專(zhuān)利名稱(chēng)：具有減小的關(guān)斷電流的可逆放大器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及放大器，尤其涉及可逆(switchable)功率放大器。
背景技術(shù)：
正如本領(lǐng)域已知的那樣，功率放大器被用于廣泛的應(yīng)用中。其中一個(gè)這類(lèi)應(yīng)用是在電話(huà)，例如使用電池運(yùn)行的蜂窩電話(huà)，中用于放大射頻(RF)信號(hào)。
正如本領(lǐng)域也已知的那樣，通常使用電流鏡像9將這種RF放大器偏置到適當(dāng)?shù)闹绷?dc)工作點(diǎn)。這種一種裝置如附圖1所示。這里，放大器包括RF的、發(fā)射極接地的、輸出晶體管QRF。RF晶體管的基極被饋送以輸入RF信號(hào)。輸出晶體管的基極也耦合到開(kāi)關(guān)晶體管Q1，二極管接法(diode-connected)晶體管Q2(即p-n結(jié))被連接在地和RF輸出晶體管QRF的基極之間。當(dāng)這種二極管接法晶體管Q2導(dǎo)通時(shí)，在其兩端產(chǎn)生固定的dc電壓，從而將dc電壓固定在RF輸出晶體管QRF的基極上。因此，在導(dǎo)通時(shí)，二極管接法晶體管Q2在RF輸出晶體管QRF的基電極上提供固定的參考電壓。通過(guò)提供通過(guò)其集電極-發(fā)射極的固定dc電流IBIAS，將RF晶體管QRF偏置到固定的dc工作點(diǎn)。這里，通過(guò)施加通過(guò)導(dǎo)通的二極管接法晶體管Q2的固定電流，產(chǎn)生dc電流。由電流源，即高阻抗設(shè)備，這里用電阻表示，提供固定的dc電流。這里，電流源產(chǎn)生標(biāo)示為I的電流。因此，RF輸出晶體管所需的dc偏置電流的大小決定了電流源所提供的電流I的大小。也就是說(shuō)，二極管接法晶體管以及RF輸出晶體管QRF被設(shè)置為電流鏡9，其中流經(jīng)RF晶體管集電極的電流鏡反射從電流源饋入二極管接法晶體管Q2的電流。
當(dāng)希望切斷RF輸出晶體管QRF時(shí)，晶體管Q1由饋送到其基極的控制電壓來(lái)驅(qū)使其導(dǎo)通。因此，晶體管Q1的導(dǎo)通狀態(tài)將低電壓置于RF輸出晶體管QRF的基極上。來(lái)自電流源的電流I現(xiàn)在流過(guò)導(dǎo)通的晶體管Q1。晶體管Q1必須吸收(sink)電流源電流I，在某些應(yīng)用中，這個(gè)電流可高達(dá)5-10毫安，導(dǎo)致過(guò)多的電池能量消耗。
另一種電路如附圖2所示。這里，電流鏡9′由一對(duì)晶體管Q2A和Q2B以及RF輸出晶體管QRF提供。這里，電流鏡9’有時(shí)候被稱(chēng)為增強(qiáng)電流鏡。利用增強(qiáng)電流鏡，射極跟隨器晶體管能夠提供當(dāng)RF晶體管在高功率、大信號(hào)條件下被驅(qū)動(dòng)時(shí)所需的額外基極電流。
這里，在輸出晶體管QRF的基極上又產(chǎn)生固定的dc電壓。dc電壓作為固定的dc電壓被耦合到RF輸出晶體管的基極上，并由此為RF輸出晶體管提供適當(dāng)?shù)膁c偏置電流。RF輸出晶體管所需要的dc偏置電流的大小是由來(lái)自電流源的電流I的大小決定的，這里，電流源又被表示為電阻。這里，當(dāng)希望切斷RF輸出晶體管時(shí)，晶體管Q1同樣被饋送到其基極上的控制電壓驅(qū)動(dòng)導(dǎo)通。因此，導(dǎo)通狀態(tài)將低電壓置于RF輸出晶體管QRF的基極上?，F(xiàn)在，來(lái)自電流源的電流I流經(jīng)導(dǎo)通的晶體管Q1。晶體管Q1必須吸收電流源的電流I，該電流在某些應(yīng)用中可高達(dá)5-10毫安，導(dǎo)致過(guò)多的電池功率消耗。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種放大器電路。該放大器電路包括電流鏡電路。電流鏡電路包括用于產(chǎn)生參考電流的第一電流源；具有輸入電極和輸出電極的輸出晶體管；以及耦合在第一電流源的輸出和輸出晶體管的輸入電極之間的電流增益設(shè)備。經(jīng)由輸出晶體管的輸出電極產(chǎn)生偏置電流，這樣的偏置電流是第一電流源所產(chǎn)生的參考電流的函數(shù)。第二電流源的輸出耦合到電流增益設(shè)備的輸入。第二電流源提供作為參考電流一部分的電流。開(kāi)關(guān)晶體管的輸出電極耦合到(1)電流增益設(shè)備的輸入；以及(2)第二電流源的輸出。