TWI687044B - 功率放大電路 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種能夠改善增益分散的特性的功率放大電路。功率放大電路10具備:電晶體Q2、偏壓電流源60與調整電路70。電晶體Q2接受可變電源電壓Vcc2的提供,對RF訊號進行放大。偏壓電流源60通過第1電流路徑L1向電晶體Q2的基極提供偏壓電流。可變電源電壓Vcc2越低,調整電路70越使從偏壓電流源60通過第2電流路徑L2而流向匹配電路80的輸入端子80A的電流增大,從偏壓電流源60通過第2電流路徑L2而流向輸入端子80A的電流越增大,調整電路70越使從偏壓電流源60通過第1電流路徑L1而流向電晶體Q2的基極的偏壓電流減少。
Description
本發明係關於一種功率放大電路。
在行動電話等的移動通訊終端中,使用向基地台發送的RF(Radio Frequency,射頻)訊號進行放大的功率放大電路。功率放大電路具備:對RF訊號進行放大的電晶體、與對電晶體的偏壓點進行控制的偏壓電路。作為這種偏壓電路,例如專利文獻1所述那樣,已知具備以下部件的偏壓電路:向電晶體提供偏壓訊號的射極跟隨器電晶體、用於生成向該射極跟隨器電晶體的集極提供的恆定電壓的恆定電壓生成電路。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2014-171170號公報
若使用專利文獻1所述的偏壓電路,則增益分散(gain dispersion)的特性可能不能满足顧客所要求的特性。所謂增益分散,是指增益相對於向電晶體提供的電源電壓的變化的差,為了引出包絡線跟蹤電源電路的性能,希望改善增益分散的特性。
因此,本發明的課題在於,提供一種能夠改善增益分散的特性的功率放大電路。
為了解決上述的課題,本發明之功率放大電路,具備:(i)匹配電路,具有輸入端子以及輸出端子;(ii)電晶體,具有與輸出端子連接的基極、與接受第1電壓以上且第2電壓以下的可變電源電壓的提供的集極,對從輸入端子通過匹配電路以及輸出端子而向基極輸入的RF訊號進行放大;(iii)偏壓電流源,通過第1電流路徑向電晶體的基極提供偏壓電流;以及(iv)調整電路,根據可變電源電壓調整向電晶體的基極提供的偏壓電流。將高於第1電壓並且低於第2電壓的電壓設為第3電壓。在可變電源電壓為第1電壓以上且第3電壓以下時,可變電源電壓越低,調整電路越使從偏壓電流源通過第2電流路徑而流向輸入端子的電流增大,從偏壓電流源通過第2電流路徑而流向輸入端子的電流越增大,調整電路越使從偏壓電流源通過第1電流路徑而流向電晶體的基極的偏壓電流減少。
根據本發明之功率放大電路,能夠改善增益分散的特性。
10、20、30、40‧‧‧功率放大電路
50、60‧‧‧偏壓電流源
70‧‧‧調整電路
80‧‧‧匹配電路
80A‧‧‧輸入端子
80B‧‧‧輸出端子
Q1、Q2、Q70‧‧‧電晶體
Q50、Q60‧‧‧射極跟隨器電晶體
D51、D52、D61、D62‧‧‧二極體
C71、C72、C73‧‧‧電容元件
R71、R72、R73‧‧‧電阻元件
圖1係本發明的實施形態1之功率放大電路的電路圖。
圖2係表示本發明的實施形態1之對RF訊號進行放大的電晶體提供的可變電源電壓與對該電晶體提供的偏壓電流進行調整的異質接合雙極電晶體的基極-集極間的電壓的關係的曲線圖。
圖3係表示本發明的實施形態1之對RF訊號進行放大的電晶體提供的可變電 源電壓與向該電晶體提供的偏壓電流的關係的曲線圖。
圖4係表示本發明的實施形態1之對RF訊號進行放大的電晶體提供的可變電源電壓與該電晶體的集極中流過的電流的關係的曲線圖。
圖5係表示本發明的實施形態1之對RF訊號進行放大的電晶體提供的可變電源電壓與對該電晶體提供的偏壓電流進行調整的調整電路中流過的電流的關係的曲線圖。
