本發明涉及一種包絡線跟蹤電源,尤其涉及一種用于射頻功率放大器、具有串并聯結構的包絡線跟蹤電源,同時也涉及包括該包絡線跟蹤電源的集成電路芯片及相應的通信終端,屬于射頻集成電路技術領域。
背景技術:
隨著移動寬帶技術的日益發展,對無線傳輸的數據速率提出了更高的要求,然而實際用于傳輸的頻譜資源卻是有限的。所以,4g以及更高級的通信服務應運而生,這些新型通信技術的一個重要特點就是采用更高的峰值平均功率比(papr)來發送信號。
對于傳統的功率放大器(pa)而言,高papr信號會迫使功率放大器工作在大電源功率回退狀態,雖然這樣能使功率放大器實現較好的線性度,但會導致較大的功率損耗,使功率放大器的工作效率降低。為了解決這個問題,其中一種方法是采用可變的動態偏置電壓,如圖1所示,功率放大器本身用于放大輸入信號,同時射頻輸入信號通過一個包絡放大器為功率放大器提供偏置電壓。通過這種方法,能夠根據基帶信號的包絡連續調整功率放大器的電源電壓,相當于使功率放大器一直偏置在接近飽和的狀態,提高了其工作效率。如果需要處理的是一個寬帶信號,那么就需要一個高效率的開關模式電源(smps)以提供大部分在直流偏置附近的功率。與此同時,還需要一個高帶寬、低效率的線性穩壓器提供較遠端頻率點的剩余功率。
另一種方法是通過包絡跟蹤電源提高功率放大器的效率。如圖2所示,現有的包絡跟蹤電源由一個線性放大器與一個開關放大器并聯構成。射頻輸入信號包絡連接到線性放大器的正向輸入端,其輸出端通過一個反饋系數為β的環路反饋回到反向輸入端。開關放大器由控制電路和輸出級構成,輸出級連接一個電感l,放大器的輸出同樣通過一個反饋環路作用于輸入端。線性放大器的輸出信號作為開關放大器的輸入信號,同時該輸入信號為射頻功率放大器提供根據包絡變化的電源偏置。在這種結構中,線性放大器的瞬時效率與峰值輸出和電源電壓的比例成正比。這個現象引起了線性放大器輸出級的功率損耗,也是這種結構效率低下的主要原因。
如果lte信號具有高峰值平均功率比和功率譜密度,那么線性放大器有很大可能性工作在低效率區。通過額外增加的開關電源來調制線性放大器的偏置以提高其工作效率的方法雖然有效,但是其電路非常復雜,而且引入了額外的電感元件,在功耗、面積等方面造成了巨大的浪費。
技術實現要素:
本發明所要解決的首要技術問題在于提供一種具有串并聯結構的包絡線跟蹤電源。
本發明所要解決的另一技術問題在于提供一種包括該包絡線跟蹤電源的集成電路芯片及相應的通信終端。
為了實現上述發明目的,本發明采用下述的技術方案:
根據本發明實施例的第一方面,提供一種具有串并聯結構的包絡線跟蹤電源,包括線性調制器和開關電源;
所述線性調制器的輸入端與輸入信號包絡連接,輸出端與所述開關電源的第一輸入端連接;
所述開關電源的第二輸入端與輸入信號包絡連接,所述開關電源的第一輸出端與所述開關電源的第一輸入端連接,所述開關電源的第二輸出端為線性調制器提供偏置。
其中較優地,所述線性調制器采用線性放大器,所述線性放大器的正向輸入端與所述輸入信號包絡連接,所述線性放大器的輸出端通過一個反饋系數為β的環路反饋回到所述線性放大器的反向輸入端,所述線性放大器的輸出端分別與射頻功率放大器以及所述開關電源的第一輸入端連接,通過所述線性放大器對接收的所述輸入信號包絡進行放大,并輸出與所述輸入信號包絡的幅值相應的電壓。
