TWI460988B - 電子系統、射頻功率放大器及其輸出功率補償方法 - Google Patents
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Description
本發明有關於一種射頻功率放大器,且特別是關於一種利用輸出電流來補償輸出功率之射頻功率放大器。
在新一代的手機設計概念中,不僅要求最大輸出功率時的功率附加效率(Power Added Efficiency,PAE),同時更強調無論在高、中或低輸出功率時也能有較高的PAE,以提供更長的通話時間。經適當調整功率放大器(Power Amplifier,PA)的增益、輸出功率能力及前級PA的線性度等,不僅能夠降低平均消耗電流外,同時可以延長通話時間。在習知技術中,PA在使用直流至直流轉換器(DC-to-DC converter)後,PA不只在高輸出功率時其電流消耗較低,同時在中、低輸出功率時的電流消耗也一樣降低,以提高整段輸出功率之PAE。
傳統應用於3G/4G無線系統中之切換式功率放大器(Switch Mode Power Amplifier)架構雖提供不錯的使用效率。然而,面對消費者希望能有更長的通話時間需求,特別是希望在中、低輸出功率模式下也能達到比傳統切換式PA較高效率及低電流耗特性,可能成為一個待解決之問題。
本發明實施例提供一種射頻功率放大器,射頻功率放大器包括輸出級電路、指數型偏壓電路與電壓電流轉換電路。輸出級電路接收第一系統電壓並且輸出一輸出電流。
指數型偏壓電路耦接至輸出級電路,所述指數型電路透過耦接第二系統電壓以接收偏壓電流,其中偏壓電流與輸出電流之間為指數關係,並且當偏壓電流為零電流時,則輸出電流為零電流。電壓電流轉換電路耦接指數型偏壓電路以接收第一電流,並且電壓電流轉換電路將所接收之第一系統電壓轉換為第二電流以使得輸出電流與第一系統電壓之間為指數關係。偏壓電流等於第一電流與第二電流之總和的倍數。
在一實施例中,其中電壓電流轉換電路根據正溫度係數之第一電流與負溫度係數之第二電流傳送正溫度係數之第三電流至指數型偏壓電路,藉此使得偏壓電流與輸出電流等於或接近零溫度係數之電流。
在一實施例中,輸出級電路包括輸出電晶體。
在一實施例中,當指數型偏壓電路中的第四電流等於第五電流,則偏壓電流相對於輸出電流呈現指數關係,並且當偏壓電流遞增時,則輸出電流指數型上升。
在一實施例中,電壓電流轉換電路中的第五電晶體與第六電晶體構成第二電流鏡,並且輸出電流相對於第一系統電壓呈現指數關係,當第一系統電壓遞增時,則輸出電流指數型上升,藉此以補償輸出電晶體之輸出功率。
本發明實施例提出之電子系統、射頻功率放大器及其輸出功率補償方法,透過輸出電流相對於第一系統電壓之指數關係,使得當第一系統電壓在適當範圍變化下,能夠藉由輸出電流之指數型上升之特性來補償輸出功率之動態範圍。再者,本揭露內容之射頻功率放大器在低輸出功率下能夠達到較佳的附加功率效率且達到低流耗之省電功能
,符合消費者希望有更長的通話時間之需求。
為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容,請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖,但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明,而非對本發明的權利範圍作任何的限制。
下文將參看圖式描述各種例示性實施例,本發明概念可能以不同形式來體現,不應解釋為限於本文中所闡述之例示性實施例。
