專利名稱:用于功率放大器的一種功率檢測(cè)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及晶體管放大器電路，具體而言涉及用于這種功率放大器電路的功率放大器電路和功率檢測(cè)電路。
背景技術(shù)：
這種類型的放大器常常用于高頻放大器，比方說(shuō)用于無(wú)線通信裝置中的那些，以及用于音頻放大器等等的那一些。在這種放大器中，特別是用于高頻電路的時(shí)候，需要顯示輸出級(jí)的功率電平。
在現(xiàn)有技術(shù)中，實(shí)現(xiàn)這一功能通常不外乎兩種技術(shù)。首先，可以在功率放大器的輸出端安裝一個(gè)定向耦合器或者分壓器，用來(lái)檢測(cè)提供給負(fù)載的信號(hào)的一部分，然后將這個(gè)樣本信號(hào)用于顯示負(fù)載功率?，F(xiàn)有技術(shù)中使用的第二種技術(shù)是用一個(gè)較小的晶體管跟功率晶體管并聯(lián)，產(chǎn)生功率放大器電流的一個(gè)樣本。然后將樣本電流傳遞到芯片外，在那里平均，提供負(fù)載中功率的一個(gè)近似顯示。
但是，現(xiàn)有技術(shù)解決方案有各種缺點(diǎn)。例如，定向耦合器體積很大，損耗較高，電阻分壓器性能較差，將電流樣本作為輸出功率的度量相對(duì)而言不太精確。
因此，需要一種功率檢測(cè)電路，用于功率放大器，它體積小巧，非常有效，實(shí)現(xiàn)起來(lái)也很容易，比現(xiàn)有技術(shù)中的功率檢測(cè)電路更加精確。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種功率檢測(cè)電路，用于功率放大器電路，它體積小巧，非常有效，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較容易，能夠用于比現(xiàn)有技術(shù)中的電路更加精確的放大器功率顯示。
按照本發(fā)明，這些目的是用一種用于放大輸入信號(hào)的功率放大器電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此本發(fā)明提供了一種功率放大器電路，用于放大輸入信號(hào)，該功率放大器電路包括一個(gè)放大晶體管，用于接收所述輸入信號(hào)并用于發(fā)送一個(gè)輸出信號(hào)；一個(gè)功率檢測(cè)電路，用于接收所述輸入信號(hào)并用于產(chǎn)生一個(gè)輸出電壓信號(hào)；所述功率檢測(cè)電路包括一個(gè)檢測(cè)晶體管，用于接收所述輸入信號(hào)和產(chǎn)生一個(gè)電流，所述電流正比于所述放大晶體管中的電流，所述檢測(cè)晶體管比所述放大晶體管??；所述功率檢測(cè)電路還包括與所述檢測(cè)晶體管相連接的一個(gè)平方平均電路，用于接收所述正比于所述放大晶體管中電流的電流，和產(chǎn)生所述輸出電壓信號(hào)，所述輸出電壓信號(hào)與所述放大晶體管的功率電平成正比，并正比于所述放大晶體管中電流的平方。
其中用于產(chǎn)生所述輸出電壓信號(hào)的所述平方平均電路還可以包括一個(gè)連接到所述輸出電壓信號(hào)的平均電路，用于平均所述輸出電壓信號(hào)。
其中用于產(chǎn)生所述輸出電壓信號(hào)的所述平方平均電路可以包括一個(gè)金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，所述金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的柵極用于接收所述正比于所述放大晶體管中電流的電流，所述金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的漏極用于提供正比于所述放大晶體管中的功率電平的所述輸出電壓信號(hào)。
其中用于產(chǎn)生所述輸出電壓信號(hào)所述輸出電壓的所述平方平均電路可以包括一個(gè)變換線性電路，所述變換線性電路由雙極晶體管組成，所述變換線性電路的輸入端用于接收所述正比于所述放大晶體管中電流的電流，所述變換線性電路的輸出端用于提供所述輸出電壓信號(hào)。
本發(fā)明還提供了具有上述的射頻功率放大器電路的無(wú)線通信裝置。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，功率檢測(cè)電路可以用一個(gè)簡(jiǎn)單的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者用一個(gè)雙極晶體管變換線性電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，它比金屬氧化物半導(dǎo)體電路更加復(fù)雜，但是它的精度更高。
本發(fā)明中的功率檢測(cè)電路具有許多優(yōu)點(diǎn)，它結(jié)構(gòu)緊湊，更加精確，成本低廉，實(shí)現(xiàn)起來(lái)也很容易。
通過(guò)下面描述的實(shí)施方案就能夠很清楚地看到本發(fā)明的這些方面和其它方面。
通過(guò)參考以下描述和附圖，能夠更加全面地了解本發(fā)明。



