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CN106849879B - 功率放大器电路 - Google Patents

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CN106849879B
CN106849879B CN201611052711.9A CN201611052711A CN106849879B CN 106849879 B CN106849879 B CN 106849879B CN 201611052711 A CN201611052711 A CN 201611052711A CN 106849879 B CN106849879 B CN 106849879B
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Abstract

功率放大器电路，包括：功率晶体管；可变阻抗电路，其等效阻抗值根据功率晶体管的输入信号而变化，可变阻抗电路的阻抗控制晶体管的第一端、第二端分别耦接功率晶体管和可变阻抗电路的第一滤波电容，其第三端接收第一控制电压，第一滤波电容耦接阻抗控制晶体管的第二端与接地端之间；第一、第二包络检测电路，检测输入信号以动态控制可变阻抗电路的等效阻抗值，第二包络检测电路包括输入信号放大晶体管，其第一端、第二端、第三端分别耦接至该接地端、该保护电阻、第一滤波电容与阻抗控制晶体管的第二端，第二包络检测电路的保护电阻耦接于输入信号与输入信号放大晶体管的第二端之间，第二包络检测电路放大输入信号并输入至阻抗控制晶体管的第二端。

Description

功率放大器电路
技术领域
本申请涉及一种功率放大器电路。
背景技术
在无线通信系统中，无线传送端的功率放大器可将欲传送的射频信号(或称高频信号或微波信号)，放大至高功率电平，以通过天线与传输媒介(例如空气)传到无线接收端。
功率放大器的应用范围十分广泛，例如可应用于娱乐方面(遥控车、遥控飞机、遥控空拍机等)，或者是移动通信(全球移动通信系统(Global System for MobileCommunications，GSM)、宽频分码多重进接(Wideband Code Division Multiple Access，W-CDMA)、长期演进技术(Long Term Evolution，LTE))、无线局域网络(Wireless LocalArea Network，Wireless LAN，WLAN)、军事应用与太空应用等。以耗电性来说，功率放大器在系统中的耗电量是数一数二的。以线性度来说，在无线通信系统中，功率放大器通常是线性度较差的元件，容易失真，甚至破坏传输质量与正确性。
在功率放大器放大信号的过程中，邻近主信号的三阶失真信号可能恶化通信信号质量。图1显示信号失真的示意图。如图1的左边子图所示，如果两个使用者所用的主频率相距较远的话，则彼此不会互相影响。但如图1的右边子图所示，如果此两个使用者使用相近的频率来传送通信信号的话，则他们的三阶失真信号会相互影响，恶化原来的通信质量。
故而，为了要维持通信信号的质量，使接收端可以顺利解调信号，并且避免在传送通信信号的过程影响到其他使用者，发射端的传送信号的规范制订于通信标准之中。相邻通道泄漏比(Adjacent Channel Leakage Ratio，ACLR)可衡量当通信信号失真时，对通道外使用者的频谱干扰程度。在离中心频率的某一频率处，发射端的频谱低于频谱罩(Spectral Mask)。藉此要求发射端的功率放大器具有高线性度，降低频谱增生(spectralregrowth)的现象，以避免干扰到相邻通道的信号。
发明内容
根据本申请一实施例，提出一种功率放大器电路，包括：一功率晶体管，接收一输入信号并输出一输出信号；一可变阻抗电路，耦接至该功率晶体管；该可变阻抗电路包括一阻抗控制晶体管、一第一滤波电容与一补偿电阻，该补偿电阻的一第一端耦接至该功率晶体管，该补偿电阻的一第二端耦接至该阻抗控制晶体管的一第一端，该阻抗控制晶体管的一第二端耦接至该第一滤波电容，该阻抗控制晶体管的一第三端接收一第一控制电压，该第一滤波电容耦接于该阻抗控制晶体管的该第二端与一接地端之间；一第一包络检测电路，耦接至该输入信号与该可变阻抗电路，该第一包络检测电路包括一第二滤波电容与一滤波电感，该第二滤波电容耦接至该输入信号，该滤波电感耦接于该阻抗控制晶体管的该第二端与该第二滤波电容之间；以及一第二包络检测电路，耦接至该输入信号与该可变阻抗电路，该第二包络检测电路包括一保护电阻与一输入信号放大晶体管，该输入信号放大晶体管的一第一端耦接至该接地端，该输入信号放大晶体管的一第二端耦接至该保护电阻，该输入信号放大晶体管的一第三端耦接至该阻抗控制晶体管的该第二端，该保护电阻耦接于该输入信号与该输入信号放大晶体管的该第二端之间。
