(nèi)的每個(gè)晶體管的集電極引出端與穩(wěn)定電源電壓輸入端口相連，其發(fā)射極引出端接地。構(gòu)成第三放大級(jí)223的晶體管將集電極引出端與PAIC輸出端口201b相連。設(shè)置在第一放大級(jí)221中的晶體管的基極引出端通過電容231與PAIC輸入端口201a電容性連接。PAIC輸出端口201b還與降低的正向電源電壓輸入端口201c相連。
調(diào)壓IC 202使用低壓降(LDO)調(diào)壓器電路，所述低壓降調(diào)壓器電路與設(shè)置在PAIC 201的放大級(jí)內(nèi)的晶體管的集電極引出端相連。設(shè)置在所述調(diào)壓器電路中的FET 204通常為硅PMOS晶體管，同OpAmp 203一起，為PAIC 201中的放大級(jí)電路提供特定帶寬補(bǔ)償?shù)姆€(wěn)定電源電壓。PAIC的放大級(jí)通常位于不同于調(diào)壓電路202的單獨(dú)的GaAs基層上。由于調(diào)壓器IC 202為構(gòu)成每個(gè)放大級(jí)的晶體管的集電極引出端提供低阻抗信號(hào)通路所需的高飽和電流和低運(yùn)行阻抗要求，采用大面積的PMOS晶片來實(shí)現(xiàn)調(diào)壓器IC 202，導(dǎo)致制造成本很高、模塊總體尺寸很大。不幸的是，內(nèi)于調(diào)壓器電路IC 202的尺寸和調(diào)壓器IC電路技術(shù)要求，以及放大級(jí)絕熱特性較差，調(diào)壓器IC 202與PAIC 202不能集成在同一個(gè)晶片內(nèi)。
第三種現(xiàn)有結(jié)構(gòu)如圖3中所示，利用片外電流檢測(cè)IC 302來檢測(cè)構(gòu)成PAIC 301的電路元件所消耗的電流。檢測(cè)IC 302位于不同于PAIC 301的單獨(dú)的晶片內(nèi)。PAIC 301上有輸入端口301a，用來接收RF輸入信號(hào)，并帶有輸出端口301b，用來提供放大后RF輸出信號(hào)，即所述輸入信號(hào)的放大形式。電壓輸入端口301d設(shè)置在PAIC上，用來從與其連接的電源(未示出)接收電源電壓。
電流檢測(cè)IC 302帶有電源電壓輸入端口302a，用來從與其相連的電源(未示出)接收電壓。感應(yīng)電阻器304設(shè)置在電壓輸入端口302a和降低后電壓輸出端口302c之間。降低后電壓輸出端口302c與PAIC的輸出端口301b相連，從而向第三放大級(jí)提供降低后電源電壓。差分感測(cè)放大器303設(shè)置在檢測(cè)IC302內(nèi)，其輸入端口與感應(yīng)電阻器304并聯(lián)設(shè)置，以測(cè)量其電壓降。差分感測(cè)放大器303的輸出端口與檢測(cè)信號(hào)輸出端口302b相連，以從那里提供檢測(cè)信號(hào)。由于第三放大級(jí)消耗更多的電流，經(jīng)過感應(yīng)電阻器的電壓降增加。
檢測(cè)信號(hào)輸入端口301e也與片外的檢測(cè)信號(hào)輸出端口302b相連。第一放大級(jí)321、第二放大級(jí)322和第三放大級(jí)323設(shè)置在PAIC 301中。在使用雙極晶體管的功率放大器這個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)放大級(jí)包括有晶體管，晶體管的基極引出端與輸入端口中的一個(gè)以及前一放大級(jí)的集電極引線電容性連接。電容器331、332、333用來實(shí)現(xiàn)各放大級(jí)之間的電容性連接。電容器331設(shè)置來將RF輸入信號(hào)與第一放大級(jí)相連。另外，每個(gè)放大級(jí)中設(shè)置有第一電流源311、第二電流源312和第三電流源313，以提供第一、第二和第三偏流。所述第一、第二和第三偏流分別提供給設(shè)置在三個(gè)放大級(jí)內(nèi)的第一、第二和第三晶體管的基極引出端。集成溫度感測(cè)電路(ITSC)304集成在PAIC 301的晶片中，用來感測(cè)該晶片的溫度，并提供與該晶片溫度相對(duì)應(yīng)的第一溫度信號(hào)。該第一溫度信號(hào)分別提供給第一電流源311、第二電流源312和第三電流源313?？刂贫丝?01c與每個(gè)電流源相連，以接收控制信號(hào)。
根據(jù)所接收的溫度信號(hào)、從控制端口301c所接收的控制信號(hào)、以及通過檢測(cè)信號(hào)輸入端口301e從片外檢測(cè)IC 302所接收的檢測(cè)信號(hào)，每個(gè)電流源對(duì)提供給各自的放大級(jí)的電流進(jìn)行改變。第一放大級(jí)321和第二放大級(jí)322設(shè)置在正電源電壓輸入端口301d與接地之間，正電源電壓輸入端口301d用來從與其相連的電源(未示出)接收正電源電壓。設(shè)置在第二放大級(jí)322中的第二晶體管使用電容器333將其集電極引出端與設(shè)置在第三放大級(jí)323中的第三晶體管的基極引出端電容性連接。設(shè)置在第三放大級(jí)323中的第三晶體管的集電極引出端與輸出端口301b以及降低后電壓輸出端口302c相連。
圖3所示的現(xiàn)有電路采用通過感應(yīng)電阻器304實(shí)現(xiàn)的電流檢測(cè)方法，也有實(shí)質(zhì)的性能局限。第一個(gè)局限在于，設(shè)置在檢測(cè)IC 302中的感應(yīng)電阻器304兩端的電壓降導(dǎo)致檢測(cè)IC 302對(duì)PAIC 301的所有RF輸出信號(hào)功率電平的工作效率降低。為了將這種無效最小化，感應(yīng)電阻器304的阻抗值較低，使得在提供給晶體管的集電極引出端的DC電勢(shì)與提供給PAIC輸出端口301b的DC電勢(shì)之間，沒有較大的電壓降。但是，由于感應(yīng)電阻304的電阻值，與其相關(guān)的公差和動(dòng)態(tài)范圍問題也對(duì)PAIC的性能有影響。另外，由于感應(yīng)電阻器304的低阻抗值，制造公差導(dǎo)致對(duì)于給定的控制電壓，從一個(gè)檢測(cè)IC單元中檢測(cè)到的輸出信號(hào)功率電平與從另一個(gè)檢測(cè)IC檢測(cè)的不同。由于感應(yīng)電阻器304上所實(shí)現(xiàn)的極小電壓降以及差分感測(cè)放大器303準(zhǔn)確地測(cè)量該電壓降的能力，小阻抗值還會(huì)影響在低輸出信號(hào)功率電平下輸出信號(hào)功率的精確度。由于檢測(cè)IC單元之間的制造公差，對(duì)于相同的控制信號(hào)，由于傳感阻抗的制造差異，導(dǎo)致產(chǎn)生不同幅度的檢測(cè)信號(hào)。
圖4所示為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例用于三級(jí)功率放大器集成電路(PAIC)的雙反饋低功率調(diào)壓電路。較佳地，PAIC 401內(nèi)集成有調(diào)壓電路405，該調(diào)壓電路405為減小晶片面積后的調(diào)壓電路，且調(diào)壓電路405與PAIC 401設(shè)置在同一晶片中。PAIC 401帶有接收RF輸入信號(hào)的輸入端口401a、提供RF輸出信號(hào)的輸出端口401b，其中所述輸出信號(hào)是其RF輸入信號(hào)的放大形式，PAIC401還設(shè)有用來接收電源電壓的電源電壓輸入端口401d以及用來從外部源(未示出)接收控制信號(hào)的控制端口401c。
