專利名稱：偏置電路及其功率放大電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及IC設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其是涉及一種偏置電路和其功率放大電路。背景技術(shù)：
在ICdntegrated Circuit)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)一個(gè)優(yōu)秀的直流偏置電路(DC Bias Circuit)是一項(xiàng)很艱苦的工作，尤其是為設(shè)計(jì)復(fù)雜的電路比如功率放大器而設(shè)計(jì)。這是因 為一些電路性能高度依賴于直流偏置電路控制精度，比如功率放大器的輸出功率和功率附 加效率。在射頻(Radio Frequency, RF)/微波集成電路中，有兩個(gè)因素可能導(dǎo)致直流偏置 電壓的變化。一個(gè)是在仿真軟件中使用的模型精度，另一個(gè)是由半導(dǎo)體制造引起的工藝偏 差。為功率放大器設(shè)計(jì)出一個(gè)優(yōu)秀的直流偏置電路，不僅需要做大量的仿真工作，還需要做 大量的修調(diào)工作。對(duì)于上述問(wèn)題目前有三種解決方案。1、提高有源器件和無(wú)源器件的模型精度，為了實(shí)現(xiàn)這一目的需要做很多調(diào)查研究工作。2、在設(shè)計(jì)中修調(diào)，這將耗費(fèi)大量的時(shí)間，而且需要工程師在實(shí)驗(yàn)室做大量工作。通 常，需要通過(guò)激光修調(diào)器(Laser Trimmer)來(lái)調(diào)整電阻以匹配整個(gè)電路需求。為了滿足激 光修調(diào)器需要，還需要工程師做大量的設(shè)計(jì)工作，比如設(shè)計(jì)許多不同類型的模式。3、在制造過(guò)程中通過(guò)自適應(yīng)金屬層來(lái)調(diào)整設(shè)計(jì)。雖然這個(gè)方法可以提高產(chǎn)量，但 是這個(gè)程序本身會(huì)增加很多生產(chǎn)成本，并且這個(gè)程序也是很耗時(shí)的。因此，希望提出一種改進(jìn)的偏置電路及功率放大電路來(lái)克服上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的之一在于提供一種可以解決上述問(wèn)題的偏置電路。本發(fā)明的目的之二提供一種可以解決上述問(wèn)題的功率放大電路。為了解決上述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種偏置電路，其包 括輸入端、輸出端、第二晶體管、第一電阻、第二電阻和數(shù)字可調(diào)電阻。所述數(shù)字可調(diào)電阻 和所述第二電阻依次串聯(lián)在所述輸入端和第二晶體管的集電極之間，所述第一電阻串聯(lián)于 所述輸出端和第二晶體管的基極之間，所述第二電阻和所述數(shù)字可調(diào)電阻的中間節(jié)點(diǎn)與第 二晶體管的基極相連，所述第二晶體管的發(fā)射極與地相連。其中所述偏置電路通過(guò)輸入端 連接偏置電壓，通過(guò)輸出端為功率放大器提供偏置。進(jìn)一步的，所述數(shù)字可調(diào)電阻包括若干電阻單元和若干開(kāi)關(guān)單元，通過(guò)對(duì)所述開(kāi) 關(guān)單元的導(dǎo)通或截止的控制來(lái)選擇部分或全部電阻單元的串聯(lián)或并連以形成所述數(shù)字可 調(diào)電阻。進(jìn)一步的，各個(gè)開(kāi)關(guān)單元的控制信號(hào)分別來(lái)自一個(gè)存儲(chǔ)電路，通過(guò)對(duì)存儲(chǔ)電路的 編程實(shí)現(xiàn)對(duì)所述數(shù)字可調(diào)電阻的阻值的調(diào)整。
進(jìn)一步的，所述電阻單元為N個(gè)，分別記為R31、R32、R3N,其中設(shè)置R32 = 22-1*R31，R33 = 23-1*R31，R3N = 2N-1*R31，其中 N 為自然數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種功率放大電路，其包括功率放大器和 為功率放大器提供偏置的偏置電路。所述偏置電路包括輸入端、輸出端、第二晶體管、第 一電阻、第二電阻和數(shù)字可調(diào)電阻。所述數(shù)字可調(diào)電阻和所述第二電阻依次串聯(lián)在所述輸 入端和第二晶體管的集電極之間，所述第一電阻串聯(lián)于所述輸出端和第二晶體管的基極之 間，所述第二電阻和所述數(shù)字可調(diào)電阻的中間節(jié)點(diǎn)與第二晶體管的基極相連，所述第二晶 體管的發(fā)射極與地相連。其中所述偏置電路通過(guò)輸入端連接偏置電壓，通過(guò)輸出端為功率 放大器提供偏置。進(jìn)一步的，所述功率放大電路還包括有輸入電容和輸出電容，所述輸入電容的一 端連接所述功率放大器的基極，另一端輸入射頻輸入信號(hào)；所述輸出電容的一端連接所述 功率放大器的集電極，另一端輸出射頻放大信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種偏置電路，其包括有數(shù)字可調(diào)電阻。