专利名称：用于差分功率放大器的自适应偏置电路的系统和方法
技术领域：
本发明总体涉及功率放大器，更具体地讲，涉及用于差分功率放大器的自适应偏 置电路的系统和方法。
背景技术：
放大器通常在低功率区域具有低效率和大的线性裕度(margin)，在高功率区域具 有高效率和小的线性裕度。对于线性放大器，线性被限制在最高输出功率条件(为公知的 饱和区域)。放大器的线性和效率可受放大器的偏置条件的影响。自适应偏置关于功率放 大器的输入和/或输出功率水平产生合适的偏置，以增强功率放大器的性能。
可根据放大器的相关偏置水平和电流导通角来将放大器分类。这些分类包括A 类、B类、AB类和C类放大器。例如，A类放大器具有最高偏置水平和最高线性，C类具有最 低偏置水平和最低线性。相反，A类放大器具有最低效率，C类放大器具有最高效率。这是 因为，通常放大器的效率比放大器的线性更与偏置条件成反作用。 然而，如果自适应地控制放大器的偏置，则与具有固定偏置条件的放大器相比，可 实现更好的性能。例如，如果放大器在低功率区域接近类B被偏置并且在高功率区域接近 类A被偏置，则在可在低功率区域满足可接受的线性规范以及在高功率区域满足可接受的 效率规范的同时，可在低功率区域实现更好的效率以及在高功率区域实现更好的线性。
大多数传统的用于功率放大器的自适应偏置方案的功能性构造包括功率检测器 部件、低通滤波器和偏压或偏流产生部件。图l显示具有提供反馈信号的传统自适应偏置 电路的传统功率放大器的示意图。具有反馈信号的功率放大器具有高效线性性能。对于图 1中所示的功率放大器12，由输出采样器14对输出信号采样，然后通过滤波器16对采样的 信号滤波。由检测器18对滤波后的信号功率进行检测，并由控制电路20来控制检测到的 信号。该受控信号再次将功率放大器12偏置。控制电路20调整功率放大器12，以用允许 的失真使效率最大化。 图2中显示了具有传统自适应偏置电路的功率放大器的另一示意图。图2显示具 有动态偏置的被线性化的C类放大器。偏置电路包括采样级、具有RF滤波器的两个电流镜 和电阻分压器，以提供动态偏置。图2中显示的结构使得C类放大器与B类放大器类似地 工作，但具有增加的效率。
发明内容
本发明的示例性实施例可提供自适应偏置电路，所述自适应偏置电路可包括差分放大器、低通滤波器、共源放大器(如果利用场效应晶体管(FET)，则为共源放大器；或者可 选择的，如果利用双极结晶体管(BJT)，则为共发射极放大器)。在本发明的示例性实施例 中，自适应偏置电路可根据输入信号功率水平产生自适应偏置输出信号。随着输入功率水 平升高，自适应偏置电路可增加自适应偏置输出信号的偏置电压或偏置电流。如果通过FET 的栅极来接收自适应偏置输出信号，则所述自适应偏置输出信号可以是栅极偏置电压；或 者如果通过BJT的基极来接收自适应偏置输出信号，则所述自适应偏置输出信号可以是基 极电流。 根据本发明的示例性实施例，存在一种用于控制放大器的操作的自适应偏置电 路。所述自适应偏置电路可包括差分放大器，接收差分输入信号，并产生放大的差分输入 信号；电流镜，将放大的差分输入信号转换为单端信号；低通滤波器，滤除单端信号的一个 或多个高频分量，以产生滤波后的单端信号；共源放大器或共发射极放大器，接收滤波后的 单端信号，并产生用于操作功率放大器的自适应偏置信号。 根据本发明的另一示例性实施例，存在一种功率放大系统。所述系统可包括多个 功率放大器，配置为并行，其中，所述多个功率放大器接收至少一个公共输入信号，其中，所 述多个功率放大器中的每一个功率放大器产生各自的至少一个放大的输出信号，其中，所 述各自的至少一个放大的输出信号被组合以提供至少一个组合的放大的信号；多个自适应 偏置电路，与所述多个功率放大器中的每一个相应，用于向各个功率放大器提供各个自适 应偏置信号，其中，所述多个自适应偏置电路中的至少两个对于提供的各个自适应偏置信 号具有不同的偏置范围。所述多个自适应偏置电路的至少两个中的每一个可包括差分放 大器，接收差分输入信号，并产生放大的差分输入信号；电流镜，转换放大的差分输入信号 以产生单端信号；低通滤波器，滤除单端信号的一个或多个高频分量，以产生滤波后的单端 信号；共源放大器或共发射极放大器，接收滤波后的单端信号，并产生用于操作各个功率放 大器的各个自适应偏置信号。
