專利名稱：放大器電路和多級放大器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用場效應(yīng)晶體管(FET)的放大器電路。


圖1是一個通常的便攜式電話機(jī)的一部分的框圖。該便攜式電話機(jī)包括一個輸入/輸出電路部分1，一個基帶電路部分2，一個高頻電路部分3，一個天線4和一個電源部分5。
輸入/輸出電路部分1包含一個鍵盤，一個顯示部分，一個麥克風(fēng)和一個喇叭?；鶐щ娐凡糠?將從輸入/輸出電路部分1的麥克風(fēng)來的模擬語音信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。然后，基帶電路部分2進(jìn)行語音編碼，信道編碼，加密和數(shù)字調(diào)制過程。最后，基帶電路部分2將處理過的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為用于高頻電路部分3的模擬信號。并且，基帶電路2將一個由高頻電路部分3提供的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。然后，基帶電路2將高頻電路部分3來的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。然后基帶電路2進(jìn)行數(shù)字解調(diào)，解密，信道解碼和語音解碼操作。然后，基帶電路部分2將模擬語音信號作為結(jié)果提供給輸入/輸出電路部分1的喇叭。
高頻電路部分3調(diào)制基帶電路部分2來的模擬信號并對調(diào)制信號進(jìn)行功率放大。同時，高頻電路部分3放大通過天線4接收的信號并解調(diào)放大信號。電源部分5給輸入/輸出電路部分1、基帶電路部分2和高頻電路部分3供電。
圖2是高頻電路部分3的構(gòu)成電路圖。高頻電路部分3包含一個發(fā)送電路部分7，一個接收電路部分8和一個開關(guān)電路9。開關(guān)電路9在發(fā)送信號時將發(fā)送電路部分7的一個輸出端7A同天線4相連，在接收信號時將接收電路部分8的一個輸入端同天線相連。
發(fā)送電路部分7包括一個調(diào)制器10，一個壓控振蕩器(VCO)11，一個乘法器12，一個放大器13，一個聲表面波(SAW)濾波器14，和一個功率放大器15。調(diào)制器10調(diào)制從基帶電路部分2來的信號。VCO11產(chǎn)生一個對調(diào)制器10輸出的信號的上變頻操作必須的信號。乘法器12以從VCO11來的信號乘以從調(diào)制器10來的信號以使被調(diào)制的信號變成一個高頻信號。放大器13放大從乘法器12輸出的高頻信號。SAW濾波器14作為一個帶通濾波器濾波放大的高頻信號。功率放大器15對放大的高頻信號的進(jìn)行功率放大。
接收電路部分8包括一個放大器16，一個SAW濾波器17，一個VCO18，一個放大器19，一個乘法器20和一個解調(diào)器21。放大器16放大通過天線4接收的信號。SAW濾波器17作為一個帶通濾波器并濾波放大的接收信號。VCO18產(chǎn)生一個將SAW濾波器17的信號進(jìn)行下變頻操作必須的信號。放大器19放大VCO18輸出的信號。乘法器以從放大器19來的放大信號乘以SAW濾波器17來的信號以便恢復(fù)接收的基帶信號。解調(diào)器10解調(diào)乘法器20的輸出信號并重新產(chǎn)生原始信號。
圖3是功率放大器15的電路圖。功率放大器15集成在一個單片微波集成電路(MMIC)，包括兩個放大器電路24和25，一個輸入端23和一個輸出端26。一個輸入信號IN用于輸入端23，一個輸出信號OUT通過輸出端26輸出。
放大器電路24包含一個損耗型肖特基柵場效應(yīng)管(因此稱D型MESFET)27，其功能相當(dāng)一個放大元件，和一個電容元件(電容器)28阻止直流分量進(jìn)入放大器電路25。放大器電路24包含一個漏極電壓輸入端29，輸入從漏極電壓源來的正漏極電壓VDD1。例如電壓VDD1為+4V。放大器電路24包含一個柵極偏置電路30，以負(fù)柵極偏置電壓VGB1提供給D型MESFET27的柵極，VGB1舉例為-1.5V。放大器電路24包括一個柵極偏置源極電壓輸入端31，輸入柵極偏置源來的負(fù)柵極偏置電壓VGG1VGB1。例如電壓VGG1為-4.0V。放大器電路24包含電阻32和33，它們將柵極偏置源電壓VGG1分壓從而產(chǎn)生柵極偏置電壓VGB1。
放大器電路25包括一個D型MESFET34，其功能為一個放大元件，和一個電容元件(電容器)35阻止直流分量流入輸出端26。放大器電路25包含一個漏極電壓輸入端36提供一個從漏極電壓源來的正漏極電壓VDD2。例如VDD2為+5.8V。放大器電路25包含一個柵極偏置電路37，其提供一個負(fù)柵極偏指源電壓VGG2給D型MESFET34，VGG2舉例為-4.0v。放大器電路25包含電阻39和40，它們將柵極偏置源電壓VGG2分壓以便產(chǎn)生柵極偏置電壓VGB2。
如上所述的便攜式電話機(jī)使用高頻電路部分3的發(fā)送電路部分7的功率放大器15，功率放大器15使用D型MESFETs27和34。這種結(jié)構(gòu)要求正電壓源分別作為D型MESFETs27和34的漏極電壓源，負(fù)電壓源獨(dú)立作為D型MESFETs27和34的柵極偏置源。
實(shí)際中，一個DC-DC轉(zhuǎn)換器用于實(shí)現(xiàn)正負(fù)電源。這樣改善了生產(chǎn)費(fèi)用并阻止減小體積。
本發(fā)明的一個基本目的是消除上述缺點(diǎn)。
本發(fā)明的一個更特別的目標(biāo)是提供僅需要一個正電源而不需要任何負(fù)電源的一個放大器電路和一個多級放大器電路。
本發(fā)明的上述目標(biāo)可由一個放大器電路實(shí)現(xiàn)，包括一個第一增強(qiáng)型FET，有一個柵極，加有輸入信號和柵極偏置電壓，和一個放大的輸出信號輸出的漏極；和一個第二增強(qiáng)型FET，有一個漏極與漏極電壓源相連，一個源極同第一FET的漏極相連，和一個加有控制第一FET的漏極電壓的控制信號的柵極。
根據(jù)上述的放大器電路，第一和第二FET是增強(qiáng)型FET，其中漏極電壓和控制信號(電壓)是正電壓，不需要負(fù)電源。
可以改變第一FET的漏極電壓，這樣可通過在激活狀態(tài)下改變控制信號的電平控制放大器電路的增益。
也可省略第二FET，沒有第二FET的放大器電路的增益可通過改變第一FET的柵極偏置電壓得到改變。然而，在這種情況，如果輸入信號有一個大的幅度或第一FET沒有一個高的閾值電壓，就不能獲得一個大的改變范圍以控制增益，這樣即使第一FET的柵極偏置電壓減小到接近于0V第一FET也不能被設(shè)置為接近關(guān)狀態(tài)。這樣，需要大大衰減輸入信號，而上述的設(shè)置不能提供這樣大的信號衰減。
另一方面，根據(jù)上面所述的發(fā)明，第二FET可以將第一FET的漏極電壓減少到0V或接近0V，這樣可大改變范圍地控制增益并且輸入信號可大大衰減。
上述的放大器電路可構(gòu)成為第一FET的柵極偏置電壓的增加和減少可控。例如，如果需要減少第一FET的漏極電壓，第一FET的柵極偏置電壓就被減少。這樣可實(shí)現(xiàn)一個大增益改變范圍。
放大器電路可構(gòu)成為第二FET的柵極的控制信號可作為第一FET的柵極偏置電壓送給第一FET的柵極。這樣可簡化提供第一和第二FET的柵極偏置電壓的柵極偏置電路。
放大器電路可構(gòu)成為第一FET的柵極偏置電壓是一個由電阻對控制信號的分壓得到的電壓。這樣即使控制信號的下限不能設(shè)為0V也可使第一FET的柵極電壓的下限接近于0V。這樣，使進(jìn)一步增加可變增益的范圍成為可能。
放大器電路可構(gòu)成為第二FET的柵極是通過一個電阻提供控制信號的，以進(jìn)一步減少第二FET的柵極電壓，這樣第一FET的漏極電壓可控制信號更容易被設(shè)為0V或接近0V。
放大器電路可構(gòu)成為第二FET的源極通過一個電感元件同第一FET的漏極相連?？勺柚沟谝籉ET放大的信號被通過第二FET發(fā)送到漏極電壓源，并且這樣可有效地發(fā)送通過第一FET放大的信號到下一級電路。
