用于晶体管放大器的偏置电路的制作方法

文档序号:9219465阅读:685来源:国知局
用于晶体管放大器的偏置电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及放大器领域,具体地,涉及用于晶体管放大器的偏置电路。
【背景技术】
[0002]通常来说,射频(RF)级的行为由其偏置电流确定,而与例如电源电压或操作温度的变化等外界干扰无关,偏置电流应当是无干扰的(non-1ntrusive)并使射频级性能尽可能理想。在共发射极晶体管低噪声放大器(LNA)的情形中,发射极直接或通过退化电感(degenerat1n inductance)接地。偏置电路的一个作用是提供基础电压。这可通过电感实现,使得偏置电路针对低频提供电压源,并且在RF频率上偏置电路呈现无损的高阻抗。然而,集成的电感器占据了大的硅管芯面积,因此成本很高。

【发明内容】

[0003]根据第一方面,提供一种用于晶体管放大器的偏置电路,所述偏置电路包括低通滤波器模块、基准晶体管、求和节点、基准电流源、以及电流差模块,其中
[0004]所述低通滤波器模块被配置为感测在所述晶体管放大器的控制端子处的DC偏置电压,并向所述基准晶体管的控制端子提供所述DC偏置电压;
[0005]所述基准晶体管被配置为响应于所述DC偏置电压输出偏置电流,并向所述求和节点提供所述偏置电流;
[0006]所述求和节点被配置为从所述基准电流源接收基准电流,并将所述基准电流与来自所述基准晶体管的所述偏置电流组合以提供差电流;以及
[0007]所述电流差模块被配置为从所述求和模块接收所述差电流,并向所述晶体管放大器的所述控制端子提供所述差电流。
[0008]已发现这种偏置电路表现出接近理想电感的行为,并且没有相关联的成本,也不占据过多的硅管芯面积。这种偏置电路还可以以可接受少量电路错误在低频和RF阻抗之间提供适当折中。
[0009]本文中公开的任意电流差模块可以以大约I或接近I的增益放大来自求和模块的差电流,并可被认为是电流级联级(current cascode stage) ο
[0010]晶体管放大器可以是低噪声放大器和共发射极放大器中的一个或多个。晶体管放大器和基准放大器中的一个或两个可以包括双极晶体管或金属氧化物半导体(MOS)晶体管。
[0011]所述偏置电路可以包括电流补偿模块,所述电流补偿模块被配置为从所述基准晶体管接收所述偏置电流并向所述基准晶体管的所述控制端子返回控制电流。
[0012]所述电流补偿模块可以包括级联晶体管(cascode transistor)和第一电流补偿镜。所述第一电流补偿镜可以被配置为镜像所述级联晶体管的控制电流并向所述基准晶体管的控制端子提供镜像控制电流。所述级联晶体管可以包括NPN双极晶体管,并且所述第一电流补偿镜可以包括一对P型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管。
[0013]所述电流补偿模块可以包括第二电流补偿镜,第二电流补偿镜被配置为向所述晶体管放大器的所述控制端子提供所述镜像控制电流。所述第二晶体管电流补偿镜可以包括PMOS晶体管。
[0014]所述第二电流补偿镜可以被配置为经由所述电流差模块向所述晶体管放大器的所述控制端子提供所述镜像控制电流。
[0015]所述第一电流补偿镜对所述第二电流补偿镜的尺寸比(size rat1)可以与所述基准晶体管对所述晶体管放大器的尺寸比基本相同。例如,尺寸比之间可以存在20%、10%或5%差异。
[0016]所述偏置电路可以包括基准电流镜,基准电流镜被配置为接收基准电流并向所述求和节点提供所述基准电流的缩放副本(scaled copy)。所述求和节点可以被配置为将所述基准电流的缩放副本与来自所述基准晶体管的所述偏置电流组合以提供所述差电流。
[0017]所述基准电流镜可以被配置为从所述电流补偿模块接收附加电流并向所述求和节点提供所述基准和附加电流的缩放副本。所述求和节点被配置为将所述基准和附加电流的缩放副本与来自所述基准晶体管的所述偏置电流组合以提供所述差电流。