因此，已总体描述了本发明，现在将阐述附图，所述附图不必要按比例绘制，其 中 图1是具有传统自适应偏置电路的功率放大器的示意图；
图2是具有传统自适应偏置电路的功率放大器的另一示意图；
图3示出根据本发明的示例性实施例的示例性自适应偏置电路；
图4示出根据本发明的示例性实施例的另一示例性自适应偏置电路；
图5示出根据本发明示例性实施例的具有自适应偏置电路的示例性放大器；
图6示出根据本发明示例性实施例的具有自适应偏置电路的另一示例性放大器；
图7示出根据本发明示例性实施例的具有多个自适应偏置电路的多个并行放大 器的示例； 图8示出根据本发明示例性实施例的具有多个自适应偏置电路的多个并行放大 器的另一示例。
具体实施方式
现在将在以下参照附图更全面地描述本发明的实施例，在附图中显示了本发明的 一些实施例，而非全部实施例。实际上，可以以许多不同的形式来实施这些发明，不应该将 发明解释为限于这里阐述的实施例；相反，提供这些实施例以使本公开将满足可适用的法
律要求。相同的编号始终表示相同的部件。 本发明的实施例可旨在用于提供自适应偏置电路的系统和方法，所述自适应偏置 电路可包括一个或多个差分放大器、低通滤波器和如果利用场效应晶体管(FET)的共源放 大器(或者可选的，如果利用双极结晶体管(BJT)，则为共发射极放大器)。自适应偏置电 路可根据输入信号功率水平来产生自适应偏置输出信号(例如，如果通过FET的栅极接收 的栅极偏置电压，或者通过BJT的基极接收的基极电流)。随着输入功率水平升高，自适应 偏置电路可增加自适应偏置输出信号的偏置电压或偏置电流。因此，可根据自适应偏置输 出信号被偏置的功率放大器(例如，差分放大器)可能够在低功率操作水平降低电流消耗。 以这种方式，根据本发明的示例性实施例，与传统的偏置技术相比，功率放大器与自适应偏 置电路的一起使用可使得功率放大器能够在高功率操作水平实现更好的线性。
尽管关于FET(例如，M0SFET)示出了本发明的示例性实施例，但应该理解，可同样 地利用BJT来代替FET。作为示例，FET可具有栅极、源极和漏极，而BJT可具有基极、发射 极和集电极。因此，在不脱离本发明的示例性实施例的情况下，这里公开的FET的任何栅 极、源极或漏极可用BJT的相应的基极、发射极或集电极来代替。 图3示出根据本发明的示例性实施例的示例性自适应偏置电路300的示意图。如 图3的示例性实施例所示，示例性的自适应偏置电路300可包括差分放大器302、有源电流 镜304、包括电容器317的低通滤波器、包括晶体管318的共源放大器(或者可选的，共发射 极放大器)和RC并行负载306。 差分放大器302可包括晶体管311和312。如图3所示，晶体管311和312可以是 金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，更具体地讲，N沟道MSOFET。晶体管311和312 可分别包括MOSFET的栅极、源极和漏极。有源电流镜304可包括晶体管315和316。如图 3所示，晶体管315和316可以是MOSFET，更具体地讲，P沟道MOSFET。晶体管315和316 可分别包括各自的MOSFET的栅极、源极和漏极。类似地，共源放大器的晶体管318可以是 M0SFET，更具体地讲，P沟道M0SFET。因此，晶体管318可包括栅极、源极和漏极。应该理 解，在不脱离本发明的示例性实施例的情况下，图3中的晶体管311、312、315、316和318中 的一个或多个可以用双极结晶体管(BJT)代替MOSFET。本领域的普通技术人员将明白，如 果利用BJT代替M0SFET，则BJT将包括基极、发射极和集电极来代替栅极、源极和漏极。