提供的交变信号的放大版本。可在放大器的输出处 或输入处获取交变信号，这取决于电路21的线性增益输入范围或灵敏度。交变信号被示为 经由采样电容27提供。采样电容可用于阻挡通向放大器20的DC信号，并允许放大器20 的输出的一小部分被反馈回（即被采样）PTAT电路，在PTAT电路中其可被整流为用于提供 自适应偏置信号的dc成分。
[0031] 交变信号施加于第一晶体管28的基极端子28b。图3中，在基极连接器30的节 点37处接收交变信号。因而，自适应偏置电路21使用第一晶体管28和电阻31的结来对 交变信号进行整流，下文中将详细描述。
[0032] 自适应偏置电路21可选地包括与电阻31并联的滤波电容36。电阻31和电容36 的并联布置在第一端耦合到发射极端子28e，在第二端耦合到地电势。可以添加滤波电容 36以提供必要的电荷，用于在将交变信号整流为DC成分的过程中进行辅助。这可被认为是 滤除晶体管28后仍存在的任何交变信号（在28c后可进一步提供谐波滤波）。将晶体管、 电阻和电容视为峰值检测器，电容用于调整检测器释放时间（包络检测）并从源35中滤出 谐波内容，以便基本保持电阻31两段的交变信号的包络的图形。
[0033] 自适应偏置电路21可选地包括被配置为将第二晶体管29的基极端子29b与交变 信号隔离的一对隔离电阻38、39。因而，第一隔离电阻38布置在第二晶体管29的基极端 子29b和节点33之间。第二隔离电阻39布置在节点33和节点37之间。节点33耦合到 电容34的第一极板，并且电容的第二极板耦合到地电势。电容34和第二隔离电阻39充当 低通滤波器，用来滤除可能泄漏到PTAT电路的"DC"侧或第二晶体管29侧的交变信号的交 变成分。
[0034]自适应偏置信号可以从流经第一晶体管28的电流（例如第一晶体管28的集电极 端子28c处的电流）形成。备选地，发射极端子28e处的电压可用于形成自适应偏置信号。 然而，将要理解的是，可以从PTAT电路的各部分提取出PTAT信号（如RF信号调制的），以 应用于放大器20。
[0035] 令Re是电阻31的电阻，Ce是电容36的电容，可确定以下典型PTAT分析。
[0036] 如果整流晶体管28的导电角延伸超过全波（231)，换句话说，交变信号的幅值小 至足以保持第一晶体管28不截止，则：
[0037] VBE2~VBE1 -Zrec (IPTAT+AIrec)
[0038] 其中VBE2包括第二晶体管29的基极-发射极电压，且VBE1包括第一晶体管28的基 极-发射极电压，Z,e。包括电阻31和电容36的阻抗，IPTAT包括流经第一晶体管28的电流 且A 包括交变信号的经过整流的电流。因此，
[0039]
[0040] 其中吾是第一晶体管28与第二晶体管29的发射极面积之比。关于DC值，阻抗 等于电阻31的电阻Re。在存在RF输入信号的情形中，Z,e。主要取决于电容36。
[0041] 假设电流在两条支路上相等。实际上，这一般通过本领域技术人员已知的电流镜 像装置来实现。备选地，可使用电流源。
[0042] 整流电流A。依赖于RF信号到第一晶体管28的基极28b的耦合比、Ce值和Re 值。可实际用于增加主放大晶体管20的偏置的整流电流的量将取决于偏置的其他部分是 如何实现的，更具体地，取决于IPTAT和主放大器20之间的传输功能。在这一方面，可要求 A。是大的或小的。
[0043] 如果要求大的AIM。，则存在可选电容36是有利的。如果小的A。足够，则可以 省略电容36。将理解的是，这取决于具体应用。省略可取决于能够准许的谐波内容。然而， 除非晶体管29的固有寄生电容足够，否则可要求电容Ce用于释放时间控制。
[0044] 描述具有反馈的p_n结的I-V特性的非线性方程的解不存在封闭形式的表达式。 因此，可通过取决于期望应用的试验来实现自适应偏置电路21的部件的尺寸规定。
[0045] 基极发射极电压加上由来自第一晶体管28的35的交变信号所引 入的时变基极发射极（vbe)电压。Ifi。是DCdJ加上第一晶体管的时变集电极电流（i。)。 Is是饱和电流。因此，
[0046]
[0047]vb是基极端子28b处的电压（其中vbe=vb_Re*i。），其等于来自35且没有DC成分 的RF信号，并最终根据源35处的输出阻抗和节点37处的输入阻抗衰减。其中Re是电阻 31的电阻。
