本申請(qǐng)涉及一種功率放大器電路。

背景技術(shù)：

在無(wú)線通信系統(tǒng)中，無(wú)線傳送端的功率放大器可將欲傳送的射頻信號(hào)(或稱高頻信號(hào)或微波信號(hào))，放大至高功率電平，以通過(guò)天線與傳輸媒介(例如空氣)傳到無(wú)線接收端。

功率放大器的應(yīng)用范圍十分廣泛，例如可應(yīng)用于娛樂(lè)方面(遙控車、遙控飛機(jī)、遙控空拍機(jī)等)，或者是移動(dòng)通信(全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(Global System for Mobile Communications，GSM)、寬頻分碼多重進(jìn)接(Wideband Code Division Multiple Access，W-CDMA)、長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)(Long Term Evolution，LTE))、無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)(Wireless Local Area Network，Wireless LAN，WLAN)、軍事應(yīng)用與太空應(yīng)用等。以耗電性來(lái)說(shuō)，功率放大器在系統(tǒng)中的耗電量是數(shù)一數(shù)二的。以線性度來(lái)說(shuō)，在無(wú)線通信系統(tǒng)中，功率放大器通常是線性度較差的元件，容易失真，甚至破壞傳輸質(zhì)量與正確性。

在功率放大器放大信號(hào)的過(guò)程中，鄰近主信號(hào)的三階失真信號(hào)可能惡化通信信號(hào)質(zhì)量。圖1顯示信號(hào)失真的示意圖。如圖1的左邊子圖所示，如果兩個(gè)使用者所用的主頻率相距較遠(yuǎn)的話，則彼此不會(huì)互相影響。但如圖1的右邊子圖所示，如果此兩個(gè)使用者使用相近的頻率來(lái)傳送通信信號(hào)的話，則他們的三階失真信號(hào)會(huì)相互影響，惡化原來(lái)的通信質(zhì)量。

故而，為了要維持通信信號(hào)的質(zhì)量，使接收端可以順利解調(diào)信號(hào)，并且避免在傳送通信信號(hào)的過(guò)程影響到其他使用者，發(fā)射端的傳送信號(hào)的規(guī)范制訂于通信標(biāo)準(zhǔn)之中。相鄰?fù)ǖ佬孤┍?Adjacent Channel Leakage Ratio，ACLR)可衡量當(dāng)通信信號(hào)失真時(shí)，對(duì)通道外使用者的頻譜干擾程度。在離中心頻率的某一頻率處，發(fā)射端的頻譜低于頻譜罩(Spectral Mask)。藉此要求發(fā)射端的功率放大器具有高線性度，降低頻譜增生(spectral regrowth)的現(xiàn)象，以避免干擾到相鄰?fù)ǖ赖男盘?hào)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例，提出一種功率放大器電路，包括：一功率晶體管，接收一輸入信號(hào)并輸出一輸出信號(hào)；一可變阻抗電路，耦接至該功率晶體管；該可變阻抗電路包括一阻抗控制晶體管、一第一濾波電容與一補(bǔ)償電阻，該補(bǔ)償電阻的一第一端耦接至該功率晶體管，該補(bǔ)償電阻的一第二端耦接至該阻抗控制晶體管的一第一端，該阻抗控制晶體管的一第二端耦接至該第一濾波電容，該阻抗控制晶體管的一第三端接收一第一控制電壓，該第一濾波電容耦接于該阻抗控制晶體管的該第二端與一接地端之間；一第一包絡(luò)檢測(cè)電路，耦接至該輸入信號(hào)與該可變阻抗電路，該第一包絡(luò)檢測(cè)電路包括一第二濾波電容與一濾波電感，該第二濾波電容耦接至該輸入信號(hào)，該濾波電感耦接于該阻抗控制晶體管的該第二端與該第二濾波電容之間；以及一第二包絡(luò)檢測(cè)電路，耦接至該輸入信號(hào)與該可變阻抗電路，該第二包絡(luò)檢測(cè)電路包括一保護(hù)電阻與一輸入信號(hào)放大晶體管，該輸入信號(hào)放大晶體管的一第一端耦接至該接地端，該輸入信號(hào)放大晶體管的一第二端耦接至該保護(hù)電阻，該輸入信號(hào)放大晶體管的一第三端耦接至該阻抗控制晶體管的該第二端，該保護(hù)電阻耦接于該輸入信號(hào)與該輸入信號(hào)放大晶體管的該第二端之間。