較佳地，電壓檢測(cè)電路406串聯(lián)設(shè)置在電壓輸入端口401d與集成調(diào)壓電路405之間，其中，集成調(diào)壓電路最好為集成式緊湊低壓降(LDO)調(diào)壓電路。較佳地，電壓檢測(cè)電路406與PAIC 401集成在同一個(gè)晶片內(nèi)。集成調(diào)壓電路405從電壓輸入端口401d接收電源電壓，并從中提供穩(wěn)定電源電壓。電壓檢測(cè)電路406依據(jù)電源電壓的感應(yīng)電勢(shì)，提供電壓檢測(cè)信號(hào)。
較佳地，在集成調(diào)壓電路405中，設(shè)置有運(yùn)算放大器(OpAmp)403，運(yùn)算放大器403的第一輸入端口與控制端口401c相連，以接收控制信號(hào)?？蛇x擇地，OpAmp可用差分放大器替代。OpAmp 403的輸出端口與FET 404的柵極引出端相連。FET 404漏極與源極引出端串聯(lián)設(shè)置在電壓檢測(cè)電路406與結(jié)點(diǎn)404a之間，所述結(jié)點(diǎn)404a設(shè)置在第一放大級(jí)421內(nèi)的第一晶體管的集電極與第二放大級(jí)422內(nèi)的第二晶體管的集電極的連接點(diǎn)。OpAmp 403的第二輸入端口與第一加法電路407的輸出端口相連。第一加法電路407的第一輸入端口與結(jié)點(diǎn)404a相連，結(jié)點(diǎn)404a設(shè)置在FET 404的漏極和源極引出端的一個(gè)與分別設(shè)置在第一和第二放大級(jí)421和422中的第一和第二晶體管的集電極引出端之間。第一加法電路407的第二輸入端口用來從電壓檢測(cè)電路406接收電壓檢測(cè)信號(hào)。結(jié)點(diǎn)404a從集成調(diào)壓電路404接收穩(wěn)定電源電壓。
除了第一放大級(jí)421和第二放大級(jí)422之外，第三放大級(jí)423設(shè)置在PAIC401內(nèi)并隨其集成在同一晶片上。在使用雙極晶體管的功率放大器電路這個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)放大級(jí)包括有晶體管，所述晶體管的基極引出端使用電容性連接與一個(gè)輸入端口以及前一放大級(jí)的集電極引出端連接。電容器431、432、433用來實(shí)現(xiàn)所述電容性連接。電容器431設(shè)置在輸入端口401a與第一放大級(jí)421之間，從而將RF輸入信號(hào)電容性連接到PAIC 401，第二和第三電容器432和433用來將第二和第三放大級(jí)電容性地連接在一起。另外，三個(gè)放大級(jí)中設(shè)置有第一電流源411、第二電流源412和第三電流源413，用來將第一、第二和第三偏流分別提供給第一、第二和第三晶體管的基極引出端。這樣，三個(gè)放大級(jí)分別提供有與第一、第二和第三偏流相應(yīng)的第一、第二和第三增益。
集成溫度感測(cè)電路(ITSC)408與PAIC 401集成在同一個(gè)晶片中，用來感測(cè)晶片的溫度，并提供與其溫度相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)溫度信號(hào)。所述至少一個(gè)溫度信號(hào)包括第一溫度信號(hào)和第二溫度信號(hào)，其中第一溫度信號(hào)提供給第一電流源411和第二電流源，第二溫度信號(hào)提供給第一加法電路407的第三輸入端口。PAIC輸入端口401b還與正電壓輸入端口401d相連，用來接收對(duì)第三晶體管集電極引出端進(jìn)行偏置后的DC偏壓。
第一、第二和第三電流源還與控制端口401c相連，接收控制信號(hào)。第一電流源411和第二電流源412根據(jù)所接收的第一溫度信號(hào)、電壓檢測(cè)信號(hào)以及控制信號(hào)，改變其提供給第一和第二放大級(jí)的偏流。第三電流源413與控制端口401c相連，從而較佳地使其大小僅隨控制信號(hào)改變。
由于PAIC晶片的溫度變化，為了補(bǔ)償輸出信號(hào)功率，使用了間接反饋回路，該間接反饋回路為第一和第二放大級(jí)補(bǔ)償溫度，從而在輸出端口401b處保持固定的RF輸出信號(hào)功率。在使用中，由于第三放大級(jí)的第三增益，晶片發(fā)熱，PAIC晶片的溫度隨第三放大級(jí)耗散的功率而升高。這種溫度上的變化由ITSC 408所產(chǎn)生的第一和第二溫度信號(hào)反映出來。因此，第一和第二放大級(jí)將預(yù)補(bǔ)償信號(hào)提供給第三放大級(jí)的輸入端口，從而為第三放大級(jí)的輸入信號(hào)預(yù)補(bǔ)償電源的變化和PAIC晶片的溫度變化。此外，如果PAIC晶片受到外部源的加熱，那么提供給第三放大級(jí)的預(yù)補(bǔ)償信號(hào)也會(huì)反映這種加熱。
在使用中，將斜坡電壓(ramp voltage)形式的控制信號(hào)提供給控制端口401c。該控制信號(hào)通過控制PAIC 401內(nèi)放大級(jí)的第一、第二和第三增益，得到理想的目標(biāo)RF輸出信號(hào)功率。該斜坡電壓通過用兩種方法改變多級(jí)PAIC的增益，為PAIC提供了較寬的動(dòng)態(tài)范圍性能。增益控制的主要方法是，根據(jù)從控制端口401c接收到的控制信號(hào)，改變提供給結(jié)點(diǎn)404a的穩(wěn)定電源電壓。改變?cè)鲆娴拇我椒ㄊ峭ㄟ^改變?nèi)齻€(gè)電流源411、412和413中的每一個(gè)所提供的偏流來實(shí)現(xiàn)的，其中所述三個(gè)偏流與在控制端口401c處接收的控制信號(hào)成正比?？刂频谝环糯蠹?jí)421和第二放大級(jí)422的調(diào)壓電路405提供精確的RF信號(hào)功率控制，使該RF信號(hào)功率與第一和第二晶體管的集電極引出端上的電壓的平方成正比。這種精確控制的RF信號(hào)功率輸入給第三放大級(jí)423，并通過第三電流源413和第三晶體管423的作用，使用第三放大級(jí)以控制的方式進(jìn)一步放大。調(diào)壓電路405的存在使從第一和第二放大級(jí)發(fā)出的RF信號(hào)功率精確可知，并且不受電源電壓輸入端口401d處發(fā)生的電源電壓變化的影響。但是，為了補(bǔ)償?shù)谌糯蠹?jí)處發(fā)生的電源電壓變化的影響，使用了檢測(cè)電路406。檢測(cè)電路406向設(shè)置在調(diào)壓電路405中的第一加法電路407提供檢測(cè)信號(hào)。提供給第三放大級(jí)的輸入信號(hào)減小了低壓降(LDO)，這使第三級(jí)的增益保持不變。感測(cè)PAIC晶片的溫度為調(diào)壓電路405提供了進(jìn)一步的補(bǔ)償因素。對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)可移除溫度變化對(duì)第三放大級(jí)423上發(fā)生的RF信號(hào)功率的影響。此外，通過選擇性地將溫度信號(hào)提供給第一和第二電流源，可以實(shí)現(xiàn)PAIC401的溫度和電壓影響的精調(diào)。
