专利名称：偏置电路及其功率放大电路的制作方法
技术领域：
偏置电路及其功率放大电路
技术领域：
本实用新型涉及IC设计领域，尤其是涉及一种偏置电路和其功率放大电路。背景技术：
在ICantegrated Circuit)设计中，设计一个优秀的直流偏置电路(DC Bias Circuit)是一项很艰苦的工作，尤其是为设计复杂的电路比如功率放大器而设计。这是因 为一些电路性能高度依赖于直流偏置电路控制精度，比如功率放大器的输出功率和功率附 加效率。在射频(Radio Frequency, RF)/微波集成电路中，有两个因素可能导致直流偏置 电压的变化。一个是在仿真软件中使用的模型精度，另一个是由半导体制造引起的工艺偏 差。为功率放大器设计出一个优秀的直流偏置电路，不仅需要做大量的仿真工作，还需要做 大量的修调工作。对于上述问题目前有三种解决方案。1、提高有源器件和无源器件的模型精度，为了实现这一目的需要做很多调查研究工作。2、在设计中修调，这将耗费大量的时间，而且需要工程师在实验室做大量工作。通 常，需要通过激光修调器(Laser Trimmer)来调整电阻以匹配整个电路需求。为了满足激 光修调器需要，还需要工程师做大量的设计工作，比如设计许多不同类型的模式。3、在制造过程中通过自适应金属层来调整设计。虽然这个方法可以提高产量，但 是这个程序本身会增加很多生产成本，并且这个程序也是很耗时的。因此，希望提出一种改进的偏置电路及功率放大电路来克服上述问题。
实用新型内容本实用新型的目的之一在于提供一种可以解决上述问题的偏置电路。本实用新型的目的之二提供一种可以解决上述问题的功率放大电路。为了解决上述问题，根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种偏置电 路，其包括输入端、输出端、第二晶体管、第一电阻、第二电阻和数字可调电阻。所述数字可 调电阻和所述第二电阻依次串联在所述输入端和第二晶体管的集电极之间，所述第一电阻 串联于所述输出端和第二晶体管的基极之间，所述第二电阻和所述数字可调电阻的中间节 点与第二晶体管的基极相连，所述第二晶体管的发射极与地相连。其中所述偏置电路通过 输入端连接偏置电压，通过输出端为功率放大器提供偏置。进一步的，所述数字可调电阻包括若干电阻单元和若干开关单元，通过对所述开 关单元的导通或截止的控制来选择部分或全部电阻单元的串联或并连以形成所述数字可 调电阻。进一步的，各个开关单元的控制信号分别来自一个存储电路，通过对存储电路的 编程实现对所述数字可调电阻的阻值的调整。[0014]进一步的，所述电阻单元为N个，分别记为R31、R32、R3N,其中设置R32 = 22-1*R31，R33 = 23-1*R31，R3N = 2N-1*R31，其中 N 为自然数。根据本实用新型的另一个方面，本实用新型提供一种功率放大电路，其包括功率 放大器和为功率放大器提供偏置的偏置电路。所述偏置电路包括输入端、输出端、第二晶 体管、第一电阻、第二电阻和数字可调电阻。所述数字可调电阻和所述第二电阻依次串联在 所述输入端和第二晶体管的集电极之间，所述第一电阻串联于所述输出端和第二晶体管的 基极之间，所述第二电阻和所述数字可调电阻的中间节点与第二晶体管的基极相连，所述 第二晶体管的发射极与地相连。其中所述偏置电路通过输入端连接偏置电压，通过输出端 为功率放大器提供偏置。进一步的，所述功率放大电路还包括有输入电容和输出电容，所述输入电容的一 端连接所述功率放大器的基极，另一端输入射频输入信号；所述输出电容的一端连接所述 功率放大器的集电极，另一端输出射频放大信号。根据本实用新型的再一个方面，本实用新型提供一种偏置电路，其包括有数字可 调电阻。所述数字可调电阻包括若干电阻单元和若干开关单元，通过对所述开关单元的导 通或截止的控制来选择部分或全部电阻单元的串联或并连以形成所述数字可调电阻。进一步的，各个开关单元的控制信号分别来自一个存储电路，通过对存储电路的 编程实现对所述数字可调电阻的阻值的调整。进一步的，所述电阻单元为N个，分别记为R31、R32、R3N，其中设置R32 = 22-1*R31，R33 = 23-1*R31，R3N = 2N-1*R31，其中 N 为自然数。与现有技术相比，在本实用新型中的偏置电路中用数字电阻取代了修调电阻，从 而使得偏置电路的设计更为简单，性能更为精确可控。关于本实用新型的其他目的，特征以及优点，下面将结合附图在具体实施方式
中 详细描述。