例 如，在不脱离本发明的示例性实施例的情况下，这里描述的利用M0SFET的共源放大器可用 利用BJT的共发射极放大器来代替。 在操作期间，差分放大器302放大差分输入信号IN+、IN-，以产生放大的差分输入 信号。为此，差分放大器302以以下方式被配置晶体管311的栅极接收同相差分输入信号 IN+，而晶体管312的栅极接收反相差分输入信号IN-。根据本发明的示例性实施例，差分输 入信号IN+、IN-通常具有基本相等的大小，但相反的相位。应该理解，根据本发明的示例性 实施例，可从以下节点中的一个或多个接收差分输入信号IN+、 IN- :i)差分功率放大器的 差分输入；ii)差分功率放大器的差分输出；iii)前一级或下一级差分功率放大器的差分 输入；iv)前一级或下一级差分功率放大器的差分输出。
仍参照图3，晶体管311的源极可电连接到晶体管312的源极，这两个源极可被接 地(GND)。差分放大器302还可通过使用偏置电阻器313、314被自偏置。具体地讲，经晶体 管311的栅极和漏极连接偏置电阻器313。类似地，可经晶体管312的栅极和漏极连接偏置 电阻器314。 可通过有源电流镜304接收由差分放大器302产生的放大的差分信号。有源电流 镜304可操作以将来自差分放大器302的放大的差分信号转换成单端信号。更具体地讲， 可通过将晶体管311的漏极连接到晶体管315的漏极，并通过将晶体管312的漏极连接到 晶体管316的漏极，来将放大的差分信号提供给有源电流镜304。可将晶体管315的栅极连 接到晶体管316的栅极。另外，晶体管315的栅极还可连接到或短路到晶体管315的漏极， 从而晶体管315可被称为二极管连接的晶体管。应该理解，根据本发明的示例性实施例，可 选择的，可利用二极管来代替二极管连接的晶体管。晶体管315和316的源极可连接到最 大电压源VREF。 可由包括电容器317的低通滤波器来对由有源电流镜304产生的单端信号进行滤 波，并且可将滤波后的单端信号提供给包括晶体管318的共源放大器(或者，可选的，共发 射极放大器)。包括电容器317的低通滤波器可与有源电流镜304并联。具体地讲，电容器 317的第一端可连接到晶体管315、316的源极，这两个源极共同连接到电压源VREF和晶体 管318的源极。类似地，电容器317的第二端可连接到晶体管316、312的漏极，这两个漏极 共同连接到偏置电阻器314的第二端和晶体管318的栅极。低通滤波器可使用电容器317 来去除有源电流镜304产生的单端信号的一个或多个高频分量(例如，来自IN+、 IN-的载 波频率信号)。 当在晶体管318的栅极接收滤波后的单端信号时，包括晶体管318的共源放大器 (或者，可选的，共发射极放大器)可基于晶体管318的栅偏置来产生自适应偏置输出信号 OUT。可在晶体管318的漏极提供自适应偏置输出信号OUT，晶体管318同样连接到RC并行 负载306。 RC并行负载306可包括与电容器320并联的电阻器319，所述电容器320可用 作低通滤波器负载。根据本发明的示例性实施例，RC并行负载306可作为共源放大器的负 载(或者，可选的，共发射极放大器)被提供，以滤除自适应偏置输出信号OUT的高频分量。 如果通过FET的栅极接收自适应偏置输出信号OUT，则自适应偏置输出信号OUT可以是栅 偏压，否则，如果通过BJT的基极接收自适应偏置输出信号0UT，则自适应偏置输出信号OUT 是基极电流。 根据本发明的示例性实施例，参照图3的示例性自适应偏置电路300，晶体管311、 312、315、316和318的初始偏置点可通过它们各自的栅极(或基极)长度和各自的栅极(或 基极)宽度被确定，电压源VREF可限定自适应偏置输出信号OUT的最大电压。输出信号 OUT的初始输出电压(或电流)可基于晶体管318和负载电阻器319的选择。晶体管318 的饱和区域的自适应偏置输出信号OUT的输出电压可接近通过电压源VREF限定的最大电 压。 在本发明的示例性实施例中，随输入差分信号IN+、 IN-的增加，自适应偏置电路 300可产生从初始输出电压到VREF的(输出信号OUT的)自适应偏置。随输入差分信号 IN+、IN-的增加，通过差分放大器302(包括晶体管311和312)的平均电流可增加。结果， 晶体管311和312的漏极电压可下降，可通过包括电容器317的低通滤波器来滤除高频分
