一种具有灵活温度系数补偿功能的功率放大器偏置电路的制作方法 专利技术说明

电子电路装置的制造及其应用技术1.本发明涉及功率放大器偏置电路技术领域，具体涉及一种具有灵活温度系数补偿功能的功率放大器偏置电路。背景技术：2.目前，射频功率放大器广泛应用于移动终端和物联网消费类产品中，功率放大器作为这些应用场景中必不可少的器件，其性能极大程度上决定了产品的使用范围和使用条件。3.传统的场效应管功率放大器大多采用共源或者共源共栅结构，在实际的使用环境中，温度会有较大的变化范围，温度的变化对功率放大器的射频性能会产生一定的影响，尤其是高温下，放大器的电流id出现降低，导致功率放大器的增益与线性度均有所下降。4.请参阅说明书附图1，现有的场效应管功率放大器的偏置电路大都采用电流镜偏置电路，m1和m2分别为偏置管和射频放大管，m1和m2均工作在饱和区，r2电阻通常较大，可以起到抑制噪声和调节线性度的作用；5.由于当温度升高时，m2和m1管子的阈值电压降低，ids1和ids2变大，而vbias不变，导致vgs1变小，使得vgs2变小，ids2变小，从而导致采用电流镜结构作为偏置电路时，ids2呈现随温度的增加而减小的负温度系数补偿效果；整个补偿流程如下：t↑→ids1↑→vr1↑→vgs1↓→vgs2↓→ids2↓；其中，r1越大，温度升高时，vr1就越大，ids2越小导致上述补偿效果加剧；6.图2为采用传统电流镜作为偏置电路时，射频管的静态电流随温度变化曲线；由图2可以看出，当采用传统电流镜作为偏置电路时，射频管的静态电流随温度的升高而降低，呈现出负温度系数的补偿效果，这就使得高温下的增益和线性度会产生一定的恶化。7.基于此，本发明设计了一种具有灵活温度系数补偿功能的功率放大器偏置电路以解决上述问题。技术实现要素：8.针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种具有灵活温度系数补偿功能的功率放大器偏置电路。9.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：10.一种具有灵活温度系数补偿功能的功率放大器偏置电路，包括偏置调节电压vt，偏置电压vbias，供电电压vcc，第一场效应晶体管m1，第二场效应晶体管m2，第三场效应晶体管m3，第四场效应晶体管m4，第五场效应晶体管m5，线性化电容c1，第一隔直电容c2，第二隔直电容c3，线性化电阻r2，温补和限流电阻r1，以及扼流电感l1；11.第一场效应晶体管m1的漏极接偏置调节电压vt，第一场效应晶体管m1的栅极接第三场效应晶体管m3的栅极，第一场效应晶体管m1的源极接第二场效应晶体管m2的漏极，第一场效应晶体管m1的漏极和栅极接在一起；12.第二场效应晶体管m2的漏极和栅极接在一起，第二场效应晶体管m2的源极接地；13.第三场效应晶体管m3的漏极接限流和温补电阻r1，第三场效应晶体管m3的源极接第四场效应晶体管m4的栅极；限流和温补电阻r1另一端与偏置电压vbias连接；14.第四场效应晶体管m4的栅极和漏极接在一起，第四场效应晶体管m4的栅极接线性化电容c1，线性化电容c1的另一端接地，第四场效应晶体管m4的源极接地，第四场效应晶体管m4的栅极接线性化电阻r2的一端；15.第五场效应晶体管m5的栅极接线性化电阻r2的另一端，第五场效应晶体管m5的栅极接第一隔直电容c2，第五场效应晶体管m5的漏极接扼流电感l1和第二隔直电容c3，第五场效应晶体管m5的源极接地；漏极接扼流电感l1的另一端接供电电压vcc。16.更进一步的，第一隔直电容c2、第二隔直电容c3的另一端分别接rfin、rfout。17.更进一步的，通过偏置调节电压vt和温补电阻r1来调节第五场效应晶体管m5的漏源电流ids，调节方法为：18.当偏置电压vbias和r1不变，偏置调节电压vt增加时，第三场效应晶体管的栅极电压增加，从而第四场效应晶体管m4的栅极电压增加、第四场效应晶体管的栅极电流极小，线性化电阻r2的分压可忽略不计，从而第五场效应晶体管m5的栅极电压增加，从而第五场效应晶体管m5的漏源电流ids增加。19.更进一步的，通过偏置调节电压vt和温补电阻r1来调节第五场效应晶体管m5的漏源电流ids，调节方法为：20.当偏置调节电压vt和偏置电压vbias不变时，r1阻值增加则温补电阻上的分压vr1增加，从而第四场效应晶体管m4的栅极电压降低，第五场效应晶体管m5的栅极电压降低，从而第五场效应晶体管m5的漏源电流ids降低，当r1阻值减小则温补电阻上的分压vr1减小，从而从而第四场效应晶体管m4的栅极电压增加，第五场效应晶体管m5的栅极电压增加，从而第五场效应晶体管m5的漏源电流ids增加。