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功率放大电路的制作方法

文档序号:24942096发布日期:2021-05-04 11:35
功率放大电路的制作方法

本发明涉及功率放大电路。



背景技术:

在便携电话等移动体通信机中,为了将向基站发送的无线电频率(rf:radiofrequency)信号的功率放大而使用功率放大电路。

例如,在专利文献1中记载有一种放大器的保护电路,其具备检测功率放大器的漏极电流的漏极电流检测部、将比较检测信号与基准电压而得到的比较结果输出的比较器、以及设置在电源与功率放大器之间的开关电路。比较器经由锁存电路向开关电路供给表示比较结果的输出信号。当漏极电流检测部检测到过电流时,比较器的输出信号电平成为“h”,该信号被供给到开关电路,开关电路从电源切断功率放大器。由此,保护放大器免受过大的漏极电流的破坏。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开平9-199950号公报



技术实现要素:

发明要解决的课题

但是,在专利文献1所记载的保护电路中,开关电路相对于放大器设置在漏极侧,因此产生时间延迟。另外,在放大器的漏极侧存在开关电路时,存在由于电阻成分而产生损耗(输出的下降)从而使rf特性劣化的情况。

对此,本发明的目的在于,提供一种使过电流或过电压保护功能的动作速度提高的功率放大电路。

用于解决课题的手段

本发明的一方式的功率放大电路具备:放大器,其将无线电频率信号放大后输出;偏置电流供给电路,其向放大器供给偏置电流;检测电路,其检测向放大器供给的电流或电压是否为规定阈值以上;以及抽取电路,在检测电路检测到电流或电压为规定阈值以上的情况下,该抽取电路抽取向放大器供给的偏置电流的至少一部分。

根据该方式,在检测到过电流或过电压的情况下,抽取电路直接抽取从偏置电流供给电路向放大器供给的偏置电流,由此,放大器的动作停止,从而过电流或过电压保护功能的动作速度提高。

发明效果

根据本发明,能够提供使过电流或过电压保护功能的动作速度提高的功率放大电路。

附图说明

图1是第一实施方式的功率放大电路1a的概要电路结构的一例。

图2是示出控制部3具备的各电路的结构的一例的图。

图3是示出第一实施方式的功率放大电路1a的动作的时序图的一例。

图4是第二实施方式的功率放大电路1b的概要电路结构的一例。

图5是第三实施方式的功率放大电路1c的概要电路结构的一例。

图6是第四实施方式的功率放大电路1d的概要电路结构的一例。

图7是第五实施方式的功率放大电路1e的概要电路结构的一例。

图8是示出控制部3具备的过电流检测电路30的电路结构的一例的图。

图9是示出控制部3具备的过电流检测电路30的动作的时序图的一例。

具体实施方式

参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。(需要说明的是,在各图中标注有相同标记的部分具有相同或同样的结构。)

[第一实施方式]

(1)结构

(1-1)功率放大电路1a

图1是第一实施方式的功率放大电路1a的概要电路结构的一例。如图1所示,功率放大电路1a例如具备放大部2、控制部3、电流检测元件r1、以及电感器l1。

(1-2)放大部2

放大部2例如具备功率放大器amp1和偏置电流供给电路20。

(1-2-1)功率放大器amp1

功率放大器amp1(放大器)例如包括晶体管。经由电流检测元件r1及电感器l1向功率放大器amp1供给电源电压vcc。从电源电压vcc向功率放大器amp1流入电流icc。功率放大器amp1接受作为无线电频率信号(rf信号)的输入信号pin的供给,将该信号放大,将输出信号pout输出。

(1-2-2)偏置电流供给电路20

偏置电流供给电路20是用于向功率放大器amp1供给偏置电流ib2的电路,例如包括晶体管q1、q2、qd1、qd2、电阻元件r2、r3、r4。

晶体管q2(第一晶体管)的集电极与后述的iec电流电路32连接,发射极经由电阻元件r2而与功率放大器amp1连接,基极经由电阻元件r3而与ibias电流电路33连接。晶体管q2从iec电流电路32接受集电极电流iec的供给,从ibias电流电路33接受基极电流ibias的供给。晶体管q2从发射极经由电阻元件r2向功率放大器amp1供给偏置电流ib2。需要说明的是,晶体管q2也可以是fet。在该情况下,将集电极替换为漏极、将发射极替换为源极、将基极替换为栅极来读即可。

