共源共栅放大电路及功率放大器

摘要

本发明提供一种共源共栅放大电路及功率放大器。所述共源共栅放大电路包括晶体管M1和晶体管M2，M1和M2均为GaAs‑MOSHEMT，所述M1的源极接地，所述M1的栅极作为所述共源共栅放大电路的信号输入端V

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路技术领域，尤其涉及一种共源共栅放大电路及功率放大器。

背景技术

在手机功率放大器的应用领域，传统的架构一般采用Si-MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)来设计功率放大器，针对Si-MOSFET击穿电压比较低，而手机供电电源一般为3.3V，因此，功率放大器的功率放大电路中的两个Si-MOSFET M1和M2采用堆叠式共源共栅的结构进行连接(如图1所示)，其中，M1的源极接地，M1的栅极作为放大电路的信号输入端V_in，M1的栅极通过扼流电感L1连接负电压源VSS1，M1的漏极与M2的源极连接，M2的栅极通过扼流电感L2连接负电压源VSS2，M2的栅极通过栅极电容C1接地，M2的漏极作为功率放大电路的信号输出端V_out，M2的漏极通过扼流电感L3连接正电压源VDD。

由于GaAs-MOSHEMT(Metal Oxide Semiconductor High Electron Mobility Transistor，金属氧化物半导体高电子迁移率晶体管)具有比Si-MOSFET更优的性能，有文献提出将图1中的Si-MOSFET用GaAs-MOSHEMT来代替。但是，由于GaAs-MOSHEMT击穿电压比较高，如果将堆叠式共源共栅的连接结构应用于GaAs-MOSHEMT，需要在3.3V的供电电源之外为堆叠式共源共栅结构的功率放大电路引入额外的升压模块，从而增加了设计的复杂度。

发明内容

本发明提供的共源共栅放大电路及功率放大器，其无需引入额外的升压模块，从而在保证较好的功率放大性能的前提下，降低了设计的复杂度。

第一方面，本发明提供一种共源共栅放大电路，所述共源共栅放大电路包括晶体管M1和晶体管M2，所述晶体管M1和所述晶体管M2均为GaAs-MOSHEMT，其中，所述M1的源极接地，所述M1的栅极作为所述共源共栅放大电路的信号输入端V_in，同时所述M1的栅极通过扼流电感L1连接负电压源VSS1，所述M1的漏极通过扼流电感L4连接正电压源VDD1，同时所述M1的漏极通过隔直电容C2连接所述M2的源极，所述M2的源极通过扼流电感L5接地，所述M2的栅极通过扼流电感L2连接负电压源VSS1，同时所述M2的栅极通过栅极电容C1接地，所述M2的漏极作为放大电路的信号输出端V_out，同时所述M2的漏极通过扼流电感L3连接正电压源VDD2。

第二方面，本发明提供一种功率放大器，所述功率放大器包括电源S、源阻抗R_s、隔直电容C3、输入匹配网络M-N1、驱动放大电路、隔直电容C4、级间匹配网络M-N2、功率放大电路、输出匹配网络M-N3、隔直电容C5和负载R_load；

其中，所述输入匹配网络M-N1的一端通过所述隔直电容C3与所述源阻抗R_s的一端连接，所述源阻抗R_s的另一端通过所述电源S接地，所述输入匹配网络M-N1的另一端与所述驱动放大电路的输入端连接；

所述驱动放大电路的输出端通过隔直电容C4与级间匹配网络M-N2的一端连接，所述级间匹配网络M-N2的另一端与所述功率放大电路的输入端连接；

所述功率放大电路的输出端与所述输出匹配网络M-N3的一端连接，所述输出匹配网络M-N3的另一端通过隔直电容C5与所述负载R_load的一端连接，所述负载R_load的另一端接地；

所述驱动放大电路包括晶体管M3，所述晶体管M3为GaAs-MOSHEMT，所述M3的源极接地，所述M3的栅极作为所述驱动放大电路的输入端与所述输入匹配网络M-N1的另一端连接，同时所述M3的栅极通过扼流电感L6连接负电压源VSS3，所述M3的漏极作为所述驱动放大电路的输出端通过所述隔直电容C4与所述级间匹配网络M-N2的一端连接，同时所述M3的漏极通过扼流电感L7连接正电压源VDD3；

所述功率放大电路包括晶体管M1和晶体管M2，所述晶体管M1和所述晶体管M2均为GaAs-MOSHEMT，其中，所述M1的源极接地，所述M1的栅极作为所述功率放大电路的输入端与所述级间匹配网络M-N2的另一端连接，同时所述M1的栅极通过扼流电感L1连接负电压源VSS1，所述M1的漏极通过扼流电感L4连接正电压源VDD1，同时所述M1的漏极通过隔直电容C2连接所述M2的源极，所述M2的源极通过扼流电感L5接地，所述M2的栅极通过扼流电感L2连接负电压源VSS1，同时所述M2的栅极通过栅极电容C1接地，所述M2的漏极作为所述功率放大电路的输出端与所述输出匹配网络M-N3的一端连接同时所述M2的漏极通过扼流电感L3连接正电压源VDD2。

本发明实施例提供的共源共栅放大电路及功率放大器，与现有技术相比，其通过改进堆叠式共源共栅放大电路，使得可以方便地调整共源共栅放大电路中单个晶体管的偏置电压，这样针对GaAs-MOSHEMT击穿电压高的特性，在手机供电电源比较低的情况下既无需引入额外的升压模块，又能保留共源共栅结构的优势，即使得功率放大器具有较高的增益，较高的输出功率以及较好的线性度。