根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例，提出一種功率放大器電路，包括：一功率晶體管，接收一輸入信號(hào)并輸出一輸出信號(hào)；一可變阻抗電路，耦接至該功率晶體管，該可變阻抗電路之一等效阻抗值根據(jù)該輸入信號(hào)而變化，該可變阻抗電路包括一阻抗控制晶體管與一第一濾波電容，該阻抗控制晶體管的一第一端耦接至該功率晶體管，該阻抗控制晶體管的一第二端耦接至該第一濾波電容，該阻抗控制晶體管的一第三端接收一第一控制電壓，該第一濾波電容耦接于該阻抗控制晶體管的該第二端與一接地端之間；一第一包絡(luò)檢測(cè)電路，耦接至該輸入信號(hào)與該可變阻抗電路，檢測(cè)該輸入信號(hào)以動(dòng)態(tài)控制該可變阻抗電路的該等效阻抗值；以及一第二包絡(luò)檢測(cè)電路，耦接至該輸入信號(hào)與該可變阻抗電路，檢測(cè)該輸入信號(hào)以動(dòng)態(tài)控制該可變阻抗電路的該等效阻抗值，該第二包絡(luò)檢測(cè)電路包括一保護(hù)電阻與一輸入信號(hào)放大晶體管，該輸入信號(hào)放大晶體管的一第一端耦接至該接地端，該輸入信號(hào)放大晶體管的一第二端耦接至該保護(hù)電阻，該輸入信號(hào)放大晶體管的一第三端耦接至該第一濾波電容與該阻抗控制晶體管的該第二端，該保護(hù)電阻耦接于該輸入信號(hào)與該輸入信號(hào)放大晶體管的該第二端之間，該第二包絡(luò)檢測(cè)電路放大該輸入信號(hào)并輸入至該阻抗控制晶體管的該第二端。

根據(jù)本申請(qǐng)另一實(shí)施例，提出一種功率放大器電路，包括：一功率晶體管，接收一輸入信號(hào)并輸出一輸出信號(hào)；一可變阻抗電路，耦接至該功率晶體管，該可變阻抗電路的一等效阻抗值根據(jù)該輸入信號(hào)而變化，該可變阻抗電路包括一阻抗控制晶體管與一第一濾波電容，該阻抗控制晶體管的一第一端耦接至該功率晶體管，該阻抗控制晶體管的一第二端耦接至該第一濾波電容，該阻抗控制晶體管的一第三端接收一第一控制電壓，該第一濾波電容耦接于該阻抗控制晶體管的該第二端與一接地端之間；一第一包絡(luò)檢測(cè)電路，耦接至該輸入信號(hào)與該可變阻抗電路，檢測(cè)該輸入信號(hào)以動(dòng)態(tài)控制該可變阻抗電路的該等效阻抗值，該第一包絡(luò)檢測(cè)電路包括一濾波單元，以提取該輸入信號(hào)并提供給該可變阻抗電路的該阻抗控制晶體管的該第二端；一第二包絡(luò)檢測(cè)電路，耦接至該輸入信號(hào)與該可變阻抗電路，檢測(cè)該輸入信號(hào)以動(dòng)態(tài)控制該可變阻抗電路的該等效阻抗值，該第二包絡(luò)檢測(cè)電路放大該輸入信號(hào)并輸入至該阻抗控制晶體管的該第二端；以及一控制電路，耦接至該可變阻抗電路，控制該可變阻抗電路提供給該功率晶體管的一電流。

為了對(duì)本申請(qǐng)的上述及其他方面有更佳的了解，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下：