晶体管q1(第二晶体管)的集电极连接在晶体管q2与电阻元件r2之间,发射极接地到gnd,基极经由电阻元件r4而与电流抽取电路34连接。在规定的条件下,从电流抽取电路34向晶体管q1的基极供给电流ishut。当供给电流ishut时,晶体管q1导通,从向功率放大器amp1供给的偏置电流ib2抽取电流ib1(晶体管q1的集电极电流)。需要说明的是,晶体管q1也可以为fet。在该情况下,将集电极替换为漏极、将发射极替换为源极、将基极替换为栅极来读即可。另外,为了使fet导通而从电流抽取电路34供给电压。

(1-3)控制部3

图2是示出控制部3具备的各电路的结构的一例的图。如图2所示,控制部3例如具备过电流检测电路30、电流切断电路31、iec电流电路32、ibias电流电路33、以及电流抽取电路34。

(1-3-1)过电流检测电路30

过电流检测电路30针对流入功率放大器amp1的电流通过电流检测元件r1检测电流,将表示检测结果的信号向电流切断电路31输出。过电流检测电路30例如包括电流检测元件r1和比较器301。电流检测元件r1是电阻元件,如图1所示,一端被供给电源电压vcc,另一端与电感器l1的一端连接。比较器301的同相输入端子连接在电流检测元件r1与电感器l1之间,向反相输入端子供给基准电压vref,根据它们的比较结果而输出h(高)电平或l(低)电平的电压vdet。基准电压vref能够设定为,在流入功率放大器amp1的电流icc成为规定阈值以上(过电流)的情况下,比较器301的输出电压vdet反相。即,过电流检测电路30针对流入功率放大器amp1的电流而检测电流,作为检测结果将比较器301的输出信号供给到电流切断电路31。因此,过电流检测电路30比较在电流检测元件r1的电压下降时产生的电压与基准电压vref,将vdet信号作为h电平或l电平输出。因此,希望电流检测元件r1的电阻值的偏差小且电阻值小(10mω~30mω左右)。

(1-3-2)电流切断电路31

电流切断电路31根据从过电流检测电路30供给的上述检测结果,向后述的iec电流电路32、ibias电流电路33及电流抽取电路34分别供给控制信号。电流切断电路31例如具备逆变器311、312、313。逆变器311、312、313是逻辑门,使输入的电压电平反转而输出。具体而言,逆变器311、312、313在被输入h电平的电压的情况下将l电平的电压输出,在被输入l电平的电压的情况下将h电平的电压输出。逆变器311从输入端及输出端分别向iec电流电路32供给控制信号。逆变器312从输入端及输出端分别向ibias电流电路33供给控制信号。逆变器313从输入端及输出端分别向电流抽取电路34供给控制信号。

(1-3-3)iec电流电路32

iec电流电路32例如具备恒流源is1、p沟道mosfet321、322、323、以及n沟道mosfet324。p沟道mosfet321、323是“第三晶体管”、“第四晶体管”的一例,p沟道mosfet322是“第五晶体管”的一例,n沟道mosfet324是“第六晶体管”的一例。向p沟道mosfet321的源极供给电源电压vbat,p沟道mosfet321的漏极与栅极被二极管连接,p沟道mosfet323的栅极与p沟道mosfet322的漏极、恒流源is1连接。向p沟道mosfet323的源极供给电源电压vbat,p沟道mosfet323的漏极与n沟道mosfet324的漏极及放大部2内的偏置电流供给电路20的晶体管q2的集电极连接。恒流源is1连接在p沟道mosfet321的漏极与gnd之间。因此,p沟道mosfet321、323构成电流镜电路。向p沟道mosfet322的源极供给电源电压vbat,p沟道mosfet322的栅极与逆变器311的输出端子连接。n沟道mosfet324的漏极与p沟道mosfet323的漏极连接,源极接地到gnd,栅极与逆变器311的输入端子连接。另外,p沟道mosfet322和n沟道mosfet324通过电流切断电路31的逆变器311的输入端子电压电平或输出端子电压电平来控制iec电流电路32的输出电流iec的供给。

在通常动作时(未检测到过电流时),过电流检测电路30(比较器301)的输出电压vdet为l电平,因此,逆变器311的输入端为l电平,输出端为h电平。此时,由于从逆变器311的输出端向p沟道mosfet322的栅极供给h电平的信号,因此,p沟道mosfet322截止,由于从逆变器311的输入端向n沟道mosfet324的栅极供给l电平的信号,因此,n沟道mosfet324截止。因此,在通常动作时,在p沟道mosfet321流动恒流源is1所产生的电流,在p沟道mosfet323流动与该电流相同的量的镜电流。而且,从p沟道mosfet323的漏极向晶体管q2的集电极供给该镜电流作为电流iec。