附图说明

图1为现有技术中功率放大器的堆叠式共源共栅放大电路的结构示意图；

图2为本发明一实施例共源共栅放大电路的结构示意图；

图3为本发明一实施例功率放大器的结构示意图；

图4为本发明另一实施例功率放大器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种共源共栅放大电路，如图2所示，所述共源共栅放大电路包括晶体管M1和晶体管M2，所述晶体管M1和所述晶体管M2均为GaAs-MOSHEMT，其中，所述M1的源极接地，所述M1的栅极作为所述共源共栅放大电路的信号输入端V_in，同时所述M1的栅极通过扼流电感L1连接负电压源VSS1，所述M1的漏极通过扼流电感L4连接正电压源VDD1，同时所述M1的漏极通过隔直电容C2连接所述M2的源极，所述M2的源极通过扼流电感L5接地，所述M2的栅极通过扼流电感L2连接负电压源VSS1，同时所述M2的栅极通过栅极电容C1接地，所述M2的漏极作为放大电路的信号输出端V_out，同时所述M2的漏极通过扼流电感L3连接正电压源VDD2。

本发明实施例提供的共源共栅放大电路，与现有技术相比，其通过改进堆叠式共源共栅放大电路，使得可以方便地调整共源共栅放大电路中单个晶体管的偏置电压，这样针对GaAs-MOSHEMT击穿电压高的特性，在手机供电电源比较低的情况下既无需引入额外的升压模块，又能保留共源共栅结构的优势，即使得功率放大器具有较高的增益，较高的输出功率以及较好的线性度。

本发明实施例还提供一种功率放大器，如图3所示，所述功率放大器包括电源S、源阻抗R_s、隔直电容C3、输入匹配网络M-N1、驱动放大电路、隔直电容C4、级间匹配网络M-N2、功率放大电路、输出匹配网络M-N3、隔直电容C5和负载R_load；

其中，所述输入匹配网络M-N1的一端通过所述隔直电容C3与所述源阻抗R_s的一端连接，所述源阻抗R_s的另一端通过所述电源S接地，所述输入匹配网络M-N1的另一端与所述驱动放大电路的输入端连接；

所述驱动放大电路的输出端通过隔直电容C4与级间匹配网络M-N2的一端连接，所述级间匹配网络M-N2的另一端与所述功率放大电路的输入端连接；

所述功率放大电路的输出端与所述输出匹配网络M-N3的一端连接，所述输出匹配网络M-N3的另一端通过隔直电容C5与所述负载R_load的一端连接，所述负载R_load的另一端接地；

所述驱动放大电路包括晶体管M3，所述晶体管M3为GaAs-MOSHEMT，所述M3的源极接地，所述M3的栅极作为所述驱动放大电路的输入端与所述输入匹配网络M-N1的另一端连接，同时所述M3的栅极通过扼流电感L6连接负电压源VSS3，所述M3的漏极作为所述驱动放大电路的输出端通过所述隔直电容C4与所述级间匹配网络M-N2的一端连接，同时所述M3的漏极通过扼流电感L7连接正电压源VDD3；

所述功率放大电路包括晶体管M1和晶体管M2，所述晶体管M1和所述晶体管M2均为GaAs-MOSHEMT，其中，所述M1的源极接地，所述M1的栅极作为所述功率放大电路的输入端与所述级间匹配网络M-N2的另一端连接，同时所述M1的栅极通过扼流电感L1连接负电压源VSS1，所述M1的漏极通过扼流电感L4连接正电压源VDD1，同时所述M1的漏极通过隔直电容C2连接所述M2的源极，所述M2的源极通过扼流电感L5接地，所述M2的栅极通过扼流电感L2连接负电压源VSS1，同时所述M2的栅极通过栅极电容C1接地，所述M2的漏极作为所述功率放大电路的输出端与所述输出匹配网络M-N3的一端连接同时所述M2的漏极通过扼流电感L3连接正电压源VDD2。

其中，所述输入匹配网络M-N1用于将所述源阻抗R_s(例如50欧姆)匹配到所述驱动放大电路的输入阻抗，所述级间匹配网络M-N2用于将所述驱动放大电路的输出阻抗匹配到所述功率放大电路的最佳源阻抗，所述输出匹配网络M-N3用于将负载阻抗R_load(例如50欧姆)匹配到所述功率放大电路的最佳负载阻抗，所述功率放大电路的最佳源阻抗通过源牵引得来，所述功率放大电路的最佳负载阻抗由负载牵引得来。

本发明实施例提供的功率放大器，与现有技术相比，其通过改进堆叠式共源共栅放大电路，使得可以方便地调整共源共栅放大电路中单个晶体管的偏置电压，这样针对GaAs-MOSHEMT击穿电压高的特性，在手机供电电源比较低的情况下既无需引入额外的升压模块，又能保留共源共栅结构的优势，即使得功率放大器具有较高的增益，较高的输出功率以及较好的线性度。

进一步地，如图4所示，所述功率放大器还包括基频增强电容C6，其中，所述基频增强电容C6的一端连接所述功率放大电路的输出端，所述基频增强电容C6的另一端接地。

其中，所述基频增强电容C6的作用主要是进一步提高功率放大器的输出功率。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。