圖6係表示本發明的實施形態1之對RF訊號進行放大的電晶體提供的可變電源電壓與對該電晶體提供的偏壓電流進行調整的調整電路中流過的電流的關係的曲線圖。
圖7係表示本發明的實施形態1之對RF訊號進行放大的電晶體提供的可變電源電壓與對該電晶體提供的偏壓電流進行調整的調整電路中流過的電流的關係的曲線圖。
圖8係與比較例之功率放大電路的電路圖。
圖9係表示本發明的實施形態1之功率放大電路的輸出功率與增益的關係的曲線圖。
圖10係表示比較例之功率放大電路的輸出功率與增益的關係的曲線圖。
圖11係本發明的實施形態2之功率放大電路的電路圖。
圖12表示本發明的實施形態2之對RF訊號進行放大的電晶體的基極的電位與對串聯連接於該電晶體的前級的電晶體提供的可變電源電壓的關係的曲線圖。
圖13係本發明的實施形態3之功率放大電路的電路圖。
圖14係本發明的實施形態4之功率放大電路的電路圖。
以下,參照各圖來對本發明的各實施形態進行說明。此處,同一符號的電路元件表示同一電路元件,省略重複的說明。
圖1係本發明的實施形態1之功率放大電路10的電路圖。功率放大電路10在行動電話等的移動通訊終端中,將輸入訊號RFin的功率放大到為了向基地台發送所需的位準,並將其作為放大訊號RFout來輸出。輸入訊號RFin例如是藉由RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit,射頻積體電路)等並根據既定的通訊方式而被調變的RF訊號。
功率放大電路10具備:電晶體Q1、Q2、偏壓電流源50、60、調整電路70、匹配電路80。電晶體Q1與電晶體Q2的前級串聯連接。電晶體Q1作為驅動級放大器而發揮作用,電晶體Q2作為輸出級放大器而發揮作用。電晶體Q1射極接地,通過電容元件C1向其基極提供輸入訊號RFin,從其集極輸出放大訊號。向電晶體Q1的集極提供可變電源電壓Vcc1。電晶體Q2射極接地,向其基極輸入來自電晶體Q1的放大訊號,從其集極輸出被進一步放大的放大訊號RFout。向電晶體Q2的集極提供可變電源電壓Vcc2。另外,可變電源電壓Vcc1、Vcc2例如被從包絡線跟蹤電源電路(未圖示)提供。此外,電晶體Q1、Q2例如是異質接合雙極電晶體。
在電晶體Q1、Q2之間,連接使兩者間的阻抗匹配的匹配電路80。匹配電路80具備:輸入端子80A、輸出端子80B、訊號線80C、電容元件C81、C82以及電感器元件L80。輸入端子80A與電晶體Q1的集極連接,輸出端子80B與電晶體Q2的基極連接。訊號線80C將輸入端子80A與輸出端子80B連接。電容元件C81、C82沿著訊號線80C而被連接於輸入端子80A與輸出端子80B之間。電感器元件L80被分流連接於訊號線80C與接地之間。來自電晶體Q1的放大訊號(RF訊號)從輸入端子80A,通過匹配電路80以及輸出端子80B,被輸入到電晶體Q2的基極。
偏壓電流源50將對電晶體Q1的偏壓點進行控制的偏壓電流通過電阻元件R1,提供給電晶體Q1的基極。偏壓電流源50具備射極跟隨器電晶體Q50與二極體D51、D52。射極跟隨器電晶體Q50的基極與二極體D51的陽極連接,並且通過電容元件C50而與接地連接。此外,射極跟隨器電晶體Q50的射極通過電阻元件R1而與電晶體Q1的基極連接。二極體D51的陽極通過電阻元件R50,與電源端子51連接。電源端子51提供一定的電壓或者電流。二極體D52的陽極與二極體D51的陰極連接。二極體D52的陰極與接地連接。另外,二極體D51、D52例如是被二極體連接的雙極電晶體。所謂二極體連接,是指將雙極電晶體的基極與集極連接,被二極體連接的雙極電晶體作為與二極體等效的雙極元件而發揮作用。被二極體連接的雙極電晶體的兩個端子之中,將正向偏壓時電位較高的端子稱為“陽極”,將電位較低的端子稱為“陰極”。但是,二極體D51、D52並不局限於被二極體連接的雙極電晶體,例如也可以是PN接合二極體。
