一种功率放大电路的制作方法

本发明涉及集成电路领域，具体涉及一种功率放大电路。

背景技术：

随着半导体技术和工艺愈发成熟，单片微波集成电路不断发展，其中，射频gaas芯片已经大量应用在雷达、射电天文、电子战、遥感遥控等系统中，是通信系统的关键电路。

放大器主要应用于通信系统的收发通道中，它提供一定的增益并实现微波信号的放大，将信号送至下一级电路，放大器两端与其他芯片直接相连，需要实现50欧姆阻抗匹配，目前多数产品上使用的放大电路的缺点在于功耗大、效率低。

技术实现要素：

因此，本发明针对上述问题，提供一种功率放大电路，该电路包括

信号放大单元，用于对输入的射频信号进行放大，输出放大后的射频信号；

直流偏置单元，用于向所述信号放大单元输出偏置电压。

在一个具体实施例中，所述信号放大单元包括：

第一到第八电容器、第一到第十一电感器、第一到第三电阻器和第一到第三增强型场效应晶体管；

其中，

所述第一电容器的第一端与信号输入端连接；

所述第一电容器的第二端连接所述第一电感器的第一端，第一电感器的第二端接地；

所述第二电容器的第一端与所述第一电容器的第二端连接；

所述第三电容器的第一端与所述第二电容器的第二端连接；

所述第一电阻器的第一端与所述第三电容器的第一端连接，所述第一电阻器的第二端与所述第三电容器的第二端连接；

所述第一增强型场效应晶体管的栅极与所述第三电容器的第二端连接，所述第一增强型场效应晶体管的漏极与所述第三电感器的第一端连接，所述第一增强型场效应晶体管的源极与所述第二电感器的第一端连接；

所述第二电感器的第二端接地；

所述第三电感器的第二端与所述第四电感器的第一端连接；

所述第四电容器的第一端与所述第三电感器的第二端连接，所述第四电容器的第二端接地；

所述第二增强型场效应晶体管的源极与所述第四电感器第二端连接，所述第二增强型场效应晶体管的漏极与所述第五电感器的第一端连接；

所述第五电感器的第二端与所述第六电感器的第一端连接；

所述第六电感器的第二端接收电压；

所述第五电容器的第一端与所述第六电感器的第一端连接，所述第五电容器的第二端与第二电阻器的第一端连接；

所述第二电阻器的第二端与所述第六电容器的第一端连接；

所述第三增强型场效应晶体管的栅极与所述第六电容器的第二端连接，所述第三增强型场效应晶体管的源极接地，所述第三增强型场效应晶体管的漏极与所述第七电感器的第一端连接；

所述第三电阻器的第一端与所述第六电容器的第一端连接，所述第三电阻器的第二端与所述第六电容器的第二端连接；

所述第七电感器的第二端与所述第八电感器的第一端连接；

所述第八电感器的第二端接收电压；

所述第九电感器的第一端与所述第八电感器的第一端连接；所述第九电感器的第二端与所述第七电容器的第一端连接；

所述第七电容器的第二端与所述第十一电感器的第一端连接；

所述第十电感器的第一端与所述第七电容器的第二端连接；所述第十电感器的第二端与所述第八电容器的第一端连接；

所述第八电容器的第二端接地；

所述第十一电感器的第二端与信号输出端连接。

在一个具体实施例中，所述直流偏置单元包括：

第四到第九电阻器、第四到第六增强型场效应晶体管和第九电容器；

其中，

所述第五电阻器的第一端接收电压，所述第五电阻器的第二端分别与所述第四电阻器的第一端以及所述第二增强型场效应晶体管的栅极连接，为第二增强型场效应晶体管提供栅极电压；