根据本申请一实施例，提出一种功率放大器电路，包括：一功率晶体管，接收一输入信号并输出一输出信号；一可变阻抗电路，耦接至该功率晶体管，该可变阻抗电路之一等效阻抗值根据该输入信号而变化，该可变阻抗电路包括一阻抗控制晶体管与一第一滤波电容，该阻抗控制晶体管的一第一端耦接至该功率晶体管，该阻抗控制晶体管的一第二端耦接至该第一滤波电容，该阻抗控制晶体管的一第三端接收一第一控制电压，该第一滤波电容耦接于该阻抗控制晶体管的该第二端与一接地端之间；一第一包络检测电路，耦接至该输入信号与该可变阻抗电路，检测该输入信号以动态控制该可变阻抗电路的该等效阻抗值；以及一第二包络检测电路，耦接至该输入信号与该可变阻抗电路，检测该输入信号以动态控制该可变阻抗电路的该等效阻抗值，该第二包络检测电路包括一保护电阻与一输入信号放大晶体管，该输入信号放大晶体管的一第一端耦接至该接地端，该输入信号放大晶体管的一第二端耦接至该保护电阻，该输入信号放大晶体管的一第三端耦接至该第一滤波电容与该阻抗控制晶体管的该第二端，该保护电阻耦接于该输入信号与该输入信号放大晶体管的该第二端之间，该第二包络检测电路放大该输入信号并输入至该阻抗控制晶体管的该第二端。
根据本申请另一实施例，提出一种功率放大器电路，包括：一功率晶体管，接收一输入信号并输出一输出信号；一可变阻抗电路，耦接至该功率晶体管，该可变阻抗电路的一等效阻抗值根据该输入信号而变化，该可变阻抗电路包括一阻抗控制晶体管与一第一滤波电容，该阻抗控制晶体管的一第一端耦接至该功率晶体管，该阻抗控制晶体管的一第二端耦接至该第一滤波电容，该阻抗控制晶体管的一第三端接收一第一控制电压，该第一滤波电容耦接于该阻抗控制晶体管的该第二端与一接地端之间；一第一包络检测电路，耦接至该输入信号与该可变阻抗电路，检测该输入信号以动态控制该可变阻抗电路的该等效阻抗值，该第一包络检测电路包括一滤波单元，以提取该输入信号并提供给该可变阻抗电路的该阻抗控制晶体管的该第二端；一第二包络检测电路，耦接至该输入信号与该可变阻抗电路，检测该输入信号以动态控制该可变阻抗电路的该等效阻抗值，该第二包络检测电路放大该输入信号并输入至该阻抗控制晶体管的该第二端；以及一控制电路，耦接至该可变阻抗电路，控制该可变阻抗电路提供给该功率晶体管的一电流。
为了对本申请的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下：
附图说明
图1显示信号失真的示意图。
图2显示根据本申请实施例的功率放大器电路的功能方块图。
图3A与图3B，分别显示本申请一实施例的功率放大器电路处于小信号与大信号下的示意图。
图4显示根据本申请一实施例的功率放大器电路的电路方块图。
图5显示根据本申请一实施例的功率放大器电路的电路方块图。
图6显示本申请二实施例(图4与图5)与未使用本申请技术的效能比较图。
图7，其显示根据本申请一实施例的晶体管的电压、电流与电流的曲线图。
图8A与图8B显示根据本申请两实施例的功率放大器电路的电路方块图。
图9A与图9B显示根据本申请两实施例的功率放大器电路的电路方块图。
图10显示根据本申请一实施例的功率放大器电路的电路方块图。
图11显示根据本申请一实施例的功率放大器电路的电路方块图。
图12显示根据本申请一实施例的功率放大器电路的电路方块图。
图13显示根据本申请一实施例的功率放大器电路的电路方块图。
图14显示根据本申请一实施例的功率放大器电路的电路方块图。
【符号说明】
功率放大器电路200 可变阻抗电路210
第一包络检测电路220 第二包络检测电路230
控制电路240 功率晶体管Q1
输入匹配电路260 输出匹配电路270
V1-V3：控制电压
功率放大器电路200A 可变阻抗电路210A
包络检测电路220A、230A
控制电路240A 电阻R1-R3
晶体管M1-M3 滤波电容CF1-CF2
旁通电容CB1-CB3
电感L1-L2 功率检测电路410
功率放大器电路200B 控制电路240B
功率放大器电路200C1、200C2
可变阻抗电路210C
控制电路240C1、240C2
功率放大器电路200D1、200D2
控制电路240D1、240D2
功率放大器电路200E 控制电路240E
反相器1010 比较器1020
电压转换器1030
功率放大器电路200F 控制电路240F
比较器1110 有限状态机1120
功率放大器电路200G、200H、200I
可变阻抗电路210H、210I
具体实施方式
本说明书的技术用语参照本技术领域的习惯用语，如本说明书对部分用语有加以说明或定义，该部分用语的解释以本说明书的说明或定义为准。本公开的各个实施例分别具有一或多个技术特征。在可能实施的前提下，本领域技术人员可选择性地实施任一实施例中部分或全部的技术特征，或者选择性地将这些实施例中部分或全部的技术特征加以组合。
现请参照图2，其显示根据本申请实施例的功率放大器电路的功能方块图。如图2所示，根据本申请实施例的功率放大器电路200包括：可变阻抗电路210、第一包络检测(envelope detecting)电路220、第二包络检测电路230、控制电路240与功率晶体管Q1。此外，根据本申请实施例的功率放大器电路200可更选择性包括输入匹配电路260与输出匹配电路270。可变阻抗电路210、第一与第二包络检测电路220与230，与控制电路240可形成动态偏压电路。