開(kāi)關(guān)晶體管(1)響應(yīng)于饋送到這個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管的輸入信號(hào)吸收來(lái)自第二電流源的電流，阻止電流從第二電流源流向電流增益設(shè)備，并由此消除輸出晶體管的偏置電流，驅(qū)使輸出晶體管進(jìn)入非導(dǎo)通狀態(tài)；或者(2)響應(yīng)于饋送到這個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管的輸入信號(hào)，使電流能夠從第二電流源流向電流增益設(shè)備，驅(qū)使輸出晶體管進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。
在一個(gè)實(shí)施例中，增益設(shè)備包括晶體管。
在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)開(kāi)關(guān)晶體管響應(yīng)于饋送到這個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管的輸入信號(hào)使電流能夠從第二電流源流向電流增益設(shè)備，驅(qū)動(dòng)輸出晶體管進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，驅(qū)使增益設(shè)備進(jìn)入飽和狀態(tài)。
在一個(gè)實(shí)施例中，增益設(shè)備晶體管包括雙極型晶體管。
根據(jù)本發(fā)明，提供集電極-發(fā)射極耦合在電流源的輸出上的固定電壓與RF晶體管的基極之間的晶體管。這個(gè)晶體管的基極耦合到第二電流源并且耦合到用于這種晶體管的開(kāi)關(guān)上。當(dāng)RF接通時(shí)，由于這種新電路在RF晶體管的基極上產(chǎn)生固定的dc電壓，來(lái)自第二電流源的電流被饋送給晶體管的基極以將晶體管偏置進(jìn)入飽和狀態(tài)，并由此為RF晶體管提供固定的dc偏置電流。RF晶體管所需的dc偏置電流的大小決定了電流源所需電流的大小。由于晶體管在飽和狀態(tài)中，所以第二電流源只是第一電流源為RF晶體管提供必要的dc偏置電流而需要的電流大小的很小一部分(1/beta)。當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)RF晶體管時(shí)，來(lái)自于第二電流源的較小電流被開(kāi)關(guān)吸收。
本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)將在附圖以及下文的說(shuō)明中闡明。本發(fā)明的其他特征、目標(biāo)以及優(yōu)點(diǎn)將在說(shuō)明書(shū)及附圖、以及權(quán)利要求書(shū)中表現(xiàn)。


附圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的可逆放大器的示意圖；附圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的可逆放大器的示意圖；附圖3是根據(jù)本發(fā)明的可逆放大器的示意圖；以及附圖4是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的可逆放大器的示意圖。
不同附圖中相同標(biāo)號(hào)表示相同的元件。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考附圖3，表示RF放大器電路10。電路10包括電流鏡電路12。電流鏡電路12包括用于產(chǎn)生參考電流I的第一電流源14。電流源14為高阻抗設(shè)備，在此用電阻R1表示。電流鏡電路12還包括RF輸出晶體管16，此處為雙極型晶體管，優(yōu)選為異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管(HBT)設(shè)備。輸出晶體管16設(shè)置為發(fā)射極接地的配置，并且它的集電極通過(guò)電感18連接到VCC供電電壓，如圖所示。用于由RF輸出晶體管16放大的RF輸入通過(guò)ac耦合電容C被耦合到RF輸出晶體管16的基電極上，如圖所示。電流鏡電路12還包括參考電壓發(fā)生器20，這里為耦合到預(yù)定參考電壓以及輸出晶體管16的門(mén)電極的二極管接法雙極型晶體管Q2(即p-n結(jié))，其中這里預(yù)定參考電壓為地，如圖所示。電流鏡電路12還包括電流增益設(shè)備22，這里為雙極型晶體管Qx，連接在電流源14的輸出和(a)輸出晶體管16的門(mén)電極；以及(b)參考電壓發(fā)生器20之間。