所述第四电阻器的第二端与第四增强型场效应晶体管的栅极和漏极连接；

所述第四增强型场效应晶体管的源极接地；

所述第七电阻器的第一端接收电压，所述第七电阻器的第二端分别与所述第六电阻器的第一端以及所述第一电阻器的第一端连接，为第一增强型场效应晶体管提供栅极电压；

所述第六电阻器的第二端与第五增强型场效应晶体管的栅极和漏极连接；

所述第五增强型场效应晶体管的源极接地；

所述第九电阻器的第一端接收电压，所述第九电阻器的第二端分别与所述第八电阻器的第一端以及所述第三电阻器的第一端连接，为第三增强型场效应晶体管提供栅极电压；

所述第八电阻器的第二端与第六增强型场效应晶体管的栅极和漏极连接；

所述第六增强型场效应晶体管的源极接地；

所述第九电容器的第一端接收电压，所述第九电容器的第二端接地。

在一个具体实施例中，所述信号放大单元中的第一增强型场效应晶体管和直流偏置单元中的第五增强型场效应晶体管共同构成了电流输入-电压输出型负反馈。

在一个具体实施例中，所述信号放大单元中的第三增强型场效应晶体管和直流偏置单元中的第六增强型场效应晶体管共同构成了电流输入-电压输出型负反馈。

在一个具体实施例中，所述第一增强型场效应晶体管、第三电感器、第四电感器和第二增强型场效应晶体管共同构成共源共栅结构。

在一个具体实施例中，所述第八电感器、第七电感器以及第九电感器构成了t型匹配网络来拓展电路带宽。

在一个具体实施例中，所述第三电容器和第一电阻器形成增益补偿电路结构。

在一个具体实施例中，所述第六电容器和第三电阻器形成增益补偿电路结构。

本发明的有益效果如下：

本发明在实现了对射频信号放大的基础上，提供了足够高的输出功率，降低了电路功耗，提高了功率放大电路的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有的技术方案，下面将对具体实施方式或现有的技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图是本申请的一种实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出根据本发明一个实施例的一种功率放大电路的结构框图。

图2示出根据本发明一个实施例的一种功率放大电路的电路图。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。以下通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员可以做出变形与改进，也应视为本发明的保护范围。

图1示出根据本发明一个实施例的一种功率放大电路的结构框图。

由图1可知，功率放大电路包括信号放大单元和直流偏置单元。

图中vdd端为工作电压的输入端，rfin为射频信号的信号输入端，rfout为射频信号的信号输出端。

具体的，信号放大单元主要用于基于信号输入端所输入的射频信号来进行放大，通过信号输出端输出放大后的射频信号，直流偏置单元基于vdd端所输入端的工作电压来向信号放大单元输出偏置电压，本发明在实现了对射频信号放大的基础上，提供了足够高的输出功率，降低了电路功耗，提高了功率放大电路的效率。

图2示出根据本发明一个实施例的一种功率放大电路的电路图。

由图2可知，所述信号放大单元包括：

第一到第八电容器c1～c8、第一到第十一电感器l1～l11、第一到第三电阻器r1～r3和第一到第三增强型场效应晶体管m1～m3；

其中，

所述第一电容器c1的第一端与信号输入端rfin连接；

所述第一电容器c1的第二端连接所述第一电感器l1的第一端，第一电感器l1的第二端接地gnd；

所述第二电容器c2的第一端与所述第一电容器c1的第二端连接；

所述第三电容器c3的第一端与所述第二电容器c2的第二端连接；

所述第一电阻器r1的第一端与所述第三电容器c3的第一端连接，所述第一电阻器r1的第二端与所述第三电容器c3的第二端连接；

所述第一增强型场效应晶体管m1的栅极与所述第三电容器c3的第二端连接，所述第一增强型场效应晶体管m1的漏极与所述第三电感器l3的第一端连接，所述第一增强型场效应晶体管m1的源极与所述第二电感器l2的第一端连接；

所述第二电感器l2的第二端接地gnd；

所述第三电感器l3的第二端与所述第四电感器l4的第一端连接；

所述第四电容器c4的第一端与所述第三电感器l3的第二端连接，所述第四电容器c4的第二端接地gnd；

所述第二增强型场效应晶体管m2的源极与所述第四电感器l4第二端连接，所述第二增强型场效应晶体管m2的漏极与所述第五电感器l5的第一端连接；

所述第五电感器l5的第二端与所述第六电感器l6的第一端连接；

所述第六电感器l6的第二端接收电压vdd；

所述第五电容器c5的第一端与所述第六电感器l6的第一端连接，所述第五电容器c5的第二端与第二电阻器r2的第一端连接；

所述第二电阻器r2的第二端与所述第六电容器c6的第一端连接；

所述第三增强型场效应晶体管m3的栅极与所述第六电容器c6的第二端连接，所述第三增强型场效应晶体管m3的源极接地gnd，所述第三增强型场效应晶体管m3的漏极与所述第七电感器l7的第一端连接；

