專利名稱：帶有功率控制模式的功率放大器偏置電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種放大器偏置電路，尤其涉及一種用于手機(jī)上以提高手 機(jī)發(fā)射效率的帶有功率控制模式的功率放大器偏置電路。
背景技術(shù)：
在無線移動(dòng)通信系統(tǒng)中，功率放大器是決定移動(dòng)終端電池使用時(shí)間的關(guān)鍵 部件。目前使用最多的移動(dòng)終端是各種制式的手機(jī)，例如GSM、 WCDMA、 TD-SCDMA等，為了延長(zhǎng)手機(jī)的通話時(shí)間和待機(jī)時(shí)間，通常利用偏置電路來提 高功率放大器的功率附加效率(Power Added Efficiency ，縮寫為PAE , PAE-Poiit-Pin/Pdc)，這主要是因?yàn)殡姵氐娜萘渴艿绞謾C(jī)體積、重量的限制，所 以需要提高手機(jī)功率放大器的PAE來提高電池使用時(shí)間，即通話時(shí)間和待機(jī)時(shí) 間。對(duì)于傳統(tǒng)的功率放大器，其最高的PAE—般出現(xiàn)在發(fā)射功率等級(jí)最大的時(shí) 候，當(dāng)發(fā)射功率等級(jí)降低時(shí)，功率放大器的PAE也會(huì)相應(yīng)降低。而手機(jī)的發(fā)射 功率是隨著手機(jī)與基站距離遠(yuǎn)近而不斷變化的，因此，提高低發(fā)射功率時(shí)的PAE 是延長(zhǎng)手機(jī)通話時(shí)間和待機(jī)時(shí)間的關(guān)鍵。
如圖1所示的方框1中的部分是一種傳統(tǒng)的線性化偏置電路，它本身是不 具備功率模式控制功能的。通過控制Vm來控制抽取電流IT3,從而控制放大管 HBT2的靜態(tài)偏置電流，改變它的工作狀態(tài)，在輸入功率降低的時(shí)候，降低直流 工作點(diǎn)，減少功放消耗的直流功率，從而提高低輸入功率下的PAE。具體推導(dǎo)過 程如下
工b2 = (Vref-Vj /R「Id-工T3
IC1=A^It^A沖(A2 + 1)+Ib2二A,(A2+l)+[(Vref-Vj/R, —ID—IT3)]
其中，Al和A2分別為晶體管HBT1和HBT2的電路放大倍數(shù)。這樣我們就可 以通過控制加到V，端的高低電平，來使晶體管HBT1工作在高低兩種功率模式， 從而提高低輸入功率下的PAE。
現(xiàn)有的偏置電路中在控制電壓輸入端V，與上述線性偏置電路1之間加入 了功率模式控制單元，如圖3中框圖部分，該功率模式控制單元包括晶體管HBT2 和晶體管HBT3，晶體管HBT2的集電極與線性偏置電路的晶體管HBT1的基極相 連，晶體管HBT2的發(fā)射極與晶體管HBT3的基極相連并通過 一下拉電阻接地，晶體管HBT2基極與晶體管HBT3的集電極相連并通過一上拉電阻接Ve。、，晶體管 HBT3的發(fā)射極也接地，該電路工作原理如下
當(dāng)V,為低電平時(shí)，晶體管HBT2和晶體管HBT3關(guān)斷，161為0,偏置電路中 沒有電流流入功率模式控制單元，晶體管HBT0為高偏置電流狀態(tài)。當(dāng)V,電壓 超過兩倍V^的時(shí)，晶體管HBT2和晶體管HBT3導(dǎo)通，功率模式控制單元從偏置 電路中抽取電流Iw，導(dǎo)致晶體管HBT1的基極和發(fā)射極電流降低，晶體管HBT0 中的電流也降低，從而工作在低偏置狀態(tài)。這樣，晶體管HBTO就可以根據(jù)輸出 功率的大小選擇偏置狀態(tài)，使電路既能滿足線性要求，又能提高在低輸出功率 時(shí)的效率。
但由于V,端的電壓是來自基帶的控制信號(hào)，它的電平會(huì)有不同程度的擺