放大器電路可構(gòu)成為第二FET的源極通過一個電容元件接地。該電容元件用于將頻率低于第一FET放大的信號的頻率的信號和漏極電壓產(chǎn)生的噪聲一起接入地。這樣，那些不需要的成分不會被送入下一級電路。
放大器電路可構(gòu)成為第二FET的源極通過一個諧振頻率為被第一FET放大的信號的頻率的并聯(lián)諧振電路同第一FET的漏極相連。并聯(lián)諧振電路阻止除被第一FET放大的信號外的別的信號被發(fā)送到下一級電路。這樣可加強(qiáng)選擇性。
放大器電路還可包括一個第三增強(qiáng)型FET，它有一個漏極同第一FET的柵極偏置源相連，一個加有控制信號的柵極，和一個源極，其中的從第三FET的源極得到的源極電壓提供給第一FET的柵極作為第一FET的柵極偏置電壓。第三FET可使第一FET的下限接近0V，即使控制信號的下限不能被設(shè)為0V。
放大器電路可構(gòu)成為這樣第一FET的柵極偏置電壓是一個由電阻對第三FET的源電壓分壓得到的電壓。這樣即使控制電壓的下限不能被設(shè)為0V，也可使第一FET的柵極電壓下限接近0V。
放大器電路可構(gòu)成為第二FET的柵極通過一個電阻提供控制信號。
放大器電路可構(gòu)成為還包括一個增強(qiáng)型的第三FET，它有一個漏極同第一FET的柵極偏置源相連，一個柵極有控制信號輸入，和一個源極，其中一個由第三FET的源極獲得的源極電壓加于第一FET的柵極和第二FET的柵極。第三FET可使第一FET的下限接近0V，即使控制信號的下限不能設(shè)為0V。
放大器電路可構(gòu)成為第一FET的柵極偏置電壓是一個由電阻對第三FET的源電壓分壓得到的電壓。
放大器電路可構(gòu)成為第三FET的源電壓由一個電阻提供給第二FET的柵極。
以上所述的本發(fā)明的目的也可由一個放大器電路完成，它包括一個增強(qiáng)型第一FET，有一個加有輸入信號和柵極偏置電壓的柵極，一個供放大的輸出信號輸出的漏極，一個從柵極到源極的電流通道形成；一個增強(qiáng)型的第二FET，有一個漏極同第一FET的柵極偏置電壓源相連，一個柵極被提供控制信號，和一個供控制信號控制的源電壓輸出的源極，該源電壓被作為柵極偏置電壓用于第一FET的柵極；和一個電阻元件有一個第一端同第二FET的源極和第一FET的柵極相連，和一個第二端接地。根據(jù)上述的放大器電路，第一和第二FET是增強(qiáng)型的，其中漏極電壓和控制電壓是正的。僅需要一個正電壓源，不需要負(fù)電源。
可改變第一FET的柵極偏置電壓從而通過改變在激活狀態(tài)下的控制信號的電平控制放大電路的增益。
可省略第二FET構(gòu)成放大器電路，這樣控制信號作為柵極偏置電壓被提供給第一FET的柵極。在這種情況，希望減少電阻元件的阻值以便產(chǎn)生一個比流入第一FET的柵極大得多的電流到電阻元件，因?yàn)槿绻箅娏髁魅氲谝籉ET的柵極就可減少柵極電壓，從而減少輸出電平。然而，上述情況增加了在非激活狀態(tài)能量消耗。
按照有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明，第二FET有加有控制信號控制的柵極。這樣由于第二FET的作用即使在激活狀態(tài)流入電阻元件的電流增加以便阻止在非激活狀態(tài)第一FET的柵極偏置電壓減少或控制信號不能設(shè)為0也可減少電阻元件中的電流并設(shè)置第一FET的柵極偏置電壓接近0V。因此，第一FET的漏電流將減少，這使能量消耗減少。
放大器電路還可構(gòu)成為第一FET的柵極偏置電壓由電阻對第二FET的源電源分壓得到。這樣可設(shè)置第一FET的柵極偏置電壓接近0V并可進(jìn)一步減少能量損耗。
本發(fā)明的上述目標(biāo)也可用一個多級放大器電路完成，它包括一個第一級放大器電路，其包含一個增強(qiáng)型第一FET，有一個柵極加有輸入信號和柵極偏置電壓，和一個供放大信號輸出的漏極，和一個增強(qiáng)型的第二FET，有一個漏極同漏極電壓源相連，一個源極同第一FET的漏極和一個加有控制第一FET漏極電壓的控制信號的柵極相連；和一個第二級放大器電路放大第一級放大器電路的輸出信號。第一級放大器電路僅使用增強(qiáng)型FET。如果第二級放大器電路僅使用增強(qiáng)型FET，漏極電壓和控制信號是正電壓。這樣，多級放大器電路僅需要一個正電源，不需要負(fù)電源。
而且，放大器電路的增益可通過改變控制信號的電平從而改變第一FET的漏電壓控制。
也可形成沒有第二FET的第一級放大器電路。這種情況，第一FET的柵極偏置電壓是可改變的這樣放大器電路的增益可控制。然而，如果即使減少第一FET的柵極偏置電壓接近0V輸入信號依然很大或第一FET的閾值電壓不能增加并且第一FET不能被設(shè)為接近關(guān)狀態(tài)，獲得一個大的增益改變范圍是不可能。這樣，輸入信號不能在第一級放大器電路中被大幅衰減。
這時，根據(jù)本發(fā)明上述的構(gòu)成，第二FET的功能是減少第一FET漏極電壓到0V或接近0V。這樣，第一級放大器電路有一個大的可變增益范圍，可大大衰減第一級放大器的輸入信號。
多級放大器電路在第一級放大器電路和第二級放大器電路之間還可包括一個電容元件。
多級放大器電路可構(gòu)成為使另一個控制第二級放大器電路的增益的控制信號被施于第二級放大器電路。
多級放大器電路還可構(gòu)成為使提供給第二FET的柵極的控制信號和上述的另一控制信號作為通用信號提供。
多級放大器電路還可構(gòu)成為在第二FET的柵極和施加了通用信號的第二級放大器電路的輸入端之間有一個阻抗元件。
多級放大器電路還包括從第二FET的源極到第一FET的漏極之間連接的電感元件。
多級放大器電路還包括將第二FET的源極接地的電容元件。
多級放大器還包括一個并聯(lián)諧振電路，諧振在要由第一FET放大的信號的頻率，該并聯(lián)諧振電路在第二FET的源極和第一FET的漏極間。
本發(fā)明上述的目的也可由一個多級放大器電路完成，它包括一個第一級放大器電路，放大輸入信號；和一個第二級放大器電路，包含一個增強(qiáng)型第一FET有一個柵極，加有輸入信號和柵極偏置電壓，和一個供輸出放大輸出信號的漏極；一個從柵極到源極的電流通道被形成；一個增強(qiáng)型第二FET，有同第一FET的柵極偏置源相連的漏極，一個加有控制信號的柵極，和一個能把控制信號控制的源電壓輸出的源極，源電壓用于作為柵極偏置電壓提供給第一FET的柵極；和一個有同第二FET的源極及第一FET的柵極相連的第一端的電阻元件，其第二端接地。
放大器電路的第二級放大器電路僅使用增強(qiáng)型FET。這樣，如果第一級放大器電路僅由增強(qiáng)型FET構(gòu)成，漏極電壓和控制信號是正電壓，可由一個正電壓源產(chǎn)生。也就是說不需要負(fù)電壓源。
也可以形成沒有第二FET的第二級放大器電路，這樣控制信號作為柵極偏置信號提供給第一FET的柵極。然而，這種情況，需要減少電阻元件的電阻值以便產(chǎn)生一個比流入第一FET的柵極大得多的電流流入電阻元件，因?yàn)槿绻粋€大的電流流入第一FET的柵極，會使柵極電壓減少并使輸出電平減少。然而，上述情況在非激活狀態(tài)增加了能量消耗。
根據(jù)有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明，提供了具有加有控制信號的柵極的第二FET。這樣由于第二FET的作用即使電阻元件中的電流在激活狀態(tài)減小以便阻止第一FET的柵極偏置電壓減小或在非激活狀態(tài)控制信號不能被設(shè)為0V也可減小電阻元件中的電流并設(shè)置第一FET的柵極偏置電壓接近0V。因此，第一FET的漏極電流可減少并且能量消耗減少。
多級放大器還可包括一個電容元件，位于第一級放大器電路和第二級放大器電路之間。
多級放大器電路可構(gòu)成為使控制第二級放大器電路的增益的另一控制信號被加于第二級放大器電路。
多級放大器電路可構(gòu)成為使加于第二FET的柵極的控制信號和上述另一控制信號作為通用信號。
多級放大器電路還可包括一個在第二FET的柵極和一個被加了通用信號的第二級放大器電路的輸入端之間的阻抗元件。
