專利名稱：偏置控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制放大器的偏置的偏置控制電路。
背景技術(shù)：
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex)因?yàn)槭抢昧苏活l率的多載波傳送方式，所以頻率利用效率高且在多路失真(multipath distortion)方面具有較強(qiáng)的特性。OFDM調(diào)制波因?yàn)榫哂懈叻逯狄驍?shù)，所以如果放大器的回退(back-off)不夠充分，則會(huì)產(chǎn)生由于放大器的非線性失真而在傳送質(zhì)量方面發(fā)生劣化，或者由于頻譜的旁瓣電平(sidelobe level)升高而鄰接頻道干擾量增加的問題。另外,在進(jìn)行A級(jí)動(dòng)作或者進(jìn)行AB級(jí)動(dòng)作的放大器中，因?yàn)槿绻赝耍瑒t放大器的效率降低，所以謀求即使在取得回退的動(dòng)作點(diǎn)上也能夠以效率不降低的形式進(jìn)行控制的放大方式。作為這樣的放大方式眾所周知有包絡(luò)線跟蹤(envelope tracking)方式,例如在專利文獻(xiàn)I的日本專利申請(qǐng)公開2010-206545號(hào)公報(bào)中有方案提出對(duì)輸入信號(hào)的包絡(luò)線進(jìn)行檢波并且根據(jù)包絡(luò)線的電平是否超過閾值來變更放大器的偏置電壓的方式。另外，在國際公開W002/003545號(hào)公報(bào)中有方案提出跟隨輸入信號(hào)的包絡(luò)線的電平變動(dòng)而由電流反射鏡電路(current mirror circuit)來調(diào)整放大器的偏置電流的方式?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特開2010-206545號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2:國際公開W002/003545號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的技術(shù)問題但是,關(guān)于在日本特開2010-206545號(hào)公報(bào)中所記載的放大方式,在放大器是由雙極型晶體管(bipolar transistor)所構(gòu)成的情況下,如果偏置電壓的控制變得不連續(xù)，則集電極電流過剩地進(jìn)行流動(dòng)，其結(jié)果將會(huì)產(chǎn)生所謂放大器的線性劣化的問題。另外，抑制放大器的偏置電壓的電路因?yàn)槭怯蓴?shù)字信號(hào)處理器所構(gòu)成，所以電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且規(guī)模變大。另外，關(guān)于在國際公開W002/003545號(hào)公報(bào)中所記載的放大方式，如果輸入信號(hào)的包絡(luò)線的電平小，則因?yàn)楸惶峁┙o放大器的偏置電流也變小，所以會(huì)產(chǎn)生所謂放大器的增益發(fā)生降低的問題。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種既能夠緩和放大器的失真特性，又能夠抑制相對(duì)于低電平高頻信號(hào)的增益降低的偏置控制電路。解決技術(shù)問題的手段為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所涉及的偏置控制電路是一種對(duì)放大高頻信號(hào)的放大器的偏置進(jìn)行控制的偏置控制電路，并具備對(duì)高頻信號(hào)的包絡(luò)線進(jìn)行檢波的檢波器、將一定的偏置電流提供給放大器的第一偏置電路、將跟隨高頻信號(hào)的包絡(luò)線的電平變動(dòng)而變動(dòng)的偏置電流提供給放大器的第二偏置電路。