一种射频负载驱动电路制造技术

本发明专利技术涉及通信领域，公开了一种射频负载驱动电路。本发明专利技术中，包含：L个NMOS管与M个PMOS管，L为大于1的自然数，M为自然数，且L大于或者等于M；L个NMOS管共源共栅地连接；M等于1时，PMOS管按共源方式连接；M大于1时，M个PMOS管共源共栅地连接；源极与电源相连的PMOS管的栅极与第一输入电压相连，源极接地的NMOS管的栅极与第二输入电压相连；与PMOS管的漏极连接在一起的NMOS管的漏极为输出端；其余PMOS管共栅管的栅极对应连接各自的偏置电压，PMOS管共栅管的栅极的偏置电压组成第一组偏置电压，其余NMOS管共栅管的栅极对应连接各自的偏置电压，NMOS管共栅管的栅极的偏置电压组成第二组偏置电压。本发明专利技术提高了电路的耐压值与转换效率，还提高了电路的线性度。

【技术实现步骤摘要】
一种射频负载驱动电路
本专利技术涉及通信领域，特别涉及一种射频负载驱动电路。
技术介绍
现有的射频负载驱动电路如图1所示，其中，101为射频负载驱动电路，102为射频负载，103为扼流电感，射频负载驱动电路由一个NMOS管(或是其他类型晶体管)1011组成，VDD为电源电压，VIN为输入信号。由于NMOS管1011的耐压值较低，导致其输出的电压摆幅比较小，对于给定的射频负载，得不到足够大的输出功率。目前，解决上述问题的一个方案是，在射频负载驱动电路101与射频负载102之间串联一个射频负载阻抗变换网络，使射频负载驱动电路可以驱动射频负载，但是，当射频负载阻抗变换网络的变换比较大时，功率损耗较大，转换效率较低。解决上述问题的另一个方案是，在射频负载驱动电路101中，与NMOS管1011串联数个NMOS管，以提高耐压值，但是，这样，又会引入寄生电容和寄生电阻，导致各NMOS管联通，等效于各NMOS管串联，电阻变大，转换效率变低。如何在射频负载驱动电路的耐压值与效率之间进行折中，是一个亟待解决的问题。此外，线性射频负载驱动电路需要固定的转换增益(表现为MOS管的跨导gm)，但是，在图1所示的射频负载驱动电路中，跨导随NMOS管1011的栅源电压(VGS)、源漏电压(VDS)增大而增大，具体如图2A、图2B所示。而且，3G、4G通信网络需要线性放大的射频负载驱动电路，但是，NMOS管1011有很强的非线性，需要对非线性进行补偿。现有技术中，随着静态工作点的栅源电压和工作信号大小的变化，射频负载驱动电路划分为A类、B类、AB类与C类，射频负载驱动电路中MOS管的静态工作点和工作信号变化范围在在MOS管电流-电压转移特性曲线中的位置如图3所示。其中，横轴是栅源电压(VGS)，纵轴是漏极电流ID，301、302、303、304分别为A类、AB类、B类、C类的工作区间。静态栅源电压较高输入信号较小时，ID在静态工作点附近，可看做ID随VGS线性变化，A类工作区间的跨导接近一固定值，相当于一线性工作范围，但是，该范围太小；通常的线性功率放大器工作在AB类工作区间，但ID也不随VGS线性变化，放大器表现出非线性。此外，由于静态栅源偏置电压越大，效率越低，从图3可知，A类射频负载驱动电路的线性度最高，但是，效率最低；B类和C类射频负载驱动电路的线性度很低，但是，效率高；AB类射频负载驱动电路对线性度、效率适进行了折中。解决A类射频负载驱动电路的线性区间范围太小，效率低，AB类工作区间线性度较差的一个方案是，采用伪差分结构的射频负载驱动电路，具体如图4所示，其中，401为射频负载驱动电路，402为射频负载，4031与4032为扼流电感，射频负载驱动电路401由NMOS管(或是其他类型晶体管)4011与4012组成，在两个输入端分别输入信号差分VIN1与VIN2，该单元的输出电流与输入电压之间的转移特性曲线如图5中实线501所示，虚线502为比对直线；原点附近可看做线性变化区，从图5可知，该线性区间范围有所增大，但是，范围还是较小，当输入信号变大时，输出电流线加速增大，然后再减速增大，当放大器接近饱和时，他的出电流变化缓慢，直至不在随输入信号变大而变大。