利用這樣一種裝置，電流鏡電路12提供流過(guò)輸出晶體管18集電極的dc偏置電流IBIAs。這個(gè)偏置電流IBIAs是電流源14所產(chǎn)生的參考電流I的函數(shù)。也就是說(shuō)，二極管接法晶體管Q2提供p-n結(jié)，并且RF輸出晶體管16被設(shè)置為電流鏡12，其中流經(jīng)RF晶體管16集電極的電流IBIAs鏡反射從電流源14饋送到二極管接法晶體管20的電流I。
放大器10包括第二電流源24，在此用電阻R2來(lái)表示，其中第二電流源24的輸出耦合到電流增益設(shè)備22，在此為雙極型晶體管Qx’的輸入。當(dāng)導(dǎo)通時(shí)，晶體管Qx工作在飽和狀態(tài)，因此第二電流I’為參考電流I的一部分。而且，由于晶體管Qx工作在飽和狀態(tài)(即晶體管Qx的基極-發(fā)射極結(jié)以及基極-集電極結(jié)都正向偏置)，因此其集電極和發(fā)射極電極兩端存在相對(duì)固定的電壓。也就是說(shuō)，晶體管具有beta，其是I與第二電流源所提供的電流I’的比值，即beta＝I/I’。因此，在此例如，beta大約為50，從而第二電流源產(chǎn)生電流I’＝I/50。
電路10還包括開(kāi)關(guān)晶體管，在此為發(fā)射極接地的雙極型晶體管Q1，該晶體管的輸出電極(此處為集電極)耦合到(1)電流增益設(shè)備22的輸入；以及(2)第二電流源24的輸出。響應(yīng)于饋送到其基電極上的控制信號(hào)，開(kāi)關(guān)晶體管Q1或者(1)響應(yīng)于饋送到開(kāi)關(guān)晶體管Q1的基極上的控制信號(hào)，吸收來(lái)自第二電流源24的電流I’(圖中用虛箭頭表示)，阻止電流從第二電流源24流向電流增益設(shè)備22，并因此消除輸出晶體管16的偏置電流，驅(qū)使輸出晶體管16進(jìn)入非導(dǎo)通狀態(tài)；或者(2)響應(yīng)于饋送到開(kāi)關(guān)晶體管Q1基極上的控制信號(hào)，使電流(圖中用實(shí)箭頭表示)從第二電流源24流向電流增益設(shè)備22，驅(qū)使輸出晶體管16進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。
現(xiàn)在參照附圖4，表示另一開(kāi)關(guān)放大器10’。在此，電流鏡12’為增強(qiáng)電流鏡，并且包括一對(duì)晶體管Q2A和Q2B，以在RF輸出晶體管16的基極上提供固定的dc參考電壓。該dc電壓作為固定的dc電壓被耦合到RF晶體管的基極上，并由此為RF輸出晶體管提供適當(dāng)?shù)膁c偏置電流。RF輸出晶體管16所需的dc偏置電流的大小由來(lái)自電流源14的電流I的大小決定，在此也用電阻R1表示。在此，同樣地，當(dāng)希望切斷RF輸出晶體管16時(shí)，晶體管Q1由饋送到其基極上的控制電壓驅(qū)動(dòng)進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。
放大器10’包括第二電流源24，在此用電阻R2表示，其輸出耦合到電流增益設(shè)備22的輸入，這里電流增益設(shè)備為雙極型晶體管Qx。當(dāng)導(dǎo)通時(shí)，晶體管Qx工作在飽和狀態(tài)，因此第二電流I’為參考電流I的一部分。也就是說(shuō)，晶體管具有beta，其是I與第二電流源所提供的電流I’的比值，即beta＝I/I’。因此，在此例如，beta大約為50，從而第二電流源產(chǎn)生電流I’＝I/50。
電路10’還包括開(kāi)關(guān)晶體管，這里為發(fā)射極接地的雙極型晶體管Q1，該晶體管的輸出電極(這里為集電極)耦合到(1)電流增益設(shè)備22的輸入；以及(2)第二電流源24的輸出。響應(yīng)于饋送到其基電極上的控制信號(hào)，開(kāi)關(guān)晶體管Q1或者(1)響應(yīng)于饋送到開(kāi)關(guān)晶體管Q1的基極上的控制信號(hào)，吸收來(lái)自第二電流源24的電流I’(圖中用虛箭頭表示)，阻止電流從第二電流源24流向電流增益設(shè)備22，并因此消除輸出晶體管16的偏置電流，驅(qū)使輸出晶體管16進(jìn)入非導(dǎo)通狀態(tài)；或者(2)響應(yīng)于饋送到開(kāi)關(guān)晶體管Q1的基極上的控制信號(hào)，使電流(圖中用實(shí)箭頭表示)從第二電流源24流向電流增益設(shè)備22，驅(qū)使輸出晶體管16進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。