8量。随着晶体管318的栅极电压的下降，通过晶体管318的电流可增加，因此，自适应偏置 输出信号OUT的输出电压可增加。 图4示出根据本发明的示例性实施例的图3的示例性自适应偏置电路的变形。具 体地讲，除了接合线421、422和423的示例性说明之外，图4的示例性自适应偏置电路可与 图3的示例性偏置电路300类似。可提供接合线421、422和423用于封装。作为示例，除了 地(GND)之外的自适应偏置电路400的所有部件、电压源VREF和RC并行负载306可被封 装在一起，可能封装在单个芯片中。然后可使用结合线421将晶体管311和312的源极连 接到外部地(GND)。同样，可使用结合线422将晶体管315、316的源极、电容器317的第一 端和晶体管318的源极连接到外部电压源VREF。类似地，可使用结合线423将晶体管318 的漏极连接到外部RC并行负载306。在本发明的示例性实施例中，RC并行负载306可用片 外部件来实现，以调谐。应该理解，根据本发明的示例性实施例，接合线421、422和423可 不仅仅包括导线。例如，接合线421、422和423还可包括传输线、焊盘或焊接块或焊接球、 或根据本发明示例性实施例的其他连接手段。 图5示出根据本发明示例性实施例的具有自适应偏置电路的示例性差分放大器 的示意图，其中，自适应偏置电路的输入和输出被连接到示例性差分放大器的输入。如图5 的示例性实施例所示，具有自适应偏置电路的示例性放大器可包括差分放大器502、自适应 偏置电路531、偏置电阻器或扼流电感器(choke inductor) 536和537以及输入DC阻塞电 容器534和535，其中，所述差分放大器502包括晶体管532和533。 根据本发明的示例性实施例，如图5所配置，差分放大器502可包括晶体管532和 533，晶体管532和533中的每一个可以是M0SFET，具体地讲，N沟道M0SFET。然而，应该理 解，在不脱离本发明的示例性实施例的情况下，可利用BJT或FET来代替M0SFET。晶体管 532和533中的每一个可包括各自的栅极、源极和漏极。晶体管532的源极可连接到晶体 管533的源极，这两个源极可接地(GND)。晶体管532和533的漏极可经各结合线539和 540连接到电压源VDD。在示例性实施例中，差分放大器502可放大输入差分信号RFIN+和 RFIN-，通常由差分放大器502通过晶体管532和533的各个栅极接收所述输入差分信号 RFIN+和RFIN-。差分放大器502可经晶体管532和533的各个漏极提供放大的差分信号 RF0UT-和RF0UT+。 应该理解，图5的自适应偏置电路可被实现为图3的自适应偏置电路300或图4 的自适应偏置电路400中的一个或其变形。如图5所示，自适应偏置电路531可接收输入 差分信号RFIN+和RFIN-作为自适应偏置电路531的各个输入IN+和IN-。然后，自适应 偏置电路531可产生自适应偏置输出信号OUT用于差分放大器502的晶体管532和533的 输入(例如，如果通过FET的栅极接收，则为电压偏置信号；如果通过BJT的基极接收，则为 电流偏置信号)。为此，自适应偏置电路531可在输入DC阻塞电容器534和535之前检测 差分输入信号RFIN+和RFIN-的功率，并可将产生的自适应偏置输出信号OUT提供通过偏 置电阻器(或扼流电感器)536和537的差分放大器输入的虚拟地538。接收产生的输出 信号OUT的虚拟地538可连接到偏置电阻器(或扼流电感器)536和537的各自的第一端。 