所 述數(shù)字可調(diào)電阻包括若干電阻單元和若干開(kāi)關(guān)單元，通過(guò)對(duì)所述開(kāi)關(guān)單元的導(dǎo)通或截止的 控制來(lái)選擇部分或全部電阻單元的串聯(lián)或并連以形成所述數(shù)字可調(diào)電阻。進(jìn)一步的，各個(gè)開(kāi)關(guān)單元的控制信號(hào)分別來(lái)自一個(gè)存儲(chǔ)電路，通過(guò)對(duì)存儲(chǔ)電路的 編程實(shí)現(xiàn)對(duì)所述數(shù)字可調(diào)電阻的阻值的調(diào)整。進(jìn)一步的，所述電阻單元為N個(gè)，分別記為R31、R32、R3N，其中設(shè)置R32 = 22-1*R31，R33 = 23-1*R31，R3N = 2N-1*R31，其中 N 為自然數(shù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，在本發(fā)明中的偏置電路中用數(shù)字電阻取代了修調(diào)電阻，從而使 得偏置電路的設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)單，性能更為精確可控。關(guān)于本發(fā)明的其他目的，特征以及優(yōu)點(diǎn)，下面將結(jié)合附圖在具體實(shí)施方式
中詳細(xì) 描述。

結(jié)合參考附圖及接下來(lái)的詳細(xì)描述，本發(fā)明將更容易理解，其中同樣的附圖標(biāo)記 對(duì)應(yīng)同樣的結(jié)構(gòu)部件，其中圖1示出了本發(fā)明中的可用于蜂窩電話的功率放大電路的電路示意圖；圖2A為圖1中的偏置電路中的可調(diào)電阻的一個(gè)示例；圖2B為圖1中的偏置電路中的可調(diào)電阻的另一個(gè)示例；圖2C為圖1中的偏置電路中的可調(diào)電阻的再一個(gè)示例。
具體實(shí)施方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí) 施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。本發(fā)明的詳細(xì)描述主要通過(guò)程序、步驟、邏輯塊、過(guò)程或其他象征性的描述來(lái)呈 現(xiàn)，其直接或間接地模擬本發(fā)明中的技術(shù)方案的運(yùn)作。所屬領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員使用此處的 這些描述和陳述向所屬領(lǐng)域內(nèi)的其他技術(shù)人員有效的介紹他們的工作本質(zhì)。此處所稱的“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”是指與所述實(shí)施例相關(guān)的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性至少可包含于本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中。在本說(shuō)明書(shū)中不同地方出現(xiàn)的“在一個(gè) 實(shí)施例中”并非必須都指同一個(gè)實(shí)施例，也不必須是與其他實(shí)施例互相排斥的單獨(dú)或選擇 實(shí)施例。此外，表示一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的方法、流程圖或功能框圖中的模塊順序并非固定的 指代任何特定順序，也不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。圖1示出了本發(fā)明中的可用于蜂窩電話的功率放大電路100的電路示意圖。所述 功率放大電路100包括功率放大器Ql、與功率放大器Ql的基極相連的輸入電容Cin、與功 率放大器Ql的集電極相連的輸出電容Cout和為功率放大器Ql提供偏置的偏置電路110。所述輸入電容Cin的另一端Pl可以輸入RF輸入信號(hào)，所述輸出電容Cout的另一 端P2可以輸出經(jīng)由功率放大器Ql放大的RF輸出信號(hào)。功率放大器Ql的集電極P3與電 源Vcc電性相連，其發(fā)射極接地。所述功率放大器Ql可以對(duì)RF輸入信號(hào)進(jìn)行放大得到放 大的RF輸出信號(hào)。所述偏置電路110具有連接偏置電壓Vbais的輸入端P2，其根據(jù)所述偏置電壓 Vbais向所述功率放大器Ql的基極提供偏置。所述偏置電路110包括晶體管Q2、電阻R1、 電阻R2和數(shù)字可調(diào)電阻R3。所述數(shù)字可調(diào)電阻R3和所述電阻R2依次串聯(lián)在輸入端P2和 晶體管的集電極之間，所述電阻Rl串聯(lián)于功率放大器Ql的基極與晶體管Q2的基極之間， 所述電阻R2和數(shù)字可調(diào)電阻R3的中間節(jié)點(diǎn)與晶體管Q2的基極相連，所述晶體管Q2的發(fā) 射極接地。為了使所述偏置電路110可以給功率放大器Ql提供更為精確的偏置，可以對(duì)所述 偏置電路Iio中的電阻R3進(jìn)行精確的修調(diào)以匹配整個(gè)電路的要。