技术领域
下面的描述涉及一种无线通信装置中的功率放大器。
背景技术：
诸如移动终端的无线通信装置利用功率放大器执行无线通信。
功率放大器通过彼此连接的晶体管放大输入信号，以提供高的输出。此外，为了改善功率放大器的功耗的效率，按照向一些晶体管供应偏置电力的低功率模式操作功率放大器。
然而，在如上述的低功率模式下，晶体管在功率放大器的总体布置中具有非对称结构，使得会出现热失衡，并且会导致输出信号的非线性。
技术实现要素：
提供本发明内容以按照简化的形式对选择的构思进行介绍，下面在具体实施方式中进一步描述所述构思。本发明内容既不意在限定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用作帮助确定所要求保护的主题的范围。
示例提供一种解决热失衡并且改善输出信号的非线性的功率放大器
根据实施例，提供一种功率放大器，所述功率放大器包括：放大电路，被配置为放大输入信号，并且包括晶体管，所述晶体管可彼此并联设置并且分为第一组的晶体管和第二组的晶体管；及偏置电路，被配置为向所述第一组的晶体管和所述第二组的晶体管之一供应偏置电力。
所述偏置电路可包括：第一偏置电路，被配置为向所述第一组的晶体管供应所述偏置电力；及第二偏置电路，被配置为向所述第二组的晶体管供应所述偏置电力。
所述第一偏置电路可除了在所述第二偏置电路向所述第二组的晶体管供应所述偏置电力时之外向所述第一组的晶体管供应所述偏置电力。
所述第一组的预定数量的晶体管和所述第二组的预定数量的晶体管可交替设置。
所述晶体管中的每个可以是异质结双极晶体管，所述异质结双极晶体管被配置为放大被输入到所述异质结双极晶体管的基极端子的所述输入信号，并且通过所述异质结双极晶体管的集电极端子输出所放大的信号。
所述晶体管的发射极端子可通过发射极线连接到地。
所述功率放大器还可包括：输入端子；及输出端子，其中，所述晶体管可设置在所述输入端子与所述输出端子之间。
所述晶体管的基极端子可通过相应的耦合电容器连接到所述输入端子，所述晶体管的集电极端子可连接到所述输出端子。
所述功率放大器可按照低功率模式来操作，在所述低功率模式中，所述偏置电力可以选择性地供应到所述第一组和所述第二组中的一个组中的晶体管。
所述晶体管可通过连接到所述晶体管的基极端子的相应的镇流电阻器接收所述偏置电力。
所述第一偏置电路和所述第二偏置电路可设置在相对于所述晶体管彼此对称的位置中。
根据实施例，提供一种功率放大器，所述功率放大器包括：第一晶体管，被配置为通过第一偏置布线接收偏置电力；及第二晶体管，被配置为通过第二偏置布线接收偏置电力，其中，所述第一晶体管和所述第二晶体管可彼此并联设置在输入端子与输出端子之间，并且可交替地设置。
所述晶体管中的每个可以是异质结双极晶体管，所述异质结双极晶体管被配置为放大被输入到所述异质结双极晶体管的基极端子的输入信号，并且通过所述异质结双极晶体管的集电极端子输出所放大的信号。
所述晶体管的发射极端子可通过发射极线连接到地。
所述功率放大器可按照低功率模式来操作，在所述低功率模式中，所述偏置电力可以选择性地供应到所述第一晶体管和所述第二晶体管中的一者。
所述晶体管通过连接到所述晶体管的基极端子的相应的镇流电阻器接收所述偏置电力。
所述第一晶体管和所述第二晶体管可交替地设置为形成所述第一晶体管和所述第二晶体管之间的对称排布。
通过以下具体实施方式、附图和权利要求，其他特征和方面将是显而易见的。
附图说明
图1是示出根据实施例的功率放大器的示意性电路图；
图2是示出根据实施例的功率放大器的电路图；
图3是示出根据实施例的功率放大器的电路图；
图4是示出根据实施例的偏置电路的电路图；
图5是示出根据实施例的功率放大器的布局的示图；及
图6是示出根据实施例的功率放大器的布局的示图。
在所有的附图和具体实施方式中，相同的标号指示相同的元件。附图可不按照比例绘制，并且为了清楚、说明及方便起见，可夸大附图中元件的相对尺寸、比例和描绘。
具体实施方式