其中較優地,所述線性放大器的輸入級采用折疊式共源共柵電路,所述折疊式共源共柵電路由多個pmos晶體管與nmos晶體管疊連在一起組成,其中,第四pmos晶體管的源極與電源電壓連接,所述第四pmos晶體管的柵極與第一偏置電壓連接,所述第四pmos晶體管的漏極分別與第五pmos晶體管、第六pmos晶體管的源極連接,所述第五pmos晶體管與所述第六pmos晶體管的柵極為輸入端,用于接收所述輸入信號包絡,所述第五pmos晶體管的漏極分別與第二nmos晶體管的漏極、第四nmos晶體管的源極連接,所述第六pmos晶體管的漏極分別與第三nmos晶體管的漏極、第五nmos晶體管的源極連接,所述第二nmos晶體管與所述第三nmos晶體管的源極分別接地,所述第二nmos晶體管與所述第三nmos晶體管的柵極連接在一起后與第二偏置電壓連接,所述第四nmos晶體管與所述第五nmos晶體管的柵極連接在一起后與第三偏置電壓連接,所述第四nmos晶體管的漏極分別與第七pmos晶體管的漏極、第九pmos晶體管的柵極、第十pmos晶體管的柵極連接,所述第五nmos晶體管的漏極與第八pmos晶體管的漏極連接在一起組成所述線性放大器輸入級的輸出端,所述第七pmos晶體管與所述第八pmos晶體管的柵極連接在一起,所述第七pmos晶體管的源極與所述第九pmos晶體管的漏極連接,所述第八pmos晶體管的源極與所述第十pmos晶體管的漏極連接,所述第九pmos晶體管與第十pmos晶體管的源極分別與所述電源電壓連接。
其中較優地,所述線性放大器的中間級采用由多個pmos晶體管與nmos晶體管組成的跨導級,其中,第十一pmos晶體管與第十二pmos晶體管的源極分別與所述電源電壓連接,所述第十一pmos晶體管的柵極與所述線性放大器的輸出端連接,所述第十一pmos晶體管的漏極與第十三pmos晶體管的源極連接,所述第十二pmos晶體管的柵極與所述第九pmos晶體管的柵極連接,所述第十二pmos晶體管的漏極與第十四pmos晶體管的源極連接,所述第十三pmos晶體管的柵極分別與所述第七pmos晶體管的柵極、所述第八pmos晶體管的柵極、所述第十四pmos晶體管的柵極連接,所述第十三pmos晶體管的漏極與第八nmos晶體管的漏極,所述第十四pmos晶體管的漏極與第六nmos晶體管的漏極連接,所述第六nmos晶體管的柵極與第四偏置電壓連接,所述第六nmos晶體管的源極與第七nmos晶體管的漏極連接,所述第七nmos晶體管與所述第八nmos晶體管的源極接地。
其中較優地,所述線性放大器的輸出級由多個pmos晶體管與nmos晶體管組成,其中,第十五pmos晶體管、第十六pmos晶體管、第十七pmos晶體管、第十八pmos晶體管、第二十pmos晶體管的源極分別與所述開關電源的第二輸出端連接,所述第十五pmos晶體管、所述第十六pmos晶體管、所述第十七pmos晶體管的柵極連接在一起后分別與所述第十五pmos晶體管的漏極、第九nmos晶體管的漏極連接,所述第九nmos晶體管的柵極分別與第六nmos晶體管的漏極、第七nmos晶體管的柵極連接,所述第九nmos晶體管、第十nmos晶體管、第十一nmos晶體管、第十二nmos晶體管、第十四nmos晶體管的源極分別接地,所述第十nmos晶體管、所述第十一nmos晶體管的柵極分別與第八nmos晶體管的柵極連接,所述第十nmos晶體管的漏極分別與所述第十六pmos晶體管的漏極、第十九pmos晶體管的漏極、所述第十八pmos晶體管的柵極、所述第二十pmos晶體管的柵極連接,所述第十一nmos晶體管的漏極分別與所述第十七pmos晶體管的漏極、第十三nmos晶體管的漏極、所述第十二nmos晶體管的柵極、所述第十四nmos晶體管的柵極連接,所述第十二nmos晶體管的漏極與所述第十三nmos晶體管的源極連接,所述第十三nmos晶體管的柵極與第五偏置電壓連接,所述第十九pmos晶體管的源極與所述第十八pmos晶體管的漏極連接,所述第十九pmos晶體管的柵極與第六偏置電壓連接,所述第二十pmos晶體管的漏極與所述第十四nmos晶體管的漏極連接;