因此，為了通過使用調(diào)壓電路405改變第一和第二偏流以及集電極引出端的電壓，從而獲得理想的RF輸出信號(hào)功率，提供給第三放大級(jí)的RF輸入信號(hào)功率需要持續(xù)進(jìn)行補(bǔ)償。第三級(jí)晶體管的基極電流與控制信號(hào)斜坡電壓成比例緩慢變化，從而將低信號(hào)功率下的消耗電流最小化，并且在大功率時(shí)充分驅(qū)動(dòng)基極引出端，從而實(shí)現(xiàn)理想的動(dòng)態(tài)范圍。由于不需要對(duì)最后功率級(jí)進(jìn)行調(diào)壓，并簡(jiǎn)化了用來校準(zhǔn)與RF輸出信號(hào)功率相關(guān)的控制信號(hào)的校準(zhǔn)要求，這樣可以減小晶片面積和模塊尺寸。還有利地，由于減小了輸出信號(hào)功率電平，從而減小了熱負(fù)載，改善了PA放大效率。由于在調(diào)壓電路405中使用了更小面積的FET 404，晶片面積大幅度減小。FET 404尺寸較小，是因?yàn)閮H用穩(wěn)定電源電壓來調(diào)節(jié)第一和第二放大級(jí)，而不是高功率的第三放大級(jí)。在調(diào)節(jié)第三放大級(jí)的電源電壓的過程中，為了滿足第三放大級(jí)的高功率要求，需要使用面積大得多的FET器件。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可知，第三或最后的放大級(jí)通常提供有穩(wěn)定電源電壓。
圖5所示為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例用于三級(jí)功率放大器集成電路(PAIC)501的帶低RF輸出信號(hào)功率調(diào)節(jié)的電流源反饋電路。較佳地，PAIC 501上集成有調(diào)壓電路505，調(diào)壓電路505是減小了晶片面積的調(diào)壓電路，與PAIC 501位于相同的基層上。PAIC 501帶有用來接收RF輸入信號(hào)的PAIC輸入端口501a、用來從中提供放大的RF輸出信號(hào)的PAIC輸出端口501b、用來接收電源電壓的電源電壓輸入端口501d、以及用來從外部源(未示出)接收控制信號(hào)的控制端口501c。
較佳地，電壓檢測(cè)電路506與PAIC 501集成在相同的晶片上，并且串聯(lián)在電源電壓輸入端口501d與集成調(diào)壓電路505之間。集成調(diào)壓電路505通過電源電壓輸入端口501d接收電源電壓，并從中提供穩(wěn)定電源電壓。電壓檢測(cè)電路506從中提供檢測(cè)信號(hào)。
在集成調(diào)壓電路505中，設(shè)置有運(yùn)算放大器(OpAmp)503，OpAmp 503帶有與控制端口501c相連的第一輸入端口，用來接收控制信號(hào)。可選擇地，OpAmp可用差分放大器代替。OpAmp 503的輸出端口與FET 504的柵極引出端相連。FET的漏極與源極引出端串聯(lián)設(shè)置在電壓檢測(cè)電路506與結(jié)點(diǎn)504a之間，其中結(jié)點(diǎn)504a形成于設(shè)置在第一放大級(jí)521內(nèi)的第一晶體管的集電極引出端與設(shè)置在第二放大級(jí)522內(nèi)的第二晶體管之間。OpAmp 503的第二輸入端口與反饋檢測(cè)電路507的輸出端口相連。反饋檢測(cè)電路507的輸入端口與結(jié)點(diǎn)相連，所述結(jié)點(diǎn)形成于分別設(shè)置在第一和第二放大級(jí)內(nèi)的第一和第二晶體管的集電極引出端與FET 504的柵極和漏極引出端的一個(gè)之間。
除了第一放大級(jí)521和第二放大級(jí)522之外，PAIC 501內(nèi)設(shè)置有第三放大級(jí)，并與其集成在同一晶片上。每個(gè)放大級(jí)包括有晶體管，晶體管的基極引出端使用電容性連接與輸入端口中的一個(gè)以及前一個(gè)放大級(jí)的集電極引出端相連。電容器531、532、533用于實(shí)現(xiàn)所述電容性連接。電容器531設(shè)置在輸入端口501a與第一放大級(jí)521之間，用來將RF輸入信號(hào)與第一放大級(jí)電容性連接。另外，各放大級(jí)中分別設(shè)置有第一電流源511、第二電流源512以及第三電流源513，用來將第一、第二和第三偏流分別提供給第一、第二和第三晶體管的基極引出端。這樣的話，三個(gè)放大級(jí)分別提供有與所述第一、第二和第三偏流相對(duì)應(yīng)的第一、第二和第三增益。
集成溫度感測(cè)電路(ITSC)508集成在PAIC 501的晶片內(nèi)，用來感測(cè)晶片的溫度，并根據(jù)所示晶片的溫度體提供至少一個(gè)溫度信號(hào)。所述至少一個(gè)溫度信號(hào)為第一溫度信號(hào)，所述第一溫度信號(hào)提供給第一電流源511、第二電流源512和第三電流源513。第三電流源513還與控制端口501c相連，用來接收控制信號(hào)，并與電壓檢測(cè)電路506相連，用來接收電壓檢測(cè)信號(hào)。輸出端口501b還與電源電壓輸入端口501a相連，用來從中接收DC偏壓給設(shè)置在第三放大級(jí)523內(nèi)的第三晶體管的集電極引出端。
第一和第二電流源根據(jù)所接收的第一溫度信號(hào)改變其提供給第一和第二放大級(jí)的第一和第二偏流。第三電流源根據(jù)第一溫度信號(hào)、控制信號(hào)和電壓檢測(cè)信號(hào)改變其第三偏流。
為了補(bǔ)償由于PAIC晶片溫度變化而引起的RF輸出信號(hào)功率變化，使用直接反饋通路來將溫度信號(hào)提供給所有的三個(gè)電流源。為了補(bǔ)償由于改變電源電壓而引起的RF輸出信號(hào)功率變化，第一和第二放大級(jí)接收穩(wěn)定電源電壓。因此，第一和第二放大級(jí)將分預(yù)補(bǔ)償后信號(hào)提供給第三放大級(jí)。在使用中，由于第三放大級(jí)的第三增益，隨著晶片發(fā)熱，PAIC晶片的溫度根據(jù)第三放大級(jí)消耗的功率響應(yīng)升高。這種溫度上的改變?cè)贗TSC 508產(chǎn)生的溫度信號(hào)中反映出來。
這個(gè)實(shí)施例也使用了第一實(shí)施例所揭露的補(bǔ)償?shù)谌?jí)發(fā)出的RF輸出信號(hào)的類似技術(shù)，但是還利用了電壓檢測(cè)信號(hào)形式的反饋信號(hào)。如第一實(shí)施例中所示，向控制端口501c施加斜坡電壓，以控制第三電流源513提供給第三放大級(jí)523的第三電流的幅度。電壓檢測(cè)信號(hào)還被提供給第三電流源，用來補(bǔ)償?shù)谌糯蠹?jí)發(fā)出的RF輸出信號(hào)的電源電壓變化。