偏壓電流源60將對電晶體Q2的偏壓點進行控制的偏壓電流通過電阻元件R2,提供給電晶體Q2的基極。偏壓電流源60具備射極跟隨器電晶體Q60與二極體D61、D62。射極跟隨器電晶體Q60的基極與二極體D61的陽極連接,並且通過電容元件C60而與接地連接。此外,射極跟隨器電晶體Q60的射極通過電阻元件R2而與電晶體Q2的基極連接。二極體D61的陽極通過電阻元件R60,與電源端子61連接。電源端子61提供一定的電壓或者電流。二極體D62的陽極與二極體D61的陰極連接。二極體D62的陰極與接地連接。另外,二極體D61、D62例如也可以是被二極體連接的雙極電晶體,或者也可以是PN接合二極體。
調整電路70根據可變電源電壓Vcc2調整向電晶體Q2的基極提供的偏壓電流。調整電路70具備電晶體Q70與電阻元件R71、R72、R73。電晶體 Q70的射極通過電阻元件R71、R2而與電晶體Q2的基極連接,並且也與射極跟隨器電晶體Q60的射極連接。電晶體Q70的基極通過電阻元件R72而與射極跟隨器電晶體Q60的基極連接。電晶體Q70的集極通過電阻元件R73而與匹配電路80的輸入端子80A連接。電晶體Q70是其射極與基極形成異質接合的異質接合雙極電晶體,射極的帶隙比基極的帶隙大。
此處,將電阻元件R71、R72、R73各個中流過的電流設為Isub、Isub_b、Isub_c。此外,將從射極跟隨器電晶體Q60的射極輸出的電流設為Ief_pwr,將向電晶體Q2的基極提供的偏壓電流設為Ibias,將電晶體Q2的集極中流過的電流設為Icc2。將電晶體Q70的基極-集極間的電壓設為Vce。由於Ibias=Ief_pwr+Isub,因此電流Ief_pwr以及電流Isub分別局部有助於電晶體Q2的偏壓點的調整。因此,在本說明書中,存在將電流Ief_pwr以及電流Isub分別稱為“偏壓電流”的情況。另外,Isub=Isub_b+Isub_c。
接下來,參照圖2至圖7,對功率放大電路10的動作進行說明。圖2的符號200表示對電晶體Q70的電壓Vce與可變電源電壓Vcc2的關係進行表示的曲線圖。圖2的橫軸表示可變電源電壓Vcc2,圖2的縱軸表示電壓Vce。圖3的符號301表示對電流Ief_pwr與可變電源電壓Vcc2的關係進行表示的曲線。圖3的橫軸表示可變電源電壓Vcc2,圖3的縱軸表示電流Ief_pwr。圖4的符號401表示對電流Icc2與可變電源電壓Vcc2的關係進行表示的曲線。圖4的橫軸表示可變電源電壓Vcc2,圖4的縱軸表示電流Icc2。圖5的符號500表示對電流Isub_c與可變電源電壓Vcc2的關係進行表示的曲線。圖5的橫軸表示可變電源電壓Vcc2,圖5的縱軸表示電流Isub_c。圖6的符號600表示對電流Isub_b與可變電源電壓Vcc2的關係進行表示的曲線。圖6的橫軸表示可變電源電壓Vcc2,圖6的縱軸表示電流Isub_b。圖7的符號700表示對電流Isub與可變電源電壓Vcc2的關係進行表示的曲線。圖7的橫軸表示可變電源電壓Vcc2,圖7的縱軸表示電流Isub。另 外,在圖2至圖7所示的曲線圖中,將可變電源電壓Vcc2的範圍設為0V以上且4.5V以下,來表示進行了模擬的結果。向電晶體Q2的集極實際提供的可變電源電壓Vcc2的範圍並不必限定於該模擬範圍。在本說明書中,將可變電源電壓Vcc2的下限電壓稱為“第1電壓”,將可變電源電壓Vcc2的上限電壓稱為“第2電壓”。第1電壓例如是1.0V,第2電壓例如是4.5V。