偏置电阻器(或扼流电感器)536的第二端可连接到晶体管532的栅极(或者，可选的，基 极)以及电容器534的第一端。电容器534的第二端可连接到差分输入信号RFIN+。类似 地，偏置电阻器537的第二端可连接到晶体管533的栅极以及电容器535的第一端。电容器535的第二端可连接到差分输入信号RFIN-。 应该理解，偏置电阻器(或扼流电感器)536和537可阻止射频(RF)输入信号 (RFIN+、 RFIN-)，并通过它们本身供给来自自适应偏置电路531的自适应偏置输出信号 0UT。此外，输入DC阻塞电容器534和535可阻止自适应偏置电路531输入偏置(例如，来 自RFIN+和RFIN-、前一级输出)的DC电压。 图6示出根据本发明示例性实施例的具有自适应偏置电路的差分放大器的另一 示意图，其中，自适应偏置电路的输入和输出分别被连接到差分放大器的输出和输入。如图 6的示例性实施例所示，具有自适应偏置电路的示例性放大器可包括差分放大器602、自适 应偏置电路651、偏置电阻器或扼流电感器656和657以及输入DC阻塞电容器654和655， 其中，所述差分放大器602包括晶体管652和653。 根据本发明的示例性实施例，如图6所配置，差分放大器602可包括晶体管652和 653，晶体管652和653中每一个可以是M0SFET，具体地讲，N沟道M0SFET。然而，应该理解， 在不脱离本发明的示例性实施例的情况下，可利用BJT或其他FET来代替MOSFET。晶体管 652和653中的每一个可包括各自的栅极、源极和漏极。晶体管652的源极可连接到晶体管 653的源极，这两个源极可被接地(GND)。晶体管652和653的漏极可经各个结合线659和 660连接到电压源VDD。在示例性实施例中，差分放大器602可放大输入差分信号RFIN+和 RFIN-，通常由差分放大器602通过晶体管652和653的各个栅极来接收所述输入差分信号 RFIN+和RFIN-。差分放大器602可经晶体管652和653的各个漏极提供放大的差分输出 信号RFOUT-和RF0UT+。 应该理解，图6的自适应偏置电路651可被实现分别为图3的自适应偏置电路300 或图4的自适应偏置电路400。如图6所示，自适应偏置电路651可接收在DC阻塞电容器 661和662之后的差分输出信号RF0UT+和RFOUT-作为自适应偏置电路651的各个输入 IN-和IN+。然后，自适应偏置电路651可产生自适应偏置输出信号OUT用于差分放大器602 的晶体管652和653的输入(例如，如果通过FET的栅极接收，则为电压偏置信号；或者如 果通过BJT的基极接收，则为电流偏置信号)。为此，自适应偏置电路651可检测差分输出 信号RF0UT+和RF0UT-的功率，并可将产生的自适应偏置输出信号OUT提供给通过偏置电 阻器(或扼流电感器)656和657的差分放大器602输入的虚拟地658。更具体地讲，接收 产生的输出信号OUT的虚拟地658可被连接到偏置电阻器(或扼流电感器)656和657各 自的第一端。偏置电阻器(或扼流电感器)656的第二端可连接到晶体管652的栅极以及 DC阻塞电容器654的第一端。DC阻塞电容器654的第二端可连接到差分输入信号RFIN+。 类似地，偏置电阻器657的第二端可连接到晶体管653的栅极(或者，可选的，基极)以及 DC阻塞电容器655的第一端。DC阻塞电容器655的第二端可连接到差分输入信号RFIN-。