在使用中，向控制端口501c施加斜坡電壓形式的控制信號(hào)。該控制信號(hào)通過控制PAIC 501內(nèi)放大級(jí)的第一、第二和第三增益，得到理想的目標(biāo)RF輸出信號(hào)功率。該斜坡電壓通過兩種方法改變多級(jí)PAIC的增益，為PAIC 501提供了較寬的動(dòng)態(tài)范圍性能。增益控制的主要方法是，根據(jù)從控制端口501c接收到的控制信號(hào)，改變提供給結(jié)點(diǎn)504a的穩(wěn)定電源電壓。改變?cè)鲆娴拇我椒ㄊ峭ㄟ^改變?nèi)齻€(gè)電流源511、512和513中的每一個(gè)所提供的偏流來實(shí)現(xiàn)，其中所述三個(gè)偏流與控制信號(hào)的參數(shù)成比例?？刂频谝环糯蠹?jí)521和第二放大級(jí)522的調(diào)壓電路505提供精確的輸出功率控制，該輸出功率控制與第一和第二晶體管的集電極引出端上的電壓的平方成比例。這種被精確控制的RF信號(hào)功率輸入第三放大級(jí)523，并通過第三電流源513和第三晶體管523的作用，以被控制的方式使用第三放大級(jí)將之進(jìn)一步放大。調(diào)壓電路505的存在使從第一和第二放大級(jí)發(fā)出的輸出信號(hào)功率精確可知，并且不受電源電壓輸入端口501d處發(fā)生的電源電壓變化的影響。但是，為了補(bǔ)償?shù)谌糯蠹?jí)處發(fā)生的電源電壓變化的影響，使用了檢測(cè)電路506。檢測(cè)電路506將檢測(cè)信號(hào)提供給第三電流源513，從而對(duì)第三增益進(jìn)行精調(diào)。提供給第三電流源的輸入信號(hào)減小了低壓降(LDO)電路形式的調(diào)壓電路505所要求的尺寸，并保持第三級(jí)的增益不變。檢測(cè)PAIC晶片的溫度為三個(gè)電流源提供了最后的補(bǔ)償因子。對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)可以移除溫度變化對(duì)輸出端口501b發(fā)出的RF信號(hào)功率的影響。
第二實(shí)施例中電路的優(yōu)勢(shì)在于使晶片和模塊尺寸大幅度減小。由于在調(diào)壓電路中使用了更小面積的FET，導(dǎo)致晶片面積大幅度減小。FET尺寸小，是因?yàn)閮H用穩(wěn)定電源電壓來調(diào)節(jié)第一和第二放大級(jí)，而不是高功率的第三放大級(jí)。由于第一和第二放大級(jí)的電流需求減小，調(diào)壓電路占據(jù)了很小晶片面積。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可知，在調(diào)節(jié)第三放大級(jí)的電源電壓的過程中，為了滿足第三放大級(jí)的高功率要求，需要使用大晶片面積的FET器件。此外，第二實(shí)施例提供了簡(jiǎn)單的校準(zhǔn)要求，減小熱負(fù)載，并在減小的RF輸出信號(hào)功率電平上改善了放大效率。
圖6所示為根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例與三級(jí)功率放大器集成電路(PAIC)601設(shè)置在一起的集成對(duì)數(shù)檢測(cè)器電路610形式的檢測(cè)器電路。本發(fā)明的第三實(shí)施例中有集成調(diào)壓電路605，采用減小了晶片面積的調(diào)壓電路形式，與PAIC601設(shè)置在相同的基層上。PAIC 601帶有接收RF輸入信號(hào)的輸入端口601a。PAIC輸出端口601b以RF輸出信號(hào)的形式提供RF輸入信號(hào)的放大形式。電源電壓輸入端口601d用來接收電源電壓，控制端口601c用于從外部源(未示出)接收控制信號(hào)。
較佳地，集成調(diào)壓電路605與PAIC 601集成，并與電源電壓輸入端口相連，以從與其相連的電源(未示出)接收電源電壓。集成調(diào)壓電路605提供穩(wěn)定電源電壓給結(jié)點(diǎn)604a。在集成調(diào)壓電路605中設(shè)置有運(yùn)算放大器(OpAmp)603，OpAmp 603有與控制端口601c相連的第一輸入端口，用來接收控制信號(hào)。OpAmp 603的輸出端口與FET 604的柵極引出端相連。FET的漏極和源極引出端串聯(lián)設(shè)置在電源電壓輸入端口601d與結(jié)點(diǎn)604a的集電極之間，結(jié)點(diǎn)604a形成于設(shè)置在第一放大級(jí)621內(nèi)的第一晶體管的集電極引出端與設(shè)置在第二放大級(jí)622內(nèi)的第二晶體管之間。OpAmp 603的第二輸入端口與反饋檢測(cè)電路607的輸出端口相連。反饋檢測(cè)電路607的輸入端口與結(jié)點(diǎn)604a相連，該結(jié)點(diǎn)604a形成于第一和第二晶體管的集電極與FET 604的源極和漏極引出端中的一個(gè)之間。
除了第一放大級(jí)621和第二放大級(jí)622之外，PAIC 601內(nèi)設(shè)置有第三放大級(jí)623，并與其集成在同一晶片上。在使用雙極晶體管的功率放大器的這個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)放大級(jí)包括有晶體管，晶體管的基極引出端使用電容性連接與輸入端口中的一個(gè)以及前一個(gè)放大級(jí)的集電極引出端相連。電容器631、632、633用來實(shí)現(xiàn)所述電容性連接。電容器631設(shè)置在輸入端口601a與第一放大級(jí)621之間，用來將RF輸入信號(hào)與第一放大級(jí)621電容性連接。另外，第一、第二和第三放大級(jí)有分別設(shè)置在其中的第一電流源611、第二電流源612以及第三電流源613，用來將第一、第二和第三偏流提供給設(shè)置在放大級(jí)內(nèi)的第一、第二和第三晶體管的基極引出端。
集成溫度感測(cè)電路(ITSC)608集成在PAIC 601的晶片內(nèi)，用來感測(cè)PAIC晶片601的溫度，并提供溫度信號(hào)。所述溫度信號(hào)提供給第一電流源611、第二電流源612，并提供給第三電流源613。第三電流源613還與控制端口601c相連，用來接收控制信號(hào)。輸出端口601b還與電源電壓輸入端口601d相連，用來從中接收DC偏壓，并將該DC偏壓提供給設(shè)置在第三放大級(jí)623內(nèi)的第三晶體管的集電極引出端。
集成對(duì)數(shù)檢測(cè)器電路610與PAIC輸出端口601b相連，用來從RF輸出信號(hào)接收一部分電流。第二加法電路609設(shè)置在集成對(duì)數(shù)檢測(cè)器電路610中，且?guī)в械谝?、第二和第三輸入端口以及輸出端口。第二加法電?09的輸出端口與第三電流源相連，以提供輸出電平信號(hào)形式的反饋信號(hào)。
第一差分放大器641設(shè)置在集成對(duì)數(shù)檢測(cè)器電路610內(nèi)，并帶有與第二加法電路609的第一輸入端口相連的輸出端口。設(shè)置在第一差分放大器電路641的輸入端口之間的是第一感應(yīng)電阻器651，其中第一差分放大器電路614的第一輸入端口與PAIC輸出端口601b相連，第一差分放大器電路641的第二輸入端口與第一感應(yīng)晶體管661的集電極引出端相連，第一感應(yīng)晶體管661的發(fā)射集引出端接地。第一感應(yīng)晶體管661的基極引出端與電流鏡像晶體管660的基極引出端相連，電流鏡像晶體管660的集電極引出端與PAIC輸出端口601b相連，其發(fā)射極接地。
第二差分放大器電路642設(shè)置在集成對(duì)數(shù)檢測(cè)器電路610中，其輸出端口與第二加法電路641的第二輸入端口相連。設(shè)置在第二差分放大器642的輸入端口之間的是第二感應(yīng)電阻器652，其中第二差分放大器的第一輸入端口與PAIC輸出端口601b相連，第二差分放大器642的第二輸入端口與第二感應(yīng)晶體管662的集電極引出端相連，第二感應(yīng)晶體管662的發(fā)射極接地。第二感應(yīng)晶體管662的基極引出端還與電流鏡像晶體管660的基極引出端相連。