所述第三电阻器r3的第一端与所述第六电容器c6的第一端连接，所述第三电阻器r3的第二端与所述第六电容器c6的第二端连接；

所述第七电感器l7的第二端与所述第八电感器l8的第一端连接；

所述第八电感器l8的第二端接收电压vdd；

所述第九电感器l9的第一端与所述第八电感器l8的第一端连接；所述第九电感器l9的第二端与所述第七电容器c7的第一端连接；

所述第七电容器c7的第二端与所述第十一电感器l11的第一端连接；

所述第十电感器l10的第一端与所述第七电容器c7的第二端连接；所述第十电感器l10的第二端与所述第八电容器c8的第一端连接；

所述第八电容器c8的第二端接地gnd；

所述第十一电感器l11的第二端与信号输出端rfout连接。

所述直流偏置单元包括：

第四到第九电阻器r4～r9、第四到第六增强型场效应晶体管m4～m6和

第九电容器c9；

其中，

所述第五电阻器r5的第一端接收电压vdd，所述第五电阻器r5的第二端分别与所述第四电阻器r4的第一端以及所述第二增强型场效应晶体管m2的栅极连接，为第二增强型场效应晶体管m2提供栅极电压；

所述第四电阻器r4的第二端与第四增强型场效应晶体管m4的栅极和漏极连接；

所述第四增强型场效应晶体管m4的源极接地gnd；

所述第七电阻器r7的第一端接收电压vdd，所述第七电阻器r7的第二端分别与所述第六电阻器r6的第一端以及所述第一电阻器r1的第一端连接，为第一增强型场效应晶体管m1提供栅极电压；

所述第六电阻器r6的第二端与第五增强型场效应晶体管m5的栅极和漏极连接；

所述第五增强型场效应晶体管m5的源极接地gnd；

所述第九电阻器r9的第一端接收电压vdd，所述第九电阻器r9的第二端分别与所述第八电阻器r8的第一端以及所述第三电阻器r3的第一端连接，为第三增强型场效应晶体管m3提供栅极电压；

所述第八电阻器r8的第二端与第六增强型场效应晶体管m6的栅极和漏极连接；

所述第六增强型场效应晶体管m6的源极接地gnd；

所述第九电容器c9的第一端接收电压vdd，所述第九电容器c9的第二端接地gnd。

其中，

在信号放大单元中，第一电容器c1能够起到隔离直流电流的作用，去除前级电路直流项对所述放大电路的影响。

由上述电路连接关系的描述可知，第三电容器c3与第一电阻器r1为并联连接关系，由此形成增益补偿电路结构，提高电路稳定性，改善电路的高频增益性能。

同理，由上述电路连接关系的描述可知，第六电容器c6与第三电阻器r3为并联连接关系，由此形成增益补偿电路结构，提高电路稳定性，改善电路的高频增益性能。

第八电感器l8、第七电感器l7以及第九电感器l9构成了t型匹配网络来拓展电路带宽。

第一增强型场效应晶体管m1、第三电感器l3、第四电感器l4与第二增强型场效应晶体管m2共同构成了共源共栅结构，用于提高输出阻抗、提高增益。

由上述电路连接关系的描述可知，直流偏置单元中，第六电阻器r6的第二端与第五增强型场效应晶体管m5的栅极和漏极连接，第五增强型场效应晶体管m5的源极与地gnd连接，第五增强型场效应晶体管m5的栅极和漏极短接、源极接地的形式，使得第五增强型场效应晶体管m5等效为一个1/gm的电阻。

信号放大单元中的第一增强型场效应晶体管m1和直流偏置单元中的第五增强型场效应晶体管m5共同构成了电流输入-电压输出型负反馈，当第一增强型场效应晶体管m1和第五增强型场效应晶体管m5的跨导受到工艺、电压和温度(pvt)因素影响时，第五增强型场效应晶体管m5可以通过负反馈改变第一增强型场效应晶体管m1的偏置电压，从而抵消一部分信号放大单元中第一增强型场效应晶体管m1跨导的变化带来的影响，降低工艺、电压和温度(pvt)因素对放大电路性能的影响。

同理，信号放大单元中的第三增强型场效应晶体管m3和直流偏置单元中的第六增强型场效应晶体管m6共同构成了电流输入-电压输出型负反馈，当第三增强型场效应晶体管m3和第六增强型场效应晶体管m6的跨导受到工艺、电压和温度(pvt)因素影响时，第六增强型场效应晶体管m6可以通过负反馈改变第三增强型场效应晶体管m3的偏置电压，从而抵消一部分信号放大单元中第三增强型场效应晶体管m3跨导的变化带来的影响，降低工艺、电压和温度(pvt)因素对放大电路性能的影响。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。