附圖說(shuō)明

圖1顯示信號(hào)失真的示意圖。

圖2顯示根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的功率放大器電路的功能方塊圖。

圖3A與圖3B，分別顯示本申請(qǐng)一實(shí)施例的功率放大器電路處于小信號(hào)與大信號(hào)下的示意圖。

圖4顯示根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例的功率放大器電路的電路方塊圖。

圖5顯示根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例的功率放大器電路的電路方塊圖。

圖6顯示本申請(qǐng)二實(shí)施例(圖4與圖5)與未使用本申請(qǐng)技術(shù)的效能比較圖。

圖7，其顯示根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例的晶體管的電壓、電流與電流的曲線圖。

圖8A與圖8B顯示根據(jù)本申請(qǐng)兩實(shí)施例的功率放大器電路的電路方塊圖。

圖9A與圖9B顯示根據(jù)本申請(qǐng)兩實(shí)施例的功率放大器電路的電路方塊圖。

圖10顯示根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例的功率放大器電路的電路方塊圖。

圖11顯示根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例的功率放大器電路的電路方塊圖。

圖12顯示根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例的功率放大器電路的電路方塊圖。

圖13顯示根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例的功率放大器電路的電路方塊圖。

圖14顯示根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例的功率放大器電路的電路方塊圖。

【符號(hào)說(shuō)明】

功率放大器電路200 可變阻抗電路210

第一包絡(luò)檢測(cè)電路220 第二包絡(luò)檢測(cè)電路230

控制電路240 功率晶體管Q1

輸入匹配電路260 輸出匹配電路270

V1-V3：控制電壓

功率放大器電路200A 可變阻抗電路210A

包絡(luò)檢測(cè)電路220A、230A

控制電路240A 電阻R1-R3

晶體管M1-M3 濾波電容CF1-CF2

旁通電容CB1-CB3

電感L1-L2 功率檢測(cè)電路410

功率放大器電路200B 控制電路240B

功率放大器電路200C1、200C2

可變阻抗電路210C

控制電路240C1、240C2

功率放大器電路200D1、200D2

控制電路240D1、240D2

功率放大器電路200E 控制電路240E

反相器1010 比較器1020

電壓轉(zhuǎn)換器1030

功率放大器電路200F 控制電路240F

比較器1110 有限狀態(tài)機(jī)1120

功率放大器電路200G、200H、200I

可變阻抗電路210H、210I

具體實(shí)施方式

本說(shuō)明書的技術(shù)用語(yǔ)參照本技術(shù)領(lǐng)域的習(xí)慣用語(yǔ)，如本說(shuō)明書對(duì)部分用語(yǔ)有加以說(shuō)明或定義，該部分用語(yǔ)的解釋以本說(shuō)明書的說(shuō)明或定義為準(zhǔn)。本公開的各個(gè)實(shí)施例分別具有一或多個(gè)技術(shù)特征。在可能實(shí)施的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可選擇性地實(shí)施任一實(shí)施例中部分或全部的技術(shù)特征，或者選擇性地將這些實(shí)施例中部分或全部的技術(shù)特征加以組合。

現(xiàn)請(qǐng)參照?qǐng)D2，其顯示根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的功率放大器電路的功能方塊圖。如圖2所示，根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的功率放大器電路200包括：可變阻抗電路210、第一包絡(luò)檢測(cè)(envelope detecting)電路220、第二包絡(luò)檢測(cè)電路230、控制電路240與功率晶體管Q1。此外，根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的功率放大器電路200可更選擇性包括輸入匹配電路260與輸出匹配電路270。可變阻抗電路210、第一與第二包絡(luò)檢測(cè)電路220與230，與控制電路240可形成動(dòng)態(tài)偏壓電路。

可變阻抗電路210可根據(jù)輸入信號(hào)IN的功率增加來(lái)增加其等效阻抗值。當(dāng)輸入信號(hào)IN的功率小時(shí)，可變阻抗電路210的阻抗值較低。當(dāng)輸入信號(hào)IN的功率大時(shí)，可變阻抗電路210的阻抗值較高。可變阻抗電路210的細(xì)節(jié)將在底下另外描述。可變阻抗電路210可讓本申請(qǐng)實(shí)施例的動(dòng)態(tài)偏壓電路具有增益放大(gain expansion)與相位壓縮(phase compression)的特性，以補(bǔ)償功率晶體管的增益壓縮(gain compression)與相位放大(phase expansion)，并增加功率放大器電路的線性度。

第一與第二包絡(luò)檢測(cè)電路220與230可檢測(cè)輸入信號(hào)IN的相位與振幅，來(lái)動(dòng)態(tài)控制可變阻抗電路210的阻抗值。當(dāng)輸入信號(hào)IN為小信號(hào)時(shí)，第二包絡(luò)檢測(cè)電路230可放大輸入信號(hào)IN并提供給可變阻抗電路210，以讓可變阻抗電路210提供足夠的電流給功率晶體管Q1。當(dāng)輸入信號(hào)IN為大信號(hào)時(shí)，單靠第二包絡(luò)檢測(cè)電路230的操作可能較難讓可變阻抗電路210提供足夠的電流給功率晶體管Q1。故而，當(dāng)輸入信號(hào)IN為大信號(hào)時(shí)，第一包絡(luò)檢測(cè)電路220提取輸入信號(hào)IN并提供給可變阻抗電路210，以讓可變阻抗電路210提供足夠的電流給功率晶體管Q1。第一與第二包絡(luò)檢測(cè)電路220與230的細(xì)節(jié)將在底下另外描述。通過(guò)第一與第二包絡(luò)檢測(cè)電路220與230，可讓本申請(qǐng)實(shí)施例的功率放大器電路200更靈敏于輸入信號(hào)IN的功率電平。

控制電路240可控制可變阻抗電路210提供給功率晶體管Q1的電流。當(dāng)本申請(qǐng)實(shí)施例的功率放大器電路200處于高功率模式下時(shí)，控制電路240可控制可變阻抗電路210提供給較高的電流給功率晶體管Q1。當(dāng)本申請(qǐng)實(shí)施例的功率放大器電路200處于低功率模式下時(shí)，控制電路240可控制可變阻抗電路210提供較低的電流給功率晶體管Q1。故而，可減少本申請(qǐng)實(shí)施例的功率放大器電路200的靜態(tài)電流及功率消耗。

功率晶體管Q1例如是雙極性晶體管(bipolar junction transistor，BJT)晶體管。功率晶體管Q1具有三端點(diǎn)。其中一端點(diǎn)(例如是基極(base))耦接至輸入信號(hào)IN，以及可變阻抗電路210，另一端點(diǎn)(例如是射極(emitter))耦接至接地端，另一端點(diǎn)(例如是集極(collector))耦接至輸出信號(hào)OUT(例如直接或是通過(guò)輸出匹配電路270)。如果本申請(qǐng)實(shí)施例的功率放大器電路200操作于低功率模式的話，控制電路240可控制可變阻抗電路210以提供低但足夠的電流至功率晶體管Q1的基極，以使功率晶體管Q1有足夠的線性度，如此可以減少功率放大器電路200的功率消耗。在另一實(shí)施例中，功率晶體管Q1也可以是場(chǎng)效應(yīng)晶體管(field-effect transistor，F(xiàn)ET)，例如是金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)。