第三差分放大器電路643設(shè)置在集成對(duì)數(shù)檢測(cè)器電路610中，其輸出端口與第二加法電路641的第三輸入端口相連。設(shè)置在第三差分放大器643的輸入端口之間的是第三感應(yīng)電阻器653，其中第三差分放大器643的第一輸入端口與PAIC輸出端口601b相連，第三差分放大器643的第二輸入端口與第三感應(yīng)晶體管663的集電極引出端相連，第三感應(yīng)晶體管663的發(fā)射極接地。第三感應(yīng)晶體管663的基極引出端還與電流鏡像晶體管660的基極引出端相連。
第一和第二電流源根據(jù)所接收的第一溫度信號(hào)改變其提供給第一和第二放大級(jí)的第一和第二偏流。第三電流源根據(jù)第一溫度信號(hào)、控制信號(hào)和從集成對(duì)數(shù)檢測(cè)器電路610所接收的反饋信號(hào)改變其第三偏流。
第三實(shí)施例基于從輸出端口601b檢測(cè)到的RF輸出信號(hào)功率，增加直接反饋回路。如第一和第二實(shí)施例所示，調(diào)壓電路提供穩(wěn)定電源電壓給第一和第二放大級(jí)中的晶體管的集電極和漏極引出端中的一個(gè)，從而補(bǔ)償?shù)谌糯蠹?jí)的電源電壓中RF信號(hào)電平的變化。因此，第一和第二放大級(jí)提供有穩(wěn)定電源電壓，可在電源電壓變化的過程中保持穩(wěn)定。
不像第一和第二實(shí)施例，第三實(shí)施例利用了DC耦合的感應(yīng)晶體管661、662和663以及電流鏡像晶體管660，它們可選擇地嵌入集成對(duì)數(shù)檢測(cè)器電路610中，用于檢測(cè)設(shè)置在第三放大級(jí)623內(nèi)的第三晶體管的一部分集電極電流。所檢測(cè)到的集電極電流與RF輸出信號(hào)功率成比例。三個(gè)電流反射鏡電路中的每一個(gè)都利用第一、第二和第三反饋晶體管來接收輸入電壓，所述輸入電壓與輸出RF信號(hào)功率成比例。
利用感應(yīng)晶體管661、662和663的三個(gè)電流反射鏡電路使用差別為3級(jí)(3decades)的感應(yīng)電阻器651、652、653，從而在第三實(shí)施例所示的三級(jí)PAIC的較寬工作動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)提供RF輸出信號(hào)功率靈敏度。優(yōu)選地，使用第二加法電路將三個(gè)差分放大電路641、642、643的輸出信號(hào)加總，從而形成反饋信號(hào)，提供給第三放大級(jí)或可選擇地提供給第一和第二放大級(jí)。當(dāng)然，集成對(duì)數(shù)檢測(cè)器電路并不限于使用三個(gè)差分放大器和三個(gè)電流反射鏡電路的3級(jí)(3decades)運(yùn)算。可選擇地，根據(jù)性能要求，集成對(duì)數(shù)檢測(cè)器電路610可帶有多個(gè)電流反射鏡電路。
為了補(bǔ)償由于PAIC晶片的溫度變化而引起的RF輸出信號(hào)功率變化，使用直接反饋電路，將溫度信號(hào)提供給所有的三個(gè)電流源。為了補(bǔ)償由于改變電源電壓引起的RF輸出信號(hào)功率變化，第一和第二放大級(jí)接收穩(wěn)定電源電壓。因此，第一和第二放大級(jí)將部分預(yù)補(bǔ)償后信號(hào)提供給第三放大級(jí)。在使用中，由于第三放大級(jí)的第三增益，晶片發(fā)熱，PAIC晶片的溫度隨第三放大級(jí)消耗的功率而相應(yīng)升高。這種溫度上的改變?cè)贗TSC 608所生成的溫度信號(hào)中反映出來。
在使用中，斜坡電壓形式的控制信號(hào)被施加給控制端口601c。所述控制信號(hào)用來通過控制PAIC 601內(nèi)放大級(jí)的第一、第二和第三增益，得到理想的目標(biāo)RF輸出信號(hào)功率。通過用兩種方法改變多級(jí)PAIC的增益，所述斜坡電壓為PAIC 601提供了較寬的動(dòng)態(tài)范圍的性能。增益控制的主要方法是，基于從控制端口601c接收到的控制信號(hào)，改變提供給結(jié)點(diǎn)604a的穩(wěn)定電源電壓。增益控制的次要方法是通過改變?nèi)齻€(gè)電流源611、612和613中的每一個(gè)所提供的偏流來實(shí)現(xiàn)，其中前兩個(gè)偏流與溫度信號(hào)成比例，第三偏流部分地與控制信號(hào)成比例。第一放大級(jí)621和第二放大級(jí)622的穩(wěn)定電源電壓提供了精確的輸出功率控制，該輸出功率控制與第一和第二晶體管的集電極引出端上的電壓的平方成比例。這種被精確控制的RF信號(hào)功率輸入給第三放大級(jí)423，并且通過第三電流源613和第三晶體管623的作用，以被控制的方式使用第三放大級(jí)將之進(jìn)一步放大。調(diào)壓電路605的存在使從第一和第二放大級(jí)發(fā)出的輸出信號(hào)功率精確可知，并且不受電源電壓輸入端口501d處發(fā)生的電源電壓變化的影響。但是，為了補(bǔ)償?shù)谌糯蠹?jí)處發(fā)生的電源電壓變化的影響，集成對(duì)數(shù)檢測(cè)器電路610的反饋信號(hào)被提供給第三放大級(jí)623的第三電流源613。提供給第三電流源613的輸入信號(hào)減小了采用低壓降(LDO)電路形式地調(diào)壓電路605所需要的晶片面積，并保持第三級(jí)的增益不變。檢測(cè)PAIC晶片的溫度為三個(gè)電流源提供了最后的補(bǔ)償因子。對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)可以移除溫度變化對(duì)輸出端口601b發(fā)出的RF信號(hào)功率的影響。在第三實(shí)施例中，來自集成對(duì)數(shù)檢測(cè)器電路610的反饋信號(hào)提供給第三電流源613，因?yàn)樵搶?shí)施例中沒有采用電壓檢測(cè)電路來將檢測(cè)信號(hào)提供給第三電流源。
第三實(shí)施例中電路產(chǎn)生了一個(gè)電路晶片，利用對(duì)數(shù)檢測(cè)器電路610來提供輸出信號(hào)功率電平檢測(cè)。這有利地減小晶片尺寸和模塊尺寸，簡(jiǎn)化了校準(zhǔn)要求，減小了熱負(fù)載，并改善了減小的RF輸出信號(hào)功率電平上的效率。向第一和第二放大級(jí)提供有穩(wěn)定電源電壓，向第三放大級(jí)提供有未調(diào)節(jié)的電源電壓。因此，由于第三放大級(jí)未調(diào)節(jié)，調(diào)壓電路所需要的晶片面積大幅度減小。由于第一和第二放大級(jí)的功率要求減小，這允許調(diào)壓電路與PA集成在同一個(gè)IC內(nèi)，而不需要利用大量的晶片面積。另外，這個(gè)實(shí)施例以兩種方式克服了現(xiàn)有電流檢測(cè)機(jī)制的局限。首先，RF耦合感應(yīng)晶體管的使用減小了一部分RF輸出信號(hào)功率的感應(yīng)電阻損耗；其次，擴(kuò)展了帶有并聯(lián)的多級(jí)檢測(cè)電路的檢測(cè)方案的動(dòng)態(tài)范圍。