在检测到过电流时,过电流检测电路30(比较器301)的输出电压vdet为h电平,因此,逆变器311的输入端为h电平,输出端为l电平。此时,由于从逆变器311的输出端向p沟道mosfet322的栅极供给l电平的信号,因此,p沟道mosfet322导通,由于从逆变器311的输入端向n沟道mosfet324的栅极供给h电平的信号,因此,n沟道mosfet324导通。因此,p沟道mosfet322成为导通,mosfet321、323的栅极电压成为vbat电压,栅极-源极间的电压差消失,mosfet323成为截止。另一方面,n沟道mosfet324成为导通,mosfet323的漏极成为与gnd连接的形式。因此,不向晶体管q2供给iec电流。在检测到过电流时,从p沟道mosfet323的漏极向晶体管q2供给的iec电流为0(a)。

(1-3-4)ibias电流电路33

ibias电流电路33例如具备恒流源is2、p沟道mosfet331、332、333、以及n沟道mosfet334。p沟道mosfet331、333是“第七晶体管”、“第八晶体管”的一例,p沟道mosfet332是“第九晶体管”的一例,n沟道mosfet334是“第十晶体管”的一例。向p沟道mosfet331的源极供给电源电压vbat,p沟道mosfet331的漏极与栅极被二极管连接,p沟道mosfet333的栅极与p沟道mosfet332的漏极、恒流源is2连接。向p沟道mosfet333的源极供给电源电压vbat,p沟道mosfet333的漏极经由n沟道mosfet334的漏极和放大部2内的偏置电流供给电路20的电阻元件r3而与晶体管q2的基极及晶体管qd1的集电极和栅极连接。恒流源is2连接在p沟道mosfet331的漏极与gnd之间。因此,p沟道mosfet331、333构成电流镜电路。向p沟道mosfet332的源极供给电源电压vbat,p沟道mosfet332的栅极与逆变器312的输出端子连接。n沟道mosfet334的漏极与p沟道mosfet333的漏极连接,源极接地到gnd,栅极与逆变器312的输入端子连接。另外,p沟道mosfet332和n沟道mosfet334通过电流切断电路31的逆变器312的输入端子电压电平或输出端子电压电平来控制ibias电流电路33的输出电流ibias的供给。

在通常动作时(未检测到过电流时),过电流检测电路30(比较器301)的输出电压vdet为l电平,因此,逆变器312的输入端为l电平,输出端为h电平。此时,由于从逆变器312的输出端向p沟道mosfet332的栅极供给h电平的信号,因此,p沟道mosfet332截止,由于从逆变器312的输入端向n沟道mosfet334的栅极供给l电平的信号,因此,n沟道mosfet334截止。因此,在通常动作时,在p沟道mosfet331流动恒流源is2所产生的电流,在p沟道mosfet333流动与该电流相同的量的镜电流。而且,该镜电流作为电流ibias从p沟道mosfet333的漏极经由电阻元件r3向晶体管qd1、qd2及晶体管q2的基极供给电流。

在检测到过电流时,过电流检测电路30(比较器301)的输出电压vdet为h电平,因此,逆变器311的输入端为h电平,输出端为l电平。此时,由于从逆变器312的输出端向p沟道mosfet332的栅极供给l电平的信号,因此,p沟道mosfet332导通,由于从逆变器311的输入端向n沟道mosfet334的栅极供给h电平的信号,因此,n沟道mosfet334导通。因此,p沟道mosfet332成为导通,mosfet331、333的栅极电压成为vbat电压,栅极-源极间的电压差消失,mosfet333成为截止。另一方面,n沟道mosfet334成为导通,mosfet333的漏极成为与gnd连接的形式。因此,不供给ibias电流。在检测到过电流时,从p沟道mosfet333的漏极向偏置电流供给电路20供给的ibias电流为0(a)。

需要说明的是,功率放大电路1a在偏置电流供给电路20为电压控制方式的情况下,也可以代替ibias电流电路33而具备电压控制电路,该电压控制电路控制向晶体管q2的基极施加电压的偏置电压。