輸入匹配電路260用以匹配輸入信號(hào)IN。輸出匹配電路270用以匹配輸出信號(hào)OUT。輸入匹配電路260與輸出匹配電路270的架構(gòu)及其操作細(xì)節(jié)在此可省略。

另外，在本申請(qǐng)另一可能實(shí)施例中，控制電路240也可以是選擇性元件。少了控制電路的功率放大器電路仍可以達(dá)到高線性度以及靈敏于輸入信號(hào)IN的功率電平。

現(xiàn)請(qǐng)參考圖3A與圖3B，分別顯示本申請(qǐng)一實(shí)施例的功率放大器電路200處于小信號(hào)與大信號(hào)下的示意圖。如圖3A所示，當(dāng)輸入信號(hào)IN為小信號(hào)時(shí)，大部分的輸入信號(hào)IN饋入至可變阻抗電路210，小部分的輸入信號(hào)IN饋入至功率晶體管Q1，所以，功率放大器電路200的增益較小。如圖3B所示，當(dāng)輸入信號(hào)IN為大信號(hào)時(shí)，小部分的輸入信號(hào)IN饋入至可變阻抗電路210，大部分的輸入信號(hào)IN饋入至功率晶體管Q1，所以，功率放大器電路200的增益較大。

現(xiàn)請(qǐng)參照?qǐng)D4，其顯示根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例的功率放大器電路200A的電路方塊圖。如圖4所示，可變阻抗電路210A包括電阻R1(也可稱為補(bǔ)償電阻)、晶體管M1(也可稱為阻抗控制晶體管)、第一濾波電容CF1與第一旁通電容CB1。第一包絡(luò)檢測(cè)電路220A包括：電感L1(也可稱為濾波電感)與第二濾波電容CF2。第二包絡(luò)檢測(cè)電路230A包括晶體管M3(也可稱為輸入信號(hào)放大晶體管)與電阻R2(也可稱為保護(hù)電阻)?？刂齐娐?40A包括晶體管M2(也可稱為反饋控制晶體管)、第二旁通(bypass)電容CB2與第三旁通電容CB3、電阻R3(也可稱為反饋電阻)與功率檢測(cè)電路410。電感L1與電容CB1-CB3為選擇性元件。晶體管M1-M3例如是BJT或FET。

電阻R1耦接于功率晶體管Q1與晶體管M1之間。電阻R1可對(duì)功率晶體管Q1進(jìn)行熱效應(yīng)補(bǔ)償(所以，電阻R1也可稱為補(bǔ)償電阻)。

晶體管M1的基極耦接至包絡(luò)檢測(cè)電路220A與230A，以及控制電路240A，射極耦接至電阻R1，集極耦接至第一旁通電容CB1與控制電壓V1。第一濾波電容CF1耦接于晶體管M1的基極與接地端之間，第一濾波電容CF1可用于濾波晶體管M1的基極電流。第一旁通電容CB1耦接于晶體管M1的集極與接地端之間。

電感L1耦接于晶體管M1的基極與第二濾波電容CF2之間。第二濾波電容CF2耦接于輸入端(例如直接連接或通過(guò)輸入匹配電路260)與電感L1之間。電感L1與第二濾波電容CF2可形成濾波單元，第二濾波電容CF2可濾波輸入信號(hào)IN。舉例但不受限于，電感L1與第二濾波電容CF2的設(shè)計(jì)可適當(dāng)提取輸入信號(hào)IN的振幅訊息及相位訊息，并將所提取的輸入信號(hào)IN的振幅訊息及相位訊息饋入至可變阻抗電路210A。

晶體管M3的基極耦接至輸入端(例如直接連接或通過(guò)電阻R2和/或輸入匹配電路260)，射極耦接至接地端，集極耦接至晶體管M1的基極。

電阻R2耦接于輸入端(例如直接連接或通過(guò)輸入匹配電路260)與晶體管M3的基極之間。電阻R2可保護(hù)晶體管M3(所以，電阻R2也可稱為保護(hù)電阻)，避免大電流燒毀晶體管M3。

當(dāng)輸入信號(hào)IN為小信號(hào)時(shí)，輸入信號(hào)IN的一部分流向第二包絡(luò)檢測(cè)電路230A的晶體管M3與電阻R2，并導(dǎo)通晶體管M3。亦即，第二包絡(luò)檢測(cè)電路230A的晶體管M3放大輸入信號(hào)IN(所以，晶體管M3也可稱為輸入信號(hào)放大晶體管)，并饋入至晶體管M1的基極，以讓晶體管M1能提供足夠的電流給功率晶體管Q1。晶體管M1操作于非線性區(qū)(Non-linear region)。

當(dāng)輸入信號(hào)IN為大信號(hào)時(shí)，除了晶體管M3提供放大的輸入信號(hào)IN給晶體管M1之外，具有既定頻率的輸入信號(hào)IN可以通過(guò)第一包絡(luò)檢測(cè)電路220A的電感L1與第二濾波電容CF2而饋入至晶體管M1的基極，以更提高晶體管M1的基極電壓，來(lái)提供更多的電流給功率晶體管Q1。