21.更进一步的，通过第一场效应晶体管m1、第二场效应晶体管m2、第三场效应晶体管m3、第四场效应晶体管m4、电阻r1和偏置调节电压vt组成温度补偿模块。22.更进一步的，温度补偿模块的温度补偿方法为：当温度升高时，由于场效应晶体管的阈值电压vth会下降，场效应晶体管的漏源电流会增加，此时温补电阻r1的分压vr1也会增加，温补和限流电阻r1的分压vr1增加则第五场效应晶体管m5的漏源电流ids会减小，当温补和限流电阻r1的阻值越大时，则温补和限流电阻r1的分压vr1越大，导致第五场效应晶体管m5的漏源电流ids进一步减小；同理，温补电阻和限流电阻r1的阻值越小可实现高温时，第五场效应晶体管m5的漏源电流ids越大。23.有益效果24.本发明对传统的电流镜偏置电路做出改良，使得功率放大器的工作电流随温度变化时，电流呈现正温度特性，射频管的静态电流随温度的升高而增大呈正温度系数的变化，可在一定程度上补偿因为电流降低而带来的增益和线性度的降低，以解决高温下射频性能降低的问题。25.本发明使得功率放大器的性能随着环境温度的变化得到自适应的补偿，电流随着温度的增大而增大且斜率可调，实现了任意温度系数的补偿效果且温补系数的斜率可控，极大的提高了灵活性，可满足更多的使用场景。26.本发明在环境温度变化时，可以使得高温电流升高，以保证功率放大器的性能不会得到恶化；同时可以实现任意温度系数的补偿效果，极大的提高了灵活性，可以满足更多的使用场景。附图说明27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。28.图1为传统电流镜偏置电路；29.图2为采用传统电流镜作为偏置电路时，射频管的静态电流随温度变化曲线；30.图3为本发明的具有灵活温度系数补偿功能的功率放大器偏置电路；31.图4为采用本发明偏置电路时，射频管的静态电流随温度变化曲线；32.图5为采用本发明偏置电路时，不同温度系数补偿效果下的静态电流随温度变化曲线。具体实施方式33.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。34.下面结合实施例对本发明作进一步的描述。35.实施例136.本实施例公开了一种具有灵活温度系数补偿功能的功率放大器偏置电路，请参阅说明书附图3～5，包括偏置调节电压vt，偏置电压vbias，供电电压vcc，第一场效应晶体管m1，第二场效应晶体管m2，第三场效应晶体管m3，第四场效应晶体管m4，第五场效应晶体管m5，线性化电容c1，第一隔直电容c2，第二隔直电容c3，线性化电阻r2，温补和限流电阻r1，以及扼流电感l1；37.第一场效应晶体管m1的漏极接偏置调节电压vt，第一场效应晶体管m1的栅极接第三场效应晶体管m3的栅极，第一场效应晶体管m1的源极接第二场效应晶体管m2的漏极，第一场效应晶体管m1的漏极和栅极接在一起；38.第二场效应晶体管m2的漏极和栅极接在一起，第二场效应晶体管m2的源极接地；39.第三场效应晶体管m3的漏极接限流和温补电阻r1，第三场效应晶体管m3的源极接第四场效应晶体管m4的栅极；限流和温补电阻r1另一端与偏置电压vbias连接；40.第四场效应晶体管m4的栅极和漏极接在一起，第四场效应晶体管m4的栅极接线性化电容c1，线性化电容c1的另一端接地，第四场效应晶体管m4的源极接地，第四场效应晶体管m4的栅极接线性化电阻r2的一端；41.第五场效应晶体管m5的栅极接线性化电阻r2的另一端，第五场效应晶体管m5的栅极接第一隔直电容c2，第五场效应晶体管m5的漏极接扼流电感l1和第二隔直电容c3，第五场效应晶体管m5的源极接地；漏极接扼流电感l1的另一端接供电电压vcc；第一隔直电容c2、第二隔直电容c3的另一端分别接rfin、rfout。42.实施例243.在实施例1的基础上，通过偏置调节电压vt和温补电阻r1来调节第五场效应晶体管m5的漏源电流ids，调节方法为：44.当偏置电压vbias和r1不变，偏置调节电压vt增加时，第三场效应晶体管的栅极电压增加，从而第四场效应晶体管m4的栅极电压增加、第四场效应晶体管的栅极电流极小，线性化电阻r2的分压可忽略不计，从而第五场效应晶体管m5的栅极电压增加，从而第五场效应晶体管m5的漏源电流ids增加；45.