提供以下具体实施方式以帮助读者获得对这里所描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容之后，这里所描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改及等同物将是显而易见的。例如，这里所描述的操作的顺序仅仅是示例，其并不限于这里所阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可做出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略本领域中已知的特征的描述。
这里所描述的特征可以以不同的形式实施，并且不应被解释为局限于这里所描述的示例。更确切地说，已经提供了这里所描述的示例仅用于示出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的实现这里描述的方法、设备和/或系统的诸多可行方式中的一些方式。
在整个说明书中，当元件(诸如，层、区域或基板)被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时，其可直接“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件，或者可存在介于它们之间的一个或更多个其他元件。相比之下，当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件或“直接结合到”另一元件时，可不存在介于它们之间的其他元件。
如在此所使用的，术语“和/或”包括所列出的相关项中的任何一项和任何两项或更多项的任何组合。
尽管可在这里使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各个构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不受这些术语所限制。更确切地说，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分相区分。因此，在不脱离示例的教导的情况下，这里所描述的示例中所称的第一构件、组件、区域、层或部分也可被称为第二构件、组件、区域、层或部分。
在此使用的术语仅用于描述各种示例，并非用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指明，否则单数的形式也意图包括复数的形式。术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在的所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。
由于制造技术和/或公差，可出现附图中所示的形状的变化。因此，这里所描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是包括在制造期间出现的形状上的改变。
这里所描述的示例的特征可按照在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的各种方式进行组合。此外，尽管这里所描述的示例具有各种各样的构造，但是如在理解本申请的公开内容之后将显而易见的其他构造是可能的。
图1是示出根据实施例的功率放大器的示意性电路图。
参照图1，功率放大器100包括设置在输入端子PAIN与输出端子PAOUT之间的第一放大器110和第二放大器120。此外，功率放大器100的第一放大器110包括多个第一晶体管111，功率放大器100的第二放大器120包括多个第二晶体管121。偏置电路150向第一晶体管111供应偏置电力并且向第二晶体管121供应偏置电力。
图2是示出根据本公开的示例性实施例的功率放大器的电路图。
参照图2，根据本公开的示例性实施例的功率放大器可包括多个晶体管HBT1至HBT2N、第一偏置电路151和第二偏置电路152。
