推挽功率放大器的制作方法

本发明实施例涉及电子电路，具体涉及一种推挽功率放大器。

背景技术：

1、专利us8665025公开了一种推挽结构的功率放大器，如图1所示，这种放大器将输入信号转换成了差分信号，通过差分信号的周期性变化，在一个nmos管导通的同时另一个nmos管关闭实现推挽放大的功能。但由于使用了两路电流路径，因此该电路的功耗比较大，同时出于可靠性要求，电源电压不能太高。

2、专利cn108155875b公开了一种功率放大器，如图2所示，其是使用pmos和nmos堆叠的推挽结构功率放大器。当处于大功率放大的时候，pmos和nmos的栅端短接在一起并连接到输入信号，同时通过大阻抗期间zb连接到pmos管和nmos管的漏极实现了自偏置的效果。由于输入信号为周期性变化的信号，因此当输入信号较高时，pmos管关闭，nmos管导通，当输入信号较低时，pmos管导通，nmos管关闭。pmos管和nmos管的周期性开关实现了推挽放大的功能。此电路由于pmos管和nmos管的堆叠使用，能够承受更高的电源电压，同时由于pmos管和nmos管的电流复用，电流使用效率提升可以一定程度上降低功耗。但是由于是自偏置的方式，电路的功耗完全取决于电源电压和mos管的工艺角。因此，随着电源电压和工艺角变化，电路的功耗和输出功率会有很大的波动，电路的可靠性也面临较大风险。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的推挽功率放大器。

2、根据本发明实施例的一个方面，提供了一种推挽功率放大器，包括：第一匹配电路、放大电路、偏置电路、反馈电路及第二匹配电路；

3、其中，推挽功率放大器的输入信号由第一匹配电路输入，推挽功率放大器的输出信号由第二匹配电路输出；第一匹配电路与放大电路、偏置电路、反馈电路连接；放大电路与反馈电路、第二匹配电路连接，反馈电路与第二匹配电路连接；

4、第一匹配电路用于对输入信号进行输入阻抗匹配处理，输出第一信号；

5、放大电路用于对所述第一信号进行放大处理，并输出第二信号至反馈电路、第二匹配电路；

6、反馈电路用于根据所述第二信号，产生第一偏置电压，并将所述第一偏置电压反馈输出至第一匹配电路；

7、偏置电路用于产生第二偏置电压，并输出至第一匹配电路；

8、第二匹配电路用于对所述第二信号进行输出阻抗匹配处理，并产生输出信号。

9、进一步地，放大电路包括：第一p型放大管和第一n型放大管；

10、第一p型放大管的第一端、第一n型放大管的第一端并联连接到第一匹配电路；

11、第一p型放大管的第二端、第一n型放大管的第二端并联连接到反馈电路的输入端、第二匹配电路的输入端；

12、第一p型放大管的第三端、第一n型放大管的第三端接地。

13、进一步地，反馈电路包括：滤波电路、误差放大器，其中，滤波电路的输入端与第一p型放大管的第二端、第一n型放大管的第二端连接，滤波电路的输出端与误差放大器的第一输入端连接，误差放大器的第二输入端接入参考电压，误差放大器的输出端与第一匹配电路连接。

14、进一步地，第一匹配电路包括：第一主线圈、第一次级线圈，其中，第一次级线圈包括：第一线圈段和第二线圈段；第二匹配电路包括：第二主线圈、第二次级线圈；

15、推挽功率放大器的输入信号由第一主线圈输入；

16、第一线圈段的第一端与第一p型放大管的第一端连接，第一线圈段的第二端与反馈电路的输出端连接，第二线圈段的第一端与第一n型放大管的第一端连接，第二次级线圈的第二端与偏置电路连接；或者

17、第一线圈段的第一端与第一p型放大管的第一端连接，第一线圈段的第二端与偏置电路连接，第二线圈段的第一端与第一n型放大管的第一端连接，第二线圈段的第二端与反馈电路的输出端连接；

18、第一p型放大管的第二端、第一n型放大管的第二端并联连接到第二主线圈的第一端、反馈电路的输入端，第二主线圈的第二端接地，推挽功率放大器的输出信号由第二次级线圈输出。

19、进一步地，第一匹配电路包括：第三主线圈、第三次级线圈和第一隔直电容；第二匹配电路包括：第四主线圈、第四次级线圈；

20、推挽功率放大器的输入信号由第三主线圈输入；

21、第三次级线圈的第一端分别与第一隔直电容的第一端、第一n型放大管的第一端连接，第三次级线圈的第二端与偏置电路连接，第一隔直电容的第二端分别与第一p型放大管的第一端、反馈电路的输出端连接；或者