应该理解，偏置电阻器(或扼流电感器)656和657可阻止RF输入信号(RFIN+、 RFIN-)，并通过它们自身供给来自自适应偏置电路651的自适应偏置电压输出信号0UT。此 外，DC阻塞电容器654和655可阻止前一级DC电压，DC阻塞电容器661和662可对输出的 DC电压(例如，来自RF0UT-和RF0UT+)进行阻止。 图7和图8总体示出利用具有多个自适应偏置电路的多个并行功率组合放大器的 示例性功率放大系统，其中，自适应偏置电路中的至少两个可具有不同的偏置范围。如将 在下面进一步详细描述的，此类系统可包括并行配置的多个功率放大器(例如，差分放大器)，其中，所述多个功率放大器可接收至少一个公共输入信号，所述多个功率放大器中的 每一个可产生各自的至少一个放大的输出信号，各自的至少一个放大的输出信号被组合以 提供至少一个组合的放大信号。所述系统还可利用与所述多个功率放大器中的每一个相应 的多个自适应偏置电路来向各个功率放大器提供各个自适应偏置信号，所述多个自适应偏 置电路中的至少两个对于提供的各个自适应偏置信号可具有不同的偏置范围。
更具体地讲，图7示出根据本发明示例性实施例的具有多个自适应偏置电路的多 个差分放大器的示意图，其中，参考电压可彼此不同。如图7的示例性实施例所示，具有多 个自适应偏置电路的示例性多个并行放大器可包括多个并行放大器部分750、760和770。 在本发明的示例性实施例中，多个并行放大器中每一个可与其他放大器相同或具有类似结 构但具有不同的器件大小。还应该理解，根据本发明的示例性实施例，并行放大器部分750、 760和770中的每一部分的结构可基本与关于图5讨论的放大器的结构类似。
仍参照图7中所示的示例性实施例，多个并行放大器部分的放大器部分750可包 括具有晶体管702和703的差分放大器、自适应偏置电路701、偏置电阻器或扼流电感器 706和707以及输入DC阻塞电容器704和705。包括晶体管702和703的差分放大器可放 大输入差分信号RFIN+和RFIN-。自适应偏置电路701可根据使用结合线709、 710选择性提 供的参考电压VREF1产生用于差分放大器的晶体管702和703的栅极的自适应偏置电压。 偏置电阻器或扼流电感器706和707可阻止RF输入信号，并通过它们自身供给自适应偏置 电压。此外，输入DC阻塞电容器704和705可阻止自适应偏置电路701的输入偏置。在本 发明的示例性实施例中，自适应偏置电路701检测在输入DC阻塞电容器704和705之前的 输入功率RFIN+和RFIN-，并在通过偏置电阻器706和707的差分放大器输入的虚拟地708 供给产生的自适应偏置。在本发明的示例性实施例中，其他放大器部分760和770可包括 与放大器部分750相同的结构，但具有不同的器件大小或不同的参考电压。例如，根据本发 明的示例性实施例，参考电压VREF1、VREF2和VREF3可能没有必要是相同的电压。因此，并 行放大器部分750、760和770的每个自适应偏置电路701对于自适应偏置输出信号可具有 不同的偏置范围。 图8示出根据本发明示例性实施例的具有多个自适应偏置电路的多个差分放大 器的另一示意图，其中，参考电压可以彼此不同。如图8的示例性实施例所示，具有多个自 适应偏置电路的示例性的多个并行放大器可包括多个并行放大器部分850、860和870。在 本发明的示例性实施例中，每个并行放大器与其他放大器可相同，或可具有类似结构但具 有不同的器件大小。还应该理解，根据本发明的示例性实施例，并行放大器部分850、860和 870中的每一个的结构可与参照图6讨论的放大器的结构基本相似。 仍参照图8的示例性实施例，多个并行放大器部分的放大器部分850可包括具有 晶体管802和803的差分放大器、自适应偏置电路801 、偏置电阻器或扼流电感器806和807 以及输入DC阻塞电容器804、805。包括晶体管802和803的差分放大器可放大输入差分信 号RFIN+和RFIN-。自适应偏置电路801可根据参考电压VREF1产生用于差分放大器的晶 体管802和803的栅极的自适应偏置电压。偏置电阻器或扼流电感器806和807可阻止RF 输入信号，并通过它们自身供给自适应偏置电压。此外，输入DC阻塞电容器804和805可 阻止前一级DC电压，输出DC阻塞电容器812和813可阻止输出的DC电压。在本发明的示 例性实施例中，自适应偏置电路801检测输出功率RFOUT+和RFOUT-，并在通过偏置电阻器