可变阻抗电路210可根据输入信号IN的功率增加来增加其等效阻抗值。当输入信号IN的功率小时，可变阻抗电路210的阻抗值较低。当输入信号IN的功率大时，可变阻抗电路210的阻抗值较高。可变阻抗电路210的细节将在底下另外描述。可变阻抗电路210可让本申请实施例的动态偏压电路具有增益放大(gain expansion)与相位压缩(phasecompression)的特性，以补偿功率晶体管的增益压缩(gain compression)与相位放大(phase expansion)，并增加功率放大器电路的线性度。
第一与第二包络检测电路220与230可检测输入信号IN的相位与振幅，来动态控制可变阻抗电路210的阻抗值。当输入信号IN为小信号时，第二包络检测电路230可放大输入信号IN并提供给可变阻抗电路210，以让可变阻抗电路210提供足够的电流给功率晶体管Q1。当输入信号IN为大信号时，单靠第二包络检测电路230的操作可能较难让可变阻抗电路210提供足够的电流给功率晶体管Q1。故而，当输入信号IN为大信号时，第一包络检测电路220提取输入信号IN并提供给可变阻抗电路210，以让可变阻抗电路210提供足够的电流给功率晶体管Q1。第一与第二包络检测电路220与230的细节将在底下另外描述。通过第一与第二包络检测电路220与230，可让本申请实施例的功率放大器电路200更灵敏于输入信号IN的功率电平。
控制电路240可控制可变阻抗电路210提供给功率晶体管Q1的电流。当本申请实施例的功率放大器电路200处于高功率模式下时，控制电路240可控制可变阻抗电路210提供给较高的电流给功率晶体管Q1。当本申请实施例的功率放大器电路200处于低功率模式下时，控制电路240可控制可变阻抗电路210提供较低的电流给功率晶体管Q1。故而，可减少本申请实施例的功率放大器电路200的静态电流及功率消耗。
功率晶体管Q1例如是双极性晶体管(bipolar junction transistor，BJT)晶体管。功率晶体管Q1具有三端点。其中一端点(例如是基极(base))耦接至输入信号IN，以及可变阻抗电路210，另一端点(例如是射极(emitter))耦接至接地端，另一端点(例如是集极(collector))耦接至输出信号OUT(例如直接或是通过输出匹配电路270)。如果本申请实施例的功率放大器电路200操作于低功率模式的话，控制电路240可控制可变阻抗电路210以提供低但足够的电流至功率晶体管Q1的基极，以使功率晶体管Q1有足够的线性度，如此可以减少功率放大器电路200的功率消耗。在另一实施例中，功率晶体管Q1也可以是场效应晶体管(field-effect transistor，FET)，例如是金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)。
输入匹配电路260用以匹配输入信号IN。输出匹配电路270用以匹配输出信号OUT。输入匹配电路260与输出匹配电路270的架构及其操作细节在此可省略。
另外，在本申请另一可能实施例中，控制电路240也可以是选择性元件。少了控制电路的功率放大器电路仍可以达到高线性度以及灵敏于输入信号IN的功率电平。
现请参考图3A与图3B，分别显示本申请一实施例的功率放大器电路200处于小信号与大信号下的示意图。如图3A所示，当输入信号IN为小信号时，大部分的输入信号IN馈入至可变阻抗电路210，小部分的输入信号IN馈入至功率晶体管Q1，所以，功率放大器电路200的增益较小。如图3B所示，当输入信号IN为大信号时，小部分的输入信号IN馈入至可变阻抗电路210，大部分的输入信号IN馈入至功率晶体管Q1，所以，功率放大器电路200的增益较大。
现请参照图4，其显示根据本申请一实施例的功率放大器电路200A的电路方块图。如图4所示，可变阻抗电路210A包括电阻R1(也可称为补偿电阻)、晶体管M1(也可称为阻抗控制晶体管)、第一滤波电容CF1与第一旁通电容CB1。第一包络检测电路220A包括：电感L1(也可称为滤波电感)与第二滤波电容CF2。第二包络检测电路230A包括晶体管M3(也可称为输入信号放大晶体管)与电阻R2(也可称为保护电阻)。控制电路240A包括晶体管M2(也可称为反馈控制晶体管)、第二旁通(bypass)电容CB2与第三旁通电容CB3、电阻R3(也可称为反馈电阻)与功率检测电路410。电感L1与电容CB1-CB3为选择性元件。晶体管M1-M3例如是BJT或FET。
电阻R1耦接于功率晶体管Q1与晶体管M1之间。电阻R1可对功率晶体管Q1进行热效应补偿(所以，电阻R1也可称为补偿电阻)。
晶体管M1的基极耦接至包络检测电路220A与230A，以及控制电路240A，射极耦接至电阻R1，集极耦接至第一旁通电容CB1与控制电压V1。第一滤波电容CF1耦接于晶体管M1的基极与接地端之间，第一滤波电容CF1可用于滤波晶体管M1的基极电流。第一旁通电容CB1耦接于晶体管M1的集极与接地端之间。
电感L1耦接于晶体管M1的基极与第二滤波电容CF2之间。第二滤波电容CF2耦接于输入端(例如直接连接或通过输入匹配电路260)与电感L1之间。电感L1与第二滤波电容CF2可形成滤波单元，第二滤波电容CF2可滤波输入信号IN。举例但不受限于，电感L1与第二滤波电容CF2的设计可适当提取输入信号IN的振幅讯息及相位讯息，并将所提取的输入信号IN的振幅讯息及相位讯息馈入至可变阻抗电路210A。