第一偏置电路151向第一晶体管111供应偏置电力，第二偏置电路152向第二晶体管121供应偏置电力。所设置的晶体管的数量可以以2N或2N-1来表示，其中，N为大于等于1的整数，但是在实施例中，为了说明方便，所设置的晶体管的数量可以以2N来表示。
当以低功率模式操作功率放大器100时，仅第一放大器110的第一晶体管111或仅第二放大器120的第二晶体管121导通。在一个示例中，按照第一偏置电路151向第一晶体管111供应偏置电力且第二偏置电路152不向第二晶体管121供应偏置电力的低功率模式操作功率放大器100。如上所述，当相应的放大器使用分开的偏置电路时，通过相应的偏置电路提供的电流量减小。
此外，晶体管中的每个可以是形成在由砷化镓(GaAS)、磷化铟(InP)等形成的化合物半导体基板上的金属半导体场效应晶体管(MESFET)、赝晶高电子迁移率晶体管(HEMT)和异质结双极晶体管(HBT)之一。在实施例中，以示例的方式描述的晶体管中的每个是HBT。晶体管放大被输入到晶体管的基极端子的输入信号，并且通过晶体管的集电极端子输出放大的信号。
晶体管HBT1至HBT2N在输入端子PAIN与输出端子PAOUT之间彼此并联设置。相应的晶体管的基极端子B分别通过耦合电容器C1至C2N连接到输入端子PAIN，相应的晶体管的集电极端子C连接到输出端子PAOUT。此外，晶体管的发射极端子E连接到地。
此外，晶体管HBT1至HBT2N分别通过连接到它们的基极端子的镇流电阻器R1至R2N接收偏置电力。
镇流电阻器R1至R2N阻止由晶体管HBT1至HBT2N的基极-发射极电压产生的影响。也就是说，在不设置或不包括镇流电阻器R1至R2N的功率放大器中，通过晶体管的基极-发射极电压发生基极电流的变化。基极电流的变化由于晶体管HBT1至HBT2N之间的电流和热失衡而引起电流崩塌和热逸溃。镇流电阻器R1至R2N通过阻止这样的基极电流的变化而防止由于基极电流的变化而导致电流崩塌和热逸溃，并且改善功率放大器100的放大特性和可靠性。
此外，晶体管HBT1至HBT2N可分为不同组的晶体管，从而接收偏置电力。因此，每个组中包括的晶体管可根据供应的偏置电力而单独地接通/断开。
例如，第一组包括晶体管中的奇数晶体管HBT1、HBT3……HBT2N-1，第二组包括晶体管中的偶数晶体管HBT2、HBT4……HBT2N。此外，偏置电力选择性地供应到第一组和第二组中的一个组的晶体管。也就是说，当以低功率模式操作功率放大器时，仅第一组和第二组中的一个组中包括的晶体管被操作为放大输入到它们的基极端子的输入信号，并且通过它们的集电极端子输出放大的信号，结果是改善功耗的效率。
此外，第一组的晶体管从第一偏置电路151接收第一偏置电力I_PA1，第二组的晶体管从第二偏置电路152接收第二偏置电力I_PA2。
此外，第一组的预定数量的晶体管和第二组的预定数量的晶体管单个地或作为组地交替设置、布置或配置。例如，如图2中所示，第一组的奇数晶体管HBT1、HBT3……HBT2N-1和第二组的偶数晶体管HBT2、HBT4……HBT2N一个一个地交替设置。也就是说，连接到第一偏置布线的第一组的晶体管和连接到第二偏置布线的第二组的晶体管之间具有对称结构。
在仅第一组和第二组中的一个组中包括的晶体管放大输入信号并通过它们的集电极端子输出放大的信号的低功率模式中，这样的对称结构解决热失衡，并且改善输出信号的非线性。
此外，第一组的晶体管和第二组的晶体管中的每个组的交替设置的数量可以是一个或更多个。在图3中，提供了连接到第一偏置布线的第一组的晶体管和连接到第二偏置布线的第二组的晶体管两个两个地交替设置的构造的实施例。
在图3中，第一组的晶体管和第二组的晶体管以这样的方式交替设置：接收来自第一偏置电路的偏置电力的第一组的两个晶体管并列设置，接收来自第二偏置电路的偏置电力的第二组的两个晶体管并列设置且与第一组的两个晶体管相邻。
图4是示出根据实施例的偏置电路的电路图。
作为上面描述的第一偏置电路151(见图2)和第二偏置电路152(见图2)的示例，图4中所示的偏置电路可修改为具有相同功能的各种供电电路。