本發(fā)明的許多實(shí)施例已經(jīng)被闡述了。然而，應(yīng)該理解的是，可以進(jìn)行不同的改進(jìn)而不會(huì)背離本發(fā)明的主旨和范圍。相應(yīng)地，其他實(shí)施例也在下述權(quán)利要求書(shū)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種放大器電路，包括(a)電流鏡電路，包括(i)用于產(chǎn)生參考電流的第一電流源；(ii)具有輸入電極和輸出電極的輸出晶體管；(iii)連接在所述第一電流源的輸出與所述輸出晶體管的輸入電極之間的電流增益設(shè)備；(v)其中通過(guò)所述輸出晶體管的輸出電極產(chǎn)生偏置電流，這個(gè)偏置電流是由所述第一電流源所產(chǎn)生的參考電流的函數(shù)；(b)第二電流源，其輸出耦合到所述電流增益設(shè)備的輸入，這個(gè)第二電流源提供作為所述參考電流一部分的電流；以及(c)開(kāi)關(guān)晶體管，其輸出電極耦合到(1)所述電流增益設(shè)備的輸入；以及(2)所述第二電流源的輸出，這個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管(1)響應(yīng)于饋送到這個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管的輸入信號(hào)，吸收來(lái)自所述第二電流源的電流，阻止電流從所述第二電流源流向所述電流增益設(shè)備，并因此消除所述輸出晶體管的偏置電流，驅(qū)使所述輸出晶體管進(jìn)入非導(dǎo)通狀態(tài)；或者(2)響應(yīng)于饋送到這個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管的所述輸入信號(hào)，使電流能夠從所述第二電流源流向所述電流增益設(shè)備，驅(qū)使所述輸出晶體管進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器電路，其中所述增益設(shè)備包括晶體管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放大器電路，其中當(dāng)所述開(kāi)關(guān)晶體管響應(yīng)于饋送到這個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管的輸入信號(hào)，使電流能夠從所述第二電流源流向所述電流增益設(shè)備，驅(qū)使所述輸出晶體管進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，所述增益設(shè)備晶體管進(jìn)入飽和狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的放大器電路，其中所述增益設(shè)備晶體管包括雙極型晶體管。
5.根據(jù)權(quán)利要求5所述的放大器，其中所述增益設(shè)備晶體管包括雙極型晶體管。
6.根據(jù)權(quán)利要求6所述的放大器電路，其中所述開(kāi)關(guān)晶體管包括雙極型晶體管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的放大器電路，其中所述輸出晶體管包括雙極型晶體管。
8.根據(jù)權(quán)利要求8所述的放大器電路，其中所述開(kāi)關(guān)晶體管包括雙極型晶體管。