晶体管M3的基极耦接至输入端(例如直接连接或通过电阻R2和/或输入匹配电路260)，射极耦接至接地端，集极耦接至晶体管M1的基极。
电阻R2耦接于输入端(例如直接连接或通过输入匹配电路260)与晶体管M3的基极之间。电阻R2可保护晶体管M3(所以，电阻R2也可称为保护电阻)，避免大电流烧毁晶体管M3。
当输入信号IN为小信号时，输入信号IN的一部分流向第二包络检测电路230A的晶体管M3与电阻R2，并导通晶体管M3。亦即，第二包络检测电路230A的晶体管M3放大输入信号IN(所以，晶体管M3也可称为输入信号放大晶体管)，并馈入至晶体管M1的基极，以让晶体管M1能提供足够的电流给功率晶体管Q1。晶体管M1操作于非线性区(Non-linear region)。
当输入信号IN为大信号时，除了晶体管M3提供放大的输入信号IN给晶体管M1之外，具有既定频率的输入信号IN可以通过第一包络检测电路220A的电感L1与第二滤波电容CF2而馈入至晶体管M1的基极，以更提高晶体管M1的基极电压，来提供更多的电流给功率晶体管Q1。
晶体管M2的基极耦接至电阻R3，射极耦接至晶体管M1的基极，集极耦接至第二旁通电容电容CB2与控制电压V2。第二旁通电容CB2耦接于晶体管M2的集极与接地端之间。第三旁通电容CB3耦接于晶体管M2的基极与接地端之间。电阻R3耦接于晶体管M2的基极与功率检测电路410之间。
在图4中，利用可变阻抗电路210A、第一与第二包络检测电路220A与230A，以及控制电路240A来反馈控制晶体管M2的基极电压，以让功率晶体管Q1输出高线性功率，以及适应性控制功率晶体管Q1的电流。在此例中，适当选取控制电压V1、V2，并利用功率检测电路410来反馈控制晶体管M2的基极电压，以让晶体管M1和M2操作在非线性区。另外，利用第二滤波电容CF2串联电感L1(第一包络检测电路220A)以及电阻R2串联晶体管M3(第二包络检测电路230A)，来动态感测输入至功率晶体管Q1的输入信号IN。更甚者，在此例中，适应性抑制流经晶体管M3的电流，以藉此改善功率晶体管Q1在高输出功率时的相邻通道功率比(Adjacent Channel Power Ratio，ACPR)。
当晶体管M2操作在非线性区时，晶体管M2可操作成开关电路。功率检测电路410检测功率晶体管Q1的输出功率后，晶体管M2的基极电压可被动态反馈控制，以使得功率放大器电路对于输入至功率晶体管Q1的输入信号IN更为敏感。当功率晶体管Q1操作在低功率区时，晶体管M1提供低的静态电流；当功率晶体管Q1操作在高功率区时，晶体管M1提供足够的动态电流。
另外，在图4，经由适当设计电感L1的电感值，可以改善本申请实施例的功率放大器电路的记忆效应(memory effect)。所谓的记忆效应是指，在主信号相邻两旁的两个三阶失真信号彼此之间的对称程度。记忆效应愈低，代表两个三阶失真信号彼此之间更为对称。
现请参照图5，其显示根据本申请一实施例的功率放大器电路200B的电路方块图。不同于图4，图5的功率放大器电路200B的控制电路240B没有包括功率检测电路。控制电路240B中，电阻R3的另一端耦接至控制电压V3。
图5的操作相似于图4，故其细节在此省略。
现请参照图6，其显示本申请二实施例(图4与图5)与未使用本申请技术的效能比较图。如图6所示，在高功率区且相同线性度的前提下，未使用本申请技术的电流消耗高于本申请二实施例(第四图与第五图)的电流消耗；而在低功率区，本申请图5实施例(200B)的静态电流低于未使用本申请技术的静态电流，但本申请图4实施例(200A)的静态电流更低于本申请图5实施例(200B)的静态电流。由图6可看出，本申请二实施例的确可以在相同线性度的前提下，改善在高功率区的电流消耗，且利用功率检测电路的反馈控制(如本申请图4实施例)，可以更进一步减少低功率区的静态电流。
现请参照图7，其显示根据本申请一实施例的晶体管M1的电压VCE、电流IC与电流IB的曲线图，其中，电压VCE代表集极-射极间的电压差，电流IC代表集极电流，电流IB代表基极电流。由图7可看出，本申请实施例的晶体管M1可操作于非线性区，使得晶体管M1的等效阻抗随输入信号IN改变(变大)而改变(变大)。
现请参照图8A，其显示根据本申请一实施例的功率放大器电路200C1的电路方块图。如图8A所示，可变阻抗电路210C包括电阻R1、晶体管M1，以及第一滤波电容CF1；控制电路240C1包括电阻R3与功率检测电路410。其中，电阻R3耦接于晶体管M1的基极与功率检测电路410之间。图8A的操作简述如下。
功率检测电路410检测功率晶体管Q1的输出功率，以输出电流至电阻R3，来反馈控制晶体管M1的基极。至于其他元件的操作细节可参考上述实施例，于此不重述。
在本申请另一可能实施例中，可去除图8A的控制电路的功率检测电路，如图8B所示。亦即，在图8B的功率放大器电路200C2中，控制电路240C2包括电阻R3，电阻R3耦接于控制电压V3与晶体管M1的基极之间。此实施例的操作细节可参照上述实施例，于此不重述。