所述第九nmos晶體管、所述第十五pmos晶體管用于將所述線性放大器的跨導級輸出的電流鏡像到所述線性放大器的所述輸出級,并通過所述開關電源的第二輸出端輸出的電壓為所述線性放大器的輸出級進行供電。
其中較優地,所述開關電源包括控制電路與輸出級,所述控制電路的輸出端與所述輸出級連接;所述控制電路的第一輸入端接收來自所述線性調制器輸出的電壓,并根據所述電壓產生控制信號,所述控制電路的第二輸入端接收所述帶寬限制的輸入信號包絡,所述控制電路控制所述輸出級為所述線性調制器提供偏置電壓,所述控制電路控制所述輸出級為射頻功率放大器低頻功率。
其中較優地,所述輸出級包括反相器與開關級,所述反相器與所述開關級通過電感串接在一起,所述反相器的輸入端與所述控制電路的輸出端連接,用于實現放大所述控制電路輸出的控制信號,并根據所述控制信號輸出與所述輸入信號包絡的幅值相應的電流;所述開關級通過所述控制電路實現將流過所述電感的電流分配給第一輸出端與第二輸出端。
其中較優地,所述反相器由第一pmos晶體管與第一nmos晶體管二者互補形式組成,所述第一pmos晶體管的柵極與第一nmos晶體管的柵極連接在一起組成所述反相器的輸入端,所述第一pmos晶體管的漏極與所述第一nmos晶體管的漏極連接在一起組成所述反相器的輸出端,所述第一pmos晶體管的源極接電源電壓,所述第一nmos晶體管m2的源極接地。
其中較優地,所述開關級由兩個并聯在一起的開關組成,所述開關分別采用第二pmos晶體管和第三pmos晶體管,所述第二pmos晶體管的源極與所述第三pmos晶體管的源極連接在一起后與所述電感連接,所述第二pmos晶體管的柵極與所述第三pmos晶體管的柵極分別與所述控制電路連接,所述第二pmos晶體管與所述第三pmos晶體管的漏極對應與所述第一輸出端與所述第二輸出端連接。
其中較優地,所述第一輸出端將低頻功率提供給所述射頻功率放大器,并通過所述線性調制器吸收所述第一輸出端的開關紋波,所述第二輸出端為所述線性調制器提供一個包絡因變量,用于減少所述線性調制器輸出級的功率損失;所述第一輸出端與所述第二輸出端對應與輸出濾波器的一端連接,所述輸出濾波器由電容與電阻并聯組成,所述輸出濾波器的另一端接地。
其中較優地,所述控制電路包括第一誤差放大器、第二誤差放大器、第一比較器、第二比較器以及三角波發生器,所述第一誤差放大器與所述第二誤差放大器的反向輸入端分別與對應輸出濾波器連接,所述第一誤差放大器的正向輸入端接收來自第二輸出端輸出的電流,所述第二誤差放大器的正向輸入端與所述帶寬限制的輸入信號包絡連接,所述第一誤差放大器與所述第二誤差放大器的輸出端對應與所述第一比較器、所述第二比較器的一個輸入端連接,所述第一比較器、所述第二比較器的另一個輸入端分別與所述三角波發生器連接,所述第一比較器的輸出端分別與第二pmos晶體管的柵極與第三pmos晶體管的柵極連接,所述第二比較器的輸出端與反相器的輸入端連接。
根據本發明實施例的第二方面,提供一種集成電路芯片,其中包括有上述具有串并聯結構的包絡線跟蹤電源。
根據本發明實施例的第三方面,提供一種通信終端,其中包括有上述具有串并聯結構的包絡線跟蹤電源。