圖1說(shuō)明本發(fā)明中具有一個(gè)功率檢測(cè)電路的一個(gè)功率放大器電路的簡(jiǎn)化原理框圖；圖2是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施方案中功率檢測(cè)電路的一個(gè)簡(jiǎn)化原理圖；和圖3是本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施方案中功率檢測(cè)電路的一個(gè)原理圖。
在這個(gè)圖中，用相似的引用數(shù)字來(lái)表示相似的部件。
具體實(shí)施方式
在圖1中用原理框圖說(shuō)明放大從輸入端12輸入的信號(hào)Vin的一個(gè)功率放大器電路10。這個(gè)放大器電路包括一個(gè)放大晶體管14，用于放大通過(guò)一個(gè)輸入匹配網(wǎng)絡(luò)16從輸入端12輸入給晶體管14基極的輸入信號(hào)Vin。應(yīng)當(dāng)指出，功率放大器電路可以用于各種情形，比方說(shuō)音頻放大，或者是無(wú)線通信和因特網(wǎng)連接這樣的高頻放大，因此輸入信號(hào)Vin可以是一個(gè)音頻信號(hào)也可以是一個(gè)高頻信號(hào)。通過(guò)一個(gè)偏置網(wǎng)絡(luò)18從電源電壓給功率放大晶體管14提供偏置。應(yīng)當(dāng)明白，輸入匹配網(wǎng)絡(luò)16和偏置網(wǎng)絡(luò)18這樣的電路部分可以用本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員都了解的各種電路結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此這里不再詳細(xì)介紹。
功率放大器10的輸出電路包括一個(gè)集電極電阻20和一個(gè)輸出匹配網(wǎng)絡(luò)22，用于在輸出端24提供一個(gè)輸出電壓Vout，給電阻26供電。
按照本發(fā)明，用一個(gè)較小的晶體管28來(lái)獲得功率放大器晶體管14中的電流樣本，這個(gè)小晶體管的基極發(fā)射極電路跟功率晶體管14的并聯(lián)。但是，跟現(xiàn)有技術(shù)中采用晶體管28的輸出直接獲得功率度量的電路不同，本發(fā)明采用一種平方平均電路30，它的輸入端跟晶體管28的輸出端連接，以便產(chǎn)生正比于晶體管28電流平方的電壓，然后對(duì)這個(gè)電壓進(jìn)行平均。電路30在端子32上而產(chǎn)生一個(gè)輸出電壓VDET，它正比于放大晶體管14的功率電平，用它來(lái)代表功率電平比現(xiàn)有技術(shù)更加精確，因?yàn)楣β孰娖秸扔诜糯缶w管中電流值的平方平均值。用這一電路來(lái)實(shí)現(xiàn)功率檢測(cè)可以集成在功率放大器電路的同一塊芯片上，它能夠產(chǎn)生精確地代表放大晶體管功率電平的一個(gè)電壓。
在圖2中給出一種特別簡(jiǎn)單、特別緊湊的金屬氧化物半導(dǎo)體平方平均電路30。在這個(gè)圖中，檢測(cè)晶體管28的基極跟晶體管14的基極連接(見(jiàn)圖中的垂直虛線)，圖1中有更詳細(xì)的說(shuō)明，它的集電極通過(guò)跟一個(gè)電阻30和一個(gè)連接了二極管的PMOS 36跟電源Vcc連接。檢測(cè)晶體管28的集電極還跟第二個(gè)PMOS晶體管38的柵極連接，晶體管36為晶體管38產(chǎn)生一個(gè)門限電壓，電流通過(guò)電阻34產(chǎn)生一個(gè)電壓施加在晶體管38的柵極上，產(chǎn)生晶體管38的一個(gè)平方電流。這個(gè)平方電流通過(guò)電阻40，在端子32上產(chǎn)生一個(gè)檢測(cè)器輸出電壓VDET，它正比于放大晶體管的功率電平。為了在電路30中進(jìn)行平均，用一個(gè)電容器42跟電阻器40連接，生成一個(gè)簡(jiǎn)單的RC平均電路，從而使檢測(cè)器輸出電壓VDET是一個(gè)平均信號(hào)，精確地代表放大晶體管的功率電平。但是應(yīng)當(dāng)明白，也可以采用其它類型的已知平均電路。
功率檢測(cè)電路的第二個(gè)實(shí)施方案在圖3中給出，它采用一個(gè)雙極變換線性電路。跟圖2中的實(shí)施方案相比，這個(gè)電路不那么小巧，而且還要復(fù)雜一些，但是它的精度更高。
在這個(gè)實(shí)施方案中，檢測(cè)晶體管28的基極跟圖1和圖2連接，它的集電極跟包括雙極晶體管44和46的一個(gè)電流鏡像相連，這兩個(gè)晶體管跟一種普通的電流鏡像結(jié)構(gòu)相連。晶體管46的集電極跟二極管48和50串連，還跟晶體管52的基極連接。晶體管52的發(fā)射極跟晶體管54的基極和晶體管56的集電極連接，它們跟晶體管58和電流源60一起形成第二個(gè)電流鏡像。在這里描述的電路中，二極管48和50以及晶體管52和54構(gòu)成一個(gè)變換線性電路，其中兩個(gè)二極管上的電壓的和等于晶體管52和54基極發(fā)射極連接的電壓的和，兩個(gè)晶體管中電流的乘積等于兩個(gè)二極管中電流的乘積。這樣就使得晶體管54中的電流正比于檢測(cè)晶體管28的電流的平方除以晶體管52的電流。由于晶體管52中的電流基本上等于電流源60提供的電流，因此電流輸出更加精確，例如通過(guò)選擇電流源60的電流來(lái)補(bǔ)償電路的溫度變化。