因?yàn)榧词乖诟哳l信號(hào)電平小的情況下，也從第一偏置電路將一定的偏置電流提供給放大器，所以能夠抑制放大器的增益降低并且能夠確保穩(wěn)定動(dòng)作。另外，因?yàn)楦S高頻信號(hào)的包絡(luò)線的電平變動(dòng)而變動(dòng)的偏置電流從第二偏置電路被提供給放大器，所以能夠緩和放大器的失真特性。優(yōu)選為第一偏置電路將與高頻信號(hào)的包絡(luò)線的電平無關(guān)的一定的偏置電流提供給所述放大器。由此，因?yàn)榧词乖诟哳l信號(hào)的電平為低的情況下，也將最低限的偏置電流提供給放大器，所以能夠抑制放大器的增益降低并且能夠確保穩(wěn)定動(dòng)作。優(yōu)選為，第二偏置電路在高頻信號(hào)的包絡(luò)線的電平超過閾值的時(shí)候，將跟隨包絡(luò)線的電平變動(dòng)而變動(dòng)的偏置電流提供給放大器。由此，例如在放大器是由雙極型晶體管所構(gòu)成的情況下，能夠抑制集電極電流相對(duì)于高頻信號(hào)的包絡(luò)線的電平變動(dòng)發(fā)生急劇變化并且能夠保持放大器的線性。偏置控制電路也可以進(jìn)一步具備電流逆流防止電路，其被插入到用于從第一以及第二偏置電路將偏置電流提供給放大器的各個(gè)電流路徑中。由此，就能夠防止第一偏置電路與第二偏置電路之間的偏置電流的逆流。優(yōu)選為，第一偏置電路為電流反射鏡電路(current mirror circuit),其提供與高頻信號(hào)的包絡(luò)線的電平無關(guān)、將具有一定電流值的基準(zhǔn)電流乘以第一鏡比(mirrorratio)而得到的偏置電流；優(yōu)選為，第二偏置電路為電流反射鏡電路，其在高頻信號(hào)的包絡(luò)線的電平超過閾值的時(shí)候，提供將跟隨包絡(luò)線的電平變動(dòng)而變動(dòng)的基準(zhǔn)電流乘以第二鏡比而得到的偏置電流。根據(jù)電流反射鏡電路，能夠由晶體管的接合面積比、電源電壓或者電流調(diào)整用電阻等來容易地生成跟隨高頻信號(hào)的包絡(luò)線的電平變動(dòng)而變動(dòng)的偏置電流。檢波器和第一偏置電路以及第二偏置電路優(yōu)選為以與放大器并聯(lián)連接的形式進(jìn)行構(gòu)成。像這樣的電路結(jié)構(gòu)，適宜于偏置控制電路的單芯片集成化。偏置控制電路也可以進(jìn)一步具備將跟隨高頻信號(hào)的包絡(luò)線的電平變動(dòng)而變動(dòng)的偏置電流提供給放大器的第三偏置電路。由此，能夠精密地提供考慮了放大器的失真特性的偏置電流。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明所涉及的偏置控制電路，既能夠緩和放大器的失真特性，又能夠有效地抑制相對(duì)于低電平高頻信號(hào)的增益降低。


圖1是表示實(shí)施例1所涉及的偏置控制電路結(jié)構(gòu)的方塊圖。圖2是表示實(shí)施例1所涉及的第一偏置電路結(jié)構(gòu)的電路圖。圖3是表示實(shí)施例1所涉及的第二偏置電路結(jié)構(gòu)的電路圖。圖4是表示實(shí)施例1所涉及的偏置控制電路的動(dòng)作的圖表。圖5是表示實(shí)施例2所涉及的偏置控制電路結(jié)構(gòu)的方塊圖。圖6是表示實(shí)施例2所涉及的偏置控制電路動(dòng)作的圖表。
具體實(shí)施例方式以下是參照各附圖并就本發(fā)明所涉及的實(shí)施例進(jìn)行說明。對(duì)于相同電路標(biāo)注相同符號(hào)并省略重復(fù)的說明。實(shí)施例1圖1是表示實(shí)施例1所涉及的偏置控制電路10結(jié)構(gòu)的方塊圖。放大器20是用于對(duì)被輸入到輸入端子71的高頻信號(hào)(例如OFDM調(diào)制信號(hào))實(shí)施電力放大并且將該放大結(jié)果輸出至輸出端子72的功率放大器。放大器20是由一個(gè)以上的雙極型晶體管等所構(gòu)成。在放大器20的前級(jí)設(shè)置有為了將輸入信號(hào)源的阻抗匹配于放大器20的輸入阻抗的匹配電路21，在放大器20的后級(jí)設(shè)置有用于將放大器20的輸出阻抗匹配于負(fù)載阻抗的匹配電路22。