在現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)偏執(zhí)電 路中的電阻的修調(diào)一般都是采用激光修調(diào)或自適應(yīng)金屬層修調(diào)的方式進(jìn)行調(diào)整，如背景中 提到的那樣，上述方式都具有很大缺點(diǎn)或局限性。在本發(fā)明中，所述電阻R3采用數(shù)字可調(diào) 電阻，可以通過(guò)軟件編程來(lái)精確控制所述電阻R3的大小，這樣可以使得偏置電路110的設(shè) 計(jì)更為簡(jiǎn)單，性能更為精確可控，同時(shí)也可以降低所述偏置電路110對(duì)制造工藝的要求。所述數(shù)字可調(diào)電阻可以包括若干電阻單元和若干開(kāi)關(guān)單元，電阻單元和開(kāi)關(guān)單元 的數(shù)目可以根據(jù)工程需要來(lái)設(shè)計(jì)，對(duì)于RF直流偏置電路來(lái)說(shuō)，通常3或4個(gè)就夠了。通過(guò) 各個(gè)開(kāi)關(guān)單元的導(dǎo)通或截止的組合可以選擇部分或全部電阻單元的串聯(lián)或并聯(lián)并進(jìn)而形 成最終的數(shù)字可調(diào)電阻。因此，通過(guò)對(duì)所述開(kāi)關(guān)單元的導(dǎo)通或截止的控制可以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述 數(shù)字可調(diào)電阻的阻值的調(diào)整。各個(gè)開(kāi)關(guān)單元的控制信號(hào)分別來(lái)自一個(gè)存儲(chǔ)電路(未圖示)。 通過(guò)軟件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)電路的編程，從而可以控制各個(gè)開(kāi)關(guān)單元的導(dǎo)通或截止，進(jìn)而實(shí) 現(xiàn)對(duì)所述數(shù)字可調(diào)電阻的阻值的調(diào)整。這樣，對(duì)電阻R3的修調(diào)將變得異常簡(jiǎn)單，而可以進(jìn) 行反復(fù)的修調(diào)。圖2A示出了圖1中的偏置電路110中的數(shù)字可調(diào)電阻R3的一個(gè)示例，其中所述 數(shù)字可調(diào)電阻R3包括三個(gè)電阻單元R31、R32、R33以及四個(gè)開(kāi)關(guān)單元SW1、SW2、SW3、SW4，通 過(guò)控制所述開(kāi)關(guān)單元進(jìn)行電阻調(diào)整，比如開(kāi)關(guān)單元SWl和SW2都導(dǎo)通，其余開(kāi)關(guān)單元截止， 這樣R31由于短路而被跳過(guò)，則R3 = R32+R33 ；再比如開(kāi)關(guān)單元SW1、SW2、SW3導(dǎo)通，其余開(kāi) 關(guān)單元截止，這樣R31、R32由于短路而被跳過(guò)，則R3 = R33。圖2B示出了圖1中的偏置電路110中的數(shù)字可調(diào)電阻R3的另一個(gè)示例，其中此 示例與圖2A示出的示例的區(qū)別在于開(kāi)關(guān)單元的數(shù)目和排布方式，電阻調(diào)整方式相同。圖2C示出了圖1中的偏置電路110中的數(shù)字可調(diào)電阻R3的再一個(gè)示例。如圖所示，所述數(shù)字可調(diào)電阻R3包括相互串聯(lián)的N個(gè)電阻單元R31、R32、R3N和與N個(gè)電阻單 元對(duì)應(yīng)的N個(gè)開(kāi)關(guān)單元SW31、SW32、SW3N。在一個(gè)實(shí)施例中，可以設(shè)置R32 = 22、R31，
R33 = 2H*R31，......，R3N = 2H*R31，這樣可以獲得數(shù)字可調(diào)電阻R3的阻值范圍從0至
(2N-1)*R31的阻值范圍，其中N為自然數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，N個(gè)電阻的阻值可以是一致的， 比如均為10歐姆，也可以根據(jù)需要設(shè)置為各種阻值，比如分別為20歐姆、25歐姆和30歐姆等。圖2A、圖2B和圖2C僅僅是示例性的給出了三個(gè)例子，根據(jù)相同或類似的原理可以 設(shè)計(jì)出各種各樣的數(shù)字可調(diào)電阻。需要指出的是，本發(fā)明中的偏置電路110的結(jié)構(gòu)也可以采用其他類型的偏置電 路，只要該偏置電路能夠?yàn)楣β史糯笃鱍l提供偏置即可。所有的偏置電路在設(shè)計(jì)時(shí)通常都 會(huì)遇到電阻的修調(diào)問(wèn)題，采用本發(fā)明中的數(shù)字可調(diào)電阻可以使各種偏置電路的設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn) 單，性能更為精確可控。本發(fā)明中的相連或連接的含義不僅包括直接相接或連接，還包括間接相連或連 接，比如經(jīng)由一個(gè)電阻、功能電路后相連。上文對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了足夠詳細(xì)的具有一定特殊性的描述。所屬領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù) 人員應(yīng)該理解，實(shí)施例中的描述僅僅是示例性的，在不偏離本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍的前 提下做出所有改變都應(yīng)該屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍是由所述的權(quán) 利要求書(shū)進(jìn)行限定的，而不是由實(shí)施例中的上述描述來(lái)限定的。
