[发明专利]用于功率控制环中的饱和检测和校正的系统和方法

说明书

技术领域

本公开涉及功率放大器电路领域，特别涉及功率放大电路中的饱和检 测和校正。

背景技术

在需要信号的功率放大的某些应用中，可能希望功率增益的精确控制， 以便实现希望的信号特性。例如，用在例如蜂窝电话、个人数字助理(PDA) 等通信装置中的发送模块可能在特定的运行模式中需要精确的内部功率控 制，例如在高斯最小频移键控(GMSK)模式中。在这些应用中，可使用 功率控制电路，其控制放大器级的增益。典型的控制环经由基于RF检测 器输出和环设置点之间的差的环误差电压来控制放大器增益。检测器(其 可以为线性或对数检测器)对放大信号进行采样，并产生表示放大信号量 值的检测器输出(例如基于放大信号的rf幅度或功率)。环误差电压典型 地经过误差放大器(其可以为比例、积分、微分或任何这些元素的组合， 根据控制环设计的需要)，得到控制功率放大器的增益的增益控制信号。

这种功率控制反馈环的缺点在于随着放大器逼近饱和的性能严重劣 化。当功率放大器饱和时，增益控制信号中的增大不再导致功率放大器输 出的增大。这导致环性能的故障，例如，随着试图增大饱和功率放大器输 出的输出而增大，增益控制电压固定在高轨(high rail)。这种情况有时 被称为“环饱和”。

在某些应用中，环性能可对饱和特别敏感，导致不希望的功率放大器 输出。例如，在典型电路中，在小到0.1dB功率放大器饱和时，控制环性 能可能劣化超出可接受的限制值。避免环饱和的一种方法是监视环误差信 号，并在检测到饱和时(或饱和即将开始时)降低环设置点。然而，当饱 和产生的误差小时，饱和可能难以检测。在使用对数检测器来测量放大器 输出的典型的环电路中，例如，检测器灵敏度可为50mV每dB。功率中 0.1dB的误差于是导致环反馈信号中仅仅5mV的误差。由于5mV在标准 CMOS放大器输入偏差中的误差的数量级上，系统可能不能清楚地将环饱 和与放大器自身的性能的正常生产差异(production variation)区分开。

使用线性检测器，环饱和可能易于检测，其中，在饱和附近检测器灵 敏度可能在相当大的程度上较高，饱和可通过在饱和发生时监视环误差信 号有无偏离零来直接观察。然而，如下面进一步讨论的那样，在使用线性 检测的电路中，将恒定的降低应用到环设置点导致环输出的不可接受的失 真。另外，在某些应用中，可能出于其他原因优选为使用对数检测。例如， 相比于线性检测，对数检测可提供宽得多的动态范围，其在许多应用中是 所希望的。

因此，在许多应用中，优选为在控制环中使用对数检测器，使得饱和 更难检测。

发明内容

这里介绍的系统包含功率放大电路，其包含在控制环中的特定点监视 信号以判断何时存在饱和(或者即将饱和)并对这些信号进行处理以便在 饱和开始时(或在即将开始时)产生指示电压中的阶梯的电路。这种阶梯 可被控制器观察到，控制器可以以适当的方式响应环路饱和。特别地，这 里介绍的系统包含功率放大电路，其包含对数检测，并通过监视增益控制 电压来检测饱和(或饱和的即将开始)。根据另一实施形态，这里介绍的 系统包含响应并校正所检测到的饱和的模拟电路。特别地，这里介绍的系 统包含通过向设置点信号施加偏置来校正所检测到的饱和的控制电路。

根据本发明一实施形态，提出了一种功率放大电路，该电路包含：功 率放大器，其具有功率输入，以便接收输入信号，增益控制输入，以便接 收增益控制信号，功率输出，以便基于输入信号和增益控制信号提供放大 输出信号；功率检测器，提供表示功率放大器的放大输出信号的量值的功 率检测器信号；误差放大器，其具有第一输入，以便接收放大器控制信号， 第二输入，以便接收基于检测器信号的信号，输出，其电气耦合到功率放 大器的增益控制输入；饱和检测器，其具有第一输入，用于接收基于增益 控制信号的信号，第二输入，用于接收基准信号，输出，用于提供表示增 益控制信号是否超过基准信号的饱和检测信号。根据一实施例，误差放大 器的输出通过晶体管电气耦合到增益控制输入。根据另一实施例，晶体管 由电池电压供电，基准信号为电池电压减去大于晶体管限制电压的电压降。 根据又一实施例，功率放大器在增益控制信号小于基准信号时不饱和。根 据再一实施例，功率检测器信号与功率放大器输出上的RF电压的对数成 比例。根据再一实施例，功率检测器信号与功率放大器输出上的RF电压 成比例。