当偏置调节电压vt和偏置电压vbias不变时，r1阻值增加则温补电阻上的分压vr1增加，从而第四场效应晶体管m4的栅极电压降低，第五场效应晶体管m5的栅极电压降低，从而第五场效应晶体管m5的漏源电流ids降低，当r1阻值减小则温补电阻上的分压vr1减小，从而从而第四场效应晶体管m4的栅极电压增加，第五场效应晶体管m5的栅极电压增加，从而第五场效应晶体管m5的漏源电流ids增加。46.实施例347.在实施例1的基础上，通过第一场效应晶体管m1、第二场效应晶体管m2、第三场效应晶体管m3、第四场效应晶体管m4、电阻r1和偏置调节电压vt组成温度补偿模块；48.温度补偿模块的温度补偿方法为：49.当温度升高时，由于场效应晶体管的阈值电压vth会下降，由以下公式可知场效应晶体管的漏源电流会增加：[0050][0051]其中，ids为漏源电流，μn是电子迁移率，cox为栅氧化层电容，vth为阈值电压，vgs为栅源电压；[0052]此时温补电阻r1的分压vr1也会增加，温补和限流电阻r1的分压vr1增加则第五场效应晶体管m5的漏源电流ids会减小，当温补和限流电阻r1的阻值越大时，则温补和限流电阻r1的分压vr1越大，导致第五场效应晶体管m5的漏源电流ids进一步减小；[0053]因此温补电阻和限流电阻r1的阻值越大导致高温时，第五场效应晶体管m5的漏源电流ids越小；同理，温补电阻和限流电阻r1的阻值越小可实现高温时，第五场效应晶体管m5的漏源电流ids越大，射频管的静态电流随温度变化曲线见图4，由图4可以看出，射频管的静态电流随温度的升高而增大呈正温度系数的变化，可在一定程度上补偿因为电流降低而带来的增益和线性度的降低；第五场效应晶体管m5作为功率放大管，其漏源电流ids会对其线性度和增益产生影响，通常漏源电流ids越大则增益和线性度越高；[0054]以下公式为跨导公式：[0055][0056]gm定义为跨导，其值的大小会影响功率放大管的增益，可以看出，通过提升id可以来提升gm；[0057]本发明通过引入第一场效应晶体管m1、第二场效应晶体管m2、第三场效应晶体管m3和偏置调节电压vt后，第一场效应晶体管m1和第二场效应晶体管m2作为电流镜提供偏置电位，通过改变偏置调节电压vt即可调节第五场效应晶体管m5的漏源电流ids，例如增加偏置调节电压vt和增加限流和温补电阻r1阻值与减小偏置调节电压和减小限流和温补电阻r1阻值，可使得第五场效应晶体管m5的静态的漏源电流ids一致，但由于温补和限流电阻r1的阻值不一样，即可实现不同斜率的温补系数效果，温补效果图参考图5，由图5可以看出，通过调节vt电压值和r1值即可实现不同温度系数的补偿效果，灵活性大大增加；[0058]本发明对传统的电流镜偏置电路做出改良，使得功率放大器的工作电流随温度变化时，电流呈现正温度特性，以解决高温下射频性能降低的问题；改良后的电流镜有源偏置电路可应用于各种功耗的使用场景下；本发明在环境温度变化时，可以使得高温电流升高，以保证功率放大器的性能不会得到恶化；同时可以实现任意温度系数的补偿效果，极大的提高了灵活性，可以满足更多的使用场景。[0059]以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。









图片声明：本站部分配图来自人工智能系统AI生成,觅知网授权图片,PxHere摄影无版权图库。本站只作为美观性配图使用,无任何非法侵犯第三方意图,一切解释权归图片著作权方,本站不承担任何责任。如有恶意碰瓷者,必当奉陪到底严惩不贷!




内容声明：本文中引用的各种信息及资料（包括但不限于文字、数据、图表及超链接等）均来源于该信息及资料的相关主体（包括但不限于公司、媒体、协会等机构）的官方网站或公开发表的信息。部分内容参考包括:(百度百科,百度知道,头条百科,中国民法典,刑法,牛津词典,新华词典,汉语词典,国家院校,科普平台)等数据,内容仅供参考使用,不准确地方联系删除处理！本站为非盈利性质站点,发布内容不收取任何费用也不接任何广告!




免责声明：我们致力于保护作者版权，注重分享，被刊用文章因无法核实真实出处，未能及时与作者取得联系，或有版权异议的，请联系管理员，我们会立即处理，本文部分文字与图片资源来自于网络，部分文章是来自自研大数据AI进行生成,内容摘自(百度百科,百度知道,头条百科,中国民法典,刑法,牛津词典,新华词典,汉语词典,国家院校,科普平台)等数据,内容仅供学习参考,不准确地方联系删除处理!的,若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请立即通知我们，情况属实，我们会第一时间予以删除，并同时向您表示歉意,谢谢!