一种对温度不敏感的偏置电路的制作方法

1.本发明属于射频电路技术领域，具体而言，涉及一种对温度变化不敏感的偏置电路。


背景技术：

2.通信领域的功率放大器是无线通信链路中的关键单元之一，其作用是将经过调制信息的电信号放大至一定的功率水平，并能激发后端的天线产生相应的电磁波信号，实现无线信号传输。
3.在功率放大器电路设计中，由晶体管、mos管等半导体器件所构成的放大器要做到不失真地将信号电压放大，就必须保证这些器件处于特定的工作状态，即应该设置它们的工作点，而这些工作点的设置是可以通过外部电路来实现的，这种外部电路就成为偏置电路。
4.在手机用高频单片微波集成电路中，多采用异质结双极晶体管工艺制造，因其具有单电源供电，易于匹配、线性度好、功率密度大等优点，对于目前主流的gaas hbt工艺，由于砷化镓的热导率很低，而且还会随着温度的升高而不断减小，所以当功率放大器工作在大信号状态时，将产生可观的功率耗散并积聚更多的热量，此即为自热效应。由于晶体管的基-射结可等同视为pn结，故温度的上升会使得发射区中的电子收到热激发，漂移的电子总数随温度升高而逐渐增多。温度对晶体管的参数产生影响，晶体管的参数变化导致了晶体管的静态工作点随温度变化而变化，因此，解决晶体管的温漂一直时晶体管电路设计的一个关键问题。
5.传统的当然也有的场合需要采用不随温度变化的电流偏置电路，因此目前研究中有很多补偿技术，即正、负温度系数之间通过某种结构进行补偿，实现零温度系数。目前而目前所谓的零温度系数电流偏置电路都是采用两种不同类型电阻如阱电阻和高阻多晶电阻，利用它们温度系数相反的特性来进行补偿的，而这两种类型电阻的温度特性并不是完全相同，即随着温度变化，两种类型电阻的阻值变化特性是有差异的，因此无法真正做到温度补偿。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题在于提供一种对温度不敏感的偏置电路，解决无法温度补偿的问题。
7.本发明是这样实现的，
8.一种对温度不敏感的偏置电路，包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻、以及第一直流电源和第二直流电源，其中第一直流电源正极通过第六电阻、连接至第三晶体管的集电极，所述第三晶体管的发射极接地，所述第三晶体管的基极通过第二电阻和第一电阻连接至第一晶体管的基极，所述第一晶体管的发射极接地，第一晶体管的集电极与外部电
路相连；所述第二晶体管的发射极连接在第二电阻和第三电阻之间的公共端，第二晶体管的基极连接在第三晶体管的集电极，第二晶体管的集电极连接在第二电流源的正极；所述第四晶体管的集电极通过第七电阻连接至第二电流源的正极，第四晶体管的基极通过第五电阻连接至第三晶体管的集电极，所述第四晶体管的发射极通过第四电阻和第二电阻接地，所述第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管形成自适应偏置反馈环路。所述第三，第四，第五和第七电阻与第四晶体管形成热反馈电路。
9.进一步地，第一晶体管为功率晶体管单元，第三晶体管为热传感器晶体管。
10.进一步地，以一种对温度不敏感的偏置电路为核心的基础上，在所述第四晶体管的基极连接第一电容，第一电容的另一端接地。
11.进一步地，第三晶体管的温度随着第一晶体管的温度变化而变化，通过调整第三晶体管与第一晶体管之间的距离实现不同的热耦合强度。
12.本发明与现有技术相比，有益效果在于：
13.1、本发明提供一种hbt偏置电路包含自适应偏置反馈环路和热反馈电路，可以同时实现对功率管的温度补偿和线性度补偿。
14.2、本发明当第一晶体管需要放大信号时，第二晶体管与第三晶体管形成反馈环路，自动将第一晶体管基区中的偏置电流调大，从而提高第一晶体管的线性度。
15.3、本发明第三，第四，第五和第七电阻与第四晶体管形成一个可以调节温度补偿系数的反馈网络，通过调节具体的第三，第四电阻的阻值可以实现不同强度的温度补偿系数。在温度升高下，第三晶体管的结电压降低，集电极电流减小，从而导致流过晶体管第四晶体管的基区电流增加，使得第四晶体管的发射极电流增加。增加的电流落在第三电阻和第四电阻上，使得第三电阻的电压增大，从而使得第三晶体管的结电压回升回来，从而使得第一晶体管中的偏置电流随温度漂移极小。
16.4、本发明第三晶体管的温度随着第一晶体管的温度变化而变化，从而可以通过调整第三晶体管与第一晶体管之间的距离实现不同的热耦合强度。
17.5、为了进一步减小热反馈环路对线性化反馈环路的影响，在第四晶体管的基区上添加一个电容进一步减小对线性化反馈环路的影响。
18.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