晶體管M2的基極耦接至電阻R3，射極耦接至晶體管M1的基極，集極耦接至第二旁通電容電容CB2與控制電壓V2。第二旁通電容CB2耦接于晶體管M2的集極與接地端之間。第三旁通電容CB3耦接于晶體管M2的基極與接地端之間。電阻R3耦接于晶體管M2的基極與功率檢測(cè)電路410之間。

在圖4中，利用可變阻抗電路210A、第一與第二包絡(luò)檢測(cè)電路220A與230A，以及控制電路240A來(lái)反饋控制晶體管M2的基極電壓，以讓功率晶體管Q1輸出高線性功率，以及適應(yīng)性控制功率晶體管Q1的電流。在此例中，適當(dāng)選取控制電壓V1、V2，并利用功率檢測(cè)電路410來(lái)反饋控制晶體管M2的基極電壓，以讓晶體管M1和M2操作在非線性區(qū)。另外，利用第二濾波電容CF2串聯(lián)電感L1(第一包絡(luò)檢測(cè)電路220A)以及電阻R2串聯(lián)晶體管M3(第二包絡(luò)檢測(cè)電路230A)，來(lái)動(dòng)態(tài)感測(cè)輸入至功率晶體管Q1的輸入信號(hào)IN。更甚者，在此例中，適應(yīng)性抑制流經(jīng)晶體管M3的電流，以藉此改善功率晶體管Q1在高輸出功率時(shí)的相鄰?fù)ǖ拦β时?Adjacent Channel Power Ratio，ACPR)。

當(dāng)晶體管M2操作在非線性區(qū)時(shí)，晶體管M2可操作成開關(guān)電路。功率檢測(cè)電路410檢測(cè)功率晶體管Q1的輸出功率后，晶體管M2的基極電壓可被動(dòng)態(tài)反饋控制，以使得功率放大器電路對(duì)于輸入至功率晶體管Q1的輸入信號(hào)IN更為敏感。當(dāng)功率晶體管Q1操作在低功率區(qū)時(shí)，晶體管M1提供低的靜態(tài)電流；當(dāng)功率晶體管Q1操作在高功率區(qū)時(shí)，晶體管M1提供足夠的動(dòng)態(tài)電流。

另外，在圖4，經(jīng)由適當(dāng)設(shè)計(jì)電感L1的電感值，可以改善本申請(qǐng)實(shí)施例的功率放大器電路的記憶效應(yīng)(memory effect)。所謂的記憶效應(yīng)是指，在主信號(hào)相鄰兩旁的兩個(gè)三階失真信號(hào)彼此之間的對(duì)稱程度。記憶效應(yīng)愈低，代表兩個(gè)三階失真信號(hào)彼此之間更為對(duì)稱。

現(xiàn)請(qǐng)參照?qǐng)D5，其顯示根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例的功率放大器電路200B的電路方塊圖。不同于圖4，圖5的功率放大器電路200B的控制電路240B沒有包括功率檢測(cè)電路?？刂齐娐?40B中，電阻R3的另一端耦接至控制電壓V3。

圖5的操作相似于圖4，故其細(xì)節(jié)在此省略。

現(xiàn)請(qǐng)參照?qǐng)D6，其顯示本申請(qǐng)二實(shí)施例(圖4與圖5)與未使用本申請(qǐng)技術(shù)的效能比較圖。如圖6所示，在高功率區(qū)且相同線性度的前提下，未使用本申請(qǐng)技術(shù)的電流消耗高于本申請(qǐng)二實(shí)施例(第四圖與第五圖)的電流消耗；而在低功率區(qū)，本申請(qǐng)圖5實(shí)施例(200B)的靜態(tài)電流低于未使用本申請(qǐng)技術(shù)的靜態(tài)電流，但本申請(qǐng)圖4實(shí)施例(200A)的靜態(tài)電流更低于本申請(qǐng)圖5實(shí)施例(200B)的靜態(tài)電流。由圖6可看出，本申請(qǐng)二實(shí)施例的確可以在相同線性度的前提下，改善在高功率區(qū)的電流消耗，且利用功率檢測(cè)電路的反饋控制(如本申請(qǐng)圖4實(shí)施例)，可以更進(jìn)一步減少低功率區(qū)的靜態(tài)電流。

現(xiàn)請(qǐng)參照?qǐng)D7，其顯示根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例的晶體管M1的電壓V_CE、電流I_C與電流I_B的曲線圖，其中，電壓V_CE代表集極-射極間的電壓差，電流I_C代表集極電流，電流I_B代表基極電流。由圖7可看出，本申請(qǐng)實(shí)施例的晶體管M1可操作于非線性區(qū)，使得晶體管M1的等效阻抗隨輸入信號(hào)IN改變(變大)而改變(變大)。