参照图4，偏置电路包括第一晶体管Tr1、第二晶体管Tr2和第三晶体管Tr3。此外，第一晶体管Tr1、第二晶体管Tr2和第三晶体管Tr3中的每个可以是形成在由砷化镓(GaAS)、磷化铟(InP)等形成的化合物半导体基板上的金属半导体场效应晶体管(MESFET)、赝晶高电子迁移率晶体管(HEMT)和异质结双极晶体管(HBT)之一。
第一晶体管Tr1和第二晶体管Tr2向第三晶体管Tr3的基极端子提供通过转换从参考电源IREF输入的电力而产生的控制信号。在示例中，控制信号通过第一电阻器BC_R1和第二电阻器BC_R2的电阻值来设定。第一电容器BC_C1是旁路电容器。
此外，第三晶体管Tr3在其集电极端子处接收供应的电力VSS，并且基于控制信号通过第三电阻器BC_R3供应偏置电力I_PA。
图5是示出根据实施例的功率放大器的布局的示图。图6是示出根据实施例的功率放大器的布局的示图。
如图5和图6中所示，晶体管HBT在半导体基板上彼此并联布置或配置。
晶体管HBT的基极端子通过基极线12接收输入信号，晶体管HBT的集电极端子通过集电极线11输出通过放大输入信号而产生的放大的信号。此外，晶体管HBT的发射极端子通过发射极线13连接到地。
参照图5，晶体管HBT从第一偏置电路151和第二偏置电路152接收偏置电力。通过连接到第一偏置电路151的第一偏置布线接收偏置电力的晶体管称作第一晶体管，通过连接到第二偏置电路152的第二偏置布线接收偏置电力的晶体管称作第二晶体管。在图5中所示的功率放大器的布局中，第一晶体管和第二晶体管交替设置。因此，第一晶体管和第二晶体管之间形成对称排布。这样的对称排布解决了功率放大器中产生的热失衡，并且改善输出信号的非线性。
此外，参照图6，第一偏置电路151′和第二偏置电路152′设置在相对于彼此并联布置的晶体管HBT彼此对称的位置处。因为第一偏置电路151′和第二偏置电路152′设置在彼此对称的位置处，所以进一步改善功率放大器的非线性。
如上面所阐述的，在根据实施例的功率放大器中，分开地使用用于在以低功率模式驱动功率放大器时操作的晶体管的偏置电路，以减小低功率模式中流向偏置布线的电流。
此外，连接到第一偏置布线的晶体管和连接到第二偏置布线的晶体管之间具有对称结构，以解决热失衡并改善输出信号的非线性。
仅作为非穷尽性示例，在此所述的无线通信装置可以是：诸如蜂窝电话、智能电话的移动装置、可穿戴式智能装置(诸如戒指、手表、眼镜、手环、脚环、腰带、项链、耳环、头带、头盔或嵌入衣物的装置)、便携式个人计算机(PC)(诸如膝上型电脑、笔记本电脑、小型笔记本电脑、上网本或超移动PC(UMPC))、平板PC(平板)、平板手机、个人数字助理(PDA)、数码相机、便携式游戏机、MP3播放器、便携式/个人多媒体播放器(PMP)、手持式电子书、全球定位系统(GPS)导航装置或传感器，或者诸如台式PC、高清晰度电视(HDTV)、DVD播放器、蓝光播放器、机顶盒的固定装置，或者家电，或者被构造为执行无线或网络通信的任何其它移动或固定装置。在一个示例中，可穿戴式装置是一种被设计成可直接安装在用户的身体上的装置(诸如眼镜或手环)。在另一示例中，可穿戴式装置是指使用附着装置被安装在用户的身体上的任何装置(诸如使用臂环附着到用户的臂部或者使用挂绳挂在用户的颈部的智能电话或平板电脑)。
虽然本公开包括具体示例，但在理解本申请的公开内容之后将显而易见的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神及范围的情况下，可对这些示例做出形式和细节上的各种改变。这里所描述的示例将仅被视为描述性意义，而非出于限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述将被认为可适用于其他示例中的类似的特征或方面。如果按照不同的顺序执行描述的技术，和/或如果按照不同的方式组合和/或通过其他组件或它们的等同物替换或增添描述的系统、架构、装置或电路中的组件，则可获得合适的结果。因此，本公开的范围并不通过具体实施方式限定而是通过权利要求及其等同物限定，在权利要求及其等同物的范围之内的全部变型将被理解为包括在本公开中。