一种带匹配滤波器的功率放大器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种带匹配滤波器的功率放大器，包括D类功率放大器电路、译码电路及π型滤波器，D类功率放大器电路的输出端连接π型滤波器的输入端，π型滤波器包括电感L2、电容C1、电容C2，所述译码电路的输入端输入功率控制信号，译码电路的第一输出端连接D类功率放大器电路的输入端，译码电路的第二输出端连接π型滤波器的电容C1、电容C2，电容C1、电容C2为可调节电容。本实用新型专利技术根据D类功率放大器电路中的MOS管导通个数，通过调节片内π型滤波器中的两个电容的电容值，从而提高不同功率配置下D类功率放大器的效率，实现不管功率是多少时，都尽可能达到最高的效率。都尽可能达到最高的效率。都尽可能达到最高的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种带匹配滤波器的功率放大器


[0001]本技术涉及CMOS集成电路设计领域，具体涉及一种带匹配滤波器的功率放大器。

技术介绍

[0002]无线收发应用中，发射机功耗占据了很大的比例，也成为制约电池待机时间的重要因素。而发射机中，主要消耗功率的模块为功率放大器，所以提升功率放大器的效率可以使应用功耗得到很大的降低，从而提升产品竞争力。
[0003]传统的D类(class D)功率放大器为开关型功率放大器，其效率理论上可以达到百分之百，实际典型效率也可以达到百分之75以上，但是其很难满足无线通信协议中对带外谐波的要求，所以D类功率放大器往往需要滤波器来滤除带外谐波以满足协议标准。如图1所示为单端型的D类功率放大器电路，M0为开关管，电感一端接M0开关的漏端，一端接供电电源VDD，负载为load。如图2所示，当图1所示的功率放大器工作在开关状态时，其输出电流Iout与输出电压Vout没有交叠，也就是图1中t1、t2时刻，电流电压不发生交叠，即当Vout为Vmax的时候，开关管M0关闭，流入开关M0的电流为0，开关管消耗功率为0，当Vout为0的时候，开关管M0打开，流入开关M0的电流为Imax，开关管消耗功率也为0，功率放大器的功率全部传递给负载，所以理想的D类功率放大器可以达到百分百效率。但是，真实情况是，开关管M0的开关速度有限，如图3所示，当图1中的功率放大器工作在开关状态时，其输出电流Iout与输出电压Vout存在交叠，也就是图3中t1到t2时刻、t3到t4时刻，电流电压存在交叠。即当Vout为0到Vmax的时候，也就是t1到t2时刻，流入开关M0的电流不为0，开关管消耗了部分功率，当Vout从Vmax下降到0，也就是t3到t4时刻，流入开关M0的电流不为0，开关管消耗了部分功率，所以实际D类功率放大器的效率不为百分之百。
[0004]图2所示，输出电压峰值为2倍VDD，所以：
[0005][0006]例如图3所示，D类功率放大器输出波形越接近正弦信号，其谐波功率越小，但D类功率放大器的效率也随之下降。D类功率放大器为满足协议对谐波能量的要求，往往会在输出端加一个π型滤波器，以降低谐波失真。很多无线通信协议对输出功率一般要求可配置输出大小，实际使用过程中会通过接收的强度指示标志判断两套设备之间的距离，从而配置最优发射功率大小。但是D功率放大器输出端的π型滤波器是针对功率放大器最大功率而设计，因为最大功率的谐波失真最大，较低功率配置时，其谐波会比协议要求有更大的余量，即随着输出功率的减小，输出越接近正弦信号，其效率越小，往往不是最优设计。