本發(fā)明的上述目標(biāo)可由一個多級放大器電路完成，它包括一個第一級放大器電路包含一個增強(qiáng)型第一FET，有一個加有輸入信號和一個第一柵極偏置電壓的柵極，和一個供第一放大輸出信號輸出的漏極，和一個增強(qiáng)型第二FET，有一個漏極同第一漏極電壓源相連，一個源極同第一FET的漏極和加有控制用于第一FET的第一漏極電壓的第一控制信號的柵極相連；和一個第二級放大器電路，包含一個增強(qiáng)型第三FET，有一個加有從第一級放大器電路來的第一放大的輸出信號和一個第一柵極偏置電壓的柵極，和一個供第二放大輸出信號輸出的漏極，一個從柵極到源極的電流通路被形成；一個增強(qiáng)型第四FET，有一個漏極同用于第三FET的第二柵極偏置電壓源相連，一個柵極，加有第二控制信號，和一個供由第二控制信號控制的源極電壓輸出的源極，該源極電壓作為第一柵極偏置電壓加于第一FET的柵極；和一個電阻元件其第一端同第二FET的源極和第一FET的柵極相連，第二端接地。上述的多級放大器電路有上述的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)。
多級放大器電路可以進(jìn)一步包括一個電容元件，位于第一級放大器電路和第二級放大器電路之間。
多級放大器電路還可構(gòu)成為使提供給第二FET的柵極的第一控制信號和第二控制信號作為通用信號提供。
多級放大器電路還可包括一個在第二FET的柵極和第四FET的柵極之間的阻抗元件。
多級放大器電路還包括一個將第二FET的源極同第一FET的漏極相連的電感元件。
多級放大器電路還包括一個將第二FET的源極接地的電容元件。
多級放大器電路還包括一個并聯(lián)諧振電路，其諧振頻率為被第一FET放大的信號的頻率，并聯(lián)諧振電路連在第二FET的源極和第一FET的漏極之間。
上述放大器電路中，第一和第二FET可以是MESFET，例如，使用了混合半導(dǎo)體元件。
本發(fā)明的其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將在下面的詳細(xì)描述中結(jié)合圖例更顯而易見，其中圖1是一個通常的便攜電話機(jī)的必須部分的框圖；圖2是圖1所示的高頻電路部分的電路圖；圖3是圖1所示的功率放大器的電路圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的放大器電路的電路圖；圖5是解釋圖4所示的電路的功能和效果的電路圖；圖6是圖5所示的放大器電路的輸出電平漏極電壓的曲線圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的放大器電路的電路圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的放大器電路的電路圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的放大器電路的電路圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的放大器電路的電路圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例的放大器電路的電路圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施例的放大器電路的電路圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施例的放大器電路的電路圖；圖14是解釋圖13所示的放大器109、110和111的輸出電平的改變范圍圖；及圖15是圖5所示的放大器電路的輸入/輸出特性圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的一個放大器電路的電路圖。如圖4所示的放大器電路包括一個信號輸入端42，一個信號輸出端43，和一個漏極電壓輸入端44。一個輸入信號IN提供給信號輸入端42。一個輸出信號通過信號輸出端43輸出。一個正漏極電壓VDD3提供給漏極電壓輸入端44。
圖4所示的放大器電路包含一個增強(qiáng)型肖特基場效應(yīng)晶體管(稱為E型MESFET)45，其功能是一個放大元件。放大器電路還包括一個控制E型MESFET45的漏電壓的E型MESFET46，和一個電容元件(電容器)47阻止直流分量被送入輸出端43。E型MESFET45的柵極同信號輸出端42相連，因此漏極同E型MESFET46的源極和信號輸出端42通過電容元件47相連。E型MESFET45的源極接地。E型MESFET46的漏極同漏極電壓輸入端44相連。
圖4所示的放大器電路包括一個柵極偏置電路48，它相應(yīng)提供E型MESFET45和46的柵極偏置電壓VGB3A和VGB3B。放大器電路包括一個柵極偏置控制電壓輸入端49，一個可變的正柵極偏置控制電壓Vcontroll作為控制信號提供給它。電路48包含電阻50，51和52，它們對柵極偏置控制電壓Vcontroll分壓產(chǎn)生柵極偏置電壓VGB3A和VGB3B。
本發(fā)明的第一實(shí)施例假設(shè)輸出柵極偏置控制電壓Vcontrol1的柵極偏置控制電壓源不能產(chǎn)生0V和Vcontrol1的下限電壓等于，如0.2V。
電阻50、51和52串聯(lián)在柵極偏置控制電壓輸入端49和地之間。電阻50和51之間的結(jié)點(diǎn)同E型MESFET46的柵極相連，電阻51和52之間的結(jié)點(diǎn)54同E型MESFET45的柵極相連。
根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例構(gòu)成的放大器電路可通過在激活時改變柵極偏置控制電壓Vcontroll控制增益。而且，例如當(dāng)柵極偏置控制電壓Vcontroll的電壓值增加時，柵極偏置電壓VGB3B增加，E型MESFET46的通路電阻減少。而且，E型MESFET45的漏極電壓增加，柵極偏置電壓VGB3A增加。這樣，輸出電平增加。
由于柵極偏置控制電壓Vcontrol1的值減少，柵極偏置電壓VGB3B減少，并且E型MESFET46的通路電阻增加。此外，E型MESFET45的漏極電壓增加，并且柵極偏置電壓VGB3A增加。因此，輸出電平減少。
考慮上述原因，本發(fā)明的第一實(shí)施例確定漏極電壓VDD3的值、E型MESFET46的特性和電阻50、51和52的值以便響應(yīng)柵極偏置控制電壓Vcontroll的變化，E型MESFET45的漏極電壓在4V到0V之間變化，柵極偏置電壓VGB3A在0.4V和0V之間變化。
需指出放大器電路可構(gòu)成沒有E型MESFET46。這時，增益由通過變E型MESFET45的柵極偏置電壓VGB3A控制。然而，這樣可能增加E型MESFET45的閾值電壓。這樣，即使E型MESFET45的柵極偏置電壓VGB3A減少到約等于0V，也可能將E型MESFET45設(shè)置為開路狀態(tài)或接近開路狀態(tài)。這樣，就不能獲得一個大的可變增益范圍。如果需要大大衰減輸入信號IN，上述構(gòu)成不能達(dá)到要求。
相反的，本發(fā)明的第一實(shí)施例可實(shí)現(xiàn)大的可變增益范圍并大大衰減輸入信號IN。這是因?yàn)镋型MESFET46可改變柵極偏置控制電壓Vcontrol1的值，從而改變E型MESFET45的漏極電壓使得E型MESFET45的漏極電壓減少到0V。
圖5是解釋根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的放大器電路的功能和效果的圖。在圖5中，參數(shù)56指示使用輸入信號IN的信號輸入端。參數(shù)57指示輸出信號OUT輸出的信號輸出端。參數(shù)58指示正漏極電壓VDD4輸入的漏極電壓輸入端，。參數(shù)59指示E型MESFE，其功能為一個放大元件。參數(shù)60指示阻止直流分量進(jìn)入信號輸出端57的電容元件。
參數(shù)61表示柵極偏置電路，以柵極偏置電壓VGB4提供給E型MESFT59的柵極。參數(shù)62表示柵極偏置源電壓輸入端，輸入正柵極偏置電壓VGG4。參數(shù)63和64表示電阻，將柵極偏置源電壓VGG4分壓產(chǎn)生柵極偏置電壓VGB4。
圖6是輸出電平(Pout)漏極電壓(VDD4)按如下條件獲得的特征曲線圖VGG4＝4.0V，輸入信號的頻率為902.5MHz，輸入電平Pin等于+5dBm。從圖6中可見圖5中所示的放大器電路有一個特征，輸出電平Pout可通過在4V到0V間改變漏極電壓VDD4被改變30dBc。