偏置控制電路10是用于控制提供給放大器20的偏置電流的電路。偏置控制電路10具備對(duì)高頻信號(hào)的包絡(luò)線實(shí)施檢波的檢波器11、將一定的偏置電流提供給放大器20的第一偏置電路12、將跟隨高頻信號(hào)的包絡(luò)線的電平變動(dòng)(電壓變動(dòng))而變動(dòng)的偏置電流提供給放大器20的第二偏置電路14。檢波器11和第一偏置電路12以及第二偏置電路14并聯(lián)連接于放大器20，從而適宜于偏置控制電路10的單芯片集成化。檢波器11是公知的包絡(luò)線檢波電路，例如是由二極管等檢波元件以及電容器等平滑電路所構(gòu)成。圖2是表示第一偏置電路12結(jié)構(gòu)的電路圖。第一偏置電路12是具備輸入晶體管31、輸出晶體管32以及電阻元件33來進(jìn)行構(gòu)成的電流反射鏡電路。如同圖所示，輸入晶體管31的柵極與輸出晶體管32的柵極相連接，輸入晶體管31的源極和輸出晶體管32的源極被連接于共通電源。另外，輸入晶體管31的柵極.漏極之間被短路，在該漏極上連接有電阻元件33。流過輸入晶體管31的漏極的基準(zhǔn)電流IMfl與高頻信號(hào)的包絡(luò)線的電平(電壓)無關(guān)而為一定，該電流值由電源電壓以及電阻元件33進(jìn)行調(diào)整。流過輸出晶體管32的漏極的電流I1具有基準(zhǔn)電流Irefl乘以第一鏡比而得到的電流值，并作為一定的偏置電流而被提供給放大器20。第一鏡比能夠由晶體管31，32的接合面積進(jìn)行調(diào)整。圖3是表示第二偏置電路14的結(jié)構(gòu)的電路圖。第二偏置電路14是具備輸入晶體管41、輸出晶體管42、開關(guān)晶體管43以及電阻元件44而構(gòu)成的電流反射鏡電路(currentmirror circuit)。如該圖所示,開關(guān)晶體管43的集電極通過電阻元件44被連接于電源,其基極被連接于檢波器11的輸出，其發(fā)射極共通地連接于輸入晶體管41的基極以及輸出晶體管42的基極。另外，輸入晶體管41的集電極被連接于開關(guān)晶體管43的基極，輸出晶體管42的集電極被連接于電源。開關(guān)晶體管43在其基極被輸入的高頻信號(hào)的包絡(luò)線的電平超過第一閾值電壓Vthl的時(shí)候成為打開(on)狀態(tài)，并且在高頻信號(hào)的包絡(luò)線的電平為第一閾值電壓Vthl以下的時(shí)候成為關(guān)閉(off)狀態(tài)。第一閾值電壓Vthl的值優(yōu)選為在放大器20的失真特性的劣化即將顯現(xiàn)之前或者在比這更之前(I 3dB左右)，使開關(guān)晶體管43成為打開狀態(tài)那樣的值。如果開關(guān)晶體管43成為打開狀態(tài)，則因?yàn)檩斎刖w管41的基極電流跟隨高頻信號(hào)的包絡(luò)線的電平變動(dòng)而發(fā)生變動(dòng)，所以流過輸入晶體管41的發(fā)射極的基準(zhǔn)電流Iref2也跟隨高頻信號(hào)的包絡(luò)線的電平變動(dòng)而發(fā)生變動(dòng)。流過輸出晶體管42的發(fā)射極的電流I2具有基準(zhǔn)電流Iref2乘以第二鏡比而得到的電流值，并作為跟隨高頻信號(hào)的包絡(luò)線的電平變動(dòng)而發(fā)生變動(dòng)的偏置電流被提供給放大器20。第二鏡比能夠由晶體管41，42的接合面積進(jìn)行調(diào)整。圖4是表示偏置控制電路10的動(dòng)作的圖表，其橫軸表示高頻信號(hào)的包絡(luò)線的信號(hào)電平，其縱軸表示偏置電流。符號(hào)51，52分別是表示圖2以及圖3所記載的偏置電流I1, I2,符號(hào)53是表示從偏置控制電路10提供給放大器20的整體偏置電流。偏置電流53是兩個(gè)偏置電流51，52相加的結(jié)果。如該圖所示，因?yàn)樵诟哳l信號(hào)的包絡(luò)線的電平為第一閾值電壓Vthl以下的時(shí)候，一定的偏置電流51被穩(wěn)定地提供給放大器20，所以既能夠抑制相對(duì)于低電平高頻信號(hào)的放大器20的增益降低又能夠?qū)崿F(xiàn)電力低消耗。