現(xiàn)請(qǐng)參照?qǐng)D8A，其顯示根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例的功率放大器電路200C1的電路方塊圖。如圖8A所示，可變阻抗電路210C包括電阻R1、晶體管M1，以及第一濾波電容CF1；控制電路240C1包括電阻R3與功率檢測(cè)電路410。其中，電阻R3耦接于晶體管M1的基極與功率檢測(cè)電路410之間。圖8A的操作簡(jiǎn)述如下。

功率檢測(cè)電路410檢測(cè)功率晶體管Q1的輸出功率，以輸出電流至電阻R3，來(lái)反饋控制晶體管M1的基極。至于其他元件的操作細(xì)節(jié)可參考上述實(shí)施例，于此不重述。

在本申請(qǐng)另一可能實(shí)施例中，可去除圖8A的控制電路的功率檢測(cè)電路，如圖8B所示。亦即，在圖8B的功率放大器電路200C2中，控制電路240C2包括電阻R3，電阻R3耦接于控制電壓V3與晶體管M1的基極之間。此實(shí)施例的操作細(xì)節(jié)可參照上述實(shí)施例，于此不重述。

現(xiàn)請(qǐng)參照?qǐng)D9A，其顯示根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例的功率放大器電路200D1的電路方塊圖。如圖9A所示，控制電路240D1包括電感L2(也可稱為反饋電感)與功率檢測(cè)電路410，其中，電感L2耦接于晶體管M1的基極與功率檢測(cè)電路410之間。圖9A的操作簡(jiǎn)述如下。

功率檢測(cè)電路410檢測(cè)功率晶體管Q1的輸出功率，以輸出電流至電感L2，來(lái)反饋控制晶體管M1的基極。至于其他元件的操作細(xì)節(jié)可參考上述實(shí)施例，在此不重述。

在本申請(qǐng)另一可能實(shí)施例中，可去除圖9A的控制電路的功率檢測(cè)電路，如圖9B所示。亦即，在圖9B的功率放大器電路200D2中，控制電路240D2包括電感L2，電感L2耦接于控制電壓V3與晶體管M1的基極之間。此實(shí)施例的操作細(xì)節(jié)可參照上述實(shí)施例，在此不重述。

現(xiàn)請(qǐng)參照?qǐng)D10，其顯示根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例的功率放大器電路200E的電路方塊圖。如圖10所示，控制電路240E包括電阻R3、晶體管M2、功率檢測(cè)電路410、反相器1010、比較器1020與電壓轉(zhuǎn)換器1030。圖10的操作如下。

功率檢測(cè)電路410耦接至功率晶體管Q1，檢測(cè)功率晶體管Q1的輸出功率，以輸出檢測(cè)信號(hào)至反相器1010。反相器1010耦接至功率檢測(cè)電路410，將功率檢測(cè)電路410的檢測(cè)信號(hào)反相后，輸出給比較器1020。比較器1020耦接至反相器1010，將反相后檢測(cè)信號(hào)相比于參考電壓Vref，以得到一比較結(jié)果給電壓轉(zhuǎn)換器1030。電壓轉(zhuǎn)換器1030耦接至比較器1020與電阻R3，將比較結(jié)果轉(zhuǎn)換成一電壓信號(hào)，此電壓信號(hào)通過(guò)電阻R3而饋入至晶體管M2的基極，以更進(jìn)一步反饋控制饋入至晶體管M1的基極電流。

晶體管M2的基極耦接至電阻R3，射極耦接至第二包絡(luò)檢測(cè)電路230A，集極耦接至控制電壓V2。

當(dāng)輸入信號(hào)IN為小信號(hào)時(shí)，功率檢測(cè)電路410檢測(cè)功率晶體管Q1的小輸出功率，以輸出小檢測(cè)電壓信號(hào)至反相器1010。反相器1010將功率檢測(cè)電路410的小檢測(cè)電壓信號(hào)進(jìn)行反相，輸出給比較器1020。比較器1020將反相后的檢測(cè)電壓信號(hào)相比于參考電壓Vref，以得到一比較結(jié)果(低電壓電平信號(hào))給電壓轉(zhuǎn)換器1030。電壓轉(zhuǎn)換器1030將比較結(jié)果(低電壓電平信號(hào))轉(zhuǎn)換，以輸入至晶體管M2的基極，控制晶體管M2的開關(guān)程度。當(dāng)晶體管M2趨近于關(guān)閉時(shí)，饋入晶體管M1的基極電流亦降低，此時(shí)提供功率晶體管Q1所需要的低電流。故而，可以減少在小功率區(qū)的靜態(tài)電流消耗。

相反地，當(dāng)輸入信號(hào)IN為大信號(hào)時(shí)，功率檢測(cè)電路410檢測(cè)功率晶體管Q1的大輸出功率，以輸出大檢測(cè)電壓信號(hào)至反相器1010。反相器1010將功率檢測(cè)電路410的大檢測(cè)電壓信號(hào)進(jìn)行反相，輸出給比較器1020。比較器1020將反相后的檢測(cè)電壓信號(hào)相比于參考電壓Vref，以得到一比較結(jié)果(高電壓電平信號(hào))給電壓轉(zhuǎn)換器1030。電壓轉(zhuǎn)換器1030將比較結(jié)果(高電壓電平信號(hào))轉(zhuǎn)換，以反饋控制饋入至晶體管M1的基極電流。如此一來(lái)，饋入晶體管M1的基極電流可較高，以提供功率晶體管Q1所需要的高電流。故而，可以提高在大功率區(qū)的線性度。