由於電晶體Q70是異質接合雙極電晶體,因此基極-集極間的PN接合的導通電壓(約1.1V)與基極-射極間的PN接合的導通電壓(約1.3V)不同。因此,可變電源電壓Vcc2以高於第1電壓並且低於第2電壓的某個電壓(例如,約1.5V)為界限,電晶體Q70表現不同的舉動。在本說明書中,將該電壓稱為“第3電壓”。在可變電源電壓Vcc2高於第3電壓並且低於第2電壓的範圍內,電晶體Q70作為射極跟隨器電路而動作。另一方面,在可變電源電壓Vcc2為第1電壓以上且第3電壓以下的範圍內,電晶體Q70作為兩個PN接合二極體而動作。為了說明的方便,將電流從偏壓電流源60通過電阻元件R2而向電晶體Q2的基極流動的路徑稱為“第1電流路徑”。電晶體Q70的射極通過電阻元件R71而與第1電流路徑L1連接。此外,將電流從偏壓電流源60通過電阻元件R72、電晶體Q70的基極-集極間以及電阻元件R73而向輸入端子80A流動的路徑稱為“第2電流路徑”。射極跟隨器電晶體Q60的基極通過電阻元件R72而與第2電流路徑L2連接。射極跟隨器電晶體Q60的射極通過第1電流路徑L1而與電晶體Q2的基極連接。此外,將電流從輸入端子80A通過電阻元件R73、電晶體Q70的集極‧射極間、電阻元件R71以及電阻元件R2而向電晶體Q2的基極流動的路徑稱為“第3電流路徑”。
在電晶體Q70作為射極跟隨器電路而動作時,從偏壓電流源60通過第1電流路徑L1而向電晶體Q2的基極流過電流Ief_pwr,並且從輸入端子80A通過第3電流路徑而向電晶體Q2的基極流過電流Isub。此時,由於電流 Isub_b少到能夠忽略的程度(參照圖6),因此電流Isub與電流Isub_c幾乎相等。
另一方面,在電晶體Q70作為兩個PN接合二極體而動作時,從偏壓電流源60通過第2電流路徑L2而向輸入端子80A流過電流。這是由於電晶體Q70的基極-集極間的PN接合的導通電壓比基極-射極間的導通電壓低,因此電流優勢性地流過電晶體Q70的基極-集極間。此時,電流Isub_c流過的方向係與圖1所示的方向相反的方向。可變電源電壓Vcc2越低,調整電路70越使從偏壓電流源60通過第2電流路徑L2而流向輸入端子80A的電流Isub_c增大(參照圖5)。從偏壓電流源60通過第2電流路徑L2而流向輸入端子80A的電流Isub_c越增大,調整電路70越使從偏壓電流源60通過第1電流路徑L1而流向電晶體Q2的基極的偏壓電流Ief_pwr減少(參照圖3)。通過偏壓電流Ief_pwr的減少,流向電晶體Q2的集極的電流Icc2也減少(參照圖4)。藉此,能夠降低可變電源電壓Vcc2處於第1電壓以上且第3電壓以下的範圍時的電晶體Q2的增益。通過將電阻元件R73的電阻值選擇為適當的值,能夠進行調整以使得偏壓電流Ief_pwr不過分降低。例如,能夠使可變電源電壓Vcc2最低的第1電壓時的電晶體Q2的增益比電晶體Q2的最高輸出時效率最大時的增益更加降低。藉此,能夠改善功率放大電路10的增益分散。
圖8係比較例之功率放大電路90的電路圖。比較例之功率放大電路90在不具備調整電路70這方面,不同於實施形態1之功率放大電路10。圖3的符號302表示比較例之功率放大電路90中的偏壓電流Ief_pwr的曲線。同樣地,圖4的符號402表示比較例之功率放大電路90中的電流Icc2的曲線。根據圖3所示的模擬結果,藉由調整電路70的作用,在可變電源電壓Vcc2為第1電壓時附近,功率放大電路10的偏壓電流Ief_pwr減少。此外,在可變電源電壓Vcc2為第2電壓附近,功率放大電路10的偏壓電流Ief_pwr接近於功率放大電路90的偏壓 電流Ief_pwr的值。因此,可知能夠在為了改善增益分散的特性而必要充分的程度上減少偏壓電流Ief_pwr。
圖9的符號901、902、903、904表示將可變電源電壓Vcc2分別設為3.8V、2V、1.4V、1V時的實施形態1之功率放大電路10的增益與輸出功率的關係。圖9的橫軸表示輸出功率,圖9的縱軸表示增益。另一方面,圖10的符號1001、1002、1003、1004表示將可變電源電壓Vcc2分別設為3.8V、2V、1.4V、1V時的比較例之功率放大電路90的增益與輸出功率的關係。圖10的橫軸表示輸出功率,圖10的縱軸表示增益。根據圖9所示的模擬結果,在實施形態1之功率放大器10的構成中,根據可變電源電壓Vcc2的值,輸出功率為5dBm時的增益可看到差異。另一方面,在圖10所示的比較例的構成中,根據可變電壓Vcc2的電壓,輸出功率為5dBm時的增益與圖9相比,增益的差較小。因此,在實施形態1的構成中,根據可變電源電壓Vcc2的變化,能使增益較大程度地變化。因此,能夠改善增益分散的特性。