本發明所提供的包絡線跟蹤電源通過將線性調制器與開關電源組合在一起,不僅能夠使輸出的電壓跟蹤射頻輸入信號包絡的變化而變化,為射頻功率放大器提供可變幅值的電源電壓,而且還通過開關電源來調制線性調制器的偏置以減小其功率損耗,提高線性調制器及整個包絡線跟蹤電源的工作效率。同時,還避免了使用高精度的開關調制器和電感等元件,節約了芯片面積。
附圖說明
圖1為現有技術中的包絡調制放大器的結構示意圖;
圖2為現有技術中的包絡跟蹤電源的結構示意圖;
圖3為本發明所提供的包絡線跟蹤電源的結構示意圖;
圖4為本發明所提供的包絡線跟蹤電源中,線性調制器采用ab類放大器的結構示意圖;
圖5為本發明所提供的包絡線跟蹤電源中,開關電源采用單電感雙輸出開關電源的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明的技術內容做進一步的詳細說明。
本發明所提供的包絡線跟蹤電源包括線性調制器和開關電源,線性調制器的輸入端與輸入信號包絡連接,線性調制器的輸出端與開關電源的第一輸入端連接,開關電源的第二輸入端與帶寬限制的輸入信號包絡連接,開關電源的第一輸出端與開關電源的第一輸入端連接,開關電源的第二輸出端為線性調制器提供偏置。通過本具有串并聯結構的包絡線跟蹤電源不僅能夠實現輸出的電壓跟蹤射頻輸入信號包絡的變化而變化,為射頻功率放大器(rfpa)提供可變幅值的電源電壓,而且還通過開關電源來調制線性調制器的偏置以減小其功率損耗,實現提高線性調制器的工作效率。
其中,如圖3所示,線性調制器可以采用線性放大器,線性放大器的正向輸入端與輸入信號包絡連接,線性放大器的輸出端通過一個反饋系數為β的環路反饋回到其反向輸入端,線性放大器的輸出端分別與射頻功率放大器以及開關電源的第一輸入端連接。通過線性放大器對接收的輸入信號包絡進行放大,并輸出與輸入信號包絡的幅值相應的電壓,該輸出的電壓與輸入信號包絡的幅值之間呈線性變化,即,當輸入信號包絡的幅值增大時,線性放大器輸出的電壓值也隨之增大;當輸入信號包絡的幅值減小時,線性放大器輸出的電壓值也隨之減小。線性放大器輸出的電壓將分別提供給射頻功率放大器作為其電源電壓。線性放大器的效率可以表示為:
由公式(1)可以得出:線性放大器的效率在輸出電壓較低時會急劇下降,為了盡量減少功率損耗,線性放大器的輸出需要密切跟蹤其電源電壓。
在本發明所提供的包絡線跟蹤電源中,如圖3所示,開關電源可以包括控制電路、輸出級,控制電路的輸出端與輸出級連接。其中,控制電路的第一輸入端可以接收來自線性調制器輸出的電壓,并根據該輸出的電壓產生控制信號,控制信號與該輸出的電壓的大小有關;控制電路的第二輸入端可以接收帶寬限制的輸入信號包絡。輸出級可以包括反相器與開關級,反相器與開關級通過電感l串接在一起。通過將反相器的輸入端與控制電路的輸出端連接,可以實現放大控制電路輸出的控制信號,并且反相器可以根據該控制信號輸出與輸入信號包絡的幅值相應的電流,該電流通過電感l進行儲存,并通過開關級進行輸出。反相器由第一pmos晶體管m1ˊ與第一nmos晶體管m2ˊ二者互補形式組成,其中,第一pmos晶體管m1ˊ的柵極與第一nmos晶體管m2ˊ的柵極連接在一起組成反相器的輸入端,第一pmos晶體管m1ˊ的漏極與第一nmos晶體管m2ˊ的漏極連接在一起組成反相器的輸出端,第一pmos晶體管m1ˊ的源極接電源電壓vdd,第一nmos晶體管m2ˊ的源極接地。開關級可以由兩個并聯在一起的開關組成,兩個開關可以分別采用第二pmos晶體管m3ˊ和第三pmos晶體管m4ˊ,第二pmos晶體管m3ˊ的源極與第三pmos晶體管m4ˊ的源極連接在一起后與電感l連接;第二pmos晶體管m3ˊ的柵極與第三pmos晶體管m4ˊ的柵極分別與控制電路連接,通過控制電路調節第二pmos晶體管m3ˊ與第三pmos晶體管m4ˊ,完成將電流分配到兩個不同的輸出端,并且,為了跟蹤lte的信號包絡,可以通過控制電路實現兩個開關之間的快速切換。第三pmos晶體管m4ˊ的漏極為開關電源的第一輸出端vout1反饋回到控制電路的第一輸入端,第二pmos晶體管m3ˊ的漏極為開關電源的第二輸出端vout2反饋給線性調制器,用于給線性調制器提供偏置,提高線性調制器的工作效率。開關電源的輸出電流可以根據誤差信號err1和err2加權計算得到。