[0048] 可以看出，通过在正弦输入信号的完整周期上对函数\=f(vb)进行积分并除以 2Jr，可以获得均值发射极电压\的增加。因此，这说明了交变信号调制PTAT电路的输出 以提供自适应偏置信号。
[0049] 针对具有大约1. 5G操作频率的电路，已经确定针对采样电容27的典型值大约是 200fF，隔离电阻38、39大约是10k欧姆，电阻31大约是lk欧姆，并且电容34和滤波电容 26的电容大约是10pF。
[0050] 本发明的放大器20和自适应偏置电路21特别适用于要求RF功能将它们的偏置 级别适应为它们的RF环境的函数的情形。这包括例如移动电话内的GPS接收器的低噪放 大器。移动电话发射器与GPS接收器相邻会通过非线性混频劣化GPS的低噪放大器的灵敏 度。本发明还适用于要求高级别的线性度和低电流消耗的任意放大器。
【主权项】
1. 一种用于向放大器提供自适应偏置信号的自适应偏置电路，所述自适应偏置电路包 括与绝对温度成正比（PTAT)电路，其中所述PTAT电路被配置为基于用于由所述放大器放 大的交变信号来调制所述自适应偏置信号。2. -种用于放大交变信号的放大器装置，包括：放大器和根据权利要求1所述的自适 应偏置电路，所述放大器被配置为接收用于放大的交变信号，以及所述自适应偏置电路被 配置为接收所述交变信号并向所述放大器提供所述自适应偏置信号。3. 根据权利要求1或2所述的放大器装置，其中所述PTAT电路被配置为接收交变输入 信号，以便对所述交变输入信号进行整流。4. 根据权利要求1或2所述的放大器装置，其中所述PTAT电路包括：第一晶体管和第 二晶体管，所述第一晶体管和第二晶体管中的每一个都包括基极端子、集电极端子和发射 极端子，所述第一晶体管和第二晶体管通过它们各自的基极端子之间的基极连接耦合在一 起，以及电阻耦合在所述第一晶体管的发射极端子处。5. 根据权利要求4所述的放大器装置，其中所述PTAT电路被配置为使得由所述第一晶 体管和所述电阻来整流所述交变信号。6. 根据权利要求4或5所述的放大器装置，其中所述PTAT电路被配置为在所述第一晶 体管的基极端子处接收所述交变输入信号。7. 根据权利要求4到6任一项所述的放大器装置，其中所述PTAT电路包括：被布置为 与所述电阻并联的滤波电容，所述电阻和所述滤波电容耦合到地电势。8. 根据权利要求4到7任一项所述的放大器装置，其中所述装置包括：具有第一极板 和第二极板的采样电容，所述第一极板耦合到所述放大器的输出，以用于接收所述交变输 入信号，并且所述第二极板耦合到所述第二晶体管的所述基极端子。9. 根据权利要求4到8任一项所述的放大器装置，其中所述第二晶体管包括将其集电 极端子耦合到其基极端子的端子间连接。10. 根据权利要求9所述的放大器装置，其中所述端子间连接耦合到所述基极连接上 的节点，其中所述PTAT电路包括位于所述节点和所述第一晶体管的基极端子之间的第一 隔离电阻以及位于所述节点和所述第二晶体管的基极端子之间的第二隔离电阻。11. 根据权利要求10所述的放大器装置，其中所述节点耦合到电容的第一极板，并且 所述电容的第二极板耦合到地电势。12. 根据权利要求4到10任一项所述的放大器装置，其中所述第二晶体管的发射极端 子耦合到地电势。13. 根据前述任一项权利要求所述的放大器装置，其中所述PTAT电路被配置为从所述 放大器的输出接收所述交变信号。14. 根据前述任一项权利要求所述的放大器装置，其中所述PTAT电路包括电流镜像电 路，所述电流镜像电路被配置为向所述第一和第二晶体管的集电极端子提供基本相等的电 流。15. -种集成电路，包括根据权利要求2到14任一项所述的放大器装置。
【专利摘要】一种用于放大交变信号的放大器装置，包括放大器和自适应偏置电路，放大器被配置为接收用于放大的交变信号和来自自适应偏置电路用于偏置放大器的偏置信号，自适应偏置电路包括PTAT电路，其中PTAT电路被配置为接收交变信号以及基于交变信号调制偏置信号。
【IPC分类】H03F1/32
【公开号】CN104935270
【申请号】CN201510113984
【发明人】史蒂芬·戴维, 法比安·里维埃
【申请人】恩智浦有限公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年3月16日
【公告号】EP2922198A1, US20150268680