動(dòng)，會(huì)造成抽取電流Ib,的變化，這有可能會(huì)導(dǎo)致功率放大管不能準(zhǔn)確的在兩種 功率模式下切換。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種功率模式穩(wěn)定從而 可提高手機(jī)的通話時(shí)間和待機(jī)時(shí)間的具有功率控制模式的功率放大器偏置電 路。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是 一種帶有功率控制模式 的功率放大器偏置電路，它具有
控制電壓輸入端，其用于接收來自基帶的控制電壓；
線性偏置電路，所述的線性偏置電路包括第一晶體管和第二晶體管，所述 的第一晶體管的基極與第二晶體管的發(fā)射極相連接；
功率模式控制單元，所述的功率模式控制單元用于從所述的線性偏置電路 中抽取電流以控制第一晶體管的偏置狀態(tài)；
所述的功率模式控制單元包括集電極與所述的第二晶體管的基極相連接的 第三晶體管、集電極與所述的第三晶體管發(fā)射極相連接的第五晶體管、基極與 所述的第五晶體管基極相連接的第四晶體管，所述的第三晶體管基極與第四晶 體管集電極相連接并通過一上拉電阻與所述的控制電壓輸入端相連接，且第四 晶體管與第五晶體管的發(fā)射極分別接地。
更進(jìn)一步地，所述的各晶體管為異質(zhì)結(jié)雙極晶體管。
所述的第三晶體管、第四晶體管、第五晶體管具有相同的器件特性。由于上述技術(shù)方案的運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)本 實(shí)用新型的功率模式控制單元中的第四晶體管與第五晶體管構(gòu)成一個(gè)電流鏡， 第三晶體管的發(fā)射極和第五晶體管的集電極串聯(lián)到一起。由于第五晶體管集電 極和發(fā)射極間的等效電阻非常高，第三晶體管的集電極電流是高度穩(wěn)定的。假 設(shè)各晶體管具有相同的器件特性，那么它們就有相同的電路放大倍數(shù)，則抽取 電流對(duì)于Vw端的電壓擺動(dòng)不敏感，從而達(dá)到穩(wěn)定功率模式的目的。


附圖1為本實(shí)用新型帶有功率模式控制單元的功率放大器偏置電路的電原 理框附圖2為本實(shí)用新型功率模式控制單元的電路附圖3為現(xiàn)有帶有功率模式控制單元的功率放大器偏置電路的原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖、舉例詳細(xì)說明本實(shí)用新型的具體內(nèi)容
如圖1所示的功率放大器偏置電路，包括一用于接收來自基帶的控制電壓 輸入端VC()N、線性偏置電路1、功率模式控制單元2，其中，線性偏置電路1 包括第一晶體管HBT1和第二晶體管HBT2，第一晶體管HBT1的基極與第二晶 體管HBT2的發(fā)射極相連接，第一晶體管HBT1的集電極作為輸出端，第二晶 體管HBT2的集電極接參考電壓、基極通過拉電阻Rl與參考電壓連接。
功率模式控制單元2連接在控制電壓輸入端Vcots與線性偏置電路1之間， 其用于從所述的線性偏置電路1中抽取電流以控制第一晶體管HBT1的偏置狀 態(tài)，具體電路連接如圖2所示，該功率模式控制單元包括集電極與第二晶體管 HBT2的基極相連接的第三晶體管HBT3、集電極與第三晶體管HBT3發(fā)射極相 連接的第五晶體管HBT5、基極與第五晶體管HBT5基極相連接的第四晶體管 HBT4，所述的第三晶體管HBT3基極與第四晶體管HBT4集電極相連接并通過 一上拉電阻R2與控制電壓輸入端VcoN相連接，且第四晶體管HBT4與第五晶 體管HBT5的發(fā)射極分別接地，上述各晶體管為異質(zhì)結(jié)雙極晶體管。
電路具體原理如下