請參照圖1,圖1為根據本發明實施例之射頻功率放大器之電路區塊圖。射頻功率放大器100包括輸出級電路110、指數型偏壓電路120與電壓電流轉換電路130。輸出級電路110耦接指數型偏壓電路120。指數型偏壓電路120耦接於電壓電流轉換電路130之間。電壓電流轉換電路130耦接輸出級電路110且接收第一系統電壓VCC。
輸出級電路110接收第一系統電壓VCC並且輸出一輸出電流。指數型偏壓電路120透過耦接至第二系統電壓VSS以接收偏壓電流IBA並且指數型偏壓電路120提供一偏壓VB至輸出級電路110,其中當偏壓電流IBA為零電流時,則輸出電流為零電流。電壓電流轉換電路130接收第一電流I1,其中第一電流I1為從指數型偏壓電路120回授至電壓電流轉換電路130。電壓電流轉換電路130將所接收之第一系統電壓VCC轉換為第二電流I2以使偏壓電流IBA正比於第一系統電壓VCC,進而使得輸出電流與第一系統電壓VCC之間為指數關係來補償輸出功率之動態範圍。偏壓
電流IBA等於第一電流I1與第二電流I2之總和的倍數,使設計者能夠根據其實際應用需求來進一步設計。
此外,第一電流I1為正溫度係數且第二電流I2為負溫度係數,而電壓電流轉換電路13根據第一電流I1與第二電流I2傳送正溫度係數之第三電流I3至指數型偏壓電路120,藉此使得偏壓電流IBA與輸出電流等於或接近零溫度係數之電流。
進一步說明射頻功率放大器100的工作原理。
本揭露內容所述之正溫度係數表示其物理量(如電壓值、電流值或電阻值)與溫度之間成正比關係,負溫度係數表示其物理量與溫度之間成反比關係,零溫度係數表示其物理量(如電壓值、電流值或電阻值)與溫度之間相互獨立,也就是當溫度上升或下降時,其物理量並不會隨著溫度而上升或下降。
請繼續參照圖1,在本實施例中,射頻功率放大器100使用一個對溫度相對穩定之直流至直流轉換器(圖1未繪示)來提供第一系統電壓VCC,能夠使射頻功率放大器100之輸出功率範圍都保持一致的高效率與低電流消耗。由方程式(1)可推知,如果第一系統電壓VCC操作於0.5~3.5V之區間時,則第一系統電壓VCC能夠輸出功率之動態範圍貢獻約8dB。其中P為輸出功率,I為輸出電流且V為第一系統電壓。由於應用於第三代(3G)/第四代(4G)無線系統之射頻功率放大器之標準都要求射頻功率放大器100之輸出功率須具有30dB之動態範圍。但是,如果要僅透過第一系統電壓VCC來對輸出功率之動態範圍提供至約30dB左右,不僅不切實際而且不符合當今對系統電壓之操作區間之要
求。
P=I×V (1)
因此,本發明利用可調適之輸出電流來提供輸出功率之另一部份所需之動態範圍。透過將第一系統電壓VCC回授至電壓電流轉換電路130,以使輸出電流相對於第一系統電壓VCC呈現指數關係,因此可以使第一系統電壓VCC維持在合理操作區間,並且當第一系統電壓VCC遞增之情況下,射頻功率放大器100更能夠使得輸出電流呈現指數型上升之特性,以提供動態範圍之貢獻。其中,指數型偏壓電路120藉由耦接第二系統電壓VSS以接收偏壓電流IBA,並且指數型偏壓電路120提供一偏壓VB至輸出級電路110,據此使得偏壓電流IBA與輸出級電路110之輸出電流之間具有一指數關係。另,當偏壓電流IBA為零電流時,則射頻功率放大器100之輸出電流會為零電流,以降低射頻功率放大器100之功率耗損。
請參照圖2,圖2為本發明另一實施例之電路圖。與上述圖1實施例不同的是,在本實施例中,輸出級電路110包括輸出電晶體M1。指數型偏壓電路120包括第一電阻R1、第一電晶體Q1、第二電晶體Q2、第二電阻R2、第三電晶體Q3、第四電晶體Q4與第五電晶體Q5。電壓電流轉換電路130包括第三電阻R3,第四電阻R4與第六電晶體Q6。