本發(fā)明的實(shí)施例優(yōu)選地提供了RF PA電路，使用通過控制端口實(shí)現(xiàn)的可變?cè)鲆婵刂铺峁?duì)RF輸出信號(hào)功率的精確控制。本發(fā)明的實(shí)施例允許基于溫度對(duì)RF輸出信號(hào)功率進(jìn)行嚴(yán)格控制，基于電源電壓變化對(duì)RF輸出信號(hào)功率進(jìn)行嚴(yán)格控制，以及從控制信號(hào)端口對(duì)RF輸出信號(hào)功率進(jìn)行控制。另外，本發(fā)明的實(shí)施例中所提供的控制端口支持與本技術(shù)領(lǐng)域的人員所了解的多種被廣泛接收的控制電路的連接。優(yōu)選地，本發(fā)明的實(shí)施例允許運(yùn)算電路存在于單個(gè)的晶片上，因此不需要連接一個(gè)以上的晶片，這減少了與其相關(guān)的制造成本。
雖然上面揭露了特定的電路設(shè)計(jì)，但是可以預(yù)見到，可根據(jù)本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)對(duì)該電路做出小修改并實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。例如，感應(yīng)電阻器651、652和653的阻抗不僅僅是級(jí)數(shù)不同?？蛇x擇性，根據(jù)PA性能，可在對(duì)數(shù)檢測(cè)電路中使用多于或少于三個(gè)的感應(yīng)電阻器。當(dāng)然，本發(fā)明的實(shí)施例也可用于LDMOS和PHEMT?？蛇x擇地，通常應(yīng)用在FET形器件上的反饋方案中，可用電壓源代替電流源，在本發(fā)明的實(shí)施例中直接指電流源。雖然本發(fā)明的實(shí)施例中所述的是NPN晶體管，但是PNP晶體管也可以使用。
本發(fā)明如上所述的實(shí)施例涉及功率放大器的功率控制。但是，本發(fā)明的實(shí)施例并不僅限于功率放大器控制。這些實(shí)施例所揭露的想法和概念同樣可用來控制其它的功率放大器品質(zhì)特征，例如輸出信號(hào)的諧波內(nèi)容、線性、光譜純度以及失真。
根據(jù)本發(fā)明還可提出多種其他實(shí)施例而不脫離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)和范圍。
權(quán)利要求
1.一種功率放大器電路，包括接收RF輸入信號(hào)的輸入端口；從其中提供RF輸出信號(hào)的輸出端口，所述RF輸出信號(hào)是所述RF輸入信號(hào)的放大形式；接收控制信號(hào)的控制端口；接收電源電壓的電源電壓輸入端口；溫度感測(cè)電路，用于感測(cè)所述功率放大器電路的溫度，并提供依據(jù)感測(cè)到的所述功率放大器電路的溫度生成的溫度信號(hào)；電壓檢測(cè)電路，用于檢測(cè)所述電源電壓的電勢(shì)，并提供依據(jù)所述檢測(cè)到的電勢(shì)生成的檢測(cè)信號(hào)；具有第一增益的第一放大級(jí)，用來對(duì)由所述RF輸入信號(hào)衍生出的信號(hào)和所述RF輸入信號(hào)兩者中的一個(gè)進(jìn)行放大，從而生成第一放大后RF信號(hào)，所述第一放大級(jí)接收所述溫度信號(hào)、檢測(cè)信號(hào)和控制信號(hào)三者中的至少一個(gè)，并據(jù)此改變所述第一增益；以及具有第二增益的第二放大級(jí)，用來對(duì)由所述第一放大后信號(hào)衍生出的信號(hào)和所述第一放大后RF信號(hào)兩者中的一個(gè)進(jìn)行放大，所述第二放大級(jí)接收所述控制信號(hào)、溫度信號(hào)和檢測(cè)信號(hào)三者中的至少一個(gè)，并據(jù)此改變所述第二增益，所述第二放大級(jí)與所述電源電壓輸入端口直接連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率放大器電路，包括調(diào)壓電路，用于接收所述電源電壓，并將穩(wěn)定電源電壓提供給所述第一放大級(jí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率放大器電路，其中所述調(diào)壓電路包括FET，所述FET的漏極和源極引出端兩者中的一個(gè)與所述電源電壓輸入端口相連以接收所述電源電壓，另一個(gè)與所述第一放大級(jí)相連以提供穩(wěn)定電源電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功率放大器電路，其中所述調(diào)壓電路包括運(yùn)算放大器電路，所述運(yùn)算放大器電路具有第一輸入端口、第二輸入端口以及輸出端口，所述第一輸入端口與所述控制端口相連以接收控制信號(hào)，所述輸出端口與所述FET的柵極引出端相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的功率放大器電路，包括第一加法電路，具有輸出端口、第一輸入端口、第二輸入端口和第三輸入端口，所述輸出端口與所述運(yùn)算放大器電路的第二輸入端口相連，所述第一輸入端口與所述FET的漏極和源極引出端兩者中的一個(gè)相連以接收一部分穩(wěn)定電源電壓，所述第二輸入端口與所述電壓檢測(cè)電路相連以接收檢測(cè)信號(hào)，所述第三輸入端口與所述溫度感測(cè)電路相連以從中接收溫度信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的功率放大器電路，包括設(shè)置在所述FET的漏極和源極引出端兩者中的一個(gè)與所述運(yùn)算放大器電路的第二輸入端口之間的反饋檢測(cè)電路，所述反饋檢測(cè)電路接收來自所述FET的一部分穩(wěn)定電源電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的功率放大器電路，其中所述反饋檢測(cè)電路包括有分壓電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的功率放大器電路，其中所述反饋檢測(cè)電路包括有幅變電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的功率放大器電路，其中所述反饋檢測(cè)電路與所述功率放大器電路集成在同一晶片上。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率放大器電路，其中所述調(diào)壓電路與所述功率放大器電路集成在同一晶片上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率放大器電路，包括檢測(cè)器電路，具有與所述功率放大器電路輸出端口相連的輸入端口以確定RF輸出信號(hào)功率電平，還具有輸出端口以將輸出電平信號(hào)提供給所述第一放大級(jí)和第二放大級(jí)中的至少一個(gè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率放大器電路，包括檢測(cè)器電路，具有與所述功率放大器電路輸出端口相連的輸入端口以確定RF輸出信號(hào)功率電平，還具有輸出端口以將輸出電平信號(hào)提供給所述第一放大級(jí)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率放大器電路，包括檢測(cè)器電路，具有與所述功率放大器電路輸出端口相連的輸入端口以確定RF輸出信號(hào)功率電平，還具有輸出端口以將輸出電平信號(hào)提供給所述第二放大級(jí)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率放大器電路，包括檢測(cè)器電路，具有與所述功率放大器電路輸出端口相連的輸入端口以確定RF輸出信號(hào)功率電平，還具有輸出端口以提供輸出電平信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的功率放大器電路，其中所述檢測(cè)器電路與所述功率放大器電路集成在同一晶片上。