第四晶體管HBT4和第五晶體管HBT5構(gòu)成一個(gè)電流鏡，第三晶體管HBT3 的發(fā)射極和第五晶體管HBT5的集電極串聯(lián)在一起。由于第五晶體管HBT5集電極和發(fā)射極間的等效電阻非常高，第三晶體管HBT3的集電極電流是高度穩(wěn)定的。 假設(shè)晶體管HBT3、 HBT4和HBT5具有相同的器件特性，那么它們就有相同的電 路放大倍數(shù)A，可以用等式來表示A3=A4=A5， IB4=IB5=IB， Ie4=I :5。則I"的推 導(dǎo)過程如下
E3 = 2iE+ Ics = Ics +寧 昱R = !B2十！C4 = ^十^f'13
因此，Ta —A2 A 'R ，從中可以清楚的看出，電流放大系數(shù)A越大，貝ij IT:i 與L相差的越小，也就是說抽取電流It3対于V^端的電壓擺動(dòng)不敏感，從而達(dá) 到穩(wěn)定功率模式的目的。
權(quán)利要求1、一種帶有功率控制模式的功率放大器偏置電路，它具有控制電壓輸入端(VCON)，其用于接收來自基帶的控制電壓；線性偏置電路(1)，所述的線性偏置電路(1)包括第一晶體管(HBT1)和第二晶體管(HBT2)，所述的第一晶體管(HBT1)的基極與第二晶體管(HBT2)的發(fā)射極相連接；功率模式控制單元(2)，所述的功率模式控制單元(2)用于從所述的線性偏置電路(1)中抽取電流以控制第一晶體管(HBT1)的偏置狀態(tài)；其特征在于所述的功率模式控制單元(2)包括集電極與所述的第二晶體管(HBT2)的基極相連接的第三晶體管(HBT3)、集電極與所述的第三晶體管(HBT3)發(fā)射極相連接的第五晶體管(HBT5)、基極與所述的第五晶體管(HBT5)基極相連接的第四晶體管(HBT4)，所述的第三晶體管(HBT3)基極與第四晶體管(HBT4)集電極相連接并通過一上拉電阻(R2)與所述的控制電壓輸入端(VCON)相連接，且第四晶體管(HBT4)與第五晶體管(HBT5)的發(fā)射極分別接地。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有功率控制模式的功率放大器偏置電路，其特 征在于所述的各晶體管為異質(zhì)結(jié)雙極晶體管。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶有功率控制模式的功率放大器偏置電路， 其特征在于所述的第三晶體管(HBT3)、第四晶體管(HBT4)、第五晶體管(HBT5)具有相同的器件特性。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種帶有功率控制模式的功率放大器偏置電路，它具有控制電壓輸入端、線性偏置電路、功率模式控制單元，功率模式控制單元包括第三晶體管、集電極與第三晶體管發(fā)射極相連接的第五晶體管、基極與第五晶體管基極相連接的第四晶體管，第三晶體管基極與第四晶體管集電極相連接并通過一上拉電阻與控制電壓輸入端相連接，且第四晶體管與第五晶體管的發(fā)射極分別接地，由于第五晶體管集電極和發(fā)射極間的等效電阻非常高，第三晶體管的集電極電流是高度穩(wěn)定的。假設(shè)各晶體管具有相同的器件特性，那么它們就有相同的電路放大倍數(shù)，則抽取電流對(duì)于V_CON端的電壓擺動(dòng)不敏感，從而達(dá)到穩(wěn)定功率模式的目的。
文檔編號(hào)H03F1/02GK201266907SQ200820137568
公開日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2008年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月5日
發(fā)明者張海英, 畢曉君, 陳立強(qiáng) 申請(qǐng)人:德可半導(dǎo)體(昆山)有限公司