自適應偏置電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于提供向放大器提供自適應偏置信號的自適應偏置電路。本發(fā)明還 涉及包括放大器和所述自適應偏置電路的放大器裝置。本發(fā)明還涉及加入了所述放大器裝 置的集成電路和電子設備。
【背景技術】
[0002] 放大器的很多特征非常依賴于施加在放大器上的偏置電流。線性度和增益是這些 特征的兩個示例。當不要求高性能時，可以降低放大器的偏置電流。與此相反，當需要高線 性度和高增益時可以增加偏置電流。通常，當放大器的輸入信號具有高幅值時，會出現(xiàn)要求 高性能的情況。因此，期望將放大器的偏置電流適配為輸入信號的幅值的直接函數(shù)。這種 技術稱為自適應偏置。
[0003] 圖1示出了一種已有裝置，其通過自適應偏置組件2向放大器1提供自適應偏置 信號。自適應偏置組件包括檢測器3、比較器4、參考電路5和偏置電路6。檢測器3包括用 于對由放大器1放大的交變信號進行整流的整流器。整流后的信號和來自參考電路5的參 考信號一起施加到比較器4。偏置電路6使用比較器4的輸出來設置施加到放大器1的偏 置電流。因而，通常來說，除了施加偏置信號的偏置電路6之外，檢測器3還需要附加的二 極管和電容器，并且比較器4還需要比較器或放大器。具有這種自適應偏置組件2的部件 與用于實現(xiàn)該組件所需的模片區(qū)都都價格高昂。此外，部件增加了靜態(tài)電流，這對例如使用 電池操作的設備特別不利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于向放大器提供自適應偏置信號的自適應 偏置電路，該自適應偏置電路包括與絕對溫度正比（PTAT)電路，其中PTAT電路被配置為基 于用于由所述放大器放大的交變信號來調(diào)制偏置信號。
[0005] 使用PTAT電路作為自適應偏置電路是有利的。與絕對溫度正比電路（PTAT)或 △Vbe電流源偏置電路可被有效地集成并且對半導體區(qū)的要求相對較低。使用這種電路來 提供自適應偏置信號（具體地，被配置為使交變信號有效地調(diào)制其偏置信號輸出的電路） 是有利的。交變信號可包括射頻（RF)信號。將要理解的是，PTAT電路可被配置為接收放 大器放大前或放大后的交變信號。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種被配置為從第一方面中的自適應偏置電路接 收自適應偏置信號的放大器裝置。因此，提供了一種用于放大交變信號的放大器裝置，包 括：放大器和自適應偏置電路，放大器被配置為接收用于放大的交變信號和來自自適應偏 置電路的用于偏置放大器的偏置信號，自適應偏置電路包括與絕對溫度正比（PTAT)電路， 其中PTAT電路被配置為接收交變信號以及基于可以來自放大器的輸入或輸出的交變信號 調(diào)制偏置信號。
[0007]PTAT電路可被配置為接收交變輸入信號，以整流交變輸入信號。因此，交變信號可 施加于通常用于提供溫度依賴信號的PTAT電路的部件，其中所述部件充當整流器，從而交 變信號的幅值可用于提供自適應偏置信號。
[0008] PTAT電路包括第一晶體管和第二晶體管，第一晶體管和第二晶體管中的每一個都 包括基極端子、集電極端子和發(fā)射極端子，第一晶體管和第二晶體管通過它們各自的基極 端子之間的基極連接耦合在一起。將要理解的是，耦合可包括電耦合或電連接。該電路還 可以包括耦合在第一晶體管的發(fā)射極端子處的電阻。第一晶體管和/或第二晶體管可包括 雙極結晶體管或包括MOS晶體管。電阻可以接地。
[0009] PTAT電路可被配置為由第一晶體管的結對交變信號進行整流。
[0010]PTAT電路可被配置為在第一晶體管的基極端子處接收交變輸入信號。
[0011] PTAT電路可包括被布置為與電阻并聯(lián)的濾波電容，并且電阻和濾波電容與地電勢 耦合。因為電容用于調(diào)節(jié)釋放時間，所以晶體管的基極-發(fā)射極結、電阻和濾波電容可被認 為是峰值檢測器。此外，濾波電容可被認為從整流后的RF信號中濾出諧波。
[0012] 該布置可包括具有第一極板和第二極板的米樣電容，第一極板親合到放大器的輸 出，用于接收交變輸入信號，并且第二極板耦合到第二晶體管的基極端子。備選地，采樣電 容可以在由放大器放大前接收交變信號。
[0013] 第二晶體管可包括將其集電極端子耦合到其基極端子的端子間連接。