(1-3-5)电流抽取电路34

电流抽取电路34例如具备恒流源is3、p沟道mosfet341、342、343、以及n沟道mosfet344。向p沟道mosfet341的源极供给电源电压vbat,p沟道mosfet341的漏极与栅极被二极管连接,p沟道mosfet343的栅极与p沟道mosfet342的漏极、恒流源is3连接。向p沟道mosfet343的源极供给电源电压vbat,p沟道mosfet343的漏极经由n沟道mosfet344漏极和放大部2内的偏置电流供给电路20的电阻元件r4而与晶体管q1的基极连接。恒流源is3连接在p沟道mosfet341的漏极与地之间。因此,p沟道mosfet341、343构成电流镜电路。向p沟道mosfet342的源极供给电源电压vbat,p沟道mosfet342的栅极与逆变器313的输入端子连接。n沟道mosfet344的漏极与p沟道mosfet343的漏极连接,源极接地到gnd,栅极与逆变器313的输出端子连接。另外,p沟道mosfet342和n沟道mosfet344通过电流切断电路31的逆变器313的输入端子电压电平或输出端子电压电平来控制电流抽取电路34的输出电流ishut的供给。

在通常动作时(未检测到过电流时),过电流检测电路30(比较器301)的输出电压vdet为l电平,因此,逆变器311的输入端为l电平,输出端为h电平。此时,由于从逆变器313的输入端向p沟道mosfet342的栅极供给l电平的信号,因此,p沟道mosfet342导通,由于从逆变器313的输出端向n沟道mosfet344的栅极供给h电平的信号,因此,n沟道mosfet344导通。因此,p沟道mosfet342成为导通,mosfet341、343的栅极电压成为vbat电压,栅极-源极间的电压差消失,mosfet343成为截止。另一方面,n沟道mosfet344成为导通,mosfet343的漏极成为与gnd连接的形式。因此,不供给ishut电流。在通常动作时,从p沟道mosfet343的漏极向晶体管q1供给的ishut电流为0(a)。

在检测到过电流时,过电流检测电路30(比较器301)的输出电压vdet为h电平,因此,逆变器311的输入端为h电平,输出端为l电平。此时,由于从逆变器313的输入端向p沟道mosfet342的栅极供给h电平的信号,因此,p沟道mosfet342截止,由于从逆变器313的输出端向n沟道mosfet344的栅极供给l电平的信号,因此,n沟道mosfet344截止。因此,在检测到过电流时,在p沟道mosfet341流动恒流源is3所产生的电流,在p沟道mosfet343流动与该电流相同的量的镜电流。而且,从p沟道mosfet343的漏极经由电阻元件r4向晶体管q1供给该镜电流作为电流ishut。由此,晶体管q1导通,从偏置电流ib2抽取电流ib1(晶体管q1的集电极电流)。

(2)动作

图3是示出第一实施方式的功率放大电路1a的动作的时序图的一例。(a)示出在电流检测元件r1流动的电流icc的时间变化。(b)示出过电流检测电路30的输出电压vdet的时间变化。(c)示出iec电流电路32供给的电流iec、ibias电流电路33供给的电流ibias、以及电流抽取电路34供给的电流ishut的时间变化。(d)示出晶体管q1的集电极电流ib1的时间变化。(e)示出从晶体管q2供给的功率放大器amp1的偏置电流ib2的时间变化。

(2-1)在时刻t1之前

在通常动作的时刻t1之前,从电源电压vcc向功率放大器amp1流入的电流icc不超过用于检测过电流的规定阈值it(a),取规定的值(图3的(a))。此时,过电流检测电路30的输出电压vdet是与l电平对应的0(v)(图3的(b))。另外,如上所述,从iec电流电路32向偏置电流供给电路20供给规定的电流iec,从ibias电流电路33向偏置电流供给电路20供给规定的电流ibias(图3的(c))。另外,从电流抽取电路34供给的电流ishut为0(a)(图3的(c))。由于电流ishut为0(a),因此,晶体管q1的集电极电流ib1为0(a),从功率放大器amp1的偏置电流ib2向晶体管q1侧抽取的电流为0(a)(图3的(d))。如上所述,由于向偏置电流供给电路20供给电流iec及电流ibias,因此,从晶体管q2的集电极向功率放大器amp1供给规定的偏置电流ib2(图3的(e))。