開關電源大部分的低頻功率通過開關電源的第一輸出端vout1提供給射頻功率放大器,并通過檢測流出線性調制器的電流實現對功率的調節。線性調制器為射頻功率放大器提供高頻電流,并通過周邊的反饋結構使電流值盡可能地小。此外,線性調制器的輸出具有低阻抗的特性,所以開關電源的第一輸出端vout1的開關紋波能夠被吸收掉。開關電源的第二輸出端vout2為線性調制器提供了一個包絡因變量,減少了線性調制器輸出級的功率的損失。
下面以線性放大器采用一個具有三級并帶有嵌套密勒補償的ab類放大器,開關電源采用單電感雙輸出開關電源為典型實施例,并結合圖4和圖5對本發明所提供的包絡線跟蹤電源進行說明。
如圖4所示,線性放大器的輸入級可以采用折疊式共源共柵電路,該折疊式共源共柵電路由多個pmos晶體管與nmos晶體管組成。其中,第四pmos晶體管m0的源極與電源電壓vdd連接,第四pmos晶體管m0的柵極與偏置電壓vb1連接,第四pmos晶體管m0的漏極分別與第五pmos晶體管m1、第六pmos晶體管m2的源極連接,第五pmos晶體管m1與第六pmos晶體管m2的柵極為輸入端(vip與vin),可以用于接收輸入信號包絡;第五pmos晶體管m1的漏極分別與第二nmos晶體管m3的漏極、第四nmos晶體管m5的源極連接,第六pmos晶體管m2的漏極分別與第三nmos晶體管m4的漏極、第五nmos晶體管m6的源極連接,第二nmos晶體管m3與第三nmos晶體管m4的源極分別接地,第二nmos晶體管m3與第三nmos晶體管m4的柵極連接在一起后與偏置電壓vb2連接;第四nmos晶體管m5與第五nmos晶體管m6的柵極連接在一起后與偏置電壓vb3連接,第四nmos晶體管m5的漏極分別與第七pmos晶體管m7的漏極、第九pmos晶體管m9的柵極、第十pmos晶體管m10的柵極連接,第五nmos晶體管m6的漏極與第八pmos晶體管m8的漏極連接在一起組成線性放大器輸入級的輸出端;第七pmos晶體管m7與第八pmos晶體管m8的柵極連接在一起,第七pmos晶體管m7的源極與第九pmos晶體管m9的漏極連接,第八pmos晶體管m8的源極與第十pmos晶體管m10的的漏極連接,第九pmos晶體管m9與第十pmos晶體管m1的源極分別與電源電壓vdd連接。通過該折疊式共源共柵電路提高線性放大器的增益。
線性放大器的中間級可以采用由多個pmos晶體管與nmos晶體管組成的跨導級。其中,如圖4所示,第十一pmos晶體管m11與第十二pmos晶體管m12的源極分別與電源電壓vdd連接,第十一pmos晶體管m11的柵極與線性放大器的輸出端連接,第十一pmos晶體管m11的漏極與第十三pmos晶體管m13的源極連接,第十二pmos晶體管m12的柵極與第九pmos晶體管m9的柵極連接,第十二pmos晶體管m12的漏極與第十四pmos晶體管m14的源極連接;第十三pmos晶體管m13的柵極分別與第七pmos晶體管m7的柵極、第八pmos晶體管m8的柵極、第十四pmos晶體管m14的柵極連接,第十三pmos晶體管m13的漏極與第八nmos晶體管m16的漏極,第十四pmos晶體管m14的漏極與第六nmos晶體管m15的漏極連接;第六nmos晶體管m15的柵極與偏置電壓vb5連接,第六nmos晶體管m15的源極與第七nmos晶體管m17的漏極連接;第七nmos晶體管m17與第八nmos晶體管m16的源極接地。通過該跨導級可以實現將線性放大器的輸入級輸出的電壓轉換成電流。