如以上說明,根據實施形態1之功率放大電路10,在可變電源電壓Vcc2處於第1電壓以上且第3電壓以下的範圍時,藉由電晶體Q70作為兩個PN接合二極體而動作,能夠減少流向電晶體Q2的基極的偏壓電流Ief_pwr。藉此,能夠改善功率放大電路10的增益分散的特性。特別地,在被用作為電晶體Q70的異質接合雙極電晶體中,基極-集極間的PN接合的導通電壓與基極-射極間的PN接合的導通電壓不同。藉由利用這種特性,在電晶體Q70作為兩個PN接合二極體而動作時,能夠從偏壓電流源60通過第2電流路徑L2而向輸入端子80A流過電流Isub_c。並且,從偏壓電流源60通過第2電流路徑L2而流向輸入端子80A的電流Isub_c越增大,越能夠減少從偏壓電流源60通過第1電流路徑L1而流向電晶體Q2的基極的偏壓電流Ief_pwr。此外,由於偏壓電流源60由射極跟隨器電晶體Q60構成,因此能夠提供穩定的偏壓電流Ief_pwr。
另外,在上述的說明中,作為電晶體Q70,示例了異質接合雙極電晶體,但作為電晶體Q70,使用場效電晶體也能夠起到相同的作用效果。此外,在上述的說明中,表示了利用調整電路70調整從偏壓電流源60向電晶體Q2提供的偏壓電流的例子,但也可以利用調整電路70調整從偏壓電流源50向電晶體Q1提供的偏壓電流。
圖11係本發明的實施形態2之功率放大電路20的電路圖。實施形態2之功率放大電路20的調整電路70的電晶體Q70,在具備連接於其基極-集極間的電容元件C71這方面,不同於實施形態1之功率放大電路10的調整電路70的電晶體Q70。
圖12的符號1201表示對實施形態2之功率放大電路20的電晶體Q1的集極提供的可變電源電壓Vcc1的時間變化進行表示的曲線。圖12的符號1202表示對實施形態2之功率放大電路20的電晶體Q2的基極電位的時間變化進行表示的曲線。圖12的符號1203表示對比較例之功率放大電路90的電晶體Q2的基極電位的時間變化進行表示的曲線。根據圖12的模擬結果可知,在可變電源電壓Vcc1是調變訊號的情況下,藉由在電晶體Q70的基極-集極間連接電容元件C71,能夠抑制電晶體Q2的基極電位的相位延遲。
圖13係本發明的實施形態3之功率放大電路30的電路圖。實施形態3之功率放大電路30的調整電路70在具備與電阻元件R73並聯連接的電容元件C72這方面,不同於實施形態2之功率放大電路20的調整電路70。此外,實施形態3之功率放大電路30的調整電路70在具備連接於電阻元件R73與輸入端子80A之間的電阻元件R74這方面,也不同於實施形態2之功率放大電路20的調整電路70。根據這種電路構成,通過將從電晶體Q1輸出的RF訊號導向第3電流路徑,能夠改善功率放大電路30的振幅對相位特性(AM-PM特性)。
圖14係本發明的實施形態4之功率放大電路40的電路圖。實施形 態4之功率放大電路40的調整電路70在取代電容元件C72而具備電容元件C73這方面,不同於實施形態3之功率放大電路30的調整電路70。此處,電阻元件R73的一端73A通過電阻元件R74而與輸入端子80A連接。電阻元件R73的另一端73B與電晶體Q70的集極連接。電阻元件R71的一端71A與第1電流路徑L1連接。電阻元件R71的另一端71B與電晶體Q70的射極連接。電容元件C73連接於電阻元件R73的一端73A與電阻元件R71的另一端71B之間。根據這種電路構成,通過將從電晶體Q1輸出的RF訊號導向第3電流路徑,能夠改善功率放大電路40的振幅對相位特性(AM-PM特性)。