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的功率放大器電路，其中所述檢測(cè)器電路包括至少一個(gè)差分放大器電路，所述差分放大器電路具有第一輸入端口、第二輸入端口和輸出端口，所述第一輸入端口與所述檢測(cè)器電路輸入端口相連，所述第二輸入端口接收從RF輸出信號(hào)電流鏡得到的電流。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的功率放大器電路，其中所述檢測(cè)器電路包括第二加法電路，所述第二加法電路包括至少一個(gè)輸入端口以及輸出端口，所述至少一個(gè)輸入端口與所述至少一個(gè)差分放大器電路的輸出端口相連，所述輸出端口與所述第一放大級(jí)和第二放大級(jí)中的至少一個(gè)相連。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的功率放大器電路，其中所述檢測(cè)器電路包括至少一個(gè)感應(yīng)晶體管，所述感應(yīng)晶體管具有發(fā)射級(jí)引出端、集電極引出端和基極引出端，所述發(fā)射級(jí)和集電極引出端兩者中的一個(gè)接地，另一個(gè)與所述至少一個(gè)差分放大器電路的第二輸入端口相連；至少一個(gè)感應(yīng)電阻器，與所述至少一個(gè)差分放大器電路的第一和第二輸入端口并聯(lián)設(shè)置；以及鏡像晶體管，所述鏡像晶體管的發(fā)射級(jí)和集電極引出端兩者中的一個(gè)接地，另一個(gè)與所述檢測(cè)器電路的輸入端口相連，所述電流鏡像晶體管的基極引出端與所述至少一個(gè)感應(yīng)晶體管的基極引出端相連，所述鏡像晶體管對(duì)RF輸出信號(hào)電流進(jìn)行電流鏡像。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率放大器電路，其中每個(gè)放大級(jí)包括至少一個(gè)晶體管，所述晶體管的發(fā)射級(jí)和集電極引出端兩者中的一個(gè)與所述電源電壓和穩(wěn)定電源電壓兩者中的一個(gè)相連，所述發(fā)射級(jí)和集電極引出端兩者中的另一個(gè)接地。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的功率放大器電路，其中每個(gè)放大級(jí)包括至少一個(gè)電流源，與所述至少一個(gè)晶體管的基極引出端相連。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的功率放大器電路，其中所述至少一個(gè)電流源與所述功率放大器電路集成在同一晶片上。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率放大器電路，包括設(shè)置在所述第一放大級(jí)和第二放大級(jí)之間的電容器。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率放大器電路，其中所述電壓檢測(cè)電路和所述溫度感測(cè)電路以及所述第一放大級(jí)和第二放大級(jí)集成在同一晶片上。
24.一種多級(jí)放大電路的工作方法，包括以下步驟提供具有第一增益的第一放大級(jí)，用來接收由所述RF輸入信號(hào)衍生出的信號(hào)以及所述RF輸入信號(hào)兩者中的一個(gè)以進(jìn)行放大；對(duì)由所述RF輸入信號(hào)衍生出的信號(hào)和所述RF輸入信號(hào)進(jìn)行放大，從而生成第一放大后RF信號(hào)，在對(duì)由所述RF輸入信號(hào)衍生出的信號(hào)和所述RF輸入信號(hào)兩者中的一個(gè)進(jìn)行放大的同時(shí)，依據(jù)溫度、電源電壓波動(dòng)和控制信號(hào)幅度三者中的至少一個(gè)對(duì)所述第一放大級(jí)進(jìn)行補(bǔ)償；提供具有第二增益的第二放大級(jí)，用于接收由所述第一放大后信號(hào)衍生出的信號(hào)和所述第一放大后信號(hào)兩者中的一個(gè)；將所述電源電壓提供給所述第二放大級(jí)，并且所述電源電壓的電勢(shì)與所述第二放大級(jí)接收到的電勢(shì)之間沒有實(shí)質(zhì)的電壓降；以及使用所述第二放大級(jí)對(duì)由所述第一放大后信號(hào)衍生出的信號(hào)和所述第一放大后信號(hào)兩者中的一個(gè)進(jìn)行放大，從而生成所述RF輸出信號(hào)，在對(duì)由所述第一放大后RF信號(hào)衍生出的信號(hào)和所述第一放大后信號(hào)兩者中的一個(gè)進(jìn)行放大的同時(shí)，依據(jù)溫度和電源電壓波動(dòng)兩者中的至少一個(gè)對(duì)所述第二放大級(jí)進(jìn)行補(bǔ)償。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述補(bǔ)償步驟包括改變其增益的步驟。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述第一放大級(jí)基于溫度和電源電壓波動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，所述第二放大級(jí)基于控制信號(hào)幅度進(jìn)行補(bǔ)償。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述第一放大級(jí)基于溫度進(jìn)行補(bǔ)償，所述第二放大級(jí)基于控制信號(hào)幅度和電源電壓波動(dòng)以及溫度進(jìn)行補(bǔ)償。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述第一放大級(jí)基于溫度進(jìn)行補(bǔ)償，所述第二放大級(jí)基于控制信號(hào)幅度和溫度進(jìn)行補(bǔ)償。
29.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，包括接收穩(wěn)定電源電壓給所述第一放大級(jí)的步驟。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，包括根據(jù)所述控制信號(hào)改變所述穩(wěn)定電源電壓的步驟。
31.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，包括根據(jù)所述控制信號(hào)改變所述第一增益的步驟。