至于其他元件的操作細(xì)節(jié)可參考上述實(shí)施例，在此不重述。

現(xiàn)請(qǐng)參照?qǐng)D11，其顯示根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例的功率放大器電路200F的電路方塊圖。如圖1所示，控制電路240F包括功率檢測(cè)電路410、比較器1110與有限狀態(tài)機(jī)(Finite State Machine，F(xiàn)SM)1120。圖11的操作簡(jiǎn)述如下。

功率檢測(cè)電路410耦接至功率晶體管Q1，檢測(cè)功率晶體管Q1的輸出功率，以輸出檢測(cè)信號(hào)至比較器1110。比較器1110耦接至功率檢測(cè)電路410，將檢測(cè)信號(hào)相比于參考電壓Vref，以得到一比較結(jié)果給有限狀態(tài)機(jī)1120。有限狀態(tài)機(jī)1120耦接至比較器1110，根據(jù)比較結(jié)果來(lái)反饋控制晶體管M1的基極電壓。

詳細(xì)地說(shuō)，當(dāng)輸入信號(hào)IN為小信號(hào)時(shí)，功率檢測(cè)電路410檢測(cè)功率晶體管Q1的小輸出功率，以輸出檢測(cè)信號(hào)(例如是邏輯低)至比較器1110。比較器1110將檢測(cè)信號(hào)相比于參考電壓Vref，以得到比較結(jié)果(例如是邏輯高)給有限狀態(tài)機(jī)1120。有限狀態(tài)機(jī)1120根據(jù)比較結(jié)果(例如是邏輯高)來(lái)反饋控制晶體管M1的基極電壓/基極電流，提供功率晶體管Q1所需要的小電流。故而，可以減少在小功率區(qū)的靜態(tài)電流消耗。

相反地，當(dāng)輸入信號(hào)IN為大信號(hào)時(shí)，功率檢測(cè)電路410檢測(cè)功率晶體管Q1的大輸出功率，以輸出檢測(cè)信號(hào)(例如是邏輯高)至比較器1110。比較器1110將檢測(cè)信號(hào)相比于參考電壓Vref，以得到比較結(jié)果(例如是邏輯低)給有限狀態(tài)機(jī)1120。有限狀態(tài)機(jī)1120根據(jù)比較結(jié)果(例如是邏輯低)來(lái)反饋控制晶體管M1的基極電壓/基極電流，如此一來(lái)，晶體管M1的基極電壓可較高，以提供功率晶體管Q1所需要的大電流。故而，可以提高在大功率區(qū)的線性度。

至于其他元件的操作細(xì)節(jié)可參考上述實(shí)施例，在此不重述。

在本申請(qǐng)其他可能實(shí)施例中，有限狀態(tài)機(jī)1120的輸出可以有更多階，以控制晶體管M1的基極電壓/基極電流于不同階，達(dá)到更精密的控制效果。

此外，在圖8A至圖11的實(shí)施例中，可變阻抗電路可以還包括第一旁通電容CB1(如同圖4與圖5般)，此亦在本申請(qǐng)精神范圍內(nèi)。

圖12顯示根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例的功率放大器電路200G的電路方塊圖。功率放大器電路200G包括：一功率晶體管Q1，接收輸入信號(hào)IN并輸出輸出信號(hào)OUT；可變阻抗電路210C，耦接至功率晶體管Q1，可變阻抗電路210C包括阻抗控制晶體管M1、第一濾波電容CF1與補(bǔ)償電阻R1，補(bǔ)償電阻R1的第一端耦接至功率晶體管Q1，補(bǔ)償電阻R1的一第二端耦接至阻抗控制晶體管M1的第一端，阻抗控制晶體管M1的第二端耦接至第一濾波電容CF1，阻抗控制晶體管M1的一第三端接收第一控制電壓V1，第一濾波電容CF1耦接于阻抗控制晶體管M1的第二端與接地端之間，其操作與架構(gòu)可由上述說(shuō)明而了解；第一包絡(luò)檢測(cè)電路220A，耦接至輸入信號(hào)IN與可變阻抗電路210C，第一包絡(luò)檢測(cè)電路220A包括第二濾波電容CF2與濾波電感L1，第二濾波電容CF2耦接至輸入信號(hào)IN，濾波電感L1耦接于阻抗控制晶體管M1的第二端與第二濾波電容CF2之間，其操作與架構(gòu)可由上述說(shuō)明而了解；及第二包絡(luò)檢測(cè)電路230A，耦接至輸入信號(hào)IN與可變阻抗電路210C，第二包絡(luò)檢測(cè)電路230A包括保護(hù)電阻R2與輸入信號(hào)放大晶體管M3，輸入信號(hào)放大晶體管M3的第一端耦接至接地端，輸入信號(hào)放大晶體管M3的第二端耦接至保護(hù)電阻R2，輸入信號(hào)放大晶體管M3的第三端耦接至阻抗控制晶體管M1的該第二端，保護(hù)電阻R2耦接于該輸入信號(hào)IN與輸入信號(hào)放大晶體管M3的第二端之間，其操作與架構(gòu)可由上述說(shuō)明而了解。功率放大器電路200G可選擇性的包括例如上述實(shí)施例的輸入匹配電路、輸出匹配電路、控制電路、第一旁通電容和/或其他元件，功率放大器電路200G的操作細(xì)節(jié)可由上述實(shí)施例的描述而了解，其細(xì)節(jié)在此省略。