另外,在本說明書中,在將電阻元件R71、R72、R73分別區別的情況下,存在將電阻元件R71稱為“第1電阻元件”、將電阻元件R72稱為“第2電阻元件”、將電阻元件R73稱為“第3電阻元件”的情況。此外,在區別二極體D61、D62的情況下,存在將二極體D61稱為“第1二極體”、將二極體D62稱為“第2二極體”的情況。此外,在區別電容元件C71、C72、C73的情況下,存在將電容元件C71稱為“第1電容元件”、將電容元件C72稱為“第2電容元件”、將電容元件C73稱為“第3電容元件”的情況。
以上說明的實施形態是為了容易理解本發明,並不用於限定解釋本發明。本發明在不脫離其主旨的情況下,能夠變更或者改良,並且本發明中也包含其等效物。即,本技術領域中具有通常知識者對實施形態進行適當的設計變更後的實施形態只要具備本發明的特徵,也包含於本發明的範圍。實施形態所具備的元件以及其配置等並不限定於例示,也能夠進行適當的變更。
10‧‧‧功率放大電路
50、60‧‧‧偏壓電流源
51、61‧‧‧電源端子
70‧‧‧調整電路
80‧‧‧匹配電路
80A‧‧‧輸入端子
80B‧‧‧輸出端子
80C‧‧‧訊號線
Q1、Q2、Q70‧‧‧電晶體
Q50、Q60‧‧‧射極跟隨器電晶體
D51、D52、D61、D62‧‧‧二極體
C1、C50、C60、C81、C82‧‧‧電容元件
L1‧‧‧第1電流路徑
L2‧‧‧第2電流路徑
L80‧‧‧電感器元件
Ibias‧‧‧偏壓電流
Ief_pwr、Isub、Isub、Isub_c、Icc2‧‧‧電流
R1、R2、R50、R60、R71、R72、R73‧‧‧電阻元件
RFin‧‧‧輸入訊號
RFout‧‧‧放大訊號
Vcc1、Vcc2‧‧‧可變電源電壓
Claims (7)
- 一種功率放大電路,具備:匹配電路,具有輸入端子以及輸出端子;電晶體,具有與所述輸出端子連接的基極、與接受第1電壓以上且第2電壓以下的可變電源電壓的提供的集極,所述電晶體對從所述輸入端子經由所述匹配電路以及所述輸出端子而向所述基極輸入的RF訊號進行放大;偏壓電流源,通過第1電流路徑向所述電晶體的基極提供偏壓電流;以及調整電路,根據所述可變電源電壓調整向所述電晶體的基極提供的所述偏壓電流,將高於所述第1電壓並且低於所述第2電壓的電壓設為第3電壓,在所述可變電源電壓為所述第1電壓以上且所述第3電壓以下時,所述可變電源電壓越低,所述調整電路越使從所述偏壓電流源通過第2電流路徑而流向所述輸入端子的電流增大,從所述偏壓電流源通過所述第2電流路徑而流向所述輸入端子的電流越增大,所述調整電路越使從所述偏壓電流源通過所述第1電流路徑而流向所述電晶體的基極的偏壓電流減少。
- 如請求項1所述之功率放大電路,其中,所述調整電路具備:異質接合雙極電晶體、第1電阻元件、第2電阻元件與第3電阻元件,所述異質接合雙極電晶體的射極通過所述第1電阻元件而與所述第1電流路徑連接,所述異質接合雙極電晶體的基極通過所述第2電阻元件而與所述偏壓電流源連接,所述異質接合雙極電晶體的集極通過所述第3電阻元件而與所述輸入端子連接, 所述第2電流路徑係電流從所述偏壓電流源通過所述第2電阻元件、所述異質接合雙極電晶體的基極-集極間以及所述第3電阻元件而流向所述輸入端子的路徑。
- 如請求項2所述之功率放大電路,其中,所述偏壓電流源具備:第1二極體、第2二極體與射極跟隨器電晶體,所述第1二極體的陽極與電源端子連接,所述第1二極體的陰極與所述第2二極體的陽極連接,所述第2二極體的陰極與接地連接,所述射極跟隨器電晶體的基極與所述第1二極體的陽極連接,並且通過所述第2電流路徑而與所述第2電阻元件連接,所述射極跟隨器電晶體的射極通過所述第1電流路徑而與所述電晶體的基極連接。
- 如請求項2所述之功率放大電路,其進而具備連接於所述異質接合雙極電晶體的基極-集極間的第1電容元件。