另外，因?yàn)槿绻哳l信號(hào)的包絡(luò)線的電平超過第一閾值電壓Vthl，則伴隨于高頻信號(hào)的包絡(luò)線的電平增加而增加的偏置電流52被加在一定的偏置電流51上一起提供給放大器20，所以能夠緩和放大器20的失真特性。另外，能夠抑制放大器20的集電極電流對(duì)應(yīng)于高頻信號(hào)的包絡(luò)線的電平變動(dòng)而發(fā)生急劇變化，并且能夠維持放大器20的線性。還有，如圖1所示，優(yōu)選將作為電路逆流防止電路的二極管13，15插入到用于從第一以及第二偏置電路12，14將偏置電流提供給放大器20的各個(gè)電流路徑。由此，就能夠防止第一偏置電路12與第二偏置電路14之間的偏置電流的逆流。電流逆流防止電路不限于二極管13，15也可以是晶體管。另外，第一以及第二偏置電路12，14并不限定于電流反射鏡電路，例如也可以是發(fā)射極跟隨器。實(shí)施例2圖5是表示實(shí)施例2所涉及的偏置控制電路80結(jié)構(gòu)的方塊圖。偏置控制電路80具備將跟隨高頻信號(hào)的包絡(luò)線的電平變動(dòng)而發(fā)生變動(dòng)的偏置電流提供給放大器20的第三偏置電路16、被插入到用于從第三偏置電路16將偏置電流提供給放大器20的電流路徑的、作為電流逆流防止電路的二極管17，在這一點(diǎn)上與實(shí)施例1所涉及的偏置控制電路10不同，其余各點(diǎn)與實(shí)施例1共通。第三偏置電路16是一種具有與第二偏置電路14相同的電路結(jié)構(gòu)的電流反射鏡電路。第三偏置電路16在高頻信號(hào)的包絡(luò)線的電平超過第二閾值電壓Vth2的時(shí)候?qū)⑵秒娏魈峁┙o放大器20，并且在高頻信號(hào)的包絡(luò)線的電平為第二閾值電壓Vth2以下的時(shí)候停止將偏置電流提供給放大器20。第二閾值電壓Vth2大于第一閾值電壓Vthl，并且優(yōu)選以在放大器20的失真特性即將顯現(xiàn)劣化之前從第三偏置電路16將偏置電流提供給放大器20的形式進(jìn)行設(shè)定。圖6是表示偏置控制電路80的動(dòng)作的圖表，其橫軸表示高頻信號(hào)的包絡(luò)線的信號(hào)電平，其縱軸表不偏置電流。符號(hào)61，62, 63分別是表不從第一、第二以及第三偏置電路12，14，16提供給放大器20的各個(gè)偏置電流，符號(hào)64是表示從偏置控制電路10提供給放大器20的整個(gè)偏置電流。偏置電流64是三個(gè)偏置電流61，62，63相加的結(jié)果。如該圖所示，因?yàn)樵诟哳l信號(hào)的包絡(luò)線的電平為第一閾值電壓Vthl以下的時(shí)候，一定的偏置電流61被穩(wěn)定地提供給放大器20，所以既能夠抑制相對(duì)于低電平高頻信號(hào)的放大器20的增益降低，又能夠?qū)崿F(xiàn)電力低消耗。另外，因?yàn)槿绻哳l信號(hào)的包絡(luò)線的電平超過第一閾值電壓Vthl，則伴隨于高頻信號(hào)的包絡(luò)線的電平增加而增加的偏置電流62被加在一定的偏置電流61上一起被提供給放大器20，所以能夠緩和放大器20的失真特性。如果高頻信號(hào)的包絡(luò)線的電平超過第二閾值電壓Vth2，則伴隨于高頻信號(hào)的包絡(luò)線的電平增加而增加的偏置電流63被加在偏置電流61，62上一起被提供給放大器20。相對(duì)于高頻信號(hào)的包絡(luò)線的電平變動(dòng)的偏置電流62，63的各個(gè)變化比例(圖表曲線的傾斜)因?yàn)槟軌蛴傻诙约暗谌秒娐?4，16各自的鏡比(miiTor ratio)進(jìn)行調(diào)整，所以更精密地提供考慮了放大器20的失真特性的偏置電流將成為可能。例如，能夠較偏置電流62的變化比例更大地增大相對(duì)于高頻信號(hào)的包絡(luò)線的電平變動(dòng)的偏置電流63的變化比例。