另一方面，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，E型MESFET45的漏極電壓可在4V和0V之間通過改變柵極偏置控制電壓Vcontrol1得到改變。而且，輸出電平Pout可改變超過30dBc，因?yàn)闁艠O偏置電壓VGB3A可在0.4V到0V之間改變。
當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的電壓實(shí)施例的放大器電路未激活時，柵極偏置控制電壓Vcontroll減小到下限，E型MESFET45的漏極電壓和柵極偏置電壓VGB3A設(shè)置為0V。這樣，即即使輸入信號IN提供給柵極也可阻止漏極電流流入E型MESFE45。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，僅有正電壓如漏極電壓VDD3和柵極偏置控制電壓Vcontroll，不需任何負(fù)電壓，因?yàn)閮H使用E型MESFET。這樣，僅需要提供一個正電源，而不需負(fù)電源。
而且，可在激活狀態(tài)通過改變E型MESFET45的漏極電壓和改變柵極偏置控制電壓Vcontrol1大大衰減輸入信號IN。在非激活狀態(tài)可通過減少柵極偏置控制電壓Vcintroll到下限并固定E型MESFET45的漏極電壓和柵極偏置電壓VGB3A到0V阻止漏電流流入E型MESFET45。這樣，就不必提供開關(guān)元件(開關(guān)模塊)控制關(guān)閉漏極電壓源和漏極電壓輸入端44之間的漏電流。這樣，能量消耗可減少并且不需要開關(guān)元件。
可以省略柵極偏置控制電壓輸入端49和E型MESFET46的柵極之間的電阻50。
現(xiàn)在將參考圖7描述按照本發(fā)明的第二實(shí)施例的放大器電路。在圖7中，同前面已描述過的圖相同的部分給予相同的參考編號。在圖7的放大器電路中，E型MESFET46的源極通過電感元件67耦合到E型MESFET46的漏極。如圖7所示的放大器電路的其他部分同按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的放大器電路相同。
電感元件67的功能是阻止由E型MESFET45放大的信號通過E型MESFET46泄漏到漏極電壓源端。在直流狀態(tài)，E型MESFET46的源是短路的同E型MESFET45的漏極相連。
本發(fā)明的第二實(shí)施例同第一實(shí)施例的效果相同，并另有一個優(yōu)點(diǎn)是由E型MESFET45放大的信號可阻止通過E型MESFET46泄漏到漏極電壓源并可有效地發(fā)送到下一級電路。
可以省略柵極偏置控制電壓輸入端49和E型MESFET46的柵極之間的電阻50。
現(xiàn)在參考圖8描述按照本發(fā)明的第三實(shí)施例提供的放大器電路。在圖8中，同前面描述的圖相同的部分給予相同的參考號碼。根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例，E型MESFET46的源極通過電容元件68接地。本發(fā)明的第三實(shí)施例的其他電路部分同在圖7中所示的電路相同。
電容器件68使得低于被E型MESFET45放大信號頻率的信號及由漏極電壓源通過漏極電壓輸入端44產(chǎn)生的噪聲導(dǎo)入地。
本發(fā)明的第三實(shí)施例的構(gòu)成除具備第二實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)外還有一個優(yōu)點(diǎn)是可阻止信號中低于被E型MESFET45放大的信號頻率和通過漏極電壓輸入端44從漏極電壓源來的噪聲被發(fā)送到下一級電路。
可省略柵極偏置控制電壓輸入端49和E型MESFET46的柵極之間的電阻50。
現(xiàn)在參考圖9描述按照本發(fā)明的第四實(shí)施例的放大器電路。在圖9中，同前面描述的圖相同的部分給予相同的參考號碼。根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例，E型MESFET的源極通過一個并聯(lián)諧振電路69同E型MESFET45的漏極相耦合。圖9中所示的另外電路部分同按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的電路相同。
并聯(lián)諧振電路69由電感元件70和電容元件71構(gòu)成，諧振在被E型MESFET45放大的信號頻率上。
本發(fā)明的第四實(shí)施例有同第一實(shí)施例相同的優(yōu)點(diǎn)，另外的優(yōu)點(diǎn)是信號中超出E型MESFET45的放大的信號頻率的頻率信號被阻止發(fā)送到下一級電路，這樣改善了可選擇性。
可省略柵極偏置控制電壓輸入端49和E型MESFET46的柵極之間的電阻50。
現(xiàn)在參考圖10描述按照本發(fā)明的第五實(shí)施例的放大器電路。在圖10中，同前面描述的圖相同的部分給予相同的參考號碼。本發(fā)明的第五實(shí)施例包含一個同本發(fā)明的第一實(shí)施例的柵極偏置電路48不同構(gòu)成的柵極偏置電路73。本發(fā)明的第五實(shí)施例的其他電路部分同第一實(shí)施例的相同。
柵極偏置電路73包含一個柵極偏置源極電壓輸入端74，一個柵極偏置控制電壓輸入端75，一個E型MESFET76，和電阻77、78和79。從柵極偏置源來的一個正柵極偏置源電壓VGG3提供給柵極偏置源電壓輸入端74?？刂茤艠O偏置電壓VGB3A和VGB3B的正柵極偏置控制電壓Vcontrol2提供給柵極偏置控制電壓輸入端75。控制電壓Vcontrol2是控制柵極偏置電壓VGB3A和VGB3B的可變電壓。E型MESFET76控制柵極偏置電壓VGB3A和VGB3B。
本發(fā)明的第五實(shí)施例是假設(shè)柵極偏置控制電壓源輸出的柵極偏置控制電壓Vcontrol2不能產(chǎn)生0V，而且電壓Vcontrol2的下限例如等于0.2V。
E型MESFET76有一個漏極同柵極偏置源電壓輸入端74相連，一個柵極同柵極偏置控制電壓輸入端75相連。電阻77、78和79在E型MESFET76的源極和地之間串聯(lián)。電阻77和78之間的結(jié)點(diǎn)80同E型MESFET46的柵極相連，電阻78和79之間的結(jié)點(diǎn)81同E型MESFET45的柵極相連。
按照本發(fā)明的第五實(shí)施例的構(gòu)成，可通過在激活狀態(tài)改變柵極偏置控制電壓Vcontrol2控制增益。例如，當(dāng)柵極偏置控制電壓Vcontrol2的值增加，E型MESFET76的ON電阻減少，流入電阻77-79的電流增加。并且，E型MESFET46的柵極偏置電壓VGB3B增加，E型MESFET46的ON電阻減小。E型MESFET46的漏極電壓增加而且柵極偏置電壓VGB3A增加，結(jié)果輸出電平增加。
由于柵極偏置控制電壓Vcontrol2的值減小，E型MESFET76的ON電阻增加，流入電阻77-79的電流減少。而且，E型MESFET46的柵極偏置電壓VGB3B減小，E型MESFET46的ON電阻增加。E型MESFET45的漏極電壓減小，柵極偏置電壓VGB3A減少。這樣，輸出電平減小。
考慮到上面，本發(fā)明的第五實(shí)施例確定柵極偏置源電壓VGG3的值，E型MESFET46和47和電阻77、78和79的值以便響應(yīng)柵極偏置控制電壓Vcontrol2的變化，E型MESFET45的漏極電壓在4V和0V之間變化，柵極偏置電壓VGB3A在0.4V和0V之間變化。
當(dāng)圖10的放大器電路在非激活狀態(tài)，柵極偏置控制電壓Vcontrol2減小到下限，E型MESFET45的漏極電壓和柵極偏置電壓VGB3A鎖定為0V。這樣，即使輸入信號IN到達(dá)E型MESFET45，漏極電流不能流入E型MESFET45。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例，僅有正電壓如漏極電壓VDD3、柵極偏置源極電壓VGG3和柵極偏置控制電壓Vcontrol2，不需要任何負(fù)電壓，因?yàn)閮H使用E型MESFET。這樣，僅需提供正電壓源，不需負(fù)電壓源。