现请参照图9A，其显示根据本申请一实施例的功率放大器电路200D1的电路方块图。如图9A所示，控制电路240D1包括电感L2(也可称为反馈电感)与功率检测电路410，其中，电感L2耦接于晶体管M1的基极与功率检测电路410之间。图9A的操作简述如下。
功率检测电路410检测功率晶体管Q1的输出功率，以输出电流至电感L2，来反馈控制晶体管M1的基极。至于其他元件的操作细节可参考上述实施例，在此不重述。
在本申请另一可能实施例中，可去除图9A的控制电路的功率检测电路，如图9B所示。亦即，在图9B的功率放大器电路200D2中，控制电路240D2包括电感L2，电感L2耦接于控制电压V3与晶体管M1的基极之间。此实施例的操作细节可参照上述实施例，在此不重述。
现请参照图10，其显示根据本申请一实施例的功率放大器电路200E的电路方块图。如图10所示，控制电路240E包括电阻R3、晶体管M2、功率检测电路410、反相器1010、比较器1020与电压转换器1030。图10的操作如下。
功率检测电路410耦接至功率晶体管Q1，检测功率晶体管Q1的输出功率，以输出检测信号至反相器1010。反相器1010耦接至功率检测电路410，将功率检测电路410的检测信号反相后，输出给比较器1020。比较器1020耦接至反相器1010，将反相后检测信号相比于参考电压Vref，以得到一比较结果给电压转换器1030。电压转换器1030耦接至比较器1020与电阻R3，将比较结果转换成一电压信号，此电压信号通过电阻R3而馈入至晶体管M2的基极，以更进一步反馈控制馈入至晶体管M1的基极电流。
晶体管M2的基极耦接至电阻R3，射极耦接至第二包络检测电路230A，集极耦接至控制电压V2。
当输入信号IN为小信号时，功率检测电路410检测功率晶体管Q1的小输出功率，以输出小检测电压信号至反相器1010。反相器1010将功率检测电路410的小检测电压信号进行反相，输出给比较器1020。比较器1020将反相后的检测电压信号相比于参考电压Vref，以得到一比较结果(低电压电平信号)给电压转换器1030。电压转换器1030将比较结果(低电压电平信号)转换，以输入至晶体管M2的基极，控制晶体管M2的开关程度。当晶体管M2趋近于关闭时，馈入晶体管M1的基极电流亦降低，此时提供功率晶体管Q1所需要的低电流。故而，可以减少在小功率区的静态电流消耗。
相反地，当输入信号IN为大信号时，功率检测电路410检测功率晶体管Q1的大输出功率，以输出大检测电压信号至反相器1010。反相器1010将功率检测电路410的大检测电压信号进行反相，输出给比较器1020。比较器1020将反相后的检测电压信号相比于参考电压Vref，以得到一比较结果(高电压电平信号)给电压转换器1030。电压转换器1030将比较结果(高电压电平信号)转换，以反馈控制馈入至晶体管M1的基极电流。如此一来，馈入晶体管M1的基极电流可较高，以提供功率晶体管Q1所需要的高电流。故而，可以提高在大功率区的线性度。
至于其他元件的操作细节可参考上述实施例，在此不重述。
现请参照图11，其显示根据本申请一实施例的功率放大器电路200F的电路方块图。如图1所示，控制电路240F包括功率检测电路410、比较器1110与有限状态机(FiniteState Machine，FSM)1120。图11的操作简述如下。
功率检测电路410耦接至功率晶体管Q1，检测功率晶体管Q1的输出功率，以输出检测信号至比较器1110。比较器1110耦接至功率检测电路410，将检测信号相比于参考电压Vref，以得到一比较结果给有限状态机1120。有限状态机1120耦接至比较器1110，根据比较结果来反馈控制晶体管M1的基极电压。
详细地说，当输入信号IN为小信号时，功率检测电路410检测功率晶体管Q1的小输出功率，以输出检测信号(例如是逻辑低)至比较器1110。比较器1110将检测信号相比于参考电压Vref，以得到比较结果(例如是逻辑高)给有限状态机1120。有限状态机1120根据比较结果(例如是逻辑高)来反馈控制晶体管M1的基极电压/基极电流，提供功率晶体管Q1所需要的小电流。故而，可以减少在小功率区的静态电流消耗。
相反地，当输入信号IN为大信号时，功率检测电路410检测功率晶体管Q1的大输出功率，以输出检测信号(例如是逻辑高)至比较器1110。比较器1110将检测信号相比于参考电压Vref，以得到比较结果(例如是逻辑低)给有限状态机1120。有限状态机1120根据比较结果(例如是逻辑低)来反馈控制晶体管M1的基极电压/基极电流，如此一来，晶体管M1的基极电压可较高，以提供功率晶体管Q1所需要的大电流。故而，可以提高在大功率区的线性度。
至于其他元件的操作细节可参考上述实施例，在此不重述。
在本申请其他可能实施例中，有限状态机1120的输出可以有更多阶，以控制晶体管M1的基极电压/基极电流于不同阶，达到更精密的控制效果。
此外，在图8A至图11的实施例中，可变阻抗电路可以还包括第一旁通电容CB1(如同图4与图5般)，此亦在本申请精神范围内。