以以上所述形式通過組合對(duì)于高頻信號(hào)的包絡(luò)線的電平變動(dòng)的偏置電流的變化比例有所不同的多個(gè)偏置電路14，16，從而就能夠?qū)榱吮３址糯笃?0的線性而必要的理想偏置電流提供給放大器20。如此組合在僅有偏置電路14難以提供為了保持放大器20的線性而必要的理想偏置電流的情況下是有效的。還有，第三偏置電路16并不限定于電流反射鏡電路，例如也可以是發(fā)射極跟隨器。另外，偏置控制電路80也可以具備將跟隨高頻信號(hào)的包絡(luò)線的電平變動(dòng)而發(fā)生變動(dòng)的偏置電流提供給放大器20的三個(gè)以上偏置電路。產(chǎn)業(yè)上的利用可能性本發(fā)明對(duì)于控制要求線性的放大器的偏置的電路來說是有用的。符號(hào)說明10.偏置控制電路11.檢波器12.第一偏置電路13.二極管14.第二偏置電路15.二極管16.第三偏置電路17.二極管20.放大器21、22.匹配電路31.輸入晶體管32.輸出晶體管33.電阻元件41.輸入晶體管42.輸出晶體管43.開關(guān)晶體管44.電阻元件71.輸入端子72.輸出端子
權(quán)利要求
1.一種偏置控制電路，其特征在于: 是對(duì)放大高頻信號(hào)的放大器的偏置進(jìn)行控制的偏置控制電路， 具備: 對(duì)所述高頻信號(hào)的包絡(luò)線進(jìn)行檢波的檢波器； 將一定的偏置電流提供給所述放大器的第一偏置電路； 將跟隨所述包絡(luò)線的電平變動(dòng)而變動(dòng)的偏置電流提供給所述放大器的第二偏置電路。
2.如權(quán)利要求1所述的偏置控制電路，其特征在于: 所述第一偏置電路將與所述包絡(luò)線的電平無關(guān)的一定的偏置電流提供給所述放大器。
3.如權(quán)利要求1或者2所述的偏置控制電路，其特征在于: 在所述包絡(luò)線的電平超過閾值時(shí)，所述第二偏置電路將跟隨所述包絡(luò)線的電平變動(dòng)而變動(dòng)的偏置電流提供給所述放大器。
4.如權(quán)利要求1 3中任意一項(xiàng)所述的偏置控制電路，其特征在于: 進(jìn)一步具備電流回流防止電路，其被插入到用于從所述第一以及第二偏置電路將偏置電流提供給所述放大器的各個(gè)電流路徑中。
5.如權(quán)利要求項(xiàng)I 4中任意一項(xiàng)所述的偏置控制電路，其特征在于: 所述第一偏置電路為電流反射鏡電路，其提供與所述包絡(luò)線的電平無關(guān)的、將具有一定的電流值的基準(zhǔn)電流乘以第一鏡比而得到的偏置電流， 所述第二偏置電路為電流反射鏡電路，其在所述包絡(luò)線的電平超過閾值時(shí)，提供將跟隨所述包絡(luò)線的電平變動(dòng)而變動(dòng)的基準(zhǔn)電流乘以第二鏡比而得到的偏置電流。
6.如權(quán)利要求項(xiàng)I 5中任意一項(xiàng)所述的偏置控制電路,其特征在于: 所述檢波器、所述第一偏置電路以及所述第二偏置電路與所述放大器并聯(lián)連接。
7.如權(quán)利要求項(xiàng)I 6中任意一項(xiàng)所述的偏置控制電路，其特征在于: 進(jìn)一步具備將跟隨所述包絡(luò)線的電平變動(dòng)而變動(dòng)的偏置電流提供給所述放大器的第三偏置電路。
全文摘要
本發(fā)明所涉及的偏置控制電路既能夠緩和放大器的失真特性，又能夠抑制相對(duì)于低電平高頻信號(hào)的增益降低。用于控制對(duì)高頻信號(hào)實(shí)施放大的放大器(20)的偏置的偏置控制電路(10)具備對(duì)高頻信號(hào)的包絡(luò)線進(jìn)行檢波的檢波器(11)、將一定的偏置電流提供給放大器(20)的第一偏置電路(12)、將跟隨高頻信號(hào)的包絡(luò)線的電平變動(dòng)而發(fā)生變動(dòng)的偏置電流提供給放大器的第二偏置電路(14)。
文檔編號(hào)H03F3/24GK103201951SQ201280003562
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月3日
發(fā)明者澀谷朝彥, 味岡厚, 積田淳史 申請(qǐng)人:Tdk株式會(huì)社