而且，可在激活狀態(tài)通過改變E型MESFET45的漏極電壓大大衰減輸入信號IN，并通過改變柵極偏置控制電壓Vcontrol2衰減柵極偏置電壓VGB3A。在非激活狀態(tài)，可通過減小柵極偏置控制電壓Vcontrol2到下限及鎖定E型MESFET45的漏極電壓和柵極偏置電壓VGB3A到0V，阻止漏極電流流入E型MESFET45。這樣，不必提供開關(guān)元件(開關(guān)模式)控制關(guān)閉漏極電壓源極和漏極電壓輸入端44的漏電流。因此，可減小能量信號而且不需要開關(guān)元件。
可省略E型MESFET76的源極和柵極之間的電阻77。
也可以在E型MESFET46的源極和E型MESFET45的漏極之間使用一個電感元件。這樣可阻止E型MESFET45放大的信號通過E型MESFET46泄漏到漏極電壓源，并可有效地發(fā)送E型MESFET45放大的信號到下一級電路。
除上述電感元件外還可用一個電容元件在E型MESFET46的源極和地之間連接。在這種情況，除了從電感元件得到的優(yōu)點(diǎn)外還有一個優(yōu)點(diǎn)是低于被E型MESFET45放大的信號的頻率的信號頻率和從漏極電壓源來的電壓噪聲可被阻止發(fā)送到下一級電路。
還可在E型MESFET46的源極和E型MESFET45的漏極之間提供一個并聯(lián)諧振電路。并聯(lián)諧振電路在被E型MESFET45放大的信號頻率上諧振，阻止不需要的信號被發(fā)送到下一級電路。這樣，可改善選擇性。
現(xiàn)在參考圖11描述按照本發(fā)明的第六實(shí)施例的放大器電路。在圖11中，同前面描述的本發(fā)明第一實(shí)施例圖相同的部分給予相同的參考號碼。本發(fā)明的第六實(shí)施例使用同本發(fā)明的第一實(shí)施例中的柵極偏置電路48不同的柵極偏置電路83。本發(fā)明的第六實(shí)施例的其他部分同第一實(shí)施例的相同。
柵極偏置電路83包括一個柵極偏置源極電壓輸入端84，一個柵極偏置控制電壓輸入端85，一個E型MESFET86和電阻87、88和89。從柵極偏置源來的正柵極偏置源極電壓VGG3用于柵極偏置源電壓輸入端84。正柵極偏置電壓Vcontrol3用于控制柵極偏置電壓VGB3A和VGB3B提供到柵極偏置控制電壓輸入端85。控制電壓Vcontrol3是控制柵極偏置電壓VGB3A和VGB3A的可變電壓。E型MESFET86控制柵極偏置電壓VGB3A和VGB3B。
本發(fā)明的第六實(shí)施例是假設(shè)輸出柵極偏置控制電壓Vcontrol2的柵極偏置控制電壓源不能產(chǎn)生0V和Vcontrol3的下限的電壓等于，如0.2V。
E型MESFET86的漏極同柵極偏置源電壓輸入端84相連，這樣?xùn)艠O同柵極偏置控制電壓輸入端85相連，通過電阻87同E型MESFET46的柵極相連。電阻88和89串聯(lián)在E型MESFET86的源極和地之間。在電阻88和89之間的結(jié)點(diǎn)90同E型MESFET45的柵極相連。
根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例，可通過在激活狀態(tài)改變柵極偏置控制電壓Vcontrol3控制增益。例如，當(dāng)柵極偏置控制電壓Vcontrol3的值增加，E型MESFET46的柵極偏置VGB3B增加，E型MESFET46的ON電阻減小。而且，E型MESFET45的漏極電壓增加和E型MESFET86的ON電阻減小。流入電阻88和89的電流增加，柵極偏置電壓VGB3A增加。這樣，輸出電平增加。
當(dāng)柵極偏置控制電壓Vcontrol3減小，E型MESFET46的柵極偏置電壓VGB3B減小，E型MESFET46的ON電阻增加。而且，E型MESFET45的漏極電壓減少，E型MESFET86的ON電阻增加。這樣，流入電阻88和89的電流減少，柵極偏置電壓VGB3A減少。這樣，輸出電平減小。
根據(jù)以上考慮，本發(fā)明的第六實(shí)施例決定柵極偏置源電壓VGG3的值、E型MESFET46和48的特性和電阻87、88和89的電阻值以便響應(yīng)柵極偏置控制電壓Vcontrol3的變化，E型MESFET45的漏極電壓在4V和0V之間變化，柵極偏置電壓VGB3A在0.4V由0V間變化。
當(dāng)圖11的放大器電路在非激活狀態(tài)，柵極偏置控制電壓Vcontrol3減小到下限，E型MESFET45的漏極電壓和柵極偏置電壓VGB3A鎖定為0V。這樣，即使輸入信號IN提供于E型MESFET45，漏極電流不能流入E型MESFET45。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例，僅需要正電壓如漏極電壓VDD3、柵極偏置源極電壓VGG3和柵極偏置控制電壓Vcontrol3，不需要任何負(fù)電壓，因?yàn)閮H使用E型MESFET。這樣，僅需要提供正電源電壓，不需負(fù)電壓源。
而且，在激活狀態(tài)可通過改變E型MESFET45的漏極電壓大大衰減輸入信號IN通過改變柵極偏置控制電壓Vcontrol3衰減柵極偏置電壓VGB3A。在非激活狀態(tài)，可通過減小柵極偏置控制電壓Vcontrol3到下限和鎖定E型MESFET45的漏極電壓和柵極偏置電壓VGB3A到0V阻止漏極電流流入E型MESFET45。這樣，不需提供開關(guān)元件(開關(guān)模式)關(guān)閉漏極電壓源和漏極電壓輸入端44之間的漏極電流。這樣，能量消耗可減少并且不需要開關(guān)元件。
可省略柵極偏置控制電壓輸入端85和E型MESFET46之間的電阻87。
也可在E型MESFET46的源和E型MESFET45的漏極之間使用電感元件。在這種情況，可阻止E型MESFET45放大的信號通過E型MESFET46泄漏到漏極電壓源并有效發(fā)送E型MESFET45放大的信號到下一級電路。
也可在上述的電感元件外在E型MESFET46的源極和地之間使用電容元件。這時，除上述電感元件的優(yōu)點(diǎn)外，另一個優(yōu)點(diǎn)是低于E型MESFET45放大的信號的頻率的信號和從漏極電壓源來的噪聲可被阻止進(jìn)入下一級電路。
也可在E型MESFET46的源和E型MESFET45的漏極之間使用一個并聯(lián)諧振電路。并聯(lián)諧振電路諧振在E型MESFET45放大的信號頻率，阻止不需要的信號被發(fā)送到下一級電路。這樣，可改善選擇性。
現(xiàn)在參考圖12描述按照本發(fā)明的第七實(shí)施例的放大器電路。在圖12中，同前面描述的圖相同的部分給予相同的參考號碼。圖12的放大器包含信號輸入端92，一個信號輸出端93，一個漏極電壓輸入端94，一個E型MESFET作為一個放大器元件，電容元件96作為直流隔離。正漏極電壓VDD5用于漏極電壓輸入端94。
E型MESFET95的柵極同信號輸入端92相連，漏極通過電容元件96同漏極電壓輸入端94和信號輸出端93相連。
圖12所示的放大器電路包含一個柵極偏置電路97，提供給E型MESFET95的柵極一個正柵極偏置電壓VGB5。電路97包含柵極偏置源電壓輸入端98，通過它提供一個正柵極偏置源電壓VGG5。電路97有一個柵極偏置控制電壓輸入端99，一個E型MESFET100和電阻101和102。正柵極偏置控制電壓Vcontrol4有一個可變電壓作為控制信號控制柵極偏置電壓VGB5提供給端99。E型MESFET100控制柵極偏置電壓VGB5。
本發(fā)明的第七實(shí)施例是假設(shè)柵極偏置控制電壓Vcontrol4的柵極偏置控制電壓源不能產(chǎn)生0V和電壓Vcontrol4的下限的電壓，如0.2V。
E型MESFET100的漏極同柵極偏置源極電壓輸入端98相連，柵極同偏置控制電壓輸入端99相連。電阻101和102在E型MESFET100的源極和地之間串聯(lián)。在電阻101和102之間的結(jié)點(diǎn)103同E型MESFET95的柵極相連。
根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施例，可通過在激活狀態(tài)改變柵極偏置控制電壓Vcontrol4控制增益。例如，當(dāng)柵極偏置控制電壓Vcontrol4的值增加，E型MESFET100的ON電阻減小。流入電阻101和102的電流增加。并且，E型MESFET95的柵極偏置電壓VGB5增加，輸出電平增加。