22、第三次级线圈的第一端分别与第一隔直电容的第一端、第一p型放大管的第一端连接，第三次级线圈的第二端与偏置电路连接，第一隔直电容的第二端分别与第一n型放大管的第一端、反馈电路的输出端连接；

23、第一p型放大管的第二端、第一n型放大管的第二端并联连接到第四主线圈的第一端、反馈电路的输入端，第四主线圈的第二端接地，推挽功率放大器的输出信号由第四次级线圈输出。

24、进一步地，第一匹配电路包括：第五主线圈、第五次级线圈和第二隔直电容、第三隔直电容；第二匹配电路包括：第六主线圈、第六次级线圈；

25、推挽功率放大器的输入信号由第五主线圈输入；

26、第五次级线圈的第一端分别与第二隔直电容的第一端、第三隔直电容的第一端连接，第五次级线圈的第二端接地，第二隔直电容的第二端与第一p型放大管的第一端、反馈电路的输出端连接，第三隔直电容的第二端与第一n型放大管的第一端、偏置电路连接；或者

27、第五次级线圈的第一端分别与第二隔直电容的第一端、第三隔直电容的第一端连接，第五次级线圈的第二端接地，第二隔直电容的第二端与第一p型放大管的第一端、偏置电路连接，第三隔直电容的第二端与第一n型放大管的第一端、反馈电路的输出端连接；

28、第一p型放大管的第二端、第一n型放大管的第二端并联连接到第六主线圈的第一端、反馈电路的输入端，第六主线圈的第二端接地，推挽功率放大器的输出信号由第六次级线圈输出。

29、进一步地，放大电路包括：第二n型放大管、第三n型放大管、第二p型放大管、第三p型放大管；第二匹配电路包含第一输入端、第二输入端；反馈电路包含第一输入端、第二输入端；

30、第二n型放大管的第一端、第三n型放大管的第一端、第二p型放大管的第一端、第三p型放大管的第一端连接到第一匹配电路；

31、第二n型放大管的第二端、第二p型放大管的第二端与第二匹配电路的第一输入端、反馈电路的第一输入端连接，第三n型放大管的第二端、第三p型放大管的第二端与第二匹配电路的第二输入端、反馈电路的第二输入端连接；

32、第二n型放大管的第三端、第三n型放大管的第三端、第二p型放大管的第三端、第三p型放大管的第三端接地。

33、进一步地，第一匹配电路包括：第七主线圈、第七次级线圈，其中，第七次级线圈包含：第三线圈段和第四线圈段；第二匹配电路包括：第八主线圈、第八次级线圈；

34、推挽功率放大器的输入信号由第七主线圈输入；

35、第三线圈段的第一端与第二p型放大管的第一端连接，第三线圈段的第二端与第三p型放大管的第一端连接，第四线圈段的第一端与第二n型放大管的第一端连接，第四线圈段的第二端与第三n型放大管的第一端连接，第二n型放大管的第二端、第二p型放大管的第二端与第八主线圈的第一端、反馈电路的第一输入端连接，第三n型放大管的第二端、第三p型放大管的第二端与第八主线圈的第二端、反馈电路的第二输入端连接；

36、反馈电路的输出端连接至第三线圈段的共模端，偏置电路连接至第四线圈段的共模端；或者，偏置电路连接至第三线圈段的共模端，反馈电路的输出端连接至第四线圈段的共模端；

37、推挽功率放大器的输出信号由第八次级线圈输出。

38、进一步地，第一匹配电路包括：第九主线圈、第九次级线圈、第四隔直电容、第五隔直电容、第一高阻器件、第二高阻器件，第二匹配电路包括：第十主线圈、第十次级线圈；

39、推挽功率放大器的输入信号由第九主线圈输入；

40、第九次级线圈的第一端与第四隔直电容的第一端、第二n型放大管的第一端连接，第九次级线圈的第二端与第五隔直电容的第一端、第三n型放大管的第一端连接，第四隔直电容的第二端与第二p型放大管的第一端、第一高阻器件的第一端连接，第五隔直电容的第二端与第三p型放大管的第一端、第二高阻器件的第一端连接；或者，第九次级线圈的第一端与第四隔直电容的第一端、第二p型放大管的第一端连接，第九次级线圈的第二端与第五隔直电容的第一端、第三p型放大管的第一端连接，第四隔直电容的第二端与第二n型放大管的第一端、第一高阻器件的第一端连接，第五隔直电容的第二端与第三n型放大管的第一端、第二高阻器件的第一端连接；

41、偏置电路连接至第九次级线圈的共模端，第一高阻器件的第二端、第二高阻器件的第二端与反馈电路的输出端连接，第二n型放大管的第二端、第二p型放大管的第二端与第十主线圈的第一端、反馈电路的第一输入端连接，第三n型放大管的第二端、第三p型放大管的第二端与第十主线圈的第二端、反馈电路的第二输入端连接；