[0018]所述基准电流镜可以包括一对晶体管。所述偏置电路可以包括电压移位晶体管,电压移位晶体管被配置为向所述基准电流镜的所述晶体管的控制端子提供控制电流。所述基准电流镜的所述晶体管可以包括PNP双极晶体管或PMOS晶体管。所述电压移位晶体管可以包括PMOS晶体管。
[0019]所述电流差模块可以包括可具有大约为I但不高于I的增益的电流差级联晶体管。所述电压移位晶体管被配置为向所述电流差级联晶体管的控制端子提供控制电压。所述电流差级联晶体管可以包括PMOS晶体管。
[0020]所述偏置电路可以包括电压源端子。所述电流补偿模块和所述基准电流镜可以相互独立地连接到所述电压源端子。
[0021 ] 所述电流差模块可以被配置为放大来自所述求和节点的所述差电流并向所述晶体管放大器的所述控制端子提供放大差电流。所述电流差模块可以包括电流差晶体管和电流差镜。所述电流差镜可以被配置为放大所述电流差晶体管的输出电流。所述电流差晶体管可以包括NPN双极晶体管。所述电流差镜可以包括一对PMOS晶体管。
[0022]所述电流差模块可以包括二极管连接晶体管,二极管连接晶体管被配置为向所述电流差晶体管提供增加的输入电压。所述二极管连接晶体管可以包括NPN双极晶体管。
[0023]所述低通滤波器模块可以包括一个或多个电阻器-电容器(RC)电路。
[0024]根据另一方面,提供一种晶体管放大器电路,包括晶体管放大器和本文所述的任意偏置电路。
[0025]根据另一方面,提供一种装置,包括本文所述的任意偏置电路或晶体管放大器电路。
[0026]所述装置可以是电子设备、便携式电子设备、便携式电信设备、卫星导航设备中的一个或多个以及这些设备中任意设备的模块。
[0027]将要理解的是,本文中描述为耦合或连接的任意组件可以直接或间接地耦合或连接。即,一个或多个组件可位于称为耦合或连接的两个组件之间,同时仍然使能实现所需的功能。
【附图说明】
[0028]仅通过示例方式,现参考附图进行描述,其中:
[0029]图1示意性示出了偏置电路;
[0030]图2示意性示出了根据本公开一个示例的偏置电路;
[0031]图3示意性示出了根据本公开另一个示例的偏置电路;
[0032]图4示意性示出了适于与本文所描述的任意偏置电路一起使用的备选电流差模块;
[0033]图5示意性示出了根据本公开另一个示例的偏置电路;
[0034]图6示意性示出了根据本公开另一个示例的偏置电路;
[0035]图7示意性示出了根据本公开另一个示例的偏置电路;
[0036]图8a图示了表示图1偏置电路的阻抗曲线;
[0037]图8b图示了表示本文所描述的偏置电路的阻抗曲线;
[0038]图9a图示了图1偏置电路的较低互调分量(intermodulat1n product);
[0039]图9b图示了本文所描述的偏置电路的较低互调分量;以及
[0040]图10示意性示出了包括本文所描述的偏置电路的装置。
【具体实施方式】
[0041]如上文所提,在偏置电路中使用集成电感器可能占据大的硅管芯面积,因此成本上低效。本文所描述的一个或多个偏置电路可避免对集成电感器的需求。
[0042]图1示意性示出了偏置电路。晶体管放大器用Ql表示,并且在节点11具有AC-耦合输入端子,在节点10具有输出端子。偏置电路还具有接地电感LI。该电路在节点13接收输入基准电流IKef,该输入基准电流IKef输入到基准晶体管Q2。通过电阻R2和电流补偿晶体管Q3,向基准晶体管Q2的控制/基极端子提供DC偏置电压。还通过电阻Rl向晶体管放大器Ql的控制/基极端子提供该DC偏置电压的副本。通过适当缩放晶体管放大器Ql和基准晶体管Q2的器件面积以及电阻Rl和R2的值,强制使晶体管放大器Ql的基极电压基本等于基准晶体管Q2的基极电压,使得基准电流nRKrf的缩放副本流过晶体管放大器Ql。流过Rl和R2的电流也被缩放,但是由于晶体管增益的原因,它们通常
当前第1页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1