9.一種放大器電路，包括(a)電流鏡電路，包括(i)用于產(chǎn)生參考電流的第一電流源；(ii)具有輸入電極和輸出電極的輸出晶體管；(iii)連接在所述第一電流源的輸出與所述輸出晶體管的輸入電極之間的雙極型晶體管；(iv)其中通過(guò)所述輸出晶體管的輸出電極產(chǎn)生偏置電流，這個(gè)偏置電流是由所述第一電流源產(chǎn)生的參考電流的函數(shù)；(b)第二電流源，其輸出耦合到所述雙極型晶體管的輸入，這個(gè)第二電流源提供作為所述參考電流一部分的電流；以及(c)開(kāi)關(guān)晶體管，其輸出電極耦合到(1)所述電流增益設(shè)備的輸入；以及(2)所述第二電流源的輸出，這個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管(1)響應(yīng)于饋送到這個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管的輸入信號(hào)，吸收來(lái)自所述第二電流源的電流，阻止電流從所述第二電流源流向所述雙極型晶體管，并因此消除所述輸出晶體管的偏置電流，驅(qū)使所述輸出晶體管進(jìn)入非導(dǎo)通狀態(tài)；或者(2)響應(yīng)于饋送到這個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管的輸入信號(hào)，使電流能夠從所述第二電流源流向所述雙極型晶體管，以驅(qū)使這個(gè)雙極型晶體管進(jìn)入飽和狀態(tài)，驅(qū)使所述輸出晶體管進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。
10.一種放大器電路，包括(a)用于產(chǎn)生參考電流的第一電流源；(b)具有輸入電極和輸出電極的輸出晶體管；(c)連接在所述第一電流源的輸出和(1)所述輸出晶體管的輸入電極；以及(2)p-n結(jié)；之間的雙極型晶體管；(d)其中通過(guò)所述輸出晶體管的輸出電極產(chǎn)生偏置電流，這個(gè)偏置電流是所述第一電流源所產(chǎn)生的參考電流的函數(shù)；(e)第二電流源，其輸出耦合到所述電流增益設(shè)備的輸入，這個(gè)第二電流源提供作為所述參考電流一部分的電流；以及(f)開(kāi)關(guān)晶體管，其輸出耦合到(1)所述雙極型晶體管的輸入；以及(2)所述第二電流源的輸出，這個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管(1)響應(yīng)于饋送到這個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管的輸入信號(hào)，吸收來(lái)自所述第二電流源的電流，阻止電流從所述第二電流源流向所述雙極型晶體管，并因此消除所述輸出晶體管的偏置電流，驅(qū)使所述輸出晶體管進(jìn)入非導(dǎo)通狀態(tài)；或者(2)響應(yīng)于饋送到這個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管的所述輸入信號(hào)，使電流能夠從所述第二電流源流向所述雙極型晶體管，這個(gè)雙極型晶體管工作在飽和狀態(tài)中，驅(qū)使所述輸出晶體管進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。
全文摘要
具有電流鏡的開(kāi)關(guān)放大器電路。電流鏡包括用于產(chǎn)生參考電流的第一電流源；具有輸入電極和輸出電極的輸出晶體管；連接在第一電流源的輸出和輸出晶體管的輸入電極之間的電流增益設(shè)備。偏置電流經(jīng)由輸出晶體管的輸出電極產(chǎn)生，這種偏置電流是第一電流源所產(chǎn)生的參考電流的函數(shù)。第二電流源具有耦合到電流增益設(shè)備輸入的輸出。第二電流源提供作為參考電流一部分的電流。開(kāi)關(guān)晶體管的輸出電極耦合到(1)電流增益設(shè)備的輸入；以及(2)第二電流源的輸出。該開(kāi)關(guān)晶體管(1)響應(yīng)于饋送到這種開(kāi)關(guān)晶體管的輸入信號(hào)，從第二電流源中吸收電流，以阻止電流從第二電流源流向電流增益設(shè)備，并由此消除輸出晶體管的偏置電流，以驅(qū)使輸出晶體管進(jìn)入不導(dǎo)通狀態(tài)；或者(2)響應(yīng)于饋送到這種開(kāi)關(guān)晶體管的輸入信號(hào)，使電流能夠從第二電流源流向電流增益設(shè)備，驅(qū)使輸出晶體管進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。
文檔編號(hào)H03F3/72GK1768473SQ200480008429
公開(kāi)日2006年5月3日 申請(qǐng)日期2004年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月3日
發(fā)明者約翰·A·德法爾科, 米克黑爾·S·希羅柯弗 申請(qǐng)人:快捷半導(dǎo)體有限公司