線性放大器的輸出級可以采用由多個pmos晶體管與nmos晶體管組成。其中,如圖4所示,第十五pmos晶體管m19、第十六pmos晶體管m20、第十七pmos晶體管m23、第十八pmos晶體管m24、第二十pmos晶體管pm1的源極分別與開關電源的第二輸出端vout2連接,第十五pmos晶體管m19、第十六pmos晶體管m20、第十七pmos晶體管m23的柵極連接在一起后分別與第十五pmos晶體管m19的漏極、第九nmos晶體管m18的漏極連接,第九nmos晶體管m18的柵極分別與第六nmos晶體管m15的漏極、第七nmos晶體管m17的柵極連接,第九nmos晶體管m18、第十nmos晶體管m21、第十一nmos晶體管m22、第十二nmos晶體管m27、第十四nmos晶體管pm2的源極分別接地;第十nmos晶體管m21、第十一nmos晶體管m22的柵極分別與第八nmos晶體管m16的柵極連接,第十nmos晶體管m21的漏極分別與第十六pmos晶體管m20的漏極、第十九pmos晶體管m25的漏極、第十八pmos晶體管m24的柵極、第二十pmos晶體管pm1的柵極連接;第十一nmos晶體管m22的漏極分別與第十七pmos晶體管m23的漏極、第十三nmos晶體管m26的漏極、第十二nmos晶體管m27的柵極、第十四nmos晶體管pm2的柵極連接;第十二nmos晶體管m27的漏極與第十三nmos晶體管m26的源極連接,第十三nmos晶體管m26的柵極與偏置電壓vb6連接;第十九pmos晶體管m25的源極與第十八pmos晶體管m24的漏極連接,第十九pmos晶體管m25的柵極與偏置電壓vb7連接;第二十pmos晶體管pm1的漏極與第十四nmos晶體管pm2的漏極連接。通過第九nmos晶體管m18、第十五pmos晶體管m19可以將線性放大器的跨導級輸出的電流鏡像到線性放大器的輸出級,通過開關電源的第二輸出端vout2輸出的電壓為線性放大器的輸出級進行供電。
當電源電壓vdd達到vt+2vdssat電壓時,線性放大器仍然工作在飽和區,其中vt是晶體管的閾值電壓,vdssat是晶體管的最小漏源電壓。線性放大器通過將補償電容cc與線性放大器輸入級的輸出端串接在一起,可以實現調整線性放大器的增益帶寬,并通過輸出元件第二十pmos晶體管pm1和第十四nmos晶體管pm2的寄生電容來對線性放大器的輸出級進行補償。通過該線性放大器不僅能夠實現高增益,還能實現調整增益帶寬,為射頻功率放大器提供可變幅值的電源電壓,同時還通過開關電源來調制線性調制器的偏置以減小其功率損耗,實現提高線性調制器的工作效率。
單電感雙輸出開關電源也是由控制電路與輸出級組成,控制電路的輸出端與輸出級連接。如圖5所示,控制電路可以包括第一誤差放大器amp1、第二誤差放大器amp2、第一比較器cmp1、第二比較器cmp2以及三角波發生器。輸出級可以包括反相器與開關級,反相器與開關級通過電感l串接在一起。其中,反相器由第一pmos晶體管m1ˊ與第一nmos晶體管m2ˊ二者互補形式組成,其連接關系同上所述,在此不再贅述。開關級包括兩個開關與輸出濾波器,每一個開關與對應的輸出濾波器連接,實現輸出穩定的電壓。