42、推挽功率放大器的输出信号由第八次级线圈输出。

43、进一步地，第一匹配电路包括：第十一主线圈、第十一次级线圈、第六隔直电容、第七隔直电容、第八隔直电容、第九隔直电容、第三高阻器件、第四高阻器件、第五高阻器件、第六高阻器件，第二匹配电路包括：第十二主线圈、第十二次级线圈；

44、推挽功率放大器的输入信号由第十一主线圈输入；

45、第十一次级线圈的第一端与第六隔直电容的第一端、第七隔直电容的第一端连接，第十一次级线圈的第二端与第八隔直电容的第一端、第九隔直电容的第一端连接；

46、第六隔直电容的第二端与第二p型放大管的第一端、第三高阻器件的第一端连接，第七隔直电容的第二端与第二n型放大管的第一端、第五高阻器件的第一端连接，第八隔直电容的第二端与第三n型放大管的第一端、第六高阻器件的第一端连接，第九隔直电容的第二端与第三p型放大管的第一端、第四高阻器件的第一端连接；或者，第六隔直电容的第二端与第二p型放大管的第一端、第五高阻器件的第一端连接，第七隔直电容的第二端与第二n型放大管的第一端、第三高阻器件的第一端连接，第八隔直电容的第二端与第三n型放大管的第一端、第四高阻器件的第一端连接，第九隔直电容的第二端与第三p型放大管的第一端、第六高阻器件的第一端连接；

47、第五高阻器件的第二端、第六高阻器件的第二端与偏置电路连接，第三高阻器件的第二端、第四高阻器件的第二端与反馈电路的输出端连接，第二n型放大管的第二端、第二p型放大管的第二端与第十二主线圈的第一端、反馈电路的第一输入端连接，第三n型放大管的第二端、第三p型放大管的第二端与第十二主线圈的第二端、反馈电路的第二输入端连接；

48、推挽功率放大器的输出信号由第十二次级线圈输出。

49、进一步地，反馈电路包括：第九高阻器件、第十高阻器件、误差放大器，其中，第九高阻器件的第一端为反馈电路的第一输入端，第十高阻器件的第一端为反馈电路的第二输入端，第九高阻器件的第二端、第十高阻器件的第二端与误差放大器的第一输入端连接，误差放大器的第二输入端接入参考电压，误差放大器的输出端与第一匹配电路连接。

50、进一步地，第一匹配电路包括：第十三主线圈、第十三次级线圈、第七高阻器件、第八高阻器件，第二匹配电路包括：第十四主线圈、第十四次级线圈；

51、推挽功率放大器的输入信号由第十三主线圈输入；

52、第十三次级线圈的第一端与第二p型放大管的第一端、第二n型放大管的第一端的第一端、第七高阻器件的第一端连接，第十三次级线圈的第二端与第三p型放大管的第一端、第三n型放大管的第一端的第一端、第八高阻器件的第一端连接，第二n型放大管的第二端、第二p型放大管的第二端、第七高阻器件的第二端与第十四主线圈的第一端连接，第三n型放大管的第二端、第三p型放大管的第二端、第八高阻器件的第二端与第十四主线圈的第二端连接；

53、推挽功率放大器的输出信号由第十四次级线圈输出。

54、进一步地，p型放大管为pmos管或pnp型三极管，n型放大管为nmos管或npn型三极管，第一端为mos管的栅极或三极管的基极，第二端为mos管的漏极或三极管的发射极，第三端为mos管的源极或三极管的集电极。

55、根据本发明实施例的提供的推挽功率放大器，通过将pmos管和nmos管堆叠的方式共同放大信号，因此比只使用一种mos管能够承受更高的电源电压；由于推挽功率放大器使用pmos和nmos复用电流，提高了电流使用效率，因此能够提高推挽功率放大器的输出功率；推挽功率放大器的输入是pmos和nmos的栅极并联接入到第一匹配电路，因此输入看到的栅极面积较共栅放大器或者共源共栅放大器增大了一倍，在微波或者毫米波频段等效阻抗也因此减小一半左右，更容易实现输入级的阻抗匹配；推挽功率放大器的输出可以看作pmos和nmos的漏极并联，等效于输出阻抗降低，能够提高输出电流的摆幅，降低输出电压摆幅，从而缓解mos管因摆幅过大而带来的可靠性问题，同时输出阻抗的降低也使输出匹配更容易实现，减少匹配电路插损；此外，偏置电路和反馈电路的引入使推挽功率放大器的直流偏置更容易控制，通过调节偏置电压，可以更容易实现对推挽功率放大器功耗和输出功率的控制，提高推挽功率放大器的使用灵活性，扩大应用范围。

56、上述说明仅是本发明实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明实施例的具体实施方式。