[发明专利]一种锗化硅双极-互补金属氧化物半导体AB类功率放大器

说明书

技术领域

本发明属于射频集成电路设计的技术领域，涉及一种工作于中心频率为5.5GHz锗化硅双极-互补金属氧化物半导体(SiGe BiCMOS)AB类功率放大器。

背景技术

随着无线局域网IEEE802.11系列技术的迅速发展，人们越来越青睐于便携式的设备和数据传输率快的技术。802.11a标准使用5～6GHz频段，工作于该频段的功率放大器的设计实现对于数据传输起着至关重要的作用。近年来，射频集成电路技术日趋成熟，而且基于CMOS工艺的全片集成芯片射频收发机已经有了许多成功案例。然而，芯片上集成的高效率高线性度功率放大器(Power Amplifier，PA)还是一个挑战。功率放大器处于发射机后端，需要高的输出功率来发射信号，并且由于802.11a标准采用OFDM技术，对于5～6GHz功率放大器的线性度要求较高。传统由CMOS技术集成的功率放大器，由于有源器件的击穿电压较低以及较小的电流驱动能，实现高功率输出和高线性度输出比较困难，需要有新的替代工艺来实现高功率输出和高线性度功率放大器。

与CMOS工艺相比，SiGe BiCMOS工艺结合了Biploar和CMOS工艺的优点，具有更高的特征频率，0.18um SiGe BiCMOS技术具有50GHz以上的特征频率，可以有效减少噪声。另外，该工艺还可以与Si工艺兼容。SiGe BiCMOS技术能充分改善Bipolar器件的大信号性能，提高器件击穿电压，从而特别适合于功率放大器的应用。

功率放大器在类型上分为许多种，其中A、B、AB、C类功放导通角比较大，从而有较高的线性度。但是这是以较低的效率来换取高线性度的。而D类、E类、F类功放为非线性功放，可以实现比较高的效率。典型功率放大器如图1所示。BFL作为扼流圈阻塞交流信号，并且可以把直流功率送到晶体管集电极。集电极通过电容BFC连接到一个震荡回路来避免负载上有直流功耗。这种传统结构的提供了滤波功能从而避免了由总是存在的非线性引起的频带外的发射信号。但是由于集成电路中电感品质因子不太高，因此带来的损耗还是比较高的。另外BFC可以吸收晶体管的输出电容，对于电路实现匹配非常有利。但是，这种结构实现的功放往往都是窄带工作的，因此在设计宽带功放时需要改进这种结构。

发明内容

本发明的目的是推出一种基于SiGe BiCMOS工艺技术工作于中心频率为5.5GHz的全片集成AB类功率放大器。BiCMOS器件结合了双极型(Bipolar)器件和MOS器件两者的优点，而且利用了锗硅异质结(SiGe)技术的器件功率优势，在高功率高效率以及低谐波失真、工作速度快、功耗低等方面表现更为突出。

本发明所述的SiGe BiCMOS AB类功率放大器是由Bipolar器件和无源器件相结合组成的电路，电路结构分为第一级预放大级和第二级功率放大级，其中第一级放大管用的是标准Bipolar晶体管，第二级放大管用的是高压Bipolar晶体管，以得到高的功率输出。偏置电路中使用的晶体管为标准Bipolar晶体管，以电流镜的形式来提供偏置电流，利用温度负反馈技术来提高偏置电路的温度稳定性。

本发明具体技术方案是：