(2-2)时刻t1~t2

在过电流流动的时刻t1~t2,从电源电压vcc向功率放大器amp1流入的电流icc在小于用于检测过电流的规定阈值it(a)的区域与时间的经过一起增加(图3的(a))。此时,电流icc未超过规定阈值it(a),因此,过电流检测电路30的输出电压vdet依然保持为l电平(图3的(b))。另外,伴随着电流icc的增加,从晶体管q2向功率放大器amp1流入的偏置电流ib2增加(图3的(e)),晶体管q2的集电极电流即电流iec也增加(图3的(c))。另一方面,从ibias电流电路33向偏置电流供给电路20供给规定的电流ibias(图3的(c))。另外,从电流抽取电路34供给的电流ishut保持为0(a)(图3的(c))。由于电流ishut为0(a),因此,晶体管q1的集电极电流ib1为0(a),从功率放大器amp1的偏置电流ib2向晶体管q1侧抽取的电流ib1也为0(a)(图3的(d))。

(2-3)时刻t2~t3

在检测到过电流的时刻t2,电流icc到达规定阈值it(a)。此时,过电流检测电路30的输出电压vdet从l电平向h电平反相(图3的(b))。在过电流检测电路30的输出电压vdet刚刚从l电平向h电平反相之后,从iec电流电路32依然向偏置电流供给电路20供给规定的电流iec,从ibias电流电路33依然向偏置电流供给电路20供给规定的电流ibias(图3的(c))。另一方面,如上所述,由于过电流检测电路30的输出电压vdet从l电平向h电平反相,因此,从电流抽取电路34向晶体管q1的基极供给规定的电流ishut(图3的(c))。由此,电流ib1开始流入晶体管q1的集电极,电流ib1与时间的经过一起增加(图3的(d))。从晶体管q2向晶体管q1侧渐渐抽取电流ib1,因此,从晶体管q2向功率放大器amp1供给的偏置电流ib2与时间的经过一起减少(图3的(e))。由此,从电源电压vcc向功率放大器amp1流入的电流icc也渐渐减少(图3的(a))。

(2-4)时刻t3以后

在时刻t3,从电源电压vcc向功率放大器amp1流入的电流icc成为0(a)(图3的(a))。这样,从iec电流电路32向偏置电流供给电路20供给的电流iec以及从ibias电流电路33向偏置电流供给电路20供给的电流ibias分别成为0(a)(图3的(c))。而且,从晶体管q2向功率放大器amp1供给的偏置电流ib2也成为0(a)(图3的(e)),从功率放大器amp1的偏置电流ib2向晶体管q1侧抽取的电流ib1也成为0(a)(图3的(d)),功率放大器amp1停止动作。

如以上所述,第一实施方式的功率放大电路1a在检测到过电流的情况下,晶体管q1直接抽取功率放大器amp1的偏置电流ib2,因此,过电流保护功能的动作速度提高。

[第二实施方式]

在第二实施方式中,省略针对与第一实施方式共同的事项的记述,仅对不同点进行说明。图4是第二实施方式的功率放大电路1b的概要电路结构的一例。第二实施方式的功率放大电路1b具备能够应用于使用两种频带的双频带方式的结构。

如图4所示,功率放大电路1b所具备的放大部2还具备功率放大器amp2和偏置电流供给电路21。功率放大器amp1及amp2分别对应于不同的频带。

功率放大器amp2(第二放大器)例如包括晶体管。经由电流检测元件r5及电感器l2向功率放大器amp2供给电源电压vcc。从电源电压vcc向功率放大器amp2流入电流iccb。功率放大器amp2接受作为无线电频率信号(rf信号)的输入信号pin的供给,将该信号放大后将输出信号pout输出。

偏置电流供给电路21(第三偏置电流供给电路)是用于向功率放大器amp2供给偏置电流ib2b(第三偏置电流)的电路,例如包括晶体管q3、q4、qd3、qd4、电阻元件r6、r7、r8。

晶体管q4(第三晶体管)的集电极与iec电流电路32连接,发射极经由电阻元件r6而与功率放大器amp2连接,基极经由电阻元件r7而与ibias电流电路33连接。晶体管q4从iec电流电路32接受集电极电流iecb的供给,从ibias电流电路33接受基极电流ibiasb的供给。晶体管q4从发射极经由电阻元件r6向功率放大器amp2供给偏置电流ib2b。

晶体管q3(第四晶体管)的集电极连接在晶体管q4与电阻元件r6之间,发射极接地到gnd,基极经由电阻元件r8而与电流抽取电路34连接。在规定的条件下,从电流抽取电路34向晶体管q3的基极供给电流ishutb。当供给电流ishutb时,晶体管q3导通,从向功率放大器amp2供给的偏置电流ib2b抽取电流ib1b(晶体管q3的集电极电流)。