輸出電晶體M1之集極與射極分別接收第一系統電壓VCC與接地電壓GND,並且其基極接收指數型偏壓電路120所提供之一偏壓VB以接收一偏壓輸入電流(亦即基極電流)。第一電阻R1之一端耦接第二系統電壓VSS。第一
電晶體Q1之集極與基極分別耦接第二系統電壓VSS與第一電阻R1之另一端。第二電晶體Q2之集極、基極與射極分別耦接第二系統電壓VSS、第一電晶體Q1之基極與輸出電晶體M1之基極,其中第二電晶體Q2之集極接收第四電流I4且其射極提供偏壓VB至輸出電晶體M1之基極。第二電阻R2之一端耦接第一電晶體Q1之射極,其中偏壓電流IBA為流經第二電阻R2。第三電晶體Q3之集極、基極與射極分別耦接第一電阻R1之另一端、第二電阻R2之另一端與接地電壓GND,其中第三電晶體Q3之集極接收第五電流I5。第四電晶體Q4之集極、基極與射極分別耦接輸出電晶體M1之基極、第二電阻R2之另一端與接地電壓GND,其中第三電晶體Q3與第四電晶體Q4構成第一電流鏡。第五電晶體Q5之集極分別耦接第二電阻R2之另一端,且其基極耦接電流電壓轉換電路130以接收第三電流I3,其中第三電流I3為自第六電晶體Q6之集極流至第五電晶體Q5之基極並且第三電流I3為正溫度係數之電流。第三電阻R3之一端耦接第一系統電壓VCC。第四電阻R4之一端耦接第一電阻R1之另一端,其另一端耦接第三電阻R3之另一端。第六電晶體Q6之基極與集極耦接第三電阻R3之另一端、其射極耦接接地電壓GND,其中第六電晶體Q6與第五電晶體Q5構成第二電流鏡。
進一步說明射頻功率放大器200的工作原理。
由於第一系統電壓VCC在0.5V~3.5V之操作區間下,只能提供射頻功率放大器200約8dB之輸出功率動態範圍。因此,要在合理之系統電壓之操作區間下,本發明實施例提供以輸出電流IOUT來提供射頻功率放大器200另一
部份所需之輸出功率動態範圍。在一實施例中,現今的射頻功率放大器之標準都要求射頻功率放大器200之輸出功率須具有約30dB之動態範圍,因此輸出電流IOUT必須要提供22dB之輸出功率動態範圍。
射頻功率放大器200利用指數型電壓電路120以將使偏壓電流IBA與輸出電流IOUT之間具有指數關係,如方程式(2)所示,其中Vt為熱電壓(thermalvoltage)且R4為第四電阻之電阻值。接著,射頻功率放大器200利用電壓電流轉換電路來將偏壓電流IBA轉換為第一系統電壓VCC,如方程式(3)所示,其中R3為第三電阻之電阻值。結合方程式(2)及(3),則可得到方程式(4),因此可以透過第一系統電壓VCC在操作區間(亦即0.5V~3.5V)之遞增下,即可得到指數型上升之輸出電流IOUT。
IOUT=IBA×e^[(IBA×R2)/Vt] (2)
IBA=VCC/R3 (3)
IOUT=IBA×e^[R2×VCC/R3×Vt] (4)
詳細來說,由克西荷夫能量守恆定律可知,第一電晶體Q1之基射極電壓VBE1、第二電阻R2之壓降、第三電晶體Q3之基射極電壓VBE3之總和等於第二電晶體Q2之基射極電壓VBE2與輸出電壓晶體M1之基射極電壓VBEM1之總和,如方程式(5)所示。第三電晶體Q3與第四電晶體Q4構成第一電流鏡,如果透過製程設計使得第四電流I4等於第五電流I5,則方程式(5)即可推導得到上述方程式(2)。換句話說,本實施例之指數型偏壓電路120耦接至第二系統電壓VSS以接收偏壓電流IBA,並且耦接至輸出電晶體M1之基極,據此能夠將輸出電流IOUT與偏壓電流