19.图1示出了本发明的一种对温度不敏感的偏置电路示意图；
20.图2示出了本发明的一种对温度不敏感的偏置电路的改进型号示意图；
21.图3示出了本发明所述的一种对温度不敏感的偏置电路中功率管第一晶体管的电流随温度变化的曲线图；
22.图4示出了本发明所述的一种对温度不敏感的偏置电路的pout与pin曲线图。
具体实施方式
23.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限
定本发明。
24.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
25.图1为一种对温度不敏感的偏置电路示意，该偏置电路包括包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻、以及第一直流电源和第二直流电源。
26.其中第一晶体管为功率晶体管单元，其集电极与外部电路相连，发射极接地，基极与第一电阻相连。第二晶体管的集电极与5v的直流电源相连，发射极与第二电阻相连，基极与第六电阻相连，第六电阻接3.3v的第一直流电源。第三晶体管为热传感器晶体管，其发射极接地，集电极与电阻第六电阻相连，基极分别于第四电阻、第三电阻、第二电阻相连，第三晶体管的温度随着第一晶体管的温度变化而变化，从而实现热耦合。第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管形成hbt晶体管自适应偏置的反馈环路。第四晶体管的发射极与第四电阻相连，然后与第三电阻相连，最后接地，集电极与第七电阻相连，基极与第五电阻相连。第一电阻右端与第一晶体管基极相连，左端与第二电阻相连。第二电阻左端与第三晶体管基极相连，右端与第一电阻相连。第三电阻下端接地，上端与第四电阻相连。第四电阻下端与第三电阻相连，上端与第四晶体管的发射极相连。第五电阻左端与第六电阻和第三晶体管的集电极相连。第六电阻上端与3.3v的第一直流电源相连，下端分别与第二晶体管的基区和第五电阻以及第三晶体管的集电极相连。第七电阻下端与第四晶体管的集电极相连，上端与5v的第二直流电源相连。第一晶体管中的电流由第一晶体管与第三晶体管的面积比，第一电阻，第二电阻与第六电阻共同决定。
27.第三电阻值和第四电阻值为10kω，第五电阻值和七电阻值为1kω，第一直流电源为3.3v、第二直流电源为5.0v。
28.图2为另一实施例提供的基于上述的结构的一种改进型，为了使得第四晶体管不对电路造成其他影响，可以第四晶体管的基区添加电容。使得其不对电路造成其他影响，进一步减小热反馈环路对线性化反馈环路的影响。具体的包括第一晶体管为功率晶体管单元，其集电极与外部电路相连，发射极接地，基极与第一电阻相连。第二晶体管的集电极与5v的直流电源相连，发射极与第二电阻相连，基极与第六电阻相连，第六电阻接3.3v直流电源。第三晶体管为热传感器晶体管，其发射极接地，集电极与电阻第六电阻相连，基极分别于第四、第三电阻、第二电阻相连，第三晶体管的温度随着第一晶体管的温度变化而变化，从而实现热耦合。第一晶体管、第二晶体管、三晶体管形成hbt晶体管自适应偏置的反馈环路。第四晶体管的发射极与第四电阻相连，然后与第三电阻相连，最后接地，集电极与第七电阻相连，基极与第五电阻和第一电容相连。第一电阻右端与第一晶体管基极相连，左端与第二电阻相连。第二电阻左端与第三晶体管基极相连，右端与第一电阻相连。第三电阻下端接地，上端与第四电阻相连。第四电阻下端与第三电阻相连，上端与第四晶体管的发射极相连。第五电阻左端与第六电阻和第三晶体管的集电极相连。第六电阻上端与3.3v直流电源相连，下端分别与第二晶体管的基区和第五电阻以及第三晶体管的集电极相连。第七电阻下端与第四晶体管的集电极相连，上端与5v直流电源相连。第一晶体管中的电流由第一晶体管与第三晶体管的面积比，第一，第二与第六电阻共同决定。其中改进的地方为将第四晶
体管基区的电阻改为大电阻，并且增加了一个电容。
29.第三电阻值和第四电阻值为10kω，第五电阻值为5kω、第七电阻值为1kω，第一直流电源为3.3v、第二直流电源为5.0v。
30.第三晶体管的温度随着第一晶体管的温度变化而变化，通过调整第三晶体管与第一晶体管之间的距离实现不同的热耦合强度。
31.图3图4分别示出了本发明所述的一种对温度不敏感的偏置电路中第一晶体管的电流随温度变化的曲线图和输入功率与输出功率的曲线图，可以看出在零下40摄氏度至零上九十摄氏度的区间内电流变化不大，输入功率与输出功率呈非常好的近似线性关系。
32.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。