另外,如图4所示,功率放大电路1b所具备的控制部3还具备过电流检测电路30b(第二电流检测电路)和逻辑电路35。过电流检测电路30b具有与过电流检测电路30同样的结构。过电流检测电路30及30b分别针对功率放大器amp1及amp2的集电极电流icc及iccb而检测过电流,将表示检测结果的信号向逻辑电路35输出。逻辑电路35接受控制信号的供给,将过电流检测电路30或30b的输出信号供给到电流切断电路31。

如以上所述,在第二实施方式的功率放大电路1b中,具备针对多个频带分别检测过电流的结构,因此,能够按照每个频带进行过电流保护。

[第三实施方式]

在第三实施方式中,省略针对与第一实施方式共同的事项的记述,仅对不同点进行说明。图5是第三实施方式的功率放大电路1c的概要电路结构的一例。第三实施方式的功率放大电路1c是第一实施方式的功率放大电路1a的偏置电流供给电路20不同的方式。第一实施方式的功率放大电路1a的偏置电流供给电路20是将二极管连接了两级的方式,与此相对,第三实施方式的功率放大电路1c的偏置电流供给电路20采用电流镜的方式。

第三实施方式的功率放大电路1c的偏置电流供给电路20是代替晶体管qd1、qd2而包括晶体管q5和电阻元件r9的电流镜类型的偏置电流供给电路方式。

晶体管q5(第五晶体管)的集电极与电阻元件r3的另一端及晶体管q2的基极连接,基极与电阻元件r9的一端连接,发射极接地到gnd。电阻元件r9的一端与晶体管q5的基极连接,另一端与晶体管q2的发射极及晶体管q1的集电极连接。由此,晶体管q5和功率放大器amp1构成电流镜连接。

[第四实施方式]

在第四实施方式中,省略针对与第一实施方式共同的事项的记述,仅对不同点进行说明。图6是第四实施方式的功率放大电路1d的概要电路结构的一例。第四实施方式的功率放大电路1d的电流检测的方法与第一实施方式的功率放大电路1a的电流检测的方法不同,代替电流检测元件r1而采用使用复制晶体管rep1来检测过电流的方式。

如图6所示,第四实施方式的功率放大电路1d的放大部2包括复制晶体管rep1。复制晶体管rep1是尺寸比功率放大器amp1小(如后所述,为1/n)的晶体管,是与功率放大器amp1所包含的晶体管同样地将向基极输入的电流放大并输出的电流放大元件(放大晶体管)。另外,复制晶体管rep1检测追随于功率放大器amp1的集电极电流icc的电流irp,因此,作为电流检测元件发挥功能。复制晶体管rep1的集电极与后述的低通滤波器40所具有的电感器l3的另一端连接。向复制晶体管rep1的集电极流入集电极电流irp。向复制晶体管rep1的基极供给输入信号pin。另外,经由电阻元件r2从晶体管q2向复制晶体管rep1的基极供给偏置电流ib2的一部分。

另外,如图6所示,第四实施方式的功率放大电路1d具备低通滤波器40。低通滤波器40包括电容器c1和电感器l3。电容器c1的一端与后述的过电流检测电路36的p沟道mosfet362的漏极及电感器l3的一端连接,另一端接地到gnd。电感器l3的一端与电容器c1的一端连接,另一端与复制晶体管rep1的集电极连接。

另外,如图6所示,第四实施方式的功率放大电路1d的控制部3包括过电流检测电路36。过电流检测电路36包括p沟道mosfet361、362、电阻元件r10、比较器363、以及基准电压源vs。p沟道mosfet362被二极管连接,向p沟道mosfet362的源极供给电源电压vcc,p沟道mosfet362的漏极经由低通滤波器40而与复制晶体管rep1的集电极连接。向p沟道mosfet361的源极供给电源电压vcc,p沟道mosfet361的栅极与p沟道mosfet362的栅极连接,p沟道mosfet361的漏极与比较器363的同相输入端子及电阻元件r10的一端连接。电阻元件r10的一端与比较器363的同相输入端子及p沟道mosfet361的漏极连接,另一端接地到gnd。从基准电压源vs向比较器363的反相输入端子供给基准电压vref2。

p沟道mosfet361及362构成电流镜连接。因此,在p沟道mosfet361中流动从p沟道mosfet362经由低通滤波器40流入复制晶体管rep1的集电极的集电极电流irp。而且,通过电阻元件r10将该集电极电流irp转换成电压vsense,该电压vsense被供给到比较器363的同相输入端子。比较器363的输出端子与电流切断电路31连接,根据电压vsense及基准电压vref2的比较结果而输出h(高)电平或l(低)电平的电压vdet。