32.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，包括根據(jù)所述控制信號(hào)改變所述第二增益的步驟。
33.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述補(bǔ)償步驟包括以下步驟感測(cè)所述功率放大器電路的溫度以確定溫度信號(hào)；以及根據(jù)所述溫度信號(hào)改變所述第一增益。
34.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中接收穩(wěn)定電源電壓的步驟包括以下步驟感測(cè)所述功率放大器電路的溫度以確定溫度信號(hào)；以及根據(jù)所述溫度信號(hào)改變所述穩(wěn)定電源電壓。
35.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中接收穩(wěn)定電源電壓的步驟包括以下步驟檢測(cè)電源電壓的電勢(shì)以確定檢測(cè)信號(hào)；以及根據(jù)所述檢測(cè)信號(hào)改變所述穩(wěn)定電源電壓。
36.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，包括以下步驟檢測(cè)電源電壓的電勢(shì)以確定檢測(cè)信號(hào)；以及根據(jù)所述檢測(cè)信號(hào)改變所述第一放大級(jí)的第一增益。
37.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，包括以下步驟感測(cè)所述功率放大器電路的溫度以確定溫度信號(hào)；檢測(cè)電源電壓的電勢(shì)以確定檢測(cè)信號(hào)；接收一部分穩(wěn)定電源電壓；將所接收的穩(wěn)定電源電壓部分與所述檢測(cè)信號(hào)和所述溫度信號(hào)加總，從而生成總和信號(hào)；以及根據(jù)所述總和信號(hào)改變所述穩(wěn)定電源電壓。
38.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，包括以下步驟檢測(cè)所述RF輸出信號(hào)中的一部分電流，從而確定輸出電平信號(hào)；以及將所述輸出電平信號(hào)提供給所述第一放大級(jí)。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，包括根據(jù)所述輸出電平信號(hào)改變所述第一放大級(jí)的第一增益的步驟。
40.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中所述檢測(cè)步驟包括以下步驟對(duì)所述RF輸出信號(hào)電流進(jìn)行電流鏡像，從而生成RF輸出信號(hào)鏡像電流；以及對(duì)所述RF輸出信號(hào)鏡像電流進(jìn)行對(duì)數(shù)放大，從而將輸出電平信號(hào)提供給所述第一放大級(jí)。
41.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，包括以下步驟檢測(cè)所述RF輸出信號(hào)的一部分電流，從而確定輸出電平信號(hào)；以及將所述輸出電平信號(hào)提供給所述第二放大級(jí)。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，包括根據(jù)所述輸出電平信號(hào)改變所述第二放大級(jí)的第二增益的步驟。
43.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中所述檢測(cè)步驟包括以下步驟對(duì)所述RF輸出信號(hào)電流進(jìn)行電流鏡像，從而生成RF輸出信號(hào)鏡像電流；以及對(duì)所述RF輸出信號(hào)鏡像電流進(jìn)行對(duì)數(shù)放大，從而將輸出電平信號(hào)提供給所述第二放大級(jí)。
44.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中所述檢測(cè)步驟包括以下步驟檢測(cè)第一RF輸出信號(hào)功率電平，從而提供第一輸出電平信號(hào)；檢測(cè)第二RF輸出信號(hào)功率電平，從而提供第二輸出電平信號(hào)；將所檢測(cè)的第一輸出電平信號(hào)和所檢測(cè)的第二輸出電平信號(hào)加總，從而生成總和信號(hào)；以及根據(jù)所述總和信號(hào)提供所述輸出電平信號(hào)。
45.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中所述檢測(cè)步驟包括以下步驟提供具有第一阻抗的第一電阻器；使用所述第一電阻器的第一阻抗檢測(cè)所述RF輸出電流的第一鏡像電流；提供具有第二阻抗的第二電阻器；使用所述第二電阻器的第二阻抗檢測(cè)所述RF輸出電流的第二鏡像電流；將所檢測(cè)的第一鏡像電流與所檢測(cè)的第二鏡像電流加總，從而提供總和信號(hào)；以及根據(jù)所述總和信號(hào)生成所述輸出電平信號(hào)。
46.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，包括以下步驟除了改變所述RF輸出信號(hào)的輸出功率外，還改變所述第一增益和第二增益。
全文摘要
現(xiàn)有的功率放大器結(jié)構(gòu)使用了較大的晶片面積，并利用多集成電路技術(shù)，凈生產(chǎn)成本很高，封裝面積較大。本發(fā)明提出一種新的方案，其中，使用了幾個(gè)傳感和控制信號(hào)，對(duì)與集成半導(dǎo)體功率放大器相關(guān)的關(guān)鍵值進(jìn)行較好的和總的控制。對(duì)于實(shí)現(xiàn)最好制造和最經(jīng)濟(jì)的集成放大器來說，這些傳感和控制信號(hào)如何實(shí)現(xiàn)以及在哪里實(shí)現(xiàn)是很關(guān)鍵的。根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，提供一種帶有雙反饋低功率調(diào)壓電路的三級(jí)功率放大器集成電路。根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，提供一種用于三級(jí)功率放大器集成電路的具有低RF輸出信號(hào)功率調(diào)節(jié)的電流源反饋電路。根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例，提供一種與三級(jí)功率放大器集成電路結(jié)合的集成對(duì)數(shù)電流檢測(cè)器電路形式的檢測(cè)器電路。本發(fā)明的三個(gè)實(shí)施例有利地克服了現(xiàn)有技術(shù)的局限性。
文檔編號(hào)H03F3/195GK1820409SQ200480018109
公開日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2004年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月27日
發(fā)明者馬克·多爾蒂, 約翰·吉利斯, 米歇爾·麥克帕特林, 戴維·赫爾姆斯, 菲利普·安東涅蒂 申請(qǐng)人:希格半導(dǎo)體(美國(guó))公司