[发明专利]功率放大器

说明书

公开了一种功率放大器，包括：在电源端和地之间串联连接的第一电阻、扼流电感和第一晶体管；连接在功率放大器的输入端与第一晶体管的栅极之间的输入耦合电路；以及连接在功率放大器的输出端与扼流电感和第一晶体管的第一中间节点之间的输出耦合电路，其中，所述功率放大器还包括与第一晶体管的栅极相连接的偏置电路，使得第一晶体管的工作点跟随电源电压的变化。该功率放大器可以降低第一晶体管的耐压要求，并且使得第一晶体管在第一中间节点的输出信号的直流分量大致等于电源电压的一半，以确保功率放大器的输出功率，并且可以改善可靠性和线性度。

技术领域

本发明涉及电子电路，具体地涉及功率放大器。

背景技术

功率放大器通常用作音频放大器和射频放大器，用于产生功率输出以驱动负载。在射频应用领域，功率放大器是必要的模块，在发射信号之前对信号进行放大，然后可以将放大的信号耦合至天线。

按功率放大器的工作模式分类，功率放大器可分为A类、B类、AB类、C类、D类、E类等。功率放大器的种类不同，其输出的电压波形也不同。功率放大器的输出波形的幅值可能达到电源电压的2～4倍，从而要求功率放大器中的功率晶体管的耐压也应该是电源电压的2-4倍。

对于一些消费类电子产品，在使用电池时，电源电压可能在宽范围内变化。在满电的时候，电源电压可以达到7V或更高。然而，在电池快用完的时候，电源电压会下降到2V左右。为了适应宽范围的电源电压变化，需要按照最大电源电压设计功率晶体管的耐压参数。然而，在普通工艺上同时要求工作频率高和耐压高是一件困难的事。采用更先进的工艺则会增加成本，而且不利于集成。

另一方面，由于负载在使用过程中通常是固定的。如果电源电压变化范围大，还会使得功率放大器的负载偏离最佳负载值。结果可能减小输出功率，并且使得功率输出的线性度变差。

因此，期望降低功率放大器中的功率晶体管的耐压要求以及改善功率输出的线性度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以扩展电源电压范围的功率放大器。

根据本发明，提供一种功率放大器，包括：在电源端和地之间串联连接的第一电阻、扼流电感和第一晶体管；连接在功率放大器的输入端与第一晶体管的栅极之间的输入耦合电路；以及连接在功率放大器的输出端与扼流电感和第一晶体管的第一中间节点之间的输出耦合电路，其中，所述功率放大器还包括与第一晶体管的栅极相连接的偏置电路，使得第一晶体管的工作点跟随电源电压的变化。

优选地，在所述功率放大器中，所述偏置电路包括：串联连接在供电端和地之间的第二电阻和第二晶体管，在第二电阻和第二晶体管之间的第二中间节点产生检测电压；连接至第二晶体管的栅极的第三电阻；连接至第一晶体管的栅极的第四电阻；以及运算放大器，其同相端接收检测电压，其反相端接收参考电压，其输出端经由第三电阻连接至第二晶体管的栅极，以及经由第四电阻连接至第一晶体管的栅极。优选地，在所述功率放大器中，所述参考电压为电源电压的一半。优选地，在所述功率放大器中，第一晶体管与第二晶体管的导电类型相同。优选地，在所述功率放大器中，第一电阻的电阻值与第一晶体管的宽长比的乘积，等于第二电阻的电阻值与第二晶体管的宽长比的乘积.

优选地，在所述功率放大器中，所述偏置电路包括：串联连接在供电端和地之间的第二电阻和第二晶体管；以及连接至第一晶体管的栅极和第二晶体管的栅极之间的第三电阻，其中，第二晶体管的栅极还连接至第二电阻和第二晶体管的中间节点，并且第一晶体管和第二晶体管形成电流镜，电流镜调整第一晶体管的工作点，使得第一电阻上的电压降始终大致等于电源电压的一半。优选地，在所述功率放大器中，第一晶体管与第二晶体管的导电类型相同。优选地，在所述功率放大器中，第一电阻的电阻值与第一晶体管的宽长比的乘积，等于第二电阻的电阻值与第二晶体管的宽长比的乘积的1/2。

优选地，在所述功率放大器中，所述输入耦合电路包括隔直电容。