當(dāng)柵極偏置控制電壓Vcontrol4減小，E型MESFET100的ON電阻增加，流入電阻101和102的電流減少。E型MESFET95的柵極偏置電壓VGB5減少，輸出電平減小。
根據(jù)以上考慮，本發(fā)明的第七實(shí)施例確定柵極偏置源電壓VGG5的值、E型MESFET100的特性和電阻101、102的電阻值以便滿足下列條件。柵極偏置控制電壓Vcontrol4可在2.5V和0.2V之間變化。當(dāng)柵極偏置控制電壓Vcontrol4等于2.5V，柵極偏置電壓VGB5等于0.5V。當(dāng)柵極偏置控制電壓Vcontrol4等于0.2V，柵極偏置電壓VGB5接近0V。
當(dāng)圖12所示的放大器電路在非激活狀態(tài)，柵極偏置控制電壓Vcontrol4設(shè)為0.2V。這時，柵極偏置電壓VGB5可設(shè)為接近0V，這樣可設(shè)流入E型MESFET95中的漏極電流等于或低于10毫安。
為在非激活狀態(tài)減小流入E型MESFET59中的漏極電流到盡可能小，需要給E型MESFET59的柵極提供比柵極限電壓低得多的電壓，也就是說，電壓盡可能接近于0V。如果不能做到，漏極電流將增加并且能量消耗也將增加。
由于產(chǎn)生柵極偏置源極電壓VGG4的柵極偏置源的限制，柵極偏置源極電壓VGG4不能減小除非柵極偏置電壓VGB4被設(shè)為0V。在這種情況，不可能減少能量信號。
按照本發(fā)明的第七實(shí)施例，即使柵極偏置控制電壓Vcontrol4不能被設(shè)為0V，柵極偏置電壓VGB5可通過設(shè)置柵極偏置控制電壓Vcontrol4為0.2V接近0V。這樣，可設(shè)置流入E型MESFET95的漏極電流等于或低于幾十微安，這樣減少能量消耗。
發(fā)明者發(fā)現(xiàn)如圖5所示的放大器電路，當(dāng)流入E型MESFET59的柵極的電流IGG在飽和輸出時大約為使用D型MESFET時流入電流的二到三倍。例如，當(dāng)E型MESFET59是一個3W級晶體管，柵極電流IGG為10-20mA。這樣，可能由于電壓在柵極電流IGG4流入的電阻63中下降減小了柵極偏置電壓VGB4。這時，電流將漂移到輸出電平減小的狀態(tài)。
如果電阻63和64足夠小，柵極電流IGG4大也可減小柵極偏置電壓VGB4。然而，如果電阻63和64的電阻值太小，由于柵極偏置源電流提供能力不能提供足夠的電流到電阻63和64。即使柵極偏置源的電流提供能力增加，電阻63和64中的大電流也需要由柵極偏置電壓VGB4提供。這樣，不能降低能量消耗。
根據(jù)第七實(shí)施例，柵極偏置控制電壓在非激活狀態(tài)可被設(shè)為等于0.2V，即使電阻l0l和102的值充分減小以便允許大電流流入并阻止由于電流流入E型MESFET95的柵極產(chǎn)生的柵極偏置電壓VGB5減小。這樣，流入電阻l0l和l02的電流減小，并且能量消耗減小。
現(xiàn)在考慮圖5所示的用于便攜電話機(jī)的發(fā)送電路的功率放大器的放大器電路，控制發(fā)送能量的自動能量控制電壓Vapc替代柵極偏置源電壓VGG4用于柵極偏置源電壓輸入端62。
通常，自動電源控制電壓Vapc可在大約0.2V到2.5V的范圍內(nèi)改變，自動電源控制電流Iapc的上限大約等于5mA。假設(shè)當(dāng)自動電源控制電壓Vapc等于2.5V，提供給E型MESFET59的柵極和源的工作電壓是0.5V。這時，需要電阻63的電阻值與電阻64的電阻值之比為4∶1。
電阻63和64的電阻值之和的最小值由Vapcmax/Iapcmax確定，等于500歐姆。這樣，上述之和變?yōu)榇笥?00歐姆，電阻63的電阻值大于400歐姆。
根據(jù)上述考慮，當(dāng)E型MESFET59的柵極和源極電壓可容忍的之間的變化值設(shè)為例如0.1V，流入E型MESFET59的柵極的電流IGG4由下面確定。由(電阻63的電阻值)×IGG4取得的值小于0.1V。這樣，IGG4小于(0.1v/400歐姆)，即0.25mA。按上述，如果流入E型MESFET59的柵極和源極的電流IGG4等于或大于0.5mA，E型MEFSFET59的柵極和源極之間的電壓的可容忍變化值超過0.1V。這時，按照本發(fā)明的第七實(shí)施例的構(gòu)成是必要的。
本發(fā)明的第七實(shí)施例僅使用E型MESFET，這樣漏極電壓VDD5、柵極偏置源電壓VGG5和柵極偏置控制電壓Vcontrol4是正電壓，可由正電源產(chǎn)生。也就是不需要負(fù)電源。
在激活狀態(tài)，可通過改變柵極偏置控制電源Vcontrol4控制增益，這樣改變E型MESFET95的柵極偏置電壓VGB5。
在非激活狀態(tài)，可通過減小柵極偏置控制電壓Vcontrol4至下限并設(shè)置E型MESFET95的柵極偏置電壓VGB5接近0V阻止漏極電流流入E型MESFET95。這樣，可減少能量消耗而不需任何控制關(guān)閉漏極電壓源和漏極電壓輸入端94之間的漏極電流的開關(guān)元件(開關(guān)模塊)。
可省略E型MESFET100的源極和E型MESFET95的柵極之間的電阻101。
現(xiàn)在描述按照本發(fā)明的第八實(shí)施例描述多級放大器電路。
圖13是根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施例的多級放大器電路的電路框圖，用于便攜電話機(jī)的發(fā)送電路部分的功率放大器。輸入信號(高頻信號)IN用于信號輸入端106。輸出信號(高頻信號)OUT通過信號輸出端OUT輸出。電容元件108阻止直流部分直流隔離。有三個放大器電路109、110和111。柵極偏置控制電壓產(chǎn)生電路112產(chǎn)生柵極偏置控制電壓Vcontrol5提供給放大器電路109、110和111。
電路112如下所示。自動功率控制電壓Vzpc用于自動功率控制電壓輸入端113。電壓Vapc作為控制信號自動控制從便攜電話機(jī)的控制電路部分(未示出)輸出信號OUT的輸出電平。電路112包含兩個電阻114和115將自動功率控制電壓Vapc分壓。柵極偏置控制電壓Vcontrol5在電阻114和115之間的結(jié)點(diǎn)116獲得。柵極偏置控制電壓線117同結(jié)點(diǎn)116相連。
放大器電路109如下形成。正漏極電VDD6用于漏極電壓輸入端118。E型MESFET119作為放大器元件。E型MESFET120控制E型MESFET119的漏極電壓。電容元件121用于隔直流。電感元件122用于E型MESFET120的源極和Z型MESFET119的漏極之間。
E型MESFET119的柵極通過電容元件108同信號輸入端106相連，漏極通過電感元件121同E型MESFET120的源極相連并到電容元件121的一端。E型MESFET119的源極接地。E型MESFET120的漏極同漏極電壓輸入端118相連。
放大器電路109包含柵極偏置電路123，提供正柵極偏置電壓VGB6A和VGB6B給E型MESFET119和120的柵極。電路123包含電阻124、125和126，將柵極偏置控制電壓Vcontrol5分壓。電阻124、125和126在柵極偏置控制電壓線117和地之間串聯(lián)。電阻124和125之間的結(jié)點(diǎn)127同E型MESFET120的柵極相連。電阻125和126之間的結(jié)點(diǎn)128同E型MESFET119的柵極相連。
放大器電路110構(gòu)成如下。正漏極電壓VDD6用于漏極電壓輸入端129。E型MESFET130作為放大元件。電容元件131用于隔直流。E型MESFET130的柵極同電容元件121的另一端相連，漏極同漏極電壓輸入端129和電容元件131的另一端相連。
放大器電路110包含柵極偏置電路132，提供正柵極偏置電壓VGB6C給E型MESFET130的柵極。電路132有一個正柵極偏置源電壓VGG6提供的柵極偏置源電壓輸入端。電路132包含一個E型MESFET134，其控制柵極偏置電壓VGB6C和電阻135和136。E型MESFET134的漏極同柵極偏置源電壓輸入端133相連，這樣?xùn)艠O同柵極偏置電壓線117通過電阻138相連。電阻138衰減輸出到E型MESFET134的柵極的信號以便阻止發(fā)生諧振。如果E型MESFET119放大的信號通過電容元件121、電阻135和E型MESFET134的源和柵極反饋到放大器電路109，電路可能發(fā)生諧振。