图12显示根据本申请一实施例的功率放大器电路200G的电路方块图。功率放大器电路200G包括：一功率晶体管Q1，接收输入信号IN并输出输出信号OUT；可变阻抗电路210C，耦接至功率晶体管Q1，可变阻抗电路210C包括阻抗控制晶体管M1、第一滤波电容CF1与补偿电阻R1，补偿电阻R1的第一端耦接至功率晶体管Q1，补偿电阻R1的一第二端耦接至阻抗控制晶体管M1的第一端，阻抗控制晶体管M1的第二端耦接至第一滤波电容CF1，阻抗控制晶体管M1的一第三端接收第一控制电压V1，第一滤波电容CF1耦接于阻抗控制晶体管M1的第二端与接地端之间，其操作与架构可由上述说明而了解；第一包络检测电路220A，耦接至输入信号IN与可变阻抗电路210C，第一包络检测电路220A包括第二滤波电容CF2与滤波电感L1，第二滤波电容CF2耦接至输入信号IN，滤波电感L1耦接于阻抗控制晶体管M1的第二端与第二滤波电容CF2之间，其操作与架构可由上述说明而了解；及第二包络检测电路230A，耦接至输入信号IN与可变阻抗电路210C，第二包络检测电路230A包括保护电阻R2与输入信号放大晶体管M3，输入信号放大晶体管M3的第一端耦接至接地端，输入信号放大晶体管M3的第二端耦接至保护电阻R2，输入信号放大晶体管M3的第三端耦接至阻抗控制晶体管M1的该第二端，保护电阻R2耦接于该输入信号IN与输入信号放大晶体管M3的第二端之间，其操作与架构可由上述说明而了解。功率放大器电路200G可选择性的包括例如上述实施例的输入匹配电路、输出匹配电路、控制电路、第一旁通电容和/或其他元件，功率放大器电路200G的操作细节可由上述实施例的描述而了解，其细节在此省略。
图13显示根据本申请一实施例的功率放大器电路200H的电路方块图。功率放大器电路200H包括：功率晶体管Q1，接收输入信号IN并输出输出信号OUT；可变阻抗电路210H，耦接至功率晶体管Q1，该可变阻抗电路包括阻抗控制晶体管M1与第一滤波电容CF1，阻抗控制晶体管M1的一第一端耦接至功率晶体管Q1，阻抗控制晶体管M1的一第二端耦接至第一滤波电容CF1，输入信号放大晶体管M3的一第三端接收第一控制电压V1，第一滤波电容CF1耦接于阻抗控制晶体管M1的该第二端与一接地端之间；第一包络检测电路220，耦接至输入信号IN与可变阻抗电路210H，检测输入信号IN以动态控制可变阻抗电路210H的等效阻抗值，其操作与架构可由上述说明而了解；以及第二包络检测电路230A，耦接至输入信号IN与可变阻抗电路210H，第二包络检测电路230A检测输入信号IN以动态控制可变阻抗电路210H的等效阻抗值，第二包络检测电路230A包括保护电阻R2与输入信号放大晶体管M3，输入信号放大晶体管M3的第一端耦接至接地端，输入信号放大晶体管M3的第二端耦接至保护电阻R2，输入信号放大晶体管M3的第三端耦接至第一滤波电容CF1与阻抗控制晶体管M1的第二端，保护电阻R2耦接于输入信号IN与输入信号放大晶体管M3的第二端之间，第二包络检测电路230A放大输入信号IN并输入至阻抗控制晶体管M1的第二端，第二包络检测电路230A操作与架构可由上述说明而了解。功率放大器电路200H可选择性的包括例如上述实施例的输入匹配电路、输出匹配电路、控制电路、第一旁通电容和/或其他元件，功率放大器电路200H的操作细节可由上述实施例的描述而了解，其细节在此省略。
图14显示根据本申请一实施例的功率放大器电路200I的电路方块图。功率放大器电路200I包括：功率晶体管Q1，接收输入信号IN并输出输出信号OUT；可变阻抗电路210I，其架构与操作可相同或相似于可变阻抗电路210H；第一包络检测电路220，耦接至输入信号IN与可变阻抗电路210I，检测输入信号IN以动态控制可变阻抗电路210I的该等效阻抗值；第二包络检测电路230，耦接至输入信号IN与可变阻抗电路210I，检测输入信号IN以动态控制可变阻抗电路210I的该等效阻抗值；以及控制电路240，耦接该可变阻抗电路210I，控制该可变阻抗电路提供给该功率晶体管的一电流。功率放大器电路200H可选择性的包括例如上述实施例的输入匹配电路、输出匹配电路、第一旁通电容和/或其他元件，功率放大器电路200I的操作细节可由上述实施例的描述而了解，其细节在此省略。
由上述可知，本申请上述实施例的功率放大器电路可以使功率晶体管兼顾效率与线性度。
本申请上述实施例的功率放大器电路可降低功率晶体管在低功率区中的静态电流的消耗。
本申请上述实施例的功率放大器电路可抑制三阶项失真信号，避免恶化通信信号质量。
综上所述，虽然本申请已以实施例公开如上，然其并非用以限定本申请。本申请所属领域技术人员在不脱离本申请的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本申请的保护范围当视所附权利要求书界定范围为准。

Claims (23)

1.一种功率放大器电路，包括：
功率晶体管，接收输入信号并输出输出信号；
可变阻抗电路，耦接至该功率晶体管，该可变阻抗电路包括阻抗控制晶体管、第一滤波电容与补偿电阻，该补偿电阻的第一端耦接至该功率晶体管，该补偿电阻的第二端耦接至该阻抗控制晶体管的第一端，该阻抗控制晶体管的第二端耦接至该第一滤波电容，该阻抗控制晶体管的第三端接收第一控制电压，该第一滤波电容耦接于该阻抗控制晶体管的该第二端与接地端之间；
第一包络检测电路，耦接至该输入信号与该可变阻抗电路，该第一包络检测电路包括第二滤波电容与滤波电感，该第二滤波电容耦接至该输入信号，该滤波电感耦接于该阻抗控制晶体管的该第二端与该第二滤波电容之间；以及
第二包络检测电路，耦接至该输入信号与该可变阻抗电路，该第二包络检测电路包括保护电阻与输入信号放大晶体管，该输入信号放大晶体管的第一端耦接至该接地端，该输入信号放大晶体管的第二端耦接至该保护电阻，该输入信号放大晶体管的第三端耦接至该阻抗控制晶体管的该第二端，该保护电阻耦接于该输入信号与该输入信号放大晶体管的该第二端之间。
2.如权利要求1所述的功率放大器电路，其中，该可变阻抗电路还包括第一旁通电容，耦接于该阻抗控制晶体管的该第三端与该接地端之间，
该功率放大器电路还包括控制电路，耦接至该可变阻抗电路，该控制电路包括：
反馈控制晶体管，具有第一端、第二端与第三端，该反馈控制晶体管的该第一端耦接至该阻抗控制晶体管的该第二端，该反馈控制晶体管的该第三端耦接至第二控制电压；
第二旁通电容，耦接于该反馈控制晶体管的该第三端与该接地端之间；
第三旁通电容，耦接于该反馈控制晶体管的该第二端与该接地端之间；
反馈电阻，耦接至该反馈控制晶体管的该第二端；以及
功率检测电路，耦接于该功率晶体管与该反馈电阻之间，该功率检测电路检测该功率晶体管的该输出信号的输出功率。
3.如权利要求1所述的功率放大器电路，其中，该可变阻抗电路还包括第一旁通电容，耦接于该阻抗控制晶体管的该第三端与该接地端之间，
该功率放大器电路还包括控制电路，耦接至该可变阻抗电路，该控制电路包括：
反馈控制晶体管，具有第一端、第二端与第三端，该反馈控制晶体管的该第一端耦接至该阻抗控制晶体管的该第二端，该反馈控制晶体管的该第三端耦接至第二控制电压；
第二旁通电容，耦接于该反馈控制晶体管的该第三端与该接地端之间；
第三旁通电容，耦接于该反馈控制晶体管的该第二端与该接地端之间；以及
反馈电阻，耦接于该反馈控制晶体管的该第二端与第三控制电压之间。
4.如权利要求1所述的功率放大器电路，还包括：
控制电路，耦接至该可变阻抗电路，该控制电路包括：
反馈电阻，耦接至该阻抗控制晶体管的该第二端；以及
功率检测电路，耦接于该功率晶体管与该反馈电阻之间，该功率检测电路检测该功率晶体管的该输出信号的输出功率。
5.如权利要求1所述的功率放大器电路，还包括：
控制电路，耦接至该可变阻抗电路，该控制电路包括：反馈电阻，耦接于该阻抗控制晶体管的该第二端与第三控制电压之间。
6.如权利要求1所述的功率放大器电路，还包括：
控制电路，耦接至该可变阻抗电路，该控制电路包括：
反馈电感，耦接至该阻抗控制晶体管的该第二端；以及
功率检测电路，耦接于该功率晶体管与该反馈电感之间，该功率检测电路检测该功率晶体管的该输出信号的输出功率。
7.如权利要求1所述的功率放大器电路，还包括：
控制电路，耦接至该可变阻抗电路，该控制电路包括：
反馈电感，耦接于该阻抗控制晶体管的该第二端与第三控制电压之间。
8.如权利要求1所述的功率放大器电路，还包括：
控制电路，耦接至该可变阻抗电路，该控制电路包括：
功率检测电路，耦接至该功率晶体管，检测该功率晶体管的该输出信号的输出功率，以输出检测电压信号；
反相器，耦接至该功率检测电路，反相该功率检测电路的该检测电压信号成为反相后检测电压信号；
比较器，耦接至该反相器，将该反相后检测电压信号相比于参考电压，以得到比较结果；
电压转换器，耦接至该比较器，转换该比较结果为转换后信号；
反馈电阻，耦接至该电压转换器；以及
反馈控制晶体管，具有第一端耦接至该第二包络检测电路，第二端耦接至该反馈电阻，第三端耦接至第二控制电压，该转换后信号通过该反馈电阻馈入至该反馈控制晶体管的该第二端。
9.如权利要求1所述的功率放大器电路，还包括：
输入匹配电路，耦接至该功率晶体管，用以匹配该输入信号；以及
输出匹配电路，耦接至该功率晶体管，用以匹配该输出信号。
10.一种功率放大器电路，包括：
功率晶体管，接收输入信号并输出输出信号；
可变阻抗电路，耦接至该功率晶体管，该可变阻抗电路的等效阻抗值根据该输入信号而变化，该可变阻抗电路包括阻抗控制晶体管与第一滤波电容，该阻抗控制晶体管的第一端耦接至该功率晶体管，该阻抗控制晶体管的第二端耦接至该第一滤波电容，该阻抗控制晶体管的第三端接收第一控制电压，该第一滤波电容耦接于该阻抗控制晶体管的该第二端与接地端之间；
第一包络检测电路，耦接至该输入信号与该可变阻抗电路，检测该输入信号以动态控制该可变阻抗电路的该等效阻抗值；以及
第二包络检测电路，耦接至该输入信号与该可变阻抗电路，检测该输入信号以动态控制该可变阻抗电路的该等效阻抗值，该第二包络检测电路包括保护电阻与输入信号放大晶体管，该输入信号放大晶体管的第一端耦接至该接地端，该输入信号放大晶体管的第二端耦接至该保护电阻，该输入信号放大晶体管的第三端耦接至该第一滤波电容与该阻抗控制晶体管的该第二端，该保护电阻耦接于该输入信号与该输入信号放大晶体管的该第二端之间，该第二包络检测电路放大该输入信号并输入至该阻抗控制晶体管的该第二端。
11.如权利要求10所述的功率放大器电路，还包括：
控制电路，耦接至该可变阻抗电路，控制该可变阻抗电路提供给该功率晶体管的电流。
12.如权利要求10所述的功率放大器电路，其中，该可变阻抗电路还包括：
补偿电阻，耦接于该功率晶体管与该阻抗控制晶体管的该第一端之间；以及
第一旁通电容，耦接于该阻抗控制晶体管的该第三端与该接地端之间。
13.如权利要求10所述的功率放大器电路，其中，
该第一包络检测电路包括：
第二滤波电容，耦接至该输入信号；以及
滤波电感，耦接于该阻抗控制晶体管的该第二端与该第二滤波电容之间。
14.如权利要求10所述的功率放大器电路，还包括：
输入匹配电路，耦接至该功率晶体管，用以匹配该输入信号；以及
输出匹配电路，耦接至该功率晶体管，用以匹配该输出信号。
15.一种功率放大器电路，包括：
功率晶体管，接收输入信号并输出输出信号；
可变阻抗电路，耦接至该功率晶体管，该可变阻抗电路的等效阻抗值根据该输入信号而变化，该可变阻抗电路包括阻抗控制晶体管与第一滤波电容，该阻抗控制晶体管的第一端耦接至该功率晶体管，该阻抗控制晶体管的第二端耦接至该第一滤波电容，该阻抗控制晶体管的第三端接收第一控制电压，该第一滤波电容耦接于该阻抗控制晶体管的该第二端与接地端之间；
第一包络检测电路，耦接至该输入信号与该可变阻抗电路，检测该输入信号以动态控制该可变阻抗电路的该等效阻抗值，该第一包络检测电路包括滤波单元，以提取该输入信号并提供给该可变阻抗电路的该阻抗控制晶体管的该第二端；
第二包络检测电路，耦接至该输入信号与该可变阻抗电路，检测该输入信号以动态控制该可变阻抗电路的该等效阻抗值，该第二包络检测电路放大该输入信号并输入至该阻抗控制晶体管的该第二端；以及
控制电路，耦接至该可变阻抗电路，控制该可变阻抗电路提供给该功率晶体管的电流。
16.如权利要求15所述的功率放大器电路，其中，该可变阻抗电路还包括第一旁通电容，耦接于该阻抗控制晶体管的该第三端与该接地端之间，
该功率放大器电路还包括控制电路，耦接至该可变阻抗电路，该控制电路包括：
反馈控制晶体管，具有第一端、第二端与第三端，该反馈控制晶体管的该第一端耦接至该阻抗控制晶体管的该第二端，该反馈控制晶体管的该第三端耦接至第二控制电压；
第二旁通电容，耦接于该反馈控制晶体管的该第三端与该接地端之间；
第三旁通电容，耦接于该反馈控制晶体管的该第二端与该接地端之间；
反馈电阻，耦接至该反馈控制晶体管的该第二端；以及
功率检测电路，耦接于该功率晶体管与该反馈电阻之间，该功率检测电路检测该功率晶体管的该输出信号的输出功率。
17.如权利要求15所述的功率放大器电路，其中，该可变阻抗电路还包括第一旁通电容，耦接于该阻抗控制晶体管的该第三端与该接地端之间，
该功率放大器电路还包括控制电路，耦接至该可变阻抗电路，该控制电路包括：
反馈控制晶体管，具有第一端、第二端与第三端，该反馈控制晶体管的该第一端耦接至该阻抗控制晶体管的该第二端，该反馈控制晶体管的该第三端耦接至第二控制电压；
第二旁通电容，耦接于该反馈控制晶体管的该第三端与该接地端之间；
第三旁通电容，耦接于该反馈控制晶体管的该第二端与该接地端之间；以及
反馈电阻，耦接于该反馈控制晶体管的该第二端与一第三控制电压之间。
18.如权利要求15所述的功率放大器电路，还包括：
控制电路，耦接至该可变阻抗电路，该控制电路包括：
反馈电阻，耦接至该阻抗控制晶体管的该第二端；以及
功率检测电路，耦接于该功率晶体管与该反馈电阻之间，该功率检测电路检测该功率晶体管的该输出信号的输出功率。
19.如权利要求15所述的功率放大器电路，还包括：
控制电路，耦接至该可变阻抗电路，该控制电路包括：反馈电阻，耦接于该阻抗控制晶体管的该第二端与第三控制电压之间。
20.如权利要求15所述的功率放大器电路，还包括：
控制电路，耦接至该可变阻抗电路，该控制电路包括：
反馈电感，耦接至该阻抗控制晶体管的该第二端；以及
功率检测电路，耦接于该功率晶体管与该反馈电感之间，该功率检测电路检测该功率晶体管的该输出信号的输出功率。
21.如权利要求15所述的功率放大器电路，还包括：
控制电路，耦接至该可变阻抗电路，该控制电路包括：
反馈电感，耦接于该阻抗控制晶体管的该第二端与第三控制电压之间。
22.如权利要求15所述的功率放大器电路，还包括：
控制电路，耦接至该可变阻抗电路，该控制电路包括：
功率检测电路，耦接至该功率晶体管，检测该功率晶体管的该输出信号的输出功率，以输出检测电压信号；
反相器，耦接至该功率检测电路，反相该功率检测电路的该检测电压信号成为反相后检测电压信号；
比较器，耦接至该反相器，将该反相后检测电压信号相比于参考电压，以得到比较结果；
电压转换器，耦接至该比较器，转换该比较结果为转换后信号；
反馈电阻，耦接至该电压转换器；以及
反馈控制晶体管，具有第一端耦接至该第二包络检测电路，第二端耦接至该反馈电阻，第三端耦接至第二控制电压，该转换后信号通过该反馈电阻馈入至该反馈控制晶体管的该第二端。
23.如权利要求15所述的功率放大器电路，其中，该第二包络检测电路包括保护电阻与输入信号放大晶体管，该输入信号放大晶体管的第一端耦接至该接地端，该输入信号放大晶体管的第二端耦接至该保护电阻，该输入信号放大晶体管的第三端耦接至该第一滤波电容与该阻抗控制晶体管的该第二端，该保护电阻耦接于该输入信号与该输入信号放大晶体管的该第二端之间。
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