IBA之間的關係形成一指數關係。
VBE1+(IBA×R2)+VBE3=VBE2+VBEM1 (5)
圖3為根據本發明實施例之輸出電流與偏壓電流關係之模擬曲線圖。圖3為反映出方程式(2)之曲線圖,水平軸為偏壓電流IBA,其單位為微安培,並且垂直軸為輸出電流IOUT,其單位為毫安培。當偏壓電流IBA為零電流時,射頻功率放大器200能夠完全關閉掉,亦即射頻功率放大器200之輸出電流IOUT為零電流,進而能夠減少功率消耗,符合消費者希望能有更長的通話時間的需求。
接下來,利用第三電阻R3、第四電阻R4與第六電晶體Q6來使得電壓與電流之間的關係互相轉換,亦即將方程式(2)中的偏壓電流IBA轉換為方程式(3)。電壓電流轉換電路130中的第三電阻R3接收來自輸出級電路110所回授之第二電流I2,並且第四電阻R4接收來自指數型偏壓電路120所回授之第一電流I1,其中第一電流I1為第一節點n1之電壓減去第二節點n2之電壓再除以第四電阻R4之電阻值,並且第二電流I2為第一系統電壓VCC減去第二節點n2之電壓,而第一節點n1之電壓為第二電晶體Q2之基射極電壓VBE2與輸出電晶體M1之基射極電壓VBEM1之總和,第二節點n2之電壓為第六電晶體Q6之基射極電壓VBE6。第一電流I1如方程式(6)所示,第二電流I2如方程式(7)所示。
I1=(VBE2+VBEM1-VBE6)/R4 (6)
I2=(VCC-VBE6)/R3 (7)
接下來,假設第二電晶體Q2之基射極電壓VBE2等於輸出電晶體M1之基射極電壓VBEM1。由方程式(6)及(7)
可知,第一電流I1為正溫度係數之電流,第二電流I2為負溫度係數之電流,並且第一電流I1與第二電流I2之總和為一正溫度係數之電流,用以補償第六電晶體Q6之基射極電壓為一隨溫度上升而退化之負溫度係數。再者,因為第五電晶體Q5與第六電晶體Q6之電路拓樸架構為電流鏡,因此,當第五電晶體Q5之射極面積為第六電晶體Q6之射極面積之N倍時,則偏壓電流IBA為第一電流I1與第二電流I2之總和的N倍(IBA=N(I1+I2))。在電晶體Q5及Q6之射極面積相同之情況下,偏壓電流IBA等於第一電流I1與第二電流I2之總和,如方程式(3)所示,因此偏壓電流IBA可以藉由第三電阻R3與第四電阻R4之電阻值調整而成為接近或等於零溫度係數之電流,以補償偏壓電流IBA之溫度係數。透過方程式(4)可知,當偏壓電流IBA為接近或等於零溫度係數之電流時,則輸出電流IOUT也會是接近或等於零溫度係數之電流,因此本揭露內容之電壓電流轉換電路130具有溫度補償之功效。
上述中,第三電流I3為正溫度係數之電流,並且因為第五電晶體Q5之電流增益(current gain)為負溫度係數,因此第五電晶體Q5之集極電流可以調整為接近或等於零溫度係數之電流。
圖4為根據本發明實施例之第一系統電壓與輸出電流關係之模擬曲線圖。再者,圖4為反映方程式(4)之曲線圖,水平軸為第一系統電壓VCC,其單位為伏特,並且垂直軸為輸出電流IOUT,其單位為毫安培。當第一系統電壓VCC在0.5V~3.5V之操作區間遞增時,輸出電流IOUT會呈現指數型上升之特性,因此本實施例之輸出電流IOUT
能夠對射頻功率放大器200之輸出功率之動態範圍提供主要的貢獻。第一系統電壓VCC在0.5V~3.5V之操作區間提供8dB動態範圍之貢獻,而輸出電流IOUT能夠提供將近22dB動態範圍之貢獻,藉此以補償射頻功率放大器200之輸出功率。在實施應用上,設計者能夠依據其應用需求,透過調整電阻R2及R3之電阻值來將調整輸出電流IOUT之大小,進而調整整體射頻功率放大器200之輸出功率所欲達到動態範圍。
圖5為根據本發明實施例之第一系統電壓與輸出功率關係之模擬曲線圖,水平軸為第一系統電壓,其單位為伏特,並且垂直軸為輸出功率,其單位為dBm。由圖5可知,於第一系統電壓VCC在0.5V~3.5V之操作區間中,輸出功率最高能夠達到約30dB之動態範圍。因此設計者透過本揭露內容之射頻功率放大器200之偏壓電路的設計,能夠在低、中與高功率之情況下,使得射頻功率放大器200能夠達到較優良之輸出功率範圍與較佳的功率附加效率(Power Added Efficiency,PAE),以符合消費者希望能有更長的通話時間之需求。
實務上,輸出級電路110可更具有第一電感L、第一電容C1與第二電容C2。第一電容C1之一端耦接輸出電晶體M1的基極,第一電容C1的另一端耦接射頻輸入信號RFIN。第一電感L耦接第一系統電壓VCC與輸出電晶體M1的集極之間。第二電容C2的一端耦接至輸出電晶體M1的集極,第二電容C2的另一端輸出射頻輸出信號RFOUT。
當射頻功率放大器200尚未開始接收射頻輸入信號RFIN時,電感L會對直流信號呈現低阻抗狀態,例如短路
,而電容C1、C2則會對直流信號呈現高阻抗狀態,例如斷路。當射頻功率放大器200開始接收射頻輸入信號RFIN時,電感L會對高頻信號呈現高阻抗狀態,例如斷路,而電容C1、C2則會對高頻信號呈現低阻抗狀態,例如短路。據此,射頻功率放大器200能夠在直流工作模式與交流工作模式順利的運作。
圖6為根據本發明實施例之電子系統之區塊圖。電子系統600包括射頻功率放大器610與負載620。射頻功率放大器610接收射頻輸入信號RFIN且輸出射頻輸出信號RFOUT至負載620,亦即射頻功率放大器610在耦接第一及第二系統電壓後,會提供一穩定的輸出功率至負載620。射頻功率放大器610可以是上述圖1~圖2實施例中之射頻功率放大器100與200的其中之一,且用以提供穩定的輸出功率給負載620。電子系統600可以是各種類型的電子裝置內的系統,電子裝置可以是例如手持裝置或行動裝置等。
圖7為根據本發明實施例之輸出功率補償方法。本例所述方法可以在圖1~圖2所示的射頻功率放大器執行,因此請一併照圖1~圖2以利理解。
此方法包括以下步驟:接收第一系統電壓並且輸出輸出電流(步驟S710)。接收第二系統電壓且接收偏壓電流(步驟S720)。透過指數型偏壓電路,使得偏壓電流與輸出電流之間呈現指數關係(步驟S730)。透過電壓電流轉換電路,將第一系統電壓轉換為第二電流,以使輸出電流與第一系統電壓之間呈現指數關係(步驟S740)。
關於射頻功率放大器之輸出功率補償方法之各步驟的
相關細節在上述圖1~圖5實施例已詳細說明,在此恕不贅述。在此須說明的是,圖7實施例之各步驟僅為方便說明之須要,不以各步驟的順序作為限制條件。
綜上所述,本發明實施例所提出之電子系統、射頻功率放大器及其輸出功率補償方法,透過輸出電流相對於第一系統電壓之指數關係,使得當第一系統電壓在適當範圍變化下,能夠藉由輸出電流之指數型上升之特性來補償輸出功率之動態範圍。
以上所述僅為本發明之實施例,其並非用以侷限本發明之專利範圍。
100、200‧‧‧射頻功率放大器
110‧‧‧輸出級電路
120‧‧‧指數型偏壓電路
130‧‧‧電壓電流轉換電路
600‧‧‧電子系統
610‧‧‧射頻功率放大器
620‧‧‧負載
C1‧‧‧第一電容
C2‧‧‧第二電容
GND‧‧‧接地電壓
I1‧‧‧第一電流
I2‧‧‧第二電流
I3‧‧‧第三電流
I4‧‧‧第四電流
I5‧‧‧第五電流
IOUT‧‧‧輸出電流
IBA‧‧‧偏壓電流
L‧‧‧電感
M1‧‧‧輸出電晶體
n1、n2‧‧‧節點
Q1~Q6‧‧‧電晶體
R1~R4‧‧‧電阻
RFIN‧‧‧射頻輸入信號
RFOUT‧‧‧射頻輸出信號
S710~S740‧‧‧步驟
VB‧‧‧偏壓
VBEM1‧‧‧基射極電壓
VBE1‧‧‧基射極電壓
VBE2‧‧‧基射極電壓
VBE3‧‧‧基射極電壓
VBE6‧‧‧基射極電壓
VCC‧‧‧第一系統電壓
VSS‧‧‧第二系統電壓
上文已參考隨附圖式來詳細地說明本發明之具體實施例,藉此可對本發明更為明白,在該等圖式中:圖1為根據本發明實施例之射頻功率放大器之電路區塊圖。
圖2為根據本發明實施例之射頻功率放大器之細部電路圖。
圖3為根據本發明實施例之輸出電流與偏壓電流關係之模擬曲線圖。
圖4為根據本發明實施例之第一系統電壓與輸出電流關係之模擬曲線圖。
圖5為根據本發明實施例之第一系統電壓與輸出功率關係之模擬曲線圖。
圖6為根據本發明實施例之電子系統之區塊圖。
圖7為根據本發明實施例之輸出功率補償方法之流程
圖。
100‧‧‧射頻功率放大器
110‧‧‧輸出級電路
120‧‧‧指數型偏壓電路
130‧‧‧電壓電流轉換電路
I1‧‧‧第一電流
I2‧‧‧第二電流
I3‧‧‧第三電流
IBA‧‧‧偏壓電流
RFIN‧‧‧射頻輸入信號
RFOUT‧‧‧射頻輸出信號
VB‧‧‧偏壓
VCC‧‧‧第一系統電壓
VSS‧‧‧第二系統電壓
Claims (10)
- 一種射頻功率放大器,包括:一輸出級電路,接收一第一系統電壓並且輸出一輸出電流;一指數型偏壓電路,耦接至該輸出級電路,該指數型偏壓電路透過耦接一第二系統電壓以接收一偏壓電流,其中該偏壓電流與該輸出電流之間為指數關係,並且當該偏壓電流為零電流時,則該輸出電流為零電流;以及一電壓電流轉換電路,耦接該指數型偏壓電路以接收一第一電流,並且該電壓電流轉換電路將所接收之該第一系統電壓轉換為一第二電流以使該偏壓電流正比於該第一系統電壓,進而使得該輸出電流與該第一系統電壓之間為指數關係,其中該偏壓電流等於該第一電流與該第二電流總和的倍數。
- 如申請專利範圍第1項所述之射頻功率放大器,其中該電壓電流轉換電路根據該第一電流與該第二電流傳送正溫度係數之一第三電流至該指數型偏壓電路,藉此使得該偏壓電流與該輸出電流等於或接近零溫度係數之電流。
- 如申請專利範圍第2項所述之射頻功率放大器,其中輸出級電路包括:一輸出電晶體,其集極耦接該第一系統電壓,其射極耦接一接地電壓,其基極接收該指數型偏壓電路所提供之一偏壓。
- 如申請專利範圍第3項所述之射頻功率放大器,其中該指數型偏壓電路包括:一第一電阻,其一端耦接該第二系統電壓;一第一電晶體,其集極耦接該第二系統電壓,其基極耦接該 第一電阻之另一端;一第二電晶體,其集極耦接該第二系統電壓且接收一第四電流,其基極耦接該第一電晶體之基極,其射極提供該偏壓至該輸出電晶體之基極;一第二電阻,其一端耦接該第一電晶體之射極,其中該偏壓電流流經該第二電阻;一第三電晶體,其集極耦接該第一電阻之另一端且接收一第五電流,其基極耦接該第二電阻之另一端,其射極耦接該接地電壓;一第四電晶體,其集極耦接該輸出電晶體之基極,其基極耦接該第二電阻之另一端,其射極耦接該接地電壓,其中該第三電晶體與該第四電晶體構成一第一電流鏡;以及一第五電晶體,其集極耦接該第二電阻之另一端,其基極耦接該電流電壓轉換電路以接收該第三電流,其中當該第四電流等於該第五電流,則該偏壓電流相對於該輸出電流呈現指數關係,並且當偏壓電流遞增時,則輸出電流指數型上升。
