应用于包络跟踪电源调制器的高带宽高摆幅线性放大器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110311636A(43)申请公布日2019.10.08(21)申请号201910581309.7(22)申请日2019.06.29(71)申请人复旦大学地址200433上海市杨浦区邯郸路220号(72)发明人陈明凤洪志良(74)专利代理机构上海正旦专利代理有限公司31200代理人陆飞陆尤(51)Int.Cl.H03F1/48(2006.01)H03F1/56(2006.01)H03F1/02(2006.01)H03F3/21(2006.01)H03G3/30(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称应用于包络跟踪电源调制器的高带宽高摆幅线性放大器(57)摘要本发明属于集成电路设计领域，具体为一种应用于包络跟踪电源调制器的高带宽高摆幅的线性放大器。该线性放大器包括偏置电路、放大器电路和补偿电路。偏置电路由偏置电流选择模块和偏置模块组成；放大器电路的第一级为轨至轨输入的折叠共源共栅跨导放大器，第二级为Class-AB型放大器；补偿电路采用CASCODE米勒补偿和前馈补偿两种补偿方式。米勒补偿电容实现主次极点分离；前馈补偿电容可以对高频信号提供一条前馈通路，扩展带宽，改善放大器的高频性能。另外前馈补偿电容可以解决电源调制器输出端引入的封装电感而导致的高频振荡。Class-AB型输出级采用核心管和I/O管叠加结构。该线性放大器最高可实现LTE-100M的包络信号的跟踪，跟随动态范围达到0.5V-3V。CN110311636ACN110311636A权利要求书1/2页1.一种应用于包络跟踪电源调制器的高带宽高摆幅线性放大器，其特征在于，包括偏置电路（1）、放大器电路（2）和补偿电路（3）；其中：所述偏置电路（1）包括偏置电流选择模块、偏置模块和两个缓冲放大器；偏置电流选择模块用于选择偏置电流大小，以便使线性放大器的带宽与跟随的信号带宽相匹配，保证线性放大器在成功跟踪信号包络的前提下尽量节省功耗；经过偏置电流选择模块的偏置电流输入到偏置模块，为后面的放大器电路提供合适的偏置电压；两个缓冲放大器AUXP和AUXN用于驱动放大器电路输出级的耐压管MP2和MN2，两个缓冲放大器AUXP和AUXN接成单位增益形式，输入分别为偏置模块提供的偏置电压VBP和VBN，输出分别接到输出级的耐压管MP2和MN2的栅极；在耐压管MP2和MN2的栅极分别连接滤波电容CBP和CBN；所述放大器电路（2）为轨至轨输入输出的两级放大器,输入级为轨至轨输入的折叠共源共栅放大器，输出级为核心管和耐压管层叠结构的Class-AB型放大器；折叠共源共栅放大器采用差分输入，单端输出；整个线性放大器接成单位增益负反馈的形式，即线性放大器的输出端VOUT与差分输入的负端相连，包络信号V_ENVELOPE从差分输入的正端输入；折叠共源共栅放大器的输出VOP和VON分别与Class-AB型放大器的功率管MP1和MN1的栅极相连接，作为第二级放大器的输入信号；Class-AB型放大器由功率管MP1、MN1和耐压管MP2、MN2组成：P型功率管MP1的源端接电源，漏端与P型耐压管MP2的源端相连接，栅端则连接第一级放大器的输出VOP；P型耐压管MP2的源端与P型功率管MP1的漏端相连接，漏端与N型耐压管MN2的漏端相连接，栅端则与缓冲放大器AUXP的输出相连；N型耐压管MN2的漏端与P型耐压管MP2的漏端相连接，源端与N型功率管MN1的漏端相连接，栅端则与缓冲放大器AUXN的输出相连；N型功率管MN1的漏端与N型耐压管MN2的源端相连接，源端接地，栅端则与第一级放大器的输出VON相连接；功率管MP1和MN1均为薄栅的核心管，用于信号放大；耐压管MP2和MN2均为厚栅的I/O管，用来承受一定的漏源压降，保护功率管；同样为了保护功率管，P型功率管MP1的栅极与电源之间串联二极管D1和D2，将电源与VOP之间的电压差控制在1.5V以内；N型功率管MN1的栅极与地之间串联两个二极管D3和D4，将VON的电压钳位在1.5V之内；在线性放大器的电源和地之间连接滤波电容CVDD，用于解决地端的封装电感引入的高频振荡的问题；所述补偿电路（3）包括CASCODE米勒补偿和前馈补偿两种补偿方式；米勒补偿电容CM和前馈补偿电容CF连接在线性放大器输出端VOUT和第一级放大器的输出之间。2.根据权利要求1所述的高带宽高摆幅线性放大器，其特征在于，所述补偿电路（3）在电路中的连接方式如下：轨至轨输入的折叠共源共栅级放大器采用PMOS差分输入管M1、M2和NMOS差分输入管M3、M4两对差分对管输入，功率管MP1和耐压管MP2串联，功率管MN1和耐压管MN2串联，分别作为PMOS差分输入对和NMOS差分输入对的