通過(guò)讓晶體管54中的電流通過(guò)電阻62在端子32上產(chǎn)生功率檢測(cè)電路輸出電壓VDET，一個(gè)電容器64跟電阻器62并聯(lián)，形成一個(gè)簡(jiǎn)單的RC平均電路(雖然也可以采用其它類型的平均電路)，從而使輸出電壓VDET更加精確地代表放大晶體管中的功率電平。
通過(guò)這種方式，本發(fā)明提供一種功率檢測(cè)電路，用于適合高頻或者音頻放大器的功率放大器電路，它產(chǎn)生一個(gè)輸出，正比于放大晶體管中的功率電平。本發(fā)明中的電路緊湊、有效、制作起來(lái)很容易，能夠比現(xiàn)有技術(shù)更加精確地表示放大晶體管中的功率電平。
雖然描述本發(fā)明的時(shí)候針對(duì)了幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，但是應(yīng)當(dāng)明白，可以對(duì)這些細(xì)節(jié)進(jìn)行修改而不會(huì)偏離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍。因此，只要合適，就可以采用不同類型的功率放大電路、檢測(cè)電路、平方電路和平均電路。
權(quán)利要求
1.一種功率放大器電路(10)，用于放大輸入信號(hào)(VIN)，該功率放大器電路包括一個(gè)放大晶體管(14)，用于接收所述輸入信號(hào)(VIN)并用于發(fā)送一個(gè)輸出信號(hào)(VOUT)，一個(gè)功率檢測(cè)電路(28，30)，用于接收所述輸入信號(hào)(VIN)并用于產(chǎn)生一個(gè)輸出電壓信號(hào)(VDET)，所述功率檢測(cè)電路(28，30)包括一個(gè)檢測(cè)晶體管(28)，用于接收所述輸入信號(hào)(VIN)和產(chǎn)生一個(gè)電流，所述電流正比于所述放大晶體管(14)中的電流，所述檢測(cè)晶體管(28)比所述放大晶體管(14)??；所述功率檢測(cè)電路(28，30)還包括與所述檢測(cè)晶體管(28)相連接的一個(gè)平方平均電路(30)，用于接收所述正比于所述放大晶體管(14)中電流的電流，和產(chǎn)生所述輸出電壓信號(hào)(VDET)，所述輸出電壓信號(hào)與所述放大晶體管(14)的功率電平成正比，并正比于所述放大晶體管(14)中電流的平方。
2.如權(quán)利要求
1所述的功率放大器電路，其中用于產(chǎn)生所述輸出電壓信號(hào)(VDET)的所述平方平均電路(30)還包括一個(gè)連接到所述輸出電壓信號(hào)(VDET)的平均電路(40，42，62，64)，用于平均所述輸出電壓信號(hào)(VDET)。
3.如權(quán)利要求
1所述的功率放大器電路，其中用于產(chǎn)生所述輸出電壓信號(hào)(VDET)的所述平方平均電路(30)包括一個(gè)金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(38)，所述金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(38)的柵極用于接收所述正比于所述放大晶體管(14)中電流的電流，所述金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(38)的漏極用于提供正比于所述放大晶體管(14)中的功率電平的所述輸出電壓信號(hào)(VDET)。
4.如權(quán)利要求
1所述的功率放大器電路，其中用于產(chǎn)生所述輸出電壓信號(hào)所述輸出電壓的所述平方平均電路(30)包括一個(gè)變換線性電路(48，50，52，54)，所述變換線性電路(48，50，52，54)由雙極晶體管組成，所述變換線性電路的輸入端用于接收所述正比于所述放大晶體管(14)中電流的電流，所述變換線性電路的輸出端(32)用于提供所述輸出電壓信號(hào)(VDET)。
5.具有一個(gè)如上述任一權(quán)利要求
所述的射頻功率放大器電路(10)的一種無(wú)線通信裝置。
專利摘要
用于放大輸入信號(hào)的一種功率放大器電路包括一個(gè)放大晶體管和一個(gè)功率檢測(cè)電路。這個(gè)功率檢測(cè)電路包括一個(gè)電路，用于產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，它正比于放大晶體管中的功率電平。這可以通過(guò)產(chǎn)生正比于放大晶體管中電流平方的一個(gè)電壓，然后平均這個(gè)電壓來(lái)做到。通過(guò)這種方式，能夠更加精確地指示放大晶體管的功率電平。
文檔編號(hào)G01R21/06GKCN1214520SQ01800912
公開(kāi)日2005年8月10日 申請(qǐng)日期2001年4月3日
發(fā)明者T·索拉蒂, S·羅 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan