专利名称：功率放大器的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种功率放大器，能够改善当切换主功率放大器和辅助 功率放大器时输出功率的上升延迟。
背景技术：
作为以CDMA为首的便携式电话用的功率放大器，现在广泛使用 GaAs-HBT(Hetero junction bipolar Transistor:异质结双极型晶体管)功率 放大器。图22是现有的GaAs-HBT功率放大器的电路图。虚线框内是 GaAs芯片，除此之外的电路元件利用芯片部件或者线路形成在模块衬底上。
图中，Trl、 Tr2分别是前级放大元件和后级放大元件。Biasl是驱 动前级放大元件的前级偏置电路，Bias2是驱动后级放大元件的后级偏 置电路。
Vcl、 Vc2分别是前级、后级放大用的集电极电源端子，Vcb是偏 置电路Biasl、 Bias2的电源端子，Vref是对偏置电路Biasl、 Bias2施加 控制电压的端子。IN是RF信号的输入端子，OUT是输出信号端子，R1 ~ R4是电阻,C1 ~C10是电容，Ll、 L2是电感。L3 L8是具有特定电气 长度的线路，起电感的作用。再有，最近，为了使模块小型化，大多情 况下，在GaAs芯片上集成作为输入匹配用的Cl、 C2、 Ll或者作为级 间匹配用的C3、 C4、 L2等。
图23是表示现有的偏置电路的电路图。该偏置电路是上述前级偏 置电路Biasl或后级偏置电路Bias2。图中，Vref是从外部施加控制电压 的端子，Trbl ~ Trb3、 Trb7、 Trb8是GaAs ~ HBT, Tr是放大元件，Rbl ~ Rb3、 Rb5 Rb8是电阻。
包舍Trbl的发射极跟随器电路向对应的放大元件Tr的基极(输入端 子)输入与控制电压对应的电压。而且，从端子RFin输入的RF信号经 输入匹配电路的电容C输入到放大元件Tr的基极。放大后的RF信号从 放大元件Tr的集电极向端子RFout输出。
该偏置电路使功率放大器的前级放大元件和后级放大元件的空栽
电流相对于温度变化保持一定(例如，参照专利文献1)。这里，偏置电
流是当没有RF输入功率时功率放大器的偏置电流。
图24是表示现有的CDMA用HBT功率放大器的输入输出特性的 图。输入功率Pin增加时，虽然偏置电流Ictq —定，但输出功率Pout 增加，总的工作电流Ict增加。
图25是表示现有的CDMA用HBT功率放大器的失真特性的图。失 真特性用相邻通道的泄漏功率(ACLR)来表示。在输出功率Pout增大的 同时，ACLR也增大。由此时的输出功率Pout、功率增益Gp和效率PAE 决定功率放大器特性的好坏。
图26是郊外CDMA终端机的功率放大器的输出功率的概率分布 图。0dBm附近的低输出的概率最高，27dBm附近的最大输出的概率低 (例如，参照非专利文献1)。因此，当输出功率低时，可以降低空栽电 流，当输出功率高时，使空载电流增加，这样容易满足对失真特性的要 求。
因此，提出一种使偏置电流大的主功率放大器和偏置电流小的辅助 功率放大器切换工作的功率放大器。图27是表示主功率放大器和辅助 功率放大器的输出、增益特性的图。主功率放大器如图中的(H)所示那样， 当输出功率高时，具有效率高、失真小的特性。另一方面，附着功率放 大器如图中的(L)所示那样，当输出功率低时，具有效率高、失真小的特 性。主功率放大器和辅助功率放大器的切换在输出功率Pout是Pout2左 右时进行。
图28是使主功率放大器和辅助功率放大器切换工作的现有的功率 放大器的芯片布局图。通过芯片焊接(die—bonding)材料在模块衬底 31上安装了 GaAs芯片32。而且，在GaAs芯片32上，形成了主功率 放大器(输入匹配电路11、前级放大元件12、级间匹配电路13、后级放 大元件14、输出匹配电路15、前级偏置电路16和后级偏置电路17)和 辅助功率放大器(输入匹配电路21 、前级放大元件22、级间匹配电路23、 后级放大元件24、输出匹配电路25、前级偏置电路26和后级偏置电路 27)。前级放大元件12、前级放大元件22、后级放大元件14和后级放大 元件24是异质结双极型晶体管(HBT)。
专利文献1特开2004-343244号公报
非专利文献1B.Sahu and G.A.Rincon-Mora， "A high-efficiency
liear RF power amplifier with a power-tracking dynamically adaptive buck-boost supply" IEEE Trans. MTT vol.52、 No.l, pp.112-120, Jan.2004 图29是表示使主功率放大器和辅助功率放大器切换工作的现有的 功率放大器的输出功率特性的图。主功率放大器和辅助功率放大器切换 时输出功率的响应緩慢，功率电平的稳定需要时间。具体地说，要求该 时间为几十fxs左右，而在过去却是几百jis 几ms左右。因此，作为需 要随时调整功率电平的CDMA用功率放大器，使用现有的功率放大器 时存在很大的问题。
为了调查该原因，发明者进行了仿真和实验，得到如下观点。 图30是表示基极电压驱动时HBT的集电极电流的阶跃响应的图， 图31是表示基极电流驱动时HBT的集电极电流的阶跃响应的图。HBT 自身产生由集电极电流Ic和集电极-发射极之间的电压Vcc的乘积表 示的热。由于该自身发热，使基极电压驱动时集电极电流Ic的过渡响应 非常慢(几百ps 几ms)。另一方面，基极电流驱动时集电极电流Ic的响 应非常快(几ltis以下)。因此，当使用图23所示的工作在近乎基极电压驱 动状态的发射极跟随器电路作为偏置电路时，HBT的集电极电流Ic的 过;度响应4交十曼。
此外，有时因芯片内的电路块间的相互干涉，HBT的集电极电流Ic 的过渡响应会更加慢。下面对此进行说明。
图32是表示辅助功率放大器的后级偏置电路的输出电压相对于主 功率放大器的后级放大元件的发热量的特性的图。后级偏置电路的构成 如上述图23所示。主功率放大器的后级放大元件和辅助功率放大器的 后级偏置电路的距离在类型(Type) 1中约为700nm,在类型(Type) 2中约为200pm。由该数据可知，主功率放大器的后级放大元件的发热 量越大，辅助功率放大器的后级偏置电路的输出电压Vbo越低。这里，主功率放大器工作过程中，主功率放大器的后级放大元件产 生的热在辅助功率放大器工作时散出。但是，因模块衬底和芯片的热容 量的影响，散热需要的时间长。因此，辅助功率放大器的后级放大元件 的空载电流慢慢增加，如图32所示，辅助功率放大器的后级偏置电路 的输出电压Vbo慢慢增加。所以，当从主功率放大器切换到辅助功率放 大器时，如图29所示，辅助功率放大器的输出功率的上升变慢。此外， 当从辅助功率放大器切换到主功率放大器时，同样，主功率放大器的输
出功率的上升变慢。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于得到一种功率放 大器，当切换主功率放大器和辅助功率放大器时，能够使输出功率的上 升延迟得到改善。
本发明的功率放大器是在主功率放大器和空载电流比主功率放大 器小的辅助功率放大器之间切换工作的功率放大器，其特征在于，主功
率放大器和辅助功率放大器分别具有放大RF信号的前级放大元件； 放大前级放大元件的输出信号的后级放大元件；驱动前级放大元件的前 级偏置电路；和驱动后级放大元件的后级偏置电路，主功率放大器的后 级放大元件和辅助功率放大器的后级放大元件的间隔小于等于10(Him， 主功率放大器的后级放大元件和辅助功率放大器的后级偏置电路的间 隔大于等于200pm。本发明的其他特征可从以下的说明中知道。
本发明能够在切换主功率放大器和辅助功率放大器时改善输出功 率的上升延迟。 附 图 图 图
果的图 图 图的图。
图说明
1是表示本发明实施方式1的功率放大器的方框图。 2是表示本发明实施方式1的功率放大器的芯片布局的图
是
表示本发明的实施方式1的功率放大器的输出电压的测定结
4是本发明实施方式2的功率放大器的芯片布局的图。 5是表示本发明实施方式2的功率放大器的输出电压的测定结果
6是本发明实施方式3的功率放大器的芯片布局的图。
的图
的图
图8是本发明实施方式4的功率放大器的芯片布局的图。 图9是二
图IO是表示前级偏置电路的输出电压特性的图
图11是表示主功率放大器的前级放大元件的输出电压特性的图。
图12是表示主功率放大器的后级放大元件的输出电压特性的图。 图13是表示本发明实施方式5的功率放大器的辅助功率放大器的
前级偏置电路的电路图。
图14是表示本发明实施方式5的变形例的功率放大器的主功率放
大器的后级放大元件和辅助功率放大器的后级放大元件的芯片布局的图。
图15是表示图14的电路中的晶体管单元的配置的概要图。 图16是表示本发明实施方式6的功率放大器的芯片布局的图。 图17是表示本发明实施方式7的功率放大器的芯片布局的图。 图18是表示本发明实施方式8的功率放大器的芯片布局的图。 图19是表示本发明实施方式9的偏置电路的电路图。 图20是表示本发明实施方式10的偏置电路的电路图。 图21是表示本发明实施方式11的偏置电路的电路图。 图22是表示现有的GaAs-HBT功率放大器的电路图。 图23是表示现有的偏置电路的电路图。
图24是表示现有的CDMA用的HBT功率放大器的输入输出特性的图。
图25是表示现有的CDMA用的HBT功率放大器的失真特性的图。 图26是表示郊外的CDMA终端机内的功率放大器的输出功率的概 率分布的图。
图27是表示主功率放大器和辅助功率放大器的输出-增益特性的图。
图28是表示主功率放大器和辅助功率放大器切换工作的现有的功
率放大器的芯片布局的图。
图29是表示主功率放大器和辅助功率放大器切换工作的现有的功
率放大器的输出功率特性的图。
图30是表示基极电压驱动时HBT的集电极电流的阶跃响应的图。 图31是表示基极电流驱动时HBT的集电极电流的阶跃响应的图。 图32是表示辅助功率放大器的后级偏置电路的输出电压与主功率
放大器的后级放大元件的散热量的关系的特性图。
具体实施方式
实施方式1.
图l是表示本发明实施方式l的功率放大器的方框图。该功率放大
器是在主功率放大器IO和空栽电流比主功率放大器IO小的辅助功率放 大器20之间切换工作的功率放大器。从端子IN输入的RF信号由主功 率放大器10或辅助功率放大器20放大。而且，主功率放大器10和辅 助功率放大器20的输出功率由功率合成电路30合成，再从端子OUT 输出。再有，也可以不使用功率合成电路30,而使用开关等去切换两个 通路。
在主功率放大器10中，串联连接有输入匹配电路11、前级放大元 件12、级间匹配电路13、后级放大元件14和输出匹配电路15。前级放 大元件12放大RF信号，后级放大元件14放大前级放大元件12的输出 信号。前级偏置电路16根据从端子Vrefm输入的控制电压，驱动前级 放大元件12。后级偏置电路17根据从端子Vrefm输入的控制电压，驱 动后级放大元件14。
另一方面，在辅助功率放大器20中，串联连接有输入匹配电路21、 前级放大元件22、级间匹配电路23、后级放大元件24和输出匹配电路 25。前级放大元件22放大RF信号，后级放大元件24放大前级放大元 件22的输出信号。前级偏置电路26根椐从端子Vrefs输入的控制电压， 驱动前级放大元件22。后级偏置电路27根椐从端子Vrefs输入的控制 电压，驱动后级放大元件24。
因辅助功率放大器20的空栽电流比主功率放大器10小，故主功率 放大器IO在输出功率大时高效率地工作，辅助功率放大器20在输出功 率小时高效率地工作。而且，当从端子Vrefm输入高(High)控制电压 时，主功率放大器10工作，当从端子Vrefs输入高(High)控制电压时， 辅助功率放大器20工作。当两个端子都输入Low控制电压时，两个功 率放大器都截止，两个端子不会都输入高(High)控制电压。这样，利 用外部控制电压可以使主功率放大器10和辅助功率放大器20切换工 作。
图2是表示本发明实施方式1的功率放大器的芯片布局的图。通过 芯片焊接材料在模块衬底31上安装GaAs芯片32。接着，在GaAs芯片 32上形成输入匹配电路11、 21、前级放大元件12、 22、级间匹配电路
13、 23、后级放大元件14、 24、输出匹配电路15、 25、前级偏置电路 16、 26和后级偏置电路17、 27。前级放大元件12、 22和后级放大元件
14、 24是异质结双极型晶体管(HBT)。
在本实施方式中，主功率放大器的后级放大元件14和辅助功率放 大器的后级放大元件24之间的间隔S1小于等于100|Lim，主功率放大器 的后级放大元件14和辅助功率放大器的后级偏置电路27之间的间隔S2 大于等于200pm。
图3是表示本发明实施方式1的功率放大器的输出电压的测定结果 的图。设模块衬底31上表面的焊区部(die pad)和GaAs芯片32下表 面的GND电极之间的热阻是2~ 10'C/W， GaAs芯片32上表面的放大 元件和GaAs芯片32下表面的GND电极之间的热阻是20 ~ 5CTC/W,芯 片焊接材料上表面(GaAs芯片32下表面)和芯片焊接材料下表面(模块衬 底31上表面)之间的热阻是2 20。C/W。由该测定结果可知，辅助功率 放大器的输出功率的上升时间缩短了几ps左右。
如上所述，通过将主功率放大器的后级放大元件14和辅助功率放 大器的后级放大元件24靠近配置，当从主功率放大器IO切换至辅助功 率放大器20工作时，利用主功率放大器的后级放大元件14散热慢，对 辅助功率放大器的后级放大元件24进行预热，可以改善集电极电流的 上升特性。此外，通过使主功率放大器的后级放大元件14远离辅助功 率放大器的后级偏置电路27,可以减小主功率放大器的后级放大元件产 生的热对辅助功率放大器的后级偏置电路27的影响。结果，可以改善 辅助功率放大器的输出功率上升延迟的问题。
实施方式2.
图4是本发明实施方式2的功率放大器的芯片布局的图。在本实施 方式中，主功率放大器的前级放大元件12和辅助功率放大器的前级放 大元件22之间的间隔S3小于等于50(um，主功率放大器的前级放大元 件12和辅助功率放大器的前级偏置电路26之间的间隔S4大于等于 100nm。其余的构成和实施方式1相同。
的图。设模块衬底31上表面的焊区部和GaAs芯片32下表面的GND电 极之间的热阻是2~ 10°C/W, GaAs芯片32上表面的放大元件和GaAs 芯片32下表面的GND电极之间的热阻是20~50°C/W，芯片焊接材料
上表面(GaAs芯片32下表面)和芯片焊接材料下表面(模块衬底31上表 面)之间的热阻是2~20'C/W。由该测定结果可知，辅助功率放大器的 输出功率的上升时间缩短了几ps。
如上所述，通过将主功率放大器的前级放大元件12和辅助功率放 大器的前级放大元件22靠近配置，并使主功率放大器的前级放大元件 12远离辅助功率放大器的前级偏置电路26,从而和实施方式1 一样， 可以改善辅助功率放大器20的输出功率上升延迟的问题。只是，因前 级放大元件12散发的热量比后级放大元件14散发的热量小，故输出功 率上升延迟的改善效果不如实施方式1。
实施方式3.
图6是本发明实施方式3的功率放大器的芯片布局的图。本实施方 式将实施方式1和实施方式2组合在一起。即，主功率放大器的后级放 大元件14和辅助功率放大器的后级放大元件24之间的间隔Sl小于等 于lOOjum，主功率放大器的后级放大元件14和辅助功率放大器的后级 偏置电路27之间的间隔S2大于等于200pm,主功率放大器的前级放大 元件12和辅助功率放大器的前级放大元件22之间的间隔S3小于等于 50pm,主功率放大器的前级放大元件12和辅助功率放大器的前级偏置 电路26之间的间隔S4大于等于100nm。
图7是表示本发明实施方式3的功率放大器的输出电压的测定结果 的图。设模块衬底31上表面的焊区部和GaAs芯片32下表面的GND电 极之间的热阻是2~ 10'C/W, GaAs芯片32上表面的放大元件和GaAs 芯片32下表面的GND电极之间的热阻是20~50°C/W,芯片焊接材料 上表面(GaAs芯片32下表面)和芯片焊接材料下表面(模块衬底31上表 面)之间的热阻是2~20'C/W。由该测定结果可知，辅助功率放大器的
输出功率的上升时间缩短了几ILIS。
如上所述，将主功率放大器的后级放大元件14和辅助功率放大器 的后级放大元件24靠近配置，并使主功率放大器的前级放大元件12和 辅助功率放大器的前级放大元件22靠近，使主功率放大器的后级放大 元件14远离辅助功率放大器的后级偏置电路27,并使主功率放大器的 前级放大元件12远离辅助功率放大器的前级偏置电路26,由此，可以 比实施方式1、 2更能改善辅助功率放大器20的输出功率上升延迟的问 题。实施方式4.
图8是本发明实施方式4的功率放大器的芯片布局的图。本实施方 式是在实施方式3的构成的基础上，使主功率放大器的后级放大元件14 和主功率放大器的前级偏置电路16之间的间隔S5小于等于100nm。
图9是表示本发明实施方式4的功率放大器的输出电压的测定结果 的图。设模块衬底31上表面的焊区部和GaAs芯片32下表面的GND电 极之间的热阻是2~ 10°C/W， GaAs芯片32上表面的放大元件和GaAs 芯片32下表面的GND电极之间的热阻是20~50'C/W，芯片焊接材料 上表面(GaAs芯片32下表面)和芯片焊接材料下表面(模块衬底31上表 面)之间的热阻是2~20°C/W。由该测定结果可知，不仅改善了辅助功 率放大器的输出功率的上升，也使主功率放大器的输出功率的上升改善 到几ias左右。
如上所述，将主功率放大器的后级放大元件14和主功率放大器的 前级放大电路16靠近配置，当从辅助功率放大器切换至主功率放大器 工作时，利用主功率放大器的后级放大元件产生的热对主功率放大器的 前级偏置电路加热。因此，如图10所示，前级偏置电路的输出电压下 降。与此对应，如图ll那样，主功率放大器的前级放大元件12的输出 功率也随时间下降。另一方面，如图12所示，主功率放大器的后级放 大元件14的输出功率因自身发热而随时间增加。结果，因输出功率的 延迟相互抵消，故能够改善主功率放大器的输出功率上升延迟的问题。
实施方式5.
图13是表示本发明实施方式5的功率放大器的辅助功率放大器的 前级偏置电路的电路图。将主功率放大器的后级放大元件分割成第l后 级放大元件14a和第2后级放大元件14b。而且，在第1后级放大元件 14a和第2后级放大元件14b之间配置了辅助功率放大器的后级放大元 件24。
第1、 2后级放大元件14a、 14b和辅助功率放大器的后级放大元件 24之间的间隔S11、 S12分别小于等于lOOnm，第1、 2后级放大元件 14a、 14b和辅助功率放大器的后级偏置电路27之间的间隔S2大于等于 200nm。其余的构成和实施方式1 一样。
如上所述，和实施方式l一样，通过将主功率放大器的后级放大元 件14a、 14b和辅助功率放大器的后级放大元件24靠近配置，可以改善辅助功率放大器的输出功率上升延迟的问题。
图14是表示本发明实施方式5的变形例的功率放大器的主功率放
图。呈6 x 7的矩阵状排列的晶体管单元41是主功率放大器的后级放大 元件或辅助功率放大器的后级放大元件。41是主功率放大器的RF输入 端子，43是主功率放大器的RF输出端子，44是主功率放大器的基极线， 45是发射极线(接地)，46是主功率放大器的集电极线。47是辅助功率 放大器的RF输入端子，48是辅助功率放大器的RF输出端子，49是辅 助功率放大器的基极线，50是辅助功率放大器的集电极线。51是通孔， 52是平衡电阻。
图15是表示图14的电路中的晶体管单元的配置的概要图。主功率 放大器的后级放大元件M和辅助功率放大器的后级放大元件S混合配 置，而且，相互靠近。因此，可以得到和上述同样的效果。
实施方式6.
图16是表示本发明实施方式6的功率放大器的芯片布局的图。在 GaAS芯片32b(第1芯片)上形成主功率放大器的前级放大元件12、辅助 功率放大器的前级放大元件22、主功率放大器的后级放大元件14、辅 助功率放大器的后级放大元件24、主功率放大器的前级偏置电路16和 主功率放大器的后级偏置电路14等。
另一方面，在与其他电路不同的GaAS芯片32b(第2芯片)上形成辅 助功率放大器的前级偏置电路26和辅助功率放大器的后级偏置电路 27。这样，将因热的相互干涉而对辅助功率放大器的输出功率延迟产生 影响的电路汇集在一起，并形成在另外的芯片中，从而可以改善辅助功 率放大器的输出功率上升延迟的问题。
实施方式7.
图17是表示本发明实施方式7的功率放大器的芯片布局的图。在 GaAS芯片32b(第1芯片)上形成主功率放大器的前级放大元件12、辅助 功率放大器的前级放大元件22、主功率放大器的前级偏置电路16、辅 助功率放大器的前级偏置电路26、主功率放大器的后级偏置电路17和 辅助功率放大器的后级偏置电路27等。
另一方面，在其他电路不同的GaAS芯片32b(第2芯片)上形成主功 率放大器的后级放大元件14和辅助功率放大器的后级放大元件24。这
样，通过使发热量大的电路在另外的芯片中形成，可以改善辅助功率放 大器的输出功率上升延迟的问题。
实施方式8.
图18是表示本发明实施方式8的功率放大器的芯片布局的图。在 GaAs芯片32b(第1芯片)上形成主功率放大器的前级放大元件12、辅助 功率放大器的前级放大元件22、辅助功率放大器的前级偏置电路26、 主功率放大器的后级偏置电路17和辅助功率放大器的后级偏置电路27 等。
另一方面，在其他电路不同的GaAs芯片32b(第2芯片)上形成主功 率放大器的后级放大元件14、辅助功率放大器的后级放大元件24和主 功率放大器的前级偏置电路16。这样，将发热量大的主功率放大器的后 级放大元件14和希望与其靠近配置的辅助功率放大器的后级放大元件 24以及主功率放大器的前级偏置电路16汇集在一起并形成在另外的芯 片中，可以改善辅助功率放大器的输出功率上升延迟的问题。
实施方式9.
图19是表示本发明实施方式9的偏置电路的电路图。该偏置电路 是主功率放大器或辅助功率放大器的前级偏置电路或后级偏置电路。偏 置电路之外的构成和实施方式1~8相同。
偏置电路设有电阻Rb。电阻Rb向对应的放大元件Tr的基极(输入 端子)输入与从端子Vref输入的控制电压对应的电流Ib。而且，从端子 RFin输入的RF信号经输入匹配电路的电容C输入到放大元件Tr的基 极。而且，放大后的RF信号从放大元件Tr的集电极向端子RFout输出。
本实施方式的偏置电路是基极电流驱动的偏置电路。因此，作为偏 置电路，与使用图23所示那样的发射极跟随电路的情况相比，没有集 电极电流的延迟，可以相应地改善功率放大器输出功率上升延迟的问 题。
实施方式10.
图20是表示本发明实施方式IO的偏置电路的电路图。该偏置电路 是主功率放大器或辅助功率放大器的前级偏置电路或后级偏置电路。偏 置电路之外的构成和实施方式1 ~8相同。
Vref是从外部施加控制电压的端子，Trbl ~ Trb6是GaAs-HBT,Td、 Tr2是放大元件，Rbl Rbl4是电阻。 Trbl的发射极经Rbl与Tr的基极连接。Trbl的基极经Rb2、 Rb3 与端子Vref连接。Trbl的集电极与电源端子Vcb连接。包含Trbl的发 射极跟随器电路向对应的放大元件Tr的基极(输入端子)输入与控制电 压3于应的电压。
Rb4的一端与端子Vref连接，另 一端经Rbl与Tr的基极连接。即， Rb4与Trbl并联。Rb4向对应的放大元件Tr的基极(输入端子)输入与控 制电压对应的电流Ib4。因此，即使对端子Vref施加的控制电压处在比 Trbl的工作电压低的空闲状态，也可以向Tr的基极供给电流。
Trb2的集电极经Rb5与Trbl的发射极连接。Trb2的发射极接地。 Trb3的基极经Rb2、 Rb6与端子Vref连接。Trb3的集电极经Rb7与电 源端子Vcb连接。Trb3的发射极与Trb2的基极连接，并经电阻Rb8接 地。Trb3向Trb2的基极供给与控制电压对应的偏置电流。
Trb4的集电极经Rb2、 Rb9与端子Vref连接。Trb4的发射极接地。 Trb5的基极经Rb2、 RblO与端子Vref连接。Trb5的集电极与电源端子 Vcb连接。Trb5的发射极经Rbll与Trb4的基极连接，并经Rbl2接地。 因此，可以抑制高温下的空栽电流，可以使空栽电流大致保持一定，不 随温度变化。
Trb6的基极经Rbl3与Trb5的发射极连接。Trb6的集电极与电源 端子Vcb2连接，发射极接地。因此，可以使Trb6模仿Tr的动作，可 以进一 步抑制空载电流的变动。
发射极尺寸小的Tr2的集电极与Tr的集电极连接。Tr2的基极与经 电容C2与Tr的基极连接。Rbl4的一端与端子Vref连接，另一端与Tr2 的基极连接。Rb14向对应的放大元件Tr2的基极输入与控制电压对应的 电流Ibl4。这样，通过与放大元件并联地设置可以通过电流驱动进行工 作的放大元件Tr2，由此可以减小相对于输入电压的功率增益的离散。
在本实施方式的偏置电路中，即使从端子Vref输入的控制电压下降 至不到放大元件的势垒电压的2倍(例如，2.4V左右)，也可以使空载电 流从低温到高温大致保持一定，可以进行所要的放大动作。而且，在空 栽电流附近变成仅基极电流驱动。因而，与附图23所示的基极电压驱 动的偏置电路相比，能够改善功率放大器的输出功率的上升延迟。但是， 本实施方式的偏置电路随着输出功率的增大，从基极电流驱动变成基极 电压驱动，会残留若干输出功率的上升延迟。因此，通过将实施方式1 ~
8的构成和本实施方式的构成进行组合，可以有效地改善输出功率上升 的延迟。
实施方式11.
图21是表示本发明实施方式11的偏置电路的电路图。该偏置电路 除了实施方式10的构成之外，还具有由二极管DL和电阻RL构成的线 性化电路。因此，可以减小输入到对应的放大元件的输入端子的信号的 失真。但是，当失真特性有裕度时，没有线性化电路的实施方式10对 放大元件Tr的基极电压的热响应的改善较有利。
权利要求
1.一种功率放大器，在主功率放大器和空载电流比上述主功率放大器小的辅助功率放大器之间切换工作，其特征在于上述主功率放大器和上述辅助功率放大器分别具有放大RF信号的前级放大元件、放大上述前级放大元件的输出信号的后级放大元件、驱动上述前级放大元件的前级偏置电路、和驱动上述后级放大元件的后级偏置电路，上述主功率放大器的后级放大元件和上述辅助功率放大器的后级放大元件的间隔小于等于100μm，上述主功率放大器的后级放大元件和上述辅助功率放大器的后级偏置电路的间隔大于等于200μm。
2. —种功率放大器，在主功率放大器和空载电流比上述主功率放大 器小的辅助功率放大器之间切换工作，其特征在于上述主功率放大器和上述辅助功率放大器分别具有放大RF信号的 前级放大元件、放大上述前级放大元件的输出信号的后级放大元件、驱 动上述前级放大元件的前级偏置电路和驱动上述后级放大元件的后级 偏置电路，上述主功率放大器的前级放大元件和上述辅助功率放大器的前级 放大元件的间隔小于等于50pm，上述主功率放大器的前级放大元件和上述辅助功率放大器的前级 偏置电路的间隔大于等于100pm。
3. 权利要求1记载的功率放大器，其特征在于 上述主功率放大器的前级放大元件和上述辅助功率放大器的前级放大元件的间隔小于等于50nm,上述主功率放大器的前级放大元件和上述辅助功率放大器的前级 偏置电路的间隔大于等于100nm。
4. 权利要求3记栽的功率放大器，其特征在于 上述主功率放大器的后级放大元件和上述主功率放大器的前级偏置电路的间隔小于等于100nm。
5 —种功率放大器，在主功率放大器和空栽电流比上述主功率放大 器小的辅助功率放大器之间切换工作，其特征在于上述主功率放大器和上述辅助功率放大器分别具有放大RF信号的 前级放大元件、放大上述前级放大元件的输出信号的后级放大元件、驱 动上述前级放大元件的前级偏置电路和驱动上述后级放大元件的后级 偏置电路，上述主功率放大器的后级放大元件具有第1后级放大元件和第2后 级i文大元件，上述第1、第2后级放大元件和上述辅助功率放大器的后级放大元 件的间隔分别小于等于100jam，上述第1、第2后级放大元件和上述辅助功率放大器的后级偏置电 路的间隔分别大于等于200)tim。
6. —种功率放大器，在主功率放大器和空栽电流比上述主功率放大 器小的辅助功率放大器之间切换工作，其特征在于上述主功率放大器和上迷辅助功率放大器分别具有放大RF信号的 前级放大元件、放大上述前级放大元件的输出信号的后级放大元件、驱 动上述前级放大元件的前级偏置电路和驱动上述后级放大元件的后级 偏置电路，在第1芯片上形成上述主功率放大器的前级放大元件、上述辅助功 率放大器的前级放大元件、上述主功率放大器的后级放大元件、上迷辅 助功率放大器的后级放大元件、上述主功率放大器的前级偏置电路和上 述主功率放大器的后级偏置电路，在第2芯片上形成上述辅助功率放大器的前级偏置电路和上述辅助 功率放大器的后级偏置电路。
7. —种功率放大器，在主功率放大器和空栽电流比上述主功率放大 器小的辅助功率放大器之间切换工作，其特征在于上述主功率放大器和上述辅助功率放大器分别具有放大RF信号的 前级放大元件、放大上述前级放大元件的输出信号的后级放大元件、驱 动上述前级放大元件的前级偏置电路和驱动上述后级放大元件的后级 偏置电路，在第1芯片上形成上述主功率放大器的前级放大元件、上述辅助功 率放大器的前级放大元件、上述主功率放大器的前级偏置电路、上述辅 助功率放大器的前级偏置电路、上述主功率放大器的后级偏置电路和上 述辅助功率放大器的后级偏置电路，在第2芯片上形成上述主功率放大器的后级放大元件和上述辅助功 率放大器的后级放大元件。
8. —种功率放大器，在主功率放大器和空栽电流比上述主功率放大 器小的辅助功率放大器之间切换工作，其特征在于上述主功率放大器和上述辅助功率放大器分别具有放大RF信号的 前级放大元件、放大上述前级放大元件的输出信号的后级放大元件、驱 动上述前级放大元件的前级偏置电路和驱动上述后级放大元件的后级 偏置电路，在第1芯片上形成上述主功率放大器的前级放大元件、上述辅助功 率放大器的前级放大元件、上述辅助功率放大器的前级偏置电路、上迷 主功率放大器的后级偏置电路和上述辅助功率放大器的后级偏置电路，在第2芯片上形成上述主功率放大器的后级放大元件、上述辅助功 率放大器的后级放大元件和上述主功率放大器的前级偏置电路。
9. 权利要求1 ~8中任何一项记栽的功率放大器，其特征在于 上述前级偏置电路或上述后级偏置电路具有向对应的放大元件的输入端子输入和控制电压对应的电流的电阻。
10. 权利要求9记载的功率放大器，其特征在于 上述前级偏置电路或上述后级偏置电路进而具有与上述电阻并联、i器:路。、' ' 、 、'； '
11. 权利要求IO记载的功率放大器，其特征在于 上述前级偏置电路或上述后级偏置电路进而具有减小向对应的放大元件的输入端子输入的信号的失真的线性化电路。
全文摘要
本发明提供一种功率放大器，当切换主功率放大器和辅助功率放大器时，能够改善输出功率的上升延迟。本发明的功率放大器在主功率放大器(10)和空载电流比主功率放大器(10)小的辅助功率放大器(20)之间切换工作。主功率放大器(10)和辅助功率放大器(20)分别具有放大RF信号的前级放大元件(12、22)、放大前级放大元件(12、22)的输出信号的后级放大元件(14、24)、驱动前级放大元件(12、22)的前级偏置电路(16、26)和驱动后级放大元件(14、24)的后级偏置电路(17、27)。主功率放大器的后级放大元件(14)和辅助功率放大器的后级放大元件(24)的间隔S1小于等于100μm。主功率放大器的后级放大元件(14)和辅助功率放大器的后级偏置电路(27)的间隔S2大于等于200μm。
文档编号H03F1/32GK101355345SQ20081008856
公开日2009年1月28日 申请日期2008年3月28日 优先权日2007年7月23日
发明者山本和也, 松塚隆之, 浅田智之, 紫村辉之, 铃木敏 申请人:三菱电机株式会社