这样的线性度不满足实际需要。解决上述问题的另一个方案是，在电源侧串联一个PMOS管，构成互补CMOS结构，具体如图6所示，其中，601为射频负载驱动电路，6011为NMOS管，6012为PMOS管，602为射频负载，VIN为输入信号；该单元的输出电流与输入电压之间的转移特性曲线和图5中实线501相似。或者，采用如图7所示的互补差分结构的射频负载驱动电路，其中，7011与7012为NMOS管，7013与7014为PMOS管，他们共同组成射频负载驱动电路，702为射频负载，在两个输入端分别输入信号VIN1与VIN2，该电路的输出电流与输入电压之间的转移特性曲线也和图5中实线501相似。在理想情况下，驱动射频负载电路的输出电流随输入电压线性变化，具体如图5虚线502所示，增益(代表有效跨导)不随输入功率改变，具体如图8所示，而实际的AB类射频负载驱动电路的增益会随输入功率而改变。在实际应用中，如图9所示，为了减小静态电流，驱动射频负载电路往往工作在较深的CLASS-AB状态，小信号下，PA(功率放大器)的增益较小(A)，增益随着输入功率增大而增大(B)，增益先随输出功率增大至最大值(C)；当输出功率接近最大值时(D)，放大器会由于输出接近饱和(这时，放大器为弱饱和工作状态，放大器件的放大能力开始由于输出摆幅太大而减弱)，进而增益减小，当输出功率达到饱和功率时(E)，增益迅速减小，而输出功率几乎不再增加。另外，射频负载驱动电路中的NMOS管的栅极电容CN与栅源电压的关系如图10所示，其中，VTH为阈值电压。理想情况下，电容CN为固定值最好，实际上，电容CN在阈值附近是变化的，会引入幅度-相位(AM-PM)失真，N管的变化趋势与P管的变化趋势相反，如图10和12所示。当MOS管工作在高频状态是，由于衬底寄生电阻比较大，MOS管工作在积累状态时，从栅端看进去的总有效电容不会受积累型MOS电容的影响，MOS管工作在截止区是栅端电容近乎不受栅源电压的影响，如图11和13所示。同时采用NMOS管和PMOS管的互补CMOS结构，可以抵消掉一部分AM-PM失真，提高电路的线性度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种射频负载驱动电路，可以提高电路的耐压值，又可以提高电路的转换效率。为解决上述技术问题，本专利技术的实施方式提供了一种射频负载驱动电路，包含：L个N型金属-氧化物-半导体场效应晶体管NMOS管与M个P型金属-氧化物-半导体场效应晶体管PMOS管，其中，L为大于1的自然数，M为自然数，且L大于或者等于M；所述L个NMOS管共源共栅地连接；M等于1时，所述PMOS管按共源方式连接；M大于1时，所述M个PMOS管共源共栅地连接；其中，所述L个NMOS管在接地侧，所述M个PMOS管在电源侧；源极与电源相连的PMOS管的栅极与第一输入电压相连，源极接地的NMOS管的栅极与第二输入电压相连；与PMOS管的漏极连接在一起的NMOS管的漏极为输出端；其余所述PMOS管共栅管的栅极对应连接各自的偏置电压，所述PMOS管共栅管的栅极的偏置电压组成第一组偏置电压，其余所述NMOS管共栅管的栅极对应连接各自的偏置电压，所述NMOS管共栅管的栅极的偏置电压组成第二组偏置电压。