電阻135和136在E型MESFET134和地之間串聯(lián)。電阻135和136之間的結(jié)點(diǎn)同E型MESFET130的柵極相連。
放大器電路111有一個漏極電壓輸入端139，由正漏極電壓VDD6提供，E型MESFET140作為一個放大元件，電容元件141作為隔直流。E型MESFET140的柵極同電容元件131的另一端相連，這樣漏極同漏極電壓輸入端139和信號輸出端107通過電容元件141相連。E型MESFET140的源極接地。
放大器電路111包含柵極偏置電路142，其提供正柵極偏置電壓VGB6D給E型MESFET140的柵極。電路142包含一個柵極偏置源電壓輸入端143，由正柵極偏置源電壓VGG6提供。電路142包含一個E型MESFET144控制柵極偏置電壓VGB6B，和電阻145、146。E型MESFET144的漏極同柵極偏置源極電壓輸入端143相連，這樣?xùn)艠O同柵極偏置電壓線117通過電阻147相連。電阻147衰減輸出到E型MESFET134的柵極的信號以便阻止諧振發(fā)生。如果E型MESFET130放大的信號通過電容元件131反饋給放大器電路109和110，電阻145和E型MESFET144的源和柵極將諧振。
電阻145和146在E型MESFET144和地之間串聯(lián)，電阻145和146之間的結(jié)點(diǎn)148同E型MESFET140的柵極相連。
需指出第一放大器電路109同本發(fā)明的第二實(shí)施例有相同的構(gòu)成，第二和第三級放大器電路110和111有同本發(fā)明的第七實(shí)施例相同的構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施例的多級放大器電路的構(gòu)成，可提供如自動功率控制電壓Vapc必要的電壓以獲得由便攜電話機(jī)和地站間的位置關(guān)系(距離)決定的發(fā)送輸出。
圖14是一個解釋放大器電路109、110和111的輸出電平的變化范圍圖。圖14的水平坐標(biāo)表示放大器電路109、110和111的輸出端的位置，垂直坐標(biāo)表示輸出電平。圖14中，箭頭151指示放大器電路109的輸出電平的變化范圍。箭頭152指示放大器電路10的輸出電平的變化范圍。箭頭153指示放大器111的輸出電平的變化范圍，即輸出信號OUT。
眾所周知，如果便攜電話機(jī)接近地站，除非發(fā)送功率按照便攜電話機(jī)和地站之間距離減小發(fā)送功率，否則地站接收的信號將失真。這樣，減小發(fā)送功率的指令從地站發(fā)送到便攜電話機(jī)。作為響應(yīng)，自動功率控制電壓Vapc改變了。需要發(fā)送輸出的改變范圍等于60dBc。
當(dāng)?shù)诙偷谌壏糯笃麟娐?10和111如圖13構(gòu)成，需要設(shè)置第一級放大器電路109的輸出電平的變化變范圍大到30dBc以便獲得60dBc輸出信號OUT的改變范圍。第一級放大器電路109有同本發(fā)明的第二實(shí)施例相同的構(gòu)成。這樣，可改變輸出電平到大于30dBc并大大衰減輸入信號IN。
可使用如圖5所示結(jié)構(gòu)的第一級放大器電路109。圖5中的放大器電路的輸入輸出特性如圖15所示。在圖15，實(shí)線155指示E型MESFET59的柵極偏置電壓VGB4為0.4V的情況，虛線156指示E型MESFET59的柵極偏置電壓VGB4設(shè)為0V的情況。從圖15的圖可見，即使輸入電平Pin從飽和電平減小20dBc仍可通過控制柵極偏置電壓VGB4使得輸出電平Pout的變化范圍等于20dBc。這樣可大大衰減輸入信號IN。
如果輸入電平Pin可改變，輸出電平Pout的改變范圍可設(shè)為大于20dBc。實(shí)際上，通常需要便攜電話機(jī)的功率放大器使用固定輸入電平Pin以便結(jié)構(gòu)近可能簡單并減少生產(chǎn)成本。根據(jù)這種考慮，圖5中的放大器電路不適合第一級放大器電路109。
如圖13所示的多級放大器電路，當(dāng)便攜式電話機(jī)正在接收信號或等待接收信號時提供自動功率控制電壓Vapc等于0.2V。這樣，放大器電路109中的E型MESFET120的柵極偏置電壓VGB6B減小，E型MESFET的柵極漏極電壓可被設(shè)為0V。而且，E型MESFET119的柵極偏置電壓VGB6A可被減小到接近0V。這樣，漏極電流沒有流入E型MESFET119。
放大器電路110的E型MESFET134的柵極電壓減小，這樣E型MESFET130的柵極偏置電壓VGB6C可被設(shè)為接近0V。結(jié)果可減少流入E型MESFET130的漏極電流到很小。
放大器電路111中的E型MESFET144的柵極電壓減小，這樣E型MESFET140的柵極偏置電壓VGB6D可設(shè)為接近0V。因此，可減小流入E型MESFET140的漏極電流到非常小的值。
如上所述，本發(fā)明的第八實(shí)施例僅使用工作在正電壓的E型MESFET，這樣僅使用正漏極電壓VDD6，正柵極偏置源電壓VGG6和正自動功率控制電壓Vapc。換言之，本發(fā)明的第八實(shí)施例不需要任何負(fù)電壓。這樣，可實(shí)現(xiàn)費(fèi)用減小和便攜電話機(jī)的體積減小。
第一級放大器電路109同本發(fā)明第二實(shí)施例相同的結(jié)構(gòu)。這樣，可使第一級放大器電路109的輸出電平的變化范圍大于30dBc并且使最后一級放大器電路116輸出電平的變化范圍大于60dBc。作為結(jié)果，可滿足便攜電話機(jī)的發(fā)送輸出的可變范圍。
第二級放大器電路110同圖10所示的本發(fā)明的第七實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相同。這樣，即使電阻135和136小以便使流入電阻大電流和阻止柵極偏置電壓VGB6C通過流入E型MESFET130的柵極被減小也可在接收和等待信號時減小流入電阻135和136電流。這樣，可減小功率消耗。
第三級放大器電路111有同本發(fā)明的第七實(shí)施例相同的結(jié)構(gòu)。這樣，可在接收和等待接收信號時減小E型MESFET144中的電阻145和電阻146的電壓即使電阻145和146很小以便電阻中流入大電流并阻止由于電流流入E型MESFET140的柵極而使柵極偏置電壓VGB6D減小。這樣，可減小功率消耗。
在接收或等待信號時，漏極電流不流入E型MESFET119，很小的漏極電流流入E型MESFET130和140。從這點(diǎn)看，功率消耗可減小。另外，不必在接收或等待信號時使用開關(guān)模式關(guān)閉E型MESFET119、130和140的漏極電流。從這點(diǎn)來看，功率消耗減小和體積減小可實(shí)現(xiàn)。
第一級放大器電路109可構(gòu)成為有同本發(fā)明的第一、第二、第三、第四、第五或第六實(shí)施例相同的構(gòu)成。
可省略在自動功率控制電壓輸入端113和地之間串聯(lián)的電阻114和115。這時，端113直接同柵極偏置控制電壓線117相連。也可省略柵極偏置控制電壓線117和E型MESFET120的柵極之間的電阻124。也可省略E型MESFET134和E型MESFET130之間的電阻135和E型MESFET144的源極和E型MESFET140之間的電阻145。
也可省略E型MESFET134的柵極和柵極偏置控制電壓線117之間的電阻138和E型MESFET144的柵極和線117之間的電阻144。
本發(fā)明使用的MESFET是，例如使用混合半導(dǎo)體元件的MESFET。
本發(fā)明不限于特別公開的實(shí)施例，可進(jìn)行不背離本發(fā)明的范圍的改變和調(diào)整。
權(quán)利要求
1.放大器電路包括一個第一增強(qiáng)型FET，有一個柵極，加有輸入信號及一個柵偏置電壓，和一個漏極，通過它輸出放大的輸出信號，以及一個第二增強(qiáng)型FET，有一個漏極同漏極電壓源相連，一個源極同第一FET的漏極相連，和一個柵極，加有提供給第一FET控制漏極電壓的控制信號。
2.如權(quán)利要求1所述的放大器電路，其中第一FET的柵偏置電壓的增加和減少是受控制的。