结合参考附图及接下来的详细描述，本实用新型将更容易理解，其中同样的附图 标记对应同样的结构部件，其中图1示出了本实用新型中的可用于蜂窝电话的功率放大电路的电路示意图；图2A为图1中的偏置电路中的可调电阻的一个示例；图2B为图1中的偏置电路中的可调电阻的另一个示例；图2C为图1中的偏置电路中的可调电阻的再一个示例。
具体实施方式为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，
以下结合附图和具 体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。本实用新型的详细描述主要通过程序、步骤、逻辑块、过程或其他象征性的描述来 呈现，其直接或间接地模拟本实用新型中的技术方案的运作。所属领域内的技术人员使用 此处的这些描述和陈述向所属领域内的其他技术人员有效的介绍他们的工作本质。此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指与所述实施例相关的特定特征、结构或特性至少可包含于本实用新型至少一个实现方式中。在本说明书中不同地方出现的“在 一个实施例中”并非必须都指同一个实施例，也不必须是与其他实施例互相排斥的单独或 选择实施例。此外，表示一个或多个实施例的方法、流程图或功能框图中的模块顺序并非固 定的指代任何特定顺序，也不构成对本实用新型的限制。图1示出了本实用新型中的可用于蜂窝电话的功率放大电路100的电路示意图。 所述功率放大电路100包括功率放大器Ql、与功率放大器Ql的基极相连的输入电容Cin、 与功率放大器Ql的集电极相连的输出电容Cout和为功率放大器Ql提供偏置的偏置电路 110。所述输入电容Cin的另一端Pl可以输入RF输入信号，所述输出电容Cout的另一 端P2可以输出经由功率放大器Ql放大的RF输出信号。功率放大器Ql的集电极P3与电 源Vcc电性相连，其发射极接地。所述功率放大器Ql可以对RF输入信号进行放大得到放 大的RF输出信号。所述偏置电路110具有连接偏置电压Vbais的输入端P2，其根据所述偏置电压 Vbais向所述功率放大器Ql的基极提供偏置。所述偏置电路110包括晶体管Q2、电阻R1、 电阻R2和数字可调电阻R3。所述数字可调电阻R3和所述电阻R2依次串联在输入端P2和 晶体管的集电极之间，所述电阻Rl串联于功率放大器Ql的基极与晶体管Q2的基极之间， 所述电阻R2和数字可调电阻R3的中间节点与晶体管Q2的基极相连，所述晶体管Q2的发 射极接地。为了使所述偏置电路110可以给功率放大器Ql提供更为精确的偏置，可以对所述 偏置电路110中的电阻R3进行精确的修调以匹配整个电路的要。在现有技术中对偏执电路 中的电阻的修调一般都是采用激光修调或自适应金属层修调的方式进行调整，如背景中提 到的那样，上述方式都具有很大缺点或局限性。在本实用新型中，所述电阻R3采用数字可 调电阻，可以通过软件编程来精确控制所述电阻R3的大小，这样可以使得偏置电路110的 设计更为简单，性能更为精确可控，同时也可以降低所述偏置电路110对制造工艺的要求。所述数字可调电阻可以包括若干电阻单元和若干开关单元，电阻单元和开关单元 的数目可以根据工程需要来设计，对于RF直流偏置电路来说，通常3或4个就够了。通过 各个开关单元的导通或截止的组合可以选择部分或全部电阻单元的串联或并联并进而形 成最终的数字可调电阻。因此，通过对所述开关单元的导通或截止的控制可以实现对所述 数字可调电阻的阻值的调整。各个开关单元的控制信号分别来自一个存储电路(未图示)。 通过软件可以实现对存储电路的编程，从而可以控制各个开关单元的导通或截止，进而实 现对所述数字可调电阻的阻值的调整。这样，对电阻R3的修调将变得异常简单，而可以进 行反复的修调。图2A示出了图1中的偏置电路110中的数字可调电阻R3的一个示例，其中所述 数字可调电阻R3包括三个电阻单元R31、R32、R33以及四个开关单元SW1、SW2、SW3、SW4，通 过控制所述开关单元进行电阻调整，比如开关单元SWl和SW2都导通，其余开关单元截止， 这样R31由于短路而被跳过，则R3 = R32+R33 ；再比如开关单元SW1、SW2、SW3导通，其余开 关单元截止，这样R31、R32由于短路而被跳过，则R3 = R33。图2B示出了图1中的偏置电路110中的数字可调电阻R3的另一个示例，其中此 示例与图2A示出的示例的区别在于开关单元的数目和排布方式，电阻调整方式相同。[0037]图2C示出了图1中的偏置电路110中的数字可调电阻R3的再一个示例。如图 所示，所述数字可调电阻R3包括相互串联的N个电阻单元R31、R32、R3N和与N个电阻单 元对应的N个开关单元SW31、SW32、SW3N。在一个实施例中，可以设置R32 = 22、R31，