11806和807的差分放大器输入的虚拟地808供给产生的自适应偏置。在本发明的示例性实 施例中，其他放大器860和870可包括具有不同器件大小或不同参考电压的相同结构。例 如，根据本发明的示例性实施例，参考电压VREF1 、 VREF2和VREF3可能没有必要是相同的 值。因此，并行放大器部分850、860和870的每个自适应偏置电路801对于自适应偏置输 出信号可具有不同的偏置范围。 本发明所属领域的技术人员应该理解，这里阐述的本发明的许多修改和其他实施 例具有前面说明书和附图中呈现的教导的利益。因此，应该理解，本发明不限于公开的特定 实施例，修改和其他实施例意在包括在权利要求的范围内。尽管这里采用了特定术语，但仅 仅为了普通和描述目的而不是为了限制的目的使用这些术语。
权利要求
一种用于控制放大器的操作的自适应偏置电路，包括差分放大器，接收差分输入信号，并产生放大的差分输入信号；电流镜，将放大的差分输入信号转换为单端信号；低通滤波器，滤除单端信号的一个或多个高频分量，以产生滤波后的单端信号；共源放大器或共发射极放大器，接收滤波后的单端信号，并产生用于操作功率放大器的自适应偏置信号。
2. 如权利要求l所述的自适应偏置电路，其中，自适应偏置信号包括自适应电压信号或自适应电流信号。
3. 如权利要求1所述的自适应偏置电路，其中，功率放大器包括至少一个场效应晶体管或双极结晶体管，其中，如果通过功率放大器的至少一个场效应晶体管的栅极接收自适应偏置信号，则所述偏置信号是自适应电压信号；如果通过功率放大器的至少一个双极结晶体管的基极接收自适应偏置信号，则所述自适应偏置信号是自适应电流信号。
4. 如权利要求l所述的自适应偏置电路，其中，单端信号的滤除的一个或多个高频分量包括载波信号，所述载波信号与差分输入信号相关。
5. 如权利要求l所述的自适应偏置电路，其中，差分放大器包括具有第一漏极或集电极的第一晶体管和具有第二漏极或集电极的第二晶体管，其中，电流镜包括具有第三漏极或集电极的第三晶体管和具有第四漏极或集电极的第四晶体管，其中，第一漏极或集电极连接到第三漏极或集电极，第二漏极或集电极连接到第四漏极或集电极，以将来自差分放大器的放大的差分输入信号提供给电流镜。
6. 如权利要求5所述的自适应偏置电路，其中，第三晶体管还包括第三栅极或基极，其中，第四晶体管还包括第四栅极或基极，其中，第三栅极或基极连接到第四栅极或基极，第三栅极或基极还连接到第三漏极或集电极，因此第三晶体管是二极管连接的晶体管。
7. 如权利要求5所述的自适应偏置电路，其中，第三晶体管还包括第三源极或发射极，第四晶体管还包括第四源极或发射极，其中，低通滤波器包括具有第一端和第二端的电容器，其中，共源放大器或共发射极放大器包括具有第五栅极或基极、第五源极或发射极和第五漏极或集电极的第五晶体管，其中，第三源极或发射极、第四源极或发射极、电容器的第一端和第五源极或发射极连接在一起，其中，第四漏极或集电极、电容器的第二端和第五栅极或基极连接在一起，其中，产生的自适应偏置信号提供在第五漏极或集电极。
8. 如权利要求1所述的自适应偏置电路，还包括负载，具有与电容器并联的至少一个电阻器，负载连接到共源放大器或共发射极放大器，其中，负载用于滤除产生的自适应偏置信号的一个或多个高频分量。
9. 如权利要求1所述的自适应偏置电路，其中，从下面节点之一通过差分放大器接收差分输入信号(i)第二差分功率放大器的差分输入；(ii)第二差分功率放大器的差分输出；(iii)前一级或下一级第二差分功率放大器的差分输入；(iv)前一级或下一级第二差分功率放大器的差分输出。
10. 如权利要求1所述的自适应偏置电路，其中，差分放大器是第一差分差分放大器，其中，功率放大器是具有至少两个晶体管的第二差分放大器，所述至少两个晶体管具有各自的栅极或基极，其中，所述至少两个晶体管各自的栅极或基极接收产生的自适应偏置信号。