- 如申請專利範圍第4項所述之射頻功率放大器,其中該電壓電流轉換電路包括:一第三電阻,其一端耦接該第一系統電壓且接收該第二電流,其中該第三電阻用以將該第一系統電壓轉換為該第二電流;一第四電阻,其一端耦接該第一電阻之另一端且接收該第一電流,其另一端耦接該第三電阻之另一端;以及一第六電晶體,其基極與集極耦接該第三電阻之另一端,其射極耦接該接地電壓, 其中該第五電晶體與該第六電晶體構成一第二電流鏡,並且該輸出電流相對於該第一系統電壓呈現指數關係,當該第一系統電壓遞增時,則該輸出電流指數型上升,藉此以補償該輸出電晶體之一輸出功率。
- 如申請專利範圍第5項所述之射頻功率放大器,其中該第一電流為一第一節點電壓減去一第二節點電壓再除以該第四電阻之電阻值,並且該第二電流為該第一系統電壓減去該第二節點電壓再除以該第三電阻之電阻值,其中該第一節點電壓為該第二電晶體之基射極電壓與該輸出電晶體之基射極電壓之總和,並且該第二節點之電壓為第六電晶體之基射極電壓。
- 一種電子系統,用於射頻通訊,該電子系統包括:如申請專利範圍第1項所述之射頻功率放大器,該射頻功率放大器接收一射頻輸入信號且輸出一射頻輸出信號;以及一負載,耦接該射頻功率放大器,該負載接收該射頻輸出信號。
- 如申請專利範圍第7項所述之電子系統,其中該電壓電流轉換電路根據該第一電流與該第二電流傳送正溫度係數之一第三電流至該指數型偏壓電路,藉此使得該偏壓電流與該輸出電流等於或接近零溫度係數之電流。
- 一種輸出功率補償方法,包括:接收一第一系統電壓並且輸出一輸出電流;接收一第二系統電壓且接收一偏壓電流;透過一指數型偏壓電路,使得該偏壓電流與該輸出電流之間呈現指數關係;以及 透過一電壓電流轉換電路,將該第一系統電壓轉換為一第二電流,以使該輸出電流與該第一系統電壓之間呈現指數關係。
- 如申請專利範圍第9項所述之輸出功率補償方法,其中當該偏壓電流為零電流時,則該輸出電流為零電流,並且偏壓電流正比於該第一系統電壓,其中該偏壓電流等於該第一電流與該第二電流總和的倍數。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5210508A (en) * | 1989-04-24 | 1993-05-11 | Telenokia Oy | High-frequency amplifier of a radio transmitter |
| US6359516B1 (en) * | 2000-07-21 | 2002-03-19 | Philips Electronics North America Corporation | High-frequency amplifier circuit with independent control of quiescent current and bias impedance |
| TW201105028A (en) * | 2009-04-23 | 2011-02-01 | Broadcom Corp | Cascode CMOS RF power amplifier with programmable feedback cascode bias under multiple supply voltages |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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