權(quán)利要求
1.一種偏置電路，其特征在于其包括輸入端、輸出端、第二晶體管、第一電阻、第二 電阻和數(shù)字可調(diào)電阻，所述數(shù)字可調(diào)電阻和所述第二電阻依次串聯(lián)在所述輸入端和第二晶體管的集電極之 間，所述第一電阻串聯(lián)于所述輸出端和第二晶體管的基極之間，所述第二電阻和所述數(shù)字 可調(diào)電阻的中間節(jié)點(diǎn)與第二晶體管的基極相連，所述第二晶體管的發(fā)射極與地相連，其中所述偏置電路通過(guò)輸入端連接偏置電壓，通過(guò)輸出端為功率放大器提供偏置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏置電路，其特征在于，所述數(shù)字可調(diào)電阻包括若干電阻單 元和若干開(kāi)關(guān)單元，通過(guò)對(duì)所述開(kāi)關(guān)單元的導(dǎo)通或截止的控制來(lái)選擇部分或全部電阻單元 的串聯(lián)或并連以形成所述數(shù)字可調(diào)電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的偏置電路，其特征在于，各個(gè)開(kāi)關(guān)單元的控制信號(hào)分別來(lái)自 一個(gè)存儲(chǔ)電路，通過(guò)對(duì)存儲(chǔ)電路的編程實(shí)現(xiàn)對(duì)所述數(shù)字可調(diào)電阻的阻值的調(diào)整。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的偏置電路，其特征在于，所述電阻單元為N個(gè)，分別記為R31、 R32、R3N，其中設(shè)置:R32 = 22-1*R31，R33 = 23-1*R31，R3N = 2N-1*R31，其中 N 為自然數(shù)。
5.一種功率放大電路，其特征在于其包括功率放大器和為功率放大器提供偏置的 如權(quán)利要求1至4任一所述的偏置電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的功率放大電路，其特征在于，其還包括有輸入電容和輸出電容，所述輸入電容的一端連接所述功率放大器的基極，另一端輸入射頻輸入信號(hào)；所述輸 出電容的一端連接所述功率放大器的集電極，另一端輸出射頻放大信號(hào)。
7.一種偏置電路，其特征在于其包括有數(shù)字可調(diào)電阻，所述數(shù)字可調(diào)電阻包括若干 電阻單元和若干開(kāi)關(guān)單元，通過(guò)對(duì)所述開(kāi)關(guān)單元的導(dǎo)通或截止的控制來(lái)選擇部分或全部電 阻單元的串聯(lián)或并連以形成所述數(shù)字可調(diào)電阻。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的偏置電路，其特征在于，各個(gè)開(kāi)關(guān)單元的控制信號(hào)分別來(lái)自 一個(gè)存儲(chǔ)電路，通過(guò)對(duì)存儲(chǔ)電路的編程實(shí)現(xiàn)對(duì)所述數(shù)字可調(diào)電阻的阻值的調(diào)整。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的偏置電路，其特征在于，所述電阻單元為N個(gè)，分別記為R31、 R32、R3N，其中設(shè)置:R32 = 22-1*R31，R33 = 23-1*R31，R3N = 2N-1*R31，其中 N 為自然數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種偏置電路，其包括輸入端、輸出端、第二晶體管、第一電阻、第二電阻和數(shù)字可調(diào)電阻。所述數(shù)字可調(diào)電阻和所述第二電阻依次串聯(lián)在所述輸入端和第二晶體管的集電極之間，所述第一電阻串聯(lián)于所述輸出端和第二晶體管的基極之間，所述第二電阻和所述數(shù)字可調(diào)電阻的中間節(jié)點(diǎn)與第二晶體管的基極相連，所述第二晶體管的發(fā)射極與地相連。其中所述偏置電路通過(guò)輸入端連接偏置電壓，通過(guò)輸出端為功率放大器提供偏置。
文檔編號(hào)H03F3/20GK102006017SQ20101057040
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者任啟明, 雷良軍 申請(qǐng)人:無(wú)錫中普微電子有限公司