11. 一种功率放大系统，包括多个功率放大器，配置为并行，其中，所述多个功率放大器接收至少一个公共输入信号，其中，所述多个功率放大器中的每一个功率放大器产生各自的至少一个放大的输出信号，其中，所述各自的至少一个放大的输出信号被组合以提供至少一个组合的放大的信号；和多个自适应偏置电路，与所述多个功率放大器中的每一个相应，用于向各个功率放大器提供各个自适应偏置信号，其中，所述多个自适应偏置电路中的至少两个对于提供的各个自适应偏置信号具有不同的偏置范围。
12. 如权利要求11所述的功率放大系统，其中，所述多个自适应偏置电路的至少两个中的每一个包括差分放大器，接收差分输入信号，并产生放大的差分输入信号；电流镜，转换放大的差分输入信号以产生单端信号；低通滤波器，滤除单端信号的一个或多个高频分量，以产生滤波后的单端信号；共源放大器或共发射极放大器，接收滤波后的单端信号，并产生用于操作各个功率放大器的各个自适应偏置信号。
13. 如权利要求12所述的功率放大系统，其中，差分输入信号是基于由各个功率放大器产生的至少一个放大的输出信号或至少一个公共输入信号。
14. 如权利要求12所述的功率放大系统，其中，单端信号的滤除的一个或多个高频分量包括载波信号，所述载波信号与差分输入信号相关。
15. 如权利要求12所述的功率放大系统，其中，差分放大器包括具有第一漏极或集电极的第一晶体管和具有第二漏极或集电极的第二晶体管，其中，电流镜包括具有第三漏极或集电极的第三晶体管和具有第四漏极或集电极的第四晶体管，其中，第一漏极或集电极连接到第三漏极或集电极，第二漏极或集电极连接到第四漏极或集电极，以将来自差分放大器的放大的差分输入信号提供给电流镜。
16. 如权利要求15所述的功率放大系统，其中，第三晶体管还包括第三栅极或基极，其中，第四晶体管还包括第四栅极或基极，其中，第三栅极或基极连接到第四栅极或基极，其中，第三栅极或基极还连接到第三漏极或集电极，因此第三晶体管是二极管连接的晶体管。
17. 如权利要求15所述的功率放大系统，其中，第三晶体管还包括第三源极或发射极，其中，第四晶体管还包括第四源极或发射极，其中，低通滤波器包括具有第一端和第二端的电容器，其中，共源放大器或共发射极放大器包括具有第五栅极或基极、第五源极或发射极和第五漏极或集电极的第五晶体管，其中，第三源极或发射极、第四源极或发射极、电容器的第一端和第五源极或发射极连接在一起，其中，第四漏极或集电极、电容器的第二端和第五栅极或基极连接在一起，其中，产生的自适应偏置信号提供在第五漏极或集电极。
18. 如权利要求11所述的功率放大系统，所述多个自适应偏置电路的至少两个中的每一个还包括负载，具有与电容器并联的至少一个电阻器，负载连接到共源放大器或共发射极放大 器，其中，负载用于滤除产生的自适应偏置信号的一个或多个高频分量。
19. 如权利要求11所述的功率放大系统，其中，所述多个功率放大器中的每一个包括 至少一个场效应晶体管或双极结晶体管，其中，如果通过功率放大器的至少一个场效应晶 体管的栅极接收各个自适应偏置信号，则所述多个偏置信号是自适应电压信号；其中，如果 通过功率放大器的至少一个双极结晶体管的基极接收自适应偏置信号，则所述自适应偏置 信号是自适应电流信号。
20. 如权利要求ll所述的功率放大系统，其中，各个自适应偏置信号包括自适应电压 信号或自适应电流信号。
全文摘要
提供了用于差分功率放大器的自适应偏置电路的系统和方法。所述自适应偏置电路可包括差分放大器、低通滤波器、共源放大器或共发射极放大器。自适应偏置电路可根据输入信号功率水平产生自适应偏置输出信号。随着输入功率水平升高，自适应偏置电路可增加自适应偏置输出信号的偏置电压或偏置电流。可根据自适应偏置输出信号来偏置功率放大器(例如，差分放大器)，以降低在低功率操作水平的电流消耗。
文档编号H03F3/45GK101764580SQ200910253968
公开日2010年6月30日 申请日期2009年12月11日 优先权日2008年12月11日
发明者乔伊·拉斯卡尔, 安奎焕, 李彰浩, 李洞护, 韩正侯 申请人:三星电机株式会社;佐治亚科技研究公司