R33 = 2h*R31，......，R3N = 2^^31,这样可以获得数字可调电阻R3的阻值范围从0至
0N-1)*R31的阻值范围，其中N为自然数。在一个实施例中，N个电阻的阻值可以是一致的， 比如均为10欧姆，也可以根据需要设置为各种阻值，比如分别为20欧姆、25欧姆和30欧姆寸。图2A、图2B和图2C仅仅是示例性的给出了三个例子，根据相同或类似的原理可以 设计出各种各样的数字可调电阻。需要指出的是，本实用新型中的偏置电路110的结构也可以采用其他类型的偏置 电路，只要该偏置电路能够为功率放大器Ql提供偏置即可。所有的偏置电路在设计时通常 都会遇到电阻的修调问题，采用本实用新型中的数字可调电阻可以使各种偏置电路的设计 更为简单，性能更为精确可控。本实用新型中的相连或连接的含义不仅包括直接相接或连接，还包括间接相连或 连接，比如经由一个电阻、功能电路后相连。 上文对本实用新型进行了足够详细的具有一定特殊性的描述。所属领域内的普通 技术人员应该理解，实施例中的描述仅仅是示例性的，在不偏离本实用新型的真实精神和 范围的前提下做出所有改变都应该属于本实用新型的保护范围。本实用新型所要求保护的 范围是由所述的权利要求书进行限定的，而不是由实施例中的上述描述来限定的。
权利要求1.一种偏置电路，其特征在于其包括输入端、输出端、第二晶体管、第一电阻、第二 电阻和数字可调电阻，所述数字可调电阻和所述第二电阻依次串联在所述输入端和第二晶体管的集电极之 间，所述第一电阻串联于所述输出端和第二晶体管的基极之间，所述第二电阻和所述数字 可调电阻的中间节点与第二晶体管的基极相连，所述第二晶体管的发射极与地相连，其中所述偏置电路通过输入端连接偏置电压，通过输出端为功率放大器提供偏置。
2.根据权利要求1所述的偏置电路，其特征在于，所述数字可调电阻包括若干电阻单 元和若干开关单元，通过对所述开关单元的导通或截止的控制来选择部分或全部电阻单元 的串联或并连以形成所述数字可调电阻。
3.根据权利要求2所述的偏置电路，其特征在于，各个开关单元的控制信号分别来自 一个存储电路，通过对存储电路的编程实现对所述数字可调电阻的阻值的调整。
4.根据权利要求2所述的偏置电路，其特征在于，所述电阻单元为N个，分别记为R31、 R32、R3N，其中设置:R32 = 22-1*R31，R33 = 23-1*R31，R3N = 2N-1*R31，其中 N 为自然数。
5.一种功率放大电路，其特征在于其包括功率放大器和为功率放大器提供偏置的 如权利要求1至4任一所述的偏置电路。
6.根据权利要求5所述的功率放大电路，其特征在于，其还包括有输入电容和输出电容，所述输入电容的一端连接所述功率放大器的基极，另一端输入射频输入信号；所述输 出电容的一端连接所述功率放大器的集电极，另一端输出射频放大信号。
7.一种偏置电路，其特征在于其包括有数字可调电阻，所述数字可调电阻包括若干 电阻单元和若干开关单元，通过对所述开关单元的导通或截止的控制来选择部分或全部电 阻单元的串联或并连以形成所述数字可调电阻。
8.根据权利要求7所述的偏置电路，其特征在于，各个开关单元的控制信号分别来自 一个存储电路，通过对存储电路的编程实现对所述数字可调电阻的阻值的调整。
9.根据权利要求7所述的偏置电路，其特征在于，所述电阻单元为N个，分别记为R31、 R32、R3N，其中设置:R32 = 22-1*R31，R33 = 23-1*R31，R3N = 2N-1*R31，其中 N 为自然数。
专利摘要本实用新型公开了一种偏置电路，其包括输入端、输出端、第二晶体管、第一电阻、第二电阻和数字可调电阻。所述数字可调电阻和所述第二电阻依次串联在所述输入端和第二晶体管的集电极之间，所述第一电阻串联于所述输出端和第二晶体管的基极之间，所述第二电阻和所述数字可调电阻的中间节点与第二晶体管的基极相连，所述第二晶体管的发射极与地相连。其中所述偏置电路通过输入端连接偏置电压，通过输出端为功率放大器提供偏置。
文档编号H03F3/20GK201869171SQ201020638669
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月2日 优先权日2010年12月2日
发明者任启明, 雷良军 申请人:无锡中普微电子有限公司