本专利技术的实施方式还提供了一种射频负载驱动电路，包含：第一单元与第二单元；其中，所述第一单元和所述第二单元采用相同的电路结构，且同为上述的射频负载驱动电路；所述第一单元与所述第二单元对称连接形成伪差分结构，所述第一单元与所述第二单元共用同一电源。本专利技术实施方式相对于现有技术而言，由于NMOS管的耐压值较小，但其载流子迁移率高，导通电阻小，将其连接在接地侧，利用串联数目较多的NMOS管可以提高电路的耐压值；同时，由于PMOS管的载流子迁移率低，导通电阻较大，但其热载流子效应较弱，耐压值较高，将其连接在电源侧，利用串联数目较少的PMOS管可以提高电路的转换效率，本实施方式的射频负载驱动电路在耐压值与转换效率之间折中。另外，分别调整所述NMOS管与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种射频负载驱动电路，其特征在于，包含：L个N型金属‑氧化物‑半导体场效应晶体管NMOS管与M个P型金属‑氧化物‑半导体场效应晶体管PMOS管，其中，L为大于1的自然数，M为自然数，且L大于或者等于M；所述L个NMOS管共源共栅地连接；M等于1时，所述PMOS管按共源方式连接；M大于1时，所述M个PMOS管共源共栅地连接；其中，所述L个NMOS管在接地侧，所述M个PMOS管在电源侧；源极与电源相连的PMOS管的栅极与第一输入电压相连，源极接地的NMOS管的栅极与第二输入电压相连；与PMOS管的漏极连接在一起的NMOS管的漏极为输出端；其余所述PMOS管共栅管的栅极对应连接各自的偏置电压，所述PMOS管共栅管的栅极的偏置电压组成第一组偏置电压，其余所述NMOS管共栅管的栅极对应连接各自的偏置电压，所述NMOS管共栅管的栅极的偏置电压组成第二组偏置电压。

【技术特征摘要】
1.一种射频负载驱动电路，其特征在于，包含：L个N型金属-氧化物-半导体场效应晶体管NMOS管与M个P型金属-氧化物-半导体场效应晶体管PMOS管，其中，L为大于1的自然数，M为自然数，且L大于或者等于M；所述L个NMOS管共源共栅地连接；M等于1时，所述PMOS管按共源方式连接；M大于1时，所述M个PMOS管共源共栅地连接；其中，所述L个NMOS管在接地侧，所述M个PMOS管在电源侧；源极与电源相连的PMOS管的栅极与第一输入电压相连，源极接地的NMOS管的栅极与第二输入电压相连；与PMOS管的漏极连接在一起的NMOS管的漏极为输出端；其余所述PMOS管共栅管的栅极对应连接各自的偏置电压，所述PMOS管共栅管的栅极的偏置电压组成第一组偏置电压，其余所述NMOS管共栅管的栅极对应连接各自的偏置电压，所述NMOS管共栅管的栅极的偏置电压组成第二组偏置电压；根据所述输出端的电压分别调整所述NMOS管、所述PMOS管的栅长、栅宽以及栅极的静态偏置电压为对应的预设值；其中，所述射频负载驱动电路为非对称互补结构；所述射频负载驱动电路还包含第一电流镜、第一隔交流电路、反馈电路与第二隔交流电路；所述第一电流镜通过所述第一隔交流电路同所述源极接电源的PMOS管的栅极相连接；所述反馈电路的输入端与所述射频负载驱动电路的输出端相连，输出端通过所述第二隔交流电路同所述源极接地的NMOS管的栅极相连。2.根据权利要求1所述的射频负载驱动电路，其特征在于，分别调整所述NMOS管与所述PMOS...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙亚楠，唐鹏，冯卫锋，章国豪，曾斌，赵鹏，康春雷，郑爽爽，张顶平，赵家彦，邓义奎，杨红祥，何长亮，沈薇，蔡之君，李义梅，舒志萍，
申请(专利权)人：豪芯微电子科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31