- 如請求項3所述之功率放大電路,其進而具備連接於所述異質接合雙極電晶體的基極-集極間的第1電容元件。
- 如請求項2至5中任一項所述之功率放大電路,其進而具備與所述第3電阻元件並聯連接的第2電容元件。
- 如請求項2至5中任一項所述之功率放大電路,其中,所述第3電阻元件的一端與所述輸入端子連接,所述第3電阻元件的另一端與所述異質接合雙極電晶體的集極連接,所述第1電阻元件的一端與所述第1電流路徑連接,所述第1電阻元件的另一端與所述異質接合雙極電晶體的射極連接,所述功率放大電路進而具備連接於所述第3電阻元件的一端與所述第1電阻 元件的另一端之間的第3電容元件。
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US12218633B2 (en) | 2020-07-16 | 2025-02-04 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Power amplifier circuit |
US11281245B1 (en) * | 2021-01-27 | 2022-03-22 | Wolfspeed, Inc. | Bias circuits and improved linearity bias schemes for RF power devices |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20010020872A1 (en) * | 2000-03-13 | 2001-09-13 | Fujitsu Quantum Devices Limited | High frequency power amplifier, and communication apparatus |
US7969240B2 (en) * | 2008-07-08 | 2011-06-28 | Sige Semiconductor Inc. | Gain control for linear radio frequency power amplifiers |
US20140253244A1 (en) * | 2013-03-08 | 2014-09-11 | Rf Micro Devices, Inc. | Power amplifier spurious cancellation |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3523139B2 (ja) | 2000-02-07 | 2004-04-26 | 日本電気株式会社 | 可変利得回路 |
JP4071163B2 (ja) * | 2003-06-13 | 2008-04-02 | シャープ株式会社 | 電力増幅器およびそれを備える通信装置 |
US7242252B2 (en) * | 2005-03-29 | 2007-07-10 | Intel Corporation | Transistor bias current regulation apparatus, method, and system |
JP2007067820A (ja) * | 2005-08-31 | 2007-03-15 | Renesas Technology Corp | 高周波電力増幅器 |
CN100426660C (zh) * | 2005-12-08 | 2008-10-15 | 华为技术有限公司 | 功率放大器的热备份和互助系统 |
JP4946728B2 (ja) * | 2007-08-23 | 2012-06-06 | 三菱電機株式会社 | 電力増幅器 |
JP2010537453A (ja) * | 2007-09-14 | 2010-12-02 | 富士通株式会社 | チューナブルインピーダンス整合回路 |