圖13顯示根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例的功率放大器電路200H的電路方塊圖。功率放大器電路200H包括：功率晶體管Q1，接收輸入信號(hào)IN并輸出輸出信號(hào)OUT；可變阻抗電路210H，耦接至功率晶體管Q1，該可變阻抗電路包括阻抗控制晶體管M1與第一濾波電容CF1，阻抗控制晶體管M1的一第一端耦接至功率晶體管Q1，阻抗控制晶體管M1的一第二端耦接至第一濾波電容CF1，輸入信號(hào)放大晶體管M3的一第三端接收第一控制電壓V1，第一濾波電容CF1耦接于阻抗控制晶體管M1的該第二端與一接地端之間；第一包絡(luò)檢測(cè)電路220，耦接至輸入信號(hào)IN與可變阻抗電路210H，檢測(cè)輸入信號(hào)IN以動(dòng)態(tài)控制可變阻抗電路210H的等效阻抗值，其操作與架構(gòu)可由上述說(shuō)明而了解；以及第二包絡(luò)檢測(cè)電路230A，耦接至輸入信號(hào)IN與可變阻抗電路210H，第二包絡(luò)檢測(cè)電路230A檢測(cè)輸入信號(hào)IN以動(dòng)態(tài)控制可變阻抗電路210H的等效阻抗值，第二包絡(luò)檢測(cè)電路230A包括保護(hù)電阻R2與輸入信號(hào)放大晶體管M3，輸入信號(hào)放大晶體管M3的第一端耦接至接地端，輸入信號(hào)放大晶體管M3的第二端耦接至保護(hù)電阻R2，輸入信號(hào)放大晶體管M3的第三端耦接至第一濾波電容CF1與阻抗控制晶體管M1的第二端，保護(hù)電阻R2耦接于輸入信號(hào)IN與輸入信號(hào)放大晶體管M3的第二端之間，第二包絡(luò)檢測(cè)電路230A放大輸入信號(hào)IN并輸入至阻抗控制晶體管M1的第二端，第二包絡(luò)檢測(cè)電路230A操作與架構(gòu)可由上述說(shuō)明而了解。功率放大器電路200H可選擇性的包括例如上述實(shí)施例的輸入匹配電路、輸出匹配電路、控制電路、第一旁通電容和/或其他元件，功率放大器電路200H的操作細(xì)節(jié)可由上述實(shí)施例的描述而了解，其細(xì)節(jié)在此省略。

圖14顯示根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例的功率放大器電路200I的電路方塊圖。功率放大器電路200I包括：功率晶體管Q1，接收輸入信號(hào)IN并輸出輸出信號(hào)OUT；可變阻抗電路210I，其架構(gòu)與操作可相同或相似于可變阻抗電路210H；第一包絡(luò)檢測(cè)電路220，耦接至輸入信號(hào)IN與可變阻抗電路210I，檢測(cè)輸入信號(hào)IN以動(dòng)態(tài)控制可變阻抗電路210I的該等效阻抗值；第二包絡(luò)檢測(cè)電路230，耦接至輸入信號(hào)IN與可變阻抗電路210I，檢測(cè)輸入信號(hào)IN以動(dòng)態(tài)控制可變阻抗電路210I的該等效阻抗值；以及控制電路240，耦接該可變阻抗電路210I，控制該可變阻抗電路提供給該功率晶體管的一電流。功率放大器電路200H可選擇性的包括例如上述實(shí)施例的輸入匹配電路、輸出匹配電路、第一旁通電容和/或其他元件，功率放大器電路200I的操作細(xì)節(jié)可由上述實(shí)施例的描述而了解，其細(xì)節(jié)在此省略。

由上述可知，本申請(qǐng)上述實(shí)施例的功率放大器電路可以使功率晶體管兼顧效率與線性度。

本申請(qǐng)上述實(shí)施例的功率放大器電路可降低功率晶體管在低功率區(qū)中的靜態(tài)電流的消耗。

本申請(qǐng)上述實(shí)施例的功率放大器電路可抑制三階項(xiàng)失真信號(hào)，避免惡化通信信號(hào)質(zhì)量。

綜上所述，雖然本申請(qǐng)已以實(shí)施例公開如上，然其并非用以限定本申請(qǐng)。本申請(qǐng)所屬領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本申請(qǐng)的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾。因此，本申請(qǐng)的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求書界定范圍為準(zhǔn)。