这里,对复制晶体管rep1的尺寸及功能进行说明。功率放大器amp1所包含的晶体管与复制晶体管rep1的尺寸比被设定为n∶1。这里,n是远大于1的实数,使得功率放大器amp1所包含的晶体管的集电极电流icc成为远大于复制晶体管rep1的集电极电流irp的值。具体而言,例如,在功率放大器amp1所包含的晶体管及复制晶体管rep1具有多发射极构造的情况下,功率放大器amp1所包含的晶体管具有的单位晶体管的数量与复制晶体管rep1具有的单位晶体管的数量之比也可以被设定为n∶1。或者,例如在功率放大器amp1所包含的晶体管及复制晶体管rep1具有单一的发射极构造的情况下,功率放大器amp1所包含的晶体管的尺寸(发射极尺寸)与复制晶体管rep1的尺寸(发射极尺寸)之比也可以被设定为n∶1。

此时,功率放大器amp1所包含的晶体管的集电极电流icc与复制晶体管rep1的集电极电流irp之比大致等于两晶体管的尺寸比(n∶1)。换言之,两晶体管的电流密度大致相等。由此,通过检测复制晶体管rep1的集电极电流irp,能够检测功率放大器amp1所包含的晶体管的集电极电流icc。

如以上所述,在第四实施方式的功率放大电路1d中,通过利用过电流检测电路36检测复制晶体管rep1的集电极电流irp而检测过电流,基于该检测结果,发挥过电流保护功能。

[第五实施方式]

在第五实施方式中,省略针对与第一实施方式共同的事项的记述,仅对不同点进行说明。图7是第五实施方式的功率放大电路1e的概要电路结构的一例。

如图7所示,第五实施方式的功率放大电路1e的控制部3包括衰减器电路37和过电压检测电路38。第五实施方式的功率放大电路1e针对功率放大器的集电极电压而检测过电压,保护功率放大器免受该过电压的破坏。

衰减器电路37包括p沟道mosfet371和电阻元件r11、r12。向p沟道mosfet371的源极供给功率放大器amp1的集电极电压,向p沟道mosfet371的栅极供给控制信号logic,p沟道mosfet371的漏极与电阻元件r11的一端连接。电阻元件r11的另一端与电阻元件r12的一端连接。电阻元件r12的另一端接地到gnd。电阻元件r11及r12之间的电压被供给到过电压检测电路38。即,功率放大器amp1的集电极电压经由p沟道mosfet371被电阻元件r11及r12分压,分压后的电压被供给到过电压检测电路38。

过电压检测电路38从衰减器电路37接受功率放大器amp1的集电极电压的分压电压的供给,将该分压电压与规定的基准电压进行比较,将表示比较结果的信号供给到电流切断电路31。

如以上所述,第五实施方式的功率放大电路1e在检测到过电压的情况下,晶体管q1直接抽取功率放大器amp1的偏置电流ib2,因此,过电压保护功能的动作速度提高。

另外,当功率放大电路1e未进行放大动作时,p沟道mosfet371在控制信号logic的控制下成为截止。因此,当功率放大电路1e未进行放大动作时,能够切断从电源电压vcc向电阻元件r11及r12流入的电流。

[过电流检测电路30的电路结构]

图8是图1的第一实施方式的功率放大电路1a所具备的过电流检测电路30的概要电路结构的一例。过电流检测电路30通过电流检测元件r1来检测流入功率放大器amp1的电流,具备将转换成电压的检测电压v1与基准电压vref进行比较的比较器301、生成基准电压vref的电阻元件r1a、以及恒流源is4。如图8所示,比较器301的反相输入端子连接在生成基准电压的电阻元件r1a与恒流源is4之间,恒流源is4的另一端接地到gnd。另外,生成基准电压的电阻元件r1a的另一端与电源电压vcc连接。比较器301的同相输入端子连接在电流检测元件r1与电感器l1之间。

[过电流检测电路30的动作]

图9是针对产生过电流时和通常动作时而示出过电流检测电路30的各输入端子vref、v1以及输出端子vdet的电压的图。基准电压vref由vref=vcc-(r1a×is4)表示,检测电压v1由v1=vcc-(r1×icc)表示。另外,过电流检测电路30的动作在产生过电流时成为v1>vref,比较器301输出vdet输出h(高)电平。另外,在通常动作时成为v1<vref,比较器301输出vdet输出l(低)电平。