JP5024057B2 (ja) * | 2008-01-07 | 2012-09-12 | 三菱電機株式会社 | 電力増幅器 |
KR101139087B1 (ko) * | 2008-04-08 | 2012-04-30 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 고주파 증폭기 |
CN101741316B (zh) * | 2009-12-24 | 2012-02-15 | 北京时代民芯科技有限公司 | 一种增益可变的宽带射频低噪声放大器 |
US8811531B2 (en) * | 2011-03-23 | 2014-08-19 | Triquint Semiconductor, Inc. | Quadrature lattice matching network |
KR101761946B1 (ko) * | 2012-11-19 | 2017-08-04 | 삼성전기주식회사 | 전력 증폭기 |
KR101422952B1 (ko) * | 2012-12-14 | 2014-07-23 | 삼성전기주식회사 | 듀얼 전력 모드를 갖는 바이어스 회로 및 전력 증폭기 |
CN104904117B (zh) * | 2012-12-26 | 2018-02-23 | 株式会社村田制作所 | 高频放大电路 |
CN103095230A (zh) * | 2012-12-31 | 2013-05-08 | 东南大学 | 一种高增益高功率的毫米波功率放大器 |
JP5821876B2 (ja) * | 2013-03-05 | 2015-11-24 | 株式会社村田製作所 | 電力増幅モジュール |
US9473076B2 (en) * | 2013-11-07 | 2016-10-18 | Skyworks Solutions, Inc. | Linearity performance for multi-mode power amplifiers |
JP2016025453A (ja) * | 2014-07-18 | 2016-02-08 | セイコーエプソン株式会社 | 回路装置、電子機器及び移動体 |
JP2016086354A (ja) * | 2014-10-28 | 2016-05-19 | 株式会社日立国際電気 | 電力増幅装置 |
CN108352853B (zh) * | 2015-11-04 | 2020-07-31 | 株式会社村田制作所 | 分波装置及其设计方法 |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20010020872A1 (en) * | 2000-03-13 | 2001-09-13 | Fujitsu Quantum Devices Limited | High frequency power amplifier, and communication apparatus |
US7969240B2 (en) * | 2008-07-08 | 2011-06-28 | Sige Semiconductor Inc. | Gain control for linear radio frequency power amplifiers |
US20140253244A1 (en) * | 2013-03-08 | 2014-09-11 | Rf Micro Devices, Inc. | Power amplifier spurious cancellation |
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