3.如權(quán)利要求2所述的放大器電路，其中提供給第二FET的柵極的控制信號作為第一FET的柵極偏置電壓提供給第一FET的柵極。
4.如權(quán)利要求3所述的放大器電路，其中第一FET的柵極偏置電壓是通過電阻對控制信號分壓得到。
5.如權(quán)利要求5所述的放大器電路，其中第二FET的柵極是通過電阻被提供控制信號的。
6.如權(quán)利要求4所述的放大器電路，其中第二FET的源極同第一FET的漏極通過電感元件連接。
7.如權(quán)利要求6所述的放大器電路，其中第二FET的源極通過電容元件接地。
8.如權(quán)利要求1所述的放大器電路，其中第二FET的源極通過并聯(lián)諧振電路同第一FET的漏極相連，并且該諧振電路諧振在要被第一FET放大的信號的頻率。
9.如權(quán)利要求2所述的放大器電路，還包括第三增強(qiáng)型FET，它有一個漏極，同第一FET的柵極偏置源相連，一個加有控制信號的柵極，及一個源極，其中在第三FET的源極獲得的源極電壓作為第一FET的柵極偏置電壓施于第一FET的柵極。
10.如權(quán)利要求9所述的放大器電路，其中第一FET的柵極偏置電壓是通過電阻對第三FET的源極電壓分壓得到的。
11.如權(quán)利要求10所述的放大器電路，其中第二FET的柵極被通過電阻施加控制信號。
12.如權(quán)利要求2所述的放大器電路，還包括第三增強(qiáng)型FET，它有一個漏極，同第一FET的柵極偏置源相連，一個柵極，加有控制信號，和一個源極，其中在第三FET的源極獲得的源極電壓施于第一FET的柵極和第二FET的柵極。
13.如權(quán)利要求12所述的放大器電路，其中第一FET的柵極偏置電壓是通過電阻對第三FET的源極電壓分壓得到的。
14.如權(quán)利要求13所述的放大器電路，其中第三FET的源極電壓通過電阻提供給第二FET的柵極。
15.放大器電路包括一個第一增強(qiáng)型FET，它有一個柵極，加有輸入信號和柵極偏置電壓，一個漏極，通過它放大的輸出信號被輸出，一個從柵極到源極的電流通路被形成；一個第二增強(qiáng)型FET，有一個漏極，同第一FET的柵極偏置電源相連，一個柵極，加有控制信號，和一個由控制信號控制源極電壓輸出的源極，源極電壓被提供給第一FET的柵極作為柵極偏置電壓；和一個電阻元件，有一端同第二FET的源極和第一FET的柵極相連，第二端接地。
16.如權(quán)利要求15所述的放大器電路，其中第一FET的柵極由電阻對第二FET的源極電壓分壓得到電壓作為柵極偏置電壓。
17.多級放大器電路包括一個第一級放大器電路，其包含一個加有輸入信號和柵極偏置電壓的柵極及一個供放大輸出信號輸出的漏極的第一增強(qiáng)型FET，和一個第二增強(qiáng)型FET，有一個漏極，同漏極電壓源相連，一個源極同第一FET的漏極相連，和一個柵極，加有控制加到第一FET的漏極電壓的控制信號；以及一個第二級放大器電路，放大第一級放大器電路的輸出信號，
18.如權(quán)利要求17所述的多級放大器電路，還可包括一個在第一級放大器電路和第二級放大器電路之間的電容元件。
19.如權(quán)利要求17所述的多級放大器電路，其中另一個用于控制第二級放大器電路增益的控制信號被施于第二級放大器電路。
20.如權(quán)利要求19所述的多級放大器電路，其中被加于第二FET的柵極的控制信號和所述的另一控制信號作為一個通用信號被提供。
21.如權(quán)利要求20所述的多級放大器電路，還包括一個在第二FET的柵極和被施加通用信號的第二級放大器電路之間的阻抗元件。
22.如權(quán)利要求17所述的多級放大器電路，還包括一個同第二FET的源極和第一FET的漏極相連的電感元件。
23.如權(quán)利要求22所述的多級放大器電路，還包括一個將第二FET的源極接地的電容元件。
24.如權(quán)利要求17所述的多級放大器電路，還包括一個并聯(lián)諧振電路，其諧振頻率為要被第一FET放大的信號頻率，該并聯(lián)諧振電路連在第二FET的源極和第一FET的漏極之間。
25.多級放大器電路包括一個第一級放大器電路，放大輸入信號；和一個第二級放大器電路，其包含一個第一增強(qiáng)型FET，它有一個柵極，被提供了輸入信號和柵極偏置電壓，和一個供放大的輸出信號輸出的漏極，一個從柵極指向源極的電流通路被形成，和一個有一個漏極同提供給第一FET的柵極偏置電壓源相連的增強(qiáng)型的第二FET，有一柵極，加有控制信號，一個被控制信號控制的源極電壓從其輸出的源極，該源極電壓作為柵極偏置電壓被加于第一FET的柵極；和一個電阻元件第一端同第二FET的源極和第一FET的柵極相連，其第二端接地。
26.如權(quán)利要求25所述的多級放大器電路，第一級放大器電路和第二級放大器電路之間還包括一個電容元件。
27.如權(quán)利要求26所述的多級放大器電路，其中用于控制第二級放大器電路的另一控制信號被加于第二級放大器電路。
28.如權(quán)利要求27所述的多級放大器電路，其中施于第二FET的柵極的控制信號和所述的另一控制信號作為通用信號被提供。
29.如權(quán)利要求28所述的多級放大器電路，還包括一個在第二FET的柵極和施加上通用信號的第二級放大器電路的輸入端之間的阻抗元件。
30.多級放大器電路包括一個第一級放大器電路，其包含一個第一增強(qiáng)型FET，它有一個加有輸入信號和第一柵極偏置電壓的柵極，和一個供第一放大的輸出信號輸出的漏極，和一個增強(qiáng)型的第二FET，有一個漏極同第一漏極電壓源相連，一個源極，同第一FET的漏極相連和一個加有控制第一FET的第一漏極電壓的控制信號的柵極；和一個第二級放大器電路，其包含一個第三增強(qiáng)型FET，有一個柵極被提供從第一級放大器電路來的第一放大輸出信號和一個第一柵極偏置電壓，和一個供第二放大輸出信號輸出的漏極，一個從該柵極到源極的電流通路被形成，和一個第四增強(qiáng)型FET，有一個漏極同第三FET的第二柵極偏置供電源相連，一個柵極，被提供了第二控制信號，和一個由第二控制信號控制的源極電壓輸出的源極，源極電壓作為第一柵極偏置電壓被提供給第一FET的柵極；和一個第一端同第二FET的源極和第一FET的柵極相連的電阻，其第二端接地。
31.權(quán)利要求30所述的多級放大器電路，還包括一個在第一級放大器電路和第二級放大器電路之間的電容元件。
32.如權(quán)利要求30所述的多級放大器電路，其中提供給第二FET的柵極的第一控制信號和第二控制信號作為通用信號被提供。
33.權(quán)利要求32所述的多級放大器電路，還包括一個在第二FET的柵極和第 FET的柵極之間的阻抗元件。
34.權(quán)利要求30所述的多級放大器電路，還包括一個連接第二FET的源極到第一FET的漏極的電感元件。
35.權(quán)利要求34所述的多級放大器電路，還包括一個將第二級FET的源極接地的電容元件。
36.如權(quán)利要求30所述的多級放大器電路，還包括一個并聯(lián)諧振電路，其諧振頻率為被第一FET放大的信號的頻率，該并聯(lián)諧振電路連接在第二FET的源極和第一FET的漏極之間。
37.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求15所述的放大器電路，其中第一和第二FET是MESFET。
38.權(quán)利要求17、25和30任何一個所述的多級放大器電路，其中第一到第四FET是MESFET。
39.如權(quán)利要求1或15所述的放大器電路，其中第一和第二FET是MESFET，使用了混合半導(dǎo)體元件。
40.如權(quán)利要求17、25和30任何一個所述的放大器電路，其中第一到第四FET是MESFET，使用了混合半導(dǎo)體元件。
全文摘要
放大器電路包括:一個第一增強(qiáng)型FET,有一個柵極,加有輸入信號及一個柵偏置電壓,和一個漏極,通過它輸出放大的輸出信號,以及一個第二增強(qiáng)型FET,有一個漏極同漏極電壓源相連,一個源極同第一FET的漏極相連,和一個柵極,加有提供給第一FET控制漏極電壓的控制信號。
文檔編號H03F3/193GK1170988SQ9710312
公開日1998年1月21日 申請日期1997年3月13日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月12日
發(fā)明者川合貴久, 岡本逸雄 申請人:富士通株式會社