以上说明的实施方式用于容易理解本发明,并非用于限定地说明本发明。实施方式具备的各要素及其配置、材料、条件、形状及尺寸等并不是限定于例示的内容,能够适当变更。另外,能够局部地置换或组合不同实施方式所示的结构彼此。

以上,说明了本发明的各种实施方式。本发明的一实施方式的功率放大电路具备:放大器,其将无线电频率信号放大后输出;偏置电流供给电路,其向所述放大器供给偏置电流;检测电路,其检测向放大器供给的电压是否为规定阈值以上;以及抽取电路,在所述检测电路检测到所述电流或所述电压为所述规定阈值以上的情况下,该抽取电路抽取向所述放大器供给的所述偏置电流的至少一部分。

由此,在检测到过电流或过电压的情况下,抽取电路直接抽取从偏置电流供给电路向放大器供给的偏置电流,因此,使放大器的动作停止,从而过电流或过电压保护功能的动作速度提高。

另外,也可以是,在该功率放大电路中,偏置电流供给电路包括第一晶体管,从第一晶体管的发射极或源极向放大器供给偏置电流。

由此,在检测到过电流或过电压的情况下,抽取电路直接抽取从第一晶体管向放大器供给的偏置电流,因此,过电流或过电压保护功能的动作速度提高。

另外,也可以是,在该功率放大电路中,抽取电路包括第二晶体管,第二晶体管的集电极或漏极与第一晶体管的发射极或源极连接。

由此,第二晶体管抽取从第一晶体管向放大器供给的偏置电流,因此,过电流或过电压保护功能的动作速度提高。

另外,也可以是,该功率放大电路还具备用于向第一晶体管的集电极供给电流的集电极电流供给电路,集电极电流供给电路在检测电路检测到放大器的电流或电压为规定阈值以上的情况下,切断向第一晶体管的集电极供给的电流。

由此,通过控制偏置电流供给电路的第一晶体管的集电极电流,能够控制从第一晶体管向放大器供给的偏置电流。

另外,也可以是,该功率放大电路还具备向第一晶体管的基极供给第二偏置电流的第二偏置电流供给电路,第二偏置电流供给电路在检测电路检测到放大器的电流或电压为规定阈值以上的情况下,切断第二偏置电流。

由此,通过控制偏置电流供给电路向第一晶体管的基极施加的偏置电流或电压,能够控制从第一晶体管向放大器供给的偏置电流。

另外,也可以是,在该功率放大电路中,检测电路具备:检测元件,其检测放大器的电流或电压;以及比较电路,其将检测元件检测到的电流或电压与规定阈值进行比较,输出比较结果。

由此,能够以简易的结构使过电流或过电压保护功能的动作速度提高。

另外,也可以是,在该功率放大电路中,检测电路具备:复制晶体管,与放大器的电流的大小相应的电流流入该复制晶体管;复制电流检测元件,其检测向复制晶体管的集电极流入的电流;以及第二比较电路,其将复制电流检测元件检测到的向复制晶体管的集电极流入的电流与规定的第二阈值进行比较,输出比较结果。

由此,能够以简易的结构使过电流或过电压保护功能的动作速度提高。

另外,也可以是,该功率放大电路还具备:第二放大器,其将无线电频率信号放大后输出;第三偏置电流供给电路,其向第二放大器供给第三偏置电流;第二检测电路,其检测第二放大器的电流或电压是否为规定的第二阈值以上;以及第二抽取电路,在第二检测电路检测到第二放大器的电流或电压为规定的第二阈值以上的情况下,该第二抽取电路抽取向第二放大器供给的第三偏置电流的至少一部分。

由此,能够将该功率放大电路应用于使用多个频带(band)的方式。

附图标记说明

1a、1b、1c、1d、1e…功率放大电路,2…放大部,20、21…偏置电流供给电路,3…控制部,30、30b…过电流检测电路1,31…电流切断电路,32…iec电流电路,33…ibias电流电路,34…电流抽取电路,35…逻辑电路,36…过电流检测电路2,37…衰减器电路,311~313…逆变器,321~323、331~333、341~343、361、362、371…p沟道mosfet,324、334、344…n沟道mosfet,amp1、2…功率放大器,q1、q2、q3、q4、q5、qd1、qd2、qd3、qd4…晶体管,r1~12、r1a…电阻元件,l1~l3…电感器,c1…电容器,is1~4…恒流源,vs…基准电压源。

再多了解一些
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