[0014] 端子間連接可耦合到基極連接上的節(jié)點，其中PTAT電路包括位于所述節(jié)點和第 一晶體管的基極端子之間的第一隔離電阻以及位于所述節(jié)點和第二晶體管的基極端子之 間的第二隔離電阻。所述節(jié)點可耦合到所述電容的第一極板，并且所述電容的第二極板耦 合到地電勢。隔離電阻可具有相同的電阻，或者它們的比值與第一和第二電阻的電流/面 積比相關。由于當不存在任何交變信號或RF信號時，將保持響應于溫度的電路操作，所以 這是有利的。
[0015] 第二晶體管的發(fā)射極端子可以耦合到地電勢。PTAT電路可被配置為從放大器的輸 出或放大器的輸入接收交變信號。放大器可包括多級。
[0016] PTAT電路可以與電流鏡像電路相關聯(lián)，使得施加于第一和第二晶體管的集電極端 子的電流相等。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種集成電路，包括本發(fā)明第一方面中的自適應 偏置電路或本發(fā)明第二方面中限定的放大器裝置。
[0018] 該集成電路可包括用于衛(wèi)星導航設備的放大器模塊。例如全球定位系統(tǒng)（GPS)設 備或其他位置感知電子設備。本發(fā)明還適于在積極環(huán)境中演進的任意其他無線電系統(tǒng)，例 如蜂窩電話（加入了町？1、100嫩、1^^、藍牙等）、針對傳感器布置的工業(yè)無線電網(wǎng)絡（包含 ZigBee、低能藍牙等）等等。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種包括在本發(fā)明的第二方面中限定的放大器裝 置的電子設備。
[0020] 該電子設備可包括移動電話、衛(wèi)星導航設備或其他位置感知設備。
【附圖說明】
[0021] 通過示例方式，以下參考附圖詳細描述本發(fā)明的實施例，其中：
[0022] 圖1示出了具有自適應偏置組件的已知放大器的示意圖；
[0023] 圖2示出了具有自適應偏置電路的放大器的實施例的示意圖；
[0024] 圖3示出了圖2的自適應偏置電路的示意圖，以及
[0025] 圖4示出了示例性PTAT電路。
【具體實施方式】
[0026] 圖2示出了具有自適應偏置電路21的放大器20,自適應偏置電路21被配置為對 放大器20施加偏置信號22。放大器20被配置為放大交變信號，具體地是RF信號。放大器 20被配置為在放大器輸入24處接收交變信號23,并在放大器輸出25處提供交變信號的放 大版本。然后，可將交變信號施加于負載26。
[0027]自適應偏置電路21包括PTAT電路，PTAT電路被配置為接收交變信號。自適應偏 置電路可包括基于AVBE的電流源（PTAT)電路?？山?jīng)由采樣電容27接收交變信號。已知 PTAT電路的部件可用于整流交變信號，使得其可用于調(diào)制PTAT電路21的輸出，從而PTAT 電路21的輸出包括自適應偏置信號。因此，PTAT電路生成用于放大器的偏置信號，其與放 大器所接收的用于放大的交變信號是適應的。
[0028] 圖4示出了標準PTAT電路，其形成本發(fā)明的自適應偏置電路21的基礎。PTAT電 路40包括第一晶體管41和第二晶體管42,在本例中其包括雙極結晶體管。第一晶體管41 的基極端子通過基極連接43耦合或電連接到第二晶體管42的基極端子。第一和第二晶體 管的發(fā)射極端子耦合到地電勢，其中第一晶體管41的發(fā)射極端子經(jīng)由電阻44耦合到地電 勢。第二晶體管42的集電極端子通過端子間連接器45電耦合到基極連接器43上的節(jié)點 46。PTAT電路包括耦合到第一晶體管41的集電極端子的第一端子47和耦合到第二晶體管 42的集電極端子的第二端子48。本領域技術人員將要理解的是，盡管可以交替地提供向第 一和第二晶體管41、42提供基本相等的電流的電流源，但是電流鏡像電路可以向集電極端 子47、48提供電流。
[0029] 圖3更詳細地示出了自適應偏置電路21。自適應偏置電路21基于PTAT電路，并 且包括第一晶體管28和第二晶體管29,在本例中其包括雙極結晶體管。第一晶體管28包 括集電極端子28c、基極端子28b和發(fā)射極端子28e。類似地，第二晶體管29包括集電極端 子29c、基極端子29b和發(fā)射極端子29e。第一晶體管28的基極端子28b通過基極連接器 30電耦合到第二晶體管29的基極端子29b。發(fā)射極端子29e耦合到地電勢。第一晶體管 的發(fā)射極端子28e經(jīng)由電阻31耦合到地電勢。第二晶體管29的集電極端子29c通過端子 間連接器32電耦合到基極連接器30上的節(jié)點33。
[0030] 示意性示出交變信號或RF信號被示為向自適應偏置電路21直接施加（通過DC 阻斷電容37)的交流源35。交變信號可包括向放大器20的輸入24提供的未放大的交變信 號，或者可包括從放大器20的輸出25