技术实现思路

[0007]专利技术目的：为了解决现有技术中传统D类功率放大器无法在不同功率配置下始终
达到效率最优的问题，本技术提供一种带匹配滤波器的功率放大器。
[0008]技术方案：一种带匹配滤波器的功率放大器，包括D类功率放大器电路、译码电路及π型滤波器，D类功率放大器电路的输出端连接π型滤波器的输入端，π型滤波器包括电感L2、电容C1、电容C2，所述译码电路的输入端输入功率控制信号，译码电路的第一输出端连接D类功率放大器电路的输入端，译码电路的第二输出端连接π型滤波器的电容C1、电容C2，电容C1、电容C2为可调节电容。
[0009]进一步地，所述D类功率放大器电路为单端型，包括电感L1及多个MOS管，电感L1一端接电源，另一端接多个MOS管的漏端，多个MOS管的源端接地；π型滤波器连接在多个MOS管的漏端，π型滤波器输出端连接负载。
[0010]进一步地，所述D类功率放大器电路为差分型，包括变压器和多个MOS管，多个MOS管的源端接地，多个MOS管的漏端接变压器原边，变压器副边作为电感L1，变压器副边连接π型滤波器输入端，π型滤波器输出端连接负载。
[0011]进一步地，所述D类功率放大器电路中MOS管开启的个数为m，m和C1、C2之间满足以下关系：
[0012][0013]其中，Pa为协议规定的带外谐波功率，Px为功率放大器输出的最大功率，Rload为负载的电阻值，R为单个MOS管的导通电阻值，s3表示三次谐波的角频率。
[0014]进一步地，电容C1与电感L1还满足以下关系：
[0015][0016]其中，s1为基波角频率。
[0017]进一步地，所述π型滤波器中的电感L2连接D类功率放大器电路中的电感L1，电感L2一端连接电容C1，另一端连接电容C2，电容C1与电容C2另一端接地。
[0018]有益效果：本技术提供一种带匹配滤波器的功率放大器，相比较现有技术，根据无线通信协议对谐波失真的要求，针对不同功率的情况，通过调节片内π型滤波器中的两个电容的电容值，从而提高不同功率配置下D类功率放大器的效率，实现不管功率是多少时，都尽可能达到最高的效率。
附图说明
[0019]图1为传统理想D类功率放大器的结构图；
[0020]图2为传统理想D类功率放大器输出电流与输出电压随时间变化的关系；
[0021]图3为传统非理想D类功率放大器输出电流与输出电压随时间变化的关系；
[0022]图4是实施例一带匹配滤波器的功率放大器的框图；
[0023]图5是实施例一带匹配滤波器的功率放大器的原理图；
[0024]图6是实施例一带匹配滤波器的功率放大器的等效模型示意图；
[0025]图7是实施例一带匹配滤波器的功率放大器的滤波网络特性示意图；
[0026]图8是实施例二带匹配滤波器的功率放大器的原理图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步解释说明。
[0028]实施例一：
[0029]一种带匹配滤波器的功率放大器，如图4，包括D类功率放大器电路、译码电路及π型滤波器，D类功率放大器电路的输出端连接π型滤波器的输入端，π型滤波器包括电感L2、电容C1、电容C2，所述译码电路的输入端输入功率控制信号，译码电路的第一输出端连接D类功率放大器电路的输入端，译码电路的第二输出端连接π型滤波器的电容C1、电容C2，电容C1、电容C2为可调节电容。所述π型滤波器中的电感L2连接D类功率放大器电路中的电感L1，电感L2一端连接电容C1，另一端连接电容C2，电容C1与电容C2另一端接地。
[0030]所述D类功率放大器电路为单端型，包括电感L1及N个MOS管(N＞1)，如图5，电感L1一端接电源，另一端接多个MOS管的漏端，N个MOS管的源端接地；π型滤波器连接在多个MOS管的漏端，π型滤波器输出端连接负载Rload。
[0031]译码电路第一输出端连接多个MOS管的栅极，用于控制MOS管开启的个数。所述D类功率放大器电路中MOS管开启的个数为m，为使滤波器能够匹配不同的功率，m和C1、C2之间应满足一定的匹配关系。
[0032]D类功率放大器的功率配置通过选择导通MOS管的个数来实现，假设1个MOS管的导通电阻为R，选通m个管子的导通电阻为本专利技术的等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带匹配滤波器的功率放大器，其特征在于，包括D类功率放大器电路、译码电路及π型滤波器，D类功率放大器电路的输出端连接π型滤波器的输入端，π型滤波器包括电感L2、电容C1、电容C2，所述译码电路的输入端输入功率控制信号，译码电路的第一输出端连接D类功率放大器电路的输入端，译码电路的第二输出端连接π型滤波器的电容C1、电容C2，电容C1、电容C2为可调节电容。2.根据权利要求1所述带匹配滤波器的功率放大器，其特征在于，所述D类功率放大器电路为单端型，包括电感L1及多个MOS管，电感L1一端接电源，另一端接多个MOS管的漏端，多个MOS管的源端接地；π型滤波器连接在多个MOS管的漏端，π型滤波器输出端连接负载。3.根据权利要求1所述带匹配滤波器的功率放大器，其特征在于，所述D类功率放大器电路为差分型，包括变压器和多个MOS管，多个MOS管的源端接地，多个M...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄鹤，
申请(专利权)人：南京沁恒微电子股份有限公司，
类型：新型
国别省市：