兩個開關可以分別采用第二pmos晶體管m3ˊ和第三pmos晶體管m4ˊ,第二pmos晶體管m3ˊ的源極與第三pmos晶體管m4ˊ的源極連接在一起后與電感l連接;第二pmos晶體管m3ˊ的柵極與第三pmos晶體管m4ˊ的柵極分別與第一比較器cmp1的輸出端連接,第三pmos晶體管m4ˊ的漏極為開關電源的第一輸出端vout1,第二pmos晶體管m3ˊ的漏極為開關電源的第二輸出端vout2。輸出濾波器由電容與電阻并聯在一起組成的,輸出濾波器的一端分別與第一輸出端vout1、第二輸出端vout2連接,輸出濾波器的另一端接地,通過輸出濾波器分別接收來自第一輸出端vout1、第二輸出端vout2輸出的電流,并對該電流進行濾波并以電壓形式進行輸出。
單電感雙輸出開關電源各部分之間的連接關系描述如下:帶寬限制的輸入信號包絡與第二誤差放大器amp2的正向輸入端連接,第一誤差放大器amp1與第二誤差放大器amp2的反向輸入端分別與對應的輸出濾波器連接,第一誤差放大器amp1的正向輸入端接收來自第二輸出端vout2輸出的電流,第一誤差放大器amp1與第二誤差放大器amp2的輸出端對應與第一比較器cmp1、第二比較器cmp2的一個輸入端連接,第一比較器cmp1、第二比較器cmp2的另一個輸入端分別與三角波發生器連接,第一比較器cmp1的輸出端分別與第二pmos晶體管m3ˊ的柵極與第三pmos晶體管m4ˊ的柵極連接,第二比較器cmp2的輸出端與反相器的輸入端連接。由第一誤差放大器amp1、第二誤差放大器amp2、第一比較器cmp1、第二比較器cmp2以及三角波發生器共同產生兩個脈沖寬度調制(pwm)信號(s1和s2),脈沖寬度調制信號s1通過反相器進行放大,脈沖寬度調制信號s2以及脈沖寬度調制信號s2的反向信號s2b對應控制第二pmos晶體管m3ˊ開關和第三pmos晶體管m4ˊ開關處于導通或關斷狀態,并根據誤差信號err1和err2加權后的計算結果分配電感電流到兩個輸出端。第一輸出端vout1為射頻功率放大器提供電流,第二輸出端vout2用于驅動線性放大器的輸出級,并通過開關電源的輸出端引出的兩路反饋環路對開關電源的行為起調節作用。
需要強調的是,本發明所提供的包絡線跟蹤電源優選在14nmhv工藝下實現,并能夠提供20mhzlte包絡信號下的精確包絡跟蹤,其峰值輸出功率達到30.5dbm。
本發明所提供的包絡線跟蹤電源通過將線性調制器與開關電源組合在一起,不僅能夠使輸出的電壓跟蹤射頻輸入信號包絡的變化而變化,為射頻功率放大器提供了可變幅值的電源電壓,而且還通過開關電源來調制線性調制器的偏置以減小其功率損耗,提高了線性調制器及整個包絡線跟蹤電源的工作效率。同時,還避免使用高精度的開關調制器和電感等元件,節約了芯片面積。
本發明所提供的包絡線跟蹤電源可以被用在集成電路芯片(例如射頻前端芯片)中。對于該射頻前端芯片中的射頻功率放大器的具體結構,在此就不再一一詳述了。
另外,上述具有串并聯結構的包絡線跟蹤電源還可以被用在通信終端中,作為射頻電路的重要組成部分。這里所說的通信終端是指可以在移動環境中使用,支持gsm、edge、td_scdma、tdd_lte、fdd_lte等多種通信制式的計算機設備,包括移動電話、筆記本電腦、平板電腦、車載電腦等。此外,本發明所提供的技術方案也適用于其他射頻電路應用的場合,例如通信基站等。
以上對本發明所提供的包絡線跟蹤電源、芯片及通信終端進行了詳細的說明。對本領域的一般技術人員而言,在不背離本發明實質精神的前提下對它所做的任何顯而易見的改動,都將屬于本發明專利權的保護范圍。