LDMOS 功放管偏置温度补偿电路
射频功放的温度特性及其温补电路总结
LDMOS功率放大器的温度特性及其温补电路设计引言LDMOS管是专为射频功率放大器设计的改进型n沟道MOSFET，常工作在A或AB类，在工作点附近具有正的温度特性，即在一定的栅压下，当工作温度升高时，其静态电流Idq 升高，当工作温度降低时，Idq降低。
一般的，当LDMOS管热沉温度从20度升高到100度时，其静态工作电流Idq变化140%，当温度降低至0度时，变化量也有30%。
具体情况可以参见图1。
Idq变化会影响系统的增益、效率和线性等指标，其中又以线性影响最大。
因此，在工作中维持功率管（特别是大功率管）Idq恒定，是功放板设计的关键点之一。
图1：恒定栅压情况下温度和静态电流关系LDMOS功率管温度效应器件的转移特性对LDMOS功率放大器至关重要。
图2描述了Freescale的一款晶体管在不同的热沉温度条件下，漏极电流Ids与栅极电压Vgs的关系。
当Vgs小于3V时，漏极电流Ids几乎为零，当Vgs增大至大于阀值电压Vt时，跨导增加，漏极电流正比于（Vgs－Vt）^2，增加到0.5A之后，Ids跟随Vgs线性增加，约到3A，为线性区；当栅极电压继续增大时，Ids趋近极限，到达饱和区。
当管芯温度发生变化时，曲线在Ids＝1.5A处顺时针方向旋转，这个点被称为零温度系数点（ZTC：Zero Temperature Coefficient Point）。
在一定的栅极偏置电压下，小于这个电流时，Vt随着温度的升高而降低，Ids随温度的上升而上升，呈现出正的温度特性；大于这个电流时，电子迁移率随温度的升高而降低，使Ids降低，表现出负的温度特性。
在0度到80度之间，为了保持静态电流Idq恒定，温度每改变10度，栅压就变化30mV，即LDMOS管芯栅压的温度系数大约为3mV/度；当温度高于90度时，温度系数略小于3mV/度；当温度在80度至90度之间变化时，温度系数略大于3mV/度。
因此，为了保持LDMOS管静态工作电流Idq恒定，要求LDMOS管偏置电路具有温度系数为－3mV/度的温度补偿电路。
cmos驱动芯片温度补偿电路
cmos驱动芯片温度补偿电路CMOS驱动芯片温度补偿电路是一种用于提高芯片性能稳定性的技术。
CMOS驱动芯片是一种常见的集成电路，它在数字电路中扮演着重要的角色。
然而，由于温度变化会对芯片性能产生影响，因此在某些应用场景下，需要对CMOS驱动芯片进行温度补偿，以确保其工作稳定性和可靠性。
CMOS驱动芯片的性能受到温度的影响，主要体现在两个方面。
首先，温度变化会导致电阻、电容等元件参数发生变化，从而影响芯片的工作电流和电压。
其次，温度变化还会引起晶体管的阈值电压发生漂移，影响芯片的开关速度和功耗。
为了解决这些问题，可以采用温度补偿电路对CMOS驱动芯片进行补偿。
温度补偿电路主要包括温度传感器、补偿电路和控制电路三部分。
温度传感器用于检测芯片的温度。
常用的温度传感器有PN结温度传感器和热敏电阻等。
它们能够将温度转化为电信号，并输出给补偿电路。
补偿电路是温度补偿的核心部分，它根据温度传感器输出的电信号，对CMOS驱动芯片的工作电流、电压和阈值电压等进行补偿。
补偿电路通常采用模拟电路的方式实现，其中包括运算放大器、电压比较器、DAC等。
控制电路用于控制补偿电路的工作方式和参数。
它能够根据芯片的工作状态和温度变化情况，对补偿电路进行调节和控制，以实现最佳的温度补偿效果。
温度补偿电路的工作原理如下：首先，温度传感器检测到芯片的温度，并将其转化为电信号。
然后，补偿电路根据温度传感器输出的电信号，计算出相应的补偿值。
最后，控制电路根据芯片的工作状态和温度变化情况，对补偿电路进行调节和控制，以保持芯片的工作稳定性和可靠性。
温度补偿电路的设计需要考虑多方面的因素。
首先，温度传感器的选择应考虑其温度测量范围、灵敏度和精度等因素。
其次，补偿电路的设计应考虑其补偿范围、补偿精度和功耗等方面。
此外，控制电路的设计应考虑其响应速度、稳定性和可靠性等因素。
在实际应用中，温度补偿电路可以提高CMOS驱动芯片的性能稳定性。
例如，在高温环境下，温度补偿电路能够有效地抵消温度对芯片性能的影响，保持其工作稳定性。
一种LD驱动芯片温度补偿电路设计与实现
Abstract : On t he basi s of t he char act eri sti cs of t ypi cal se mi conduct or l aser di ode CLD > t he pri nci pl e and sche me of t e mper at ur e co mpensati on Wer e st udi ed . A novel har d-cor e ci r cuit i s pr esent ed i n Whi ch t he a mplit ude of t he modul ati on curr ent i s i ncr eased as t he l aser t e mper at ur e i ncr eases acco mpli shed by means of a r ef er ence ci r cuit l ocat ed i n t her mal pr oxi mit y t o t he l aser . Wit h t he use of ext eri or r esi st or s bot h t he a mplit ude of modul ati on curr ent and t he ext ent of co mpensati on curr ent coul d be set conveni entl y t he t e mper at ur e at Whi ch t e mper at ur e co mpensati on ci r cuit st art s up can be deci ded t oo . The si mul ati on r esult s sho W t hat t he t e mper at ur e co mpensat ed r anges bet Ween Z 0 t o 75 Wit h modul ati on curr ent f r o m 5 mA t o 85 mA and t he degr ee of co mpensati on up t o 4 .3 d B . The ci r cuit desi gned i s f abri cat ed i n 0 .35 m Bi C MOS t echnol ogy i nt ended f or t el eco m appli cati on up t o 6Z Z M/ 1 .Z 5 Gbit / s . Key words : l aser dri ver ; t e mper at ur e co mpensati on ; modul ati on curr ent
温度补偿的30nACMOS电流源及在LDO中的应用_王忆
文 章编号 : 0253 - 4177( 2006) 09 - 1657 - 06
1
引言
L DO( low dr opout) 线性稳压器由于具有低噪 声、 低功耗、 结构简单及封装尺寸较小的优点, 在便 携式电子产品中作为电源转换电路得到了广泛的应 用. 便携式电子产品要求功耗低且电池续航时间长 . 这对电源的转换效率提出了更高的要求 . L DO 的电 源转换效率定义为[ 1] : I oV o G= @ 100% ( 1) ( I o + I q) V I 其中 I o 是输出电流; V o 为输出电压 ; I q 为静态工 作电流 ; V I 为输入电压 . 要提高效率, 必须降低静态 电流 I q 和输入输出压差 V D ropout . 一般设计中, 静态 电流 的 典 型 值 为 40 ~ 100 LA, 压 差 为 200 ~ [ 2] 400m V , 其中基准电流值一般 为 1 LA 左右 . 图 1 是 LDO 的基本结构图. 从图中可以发现, 参考电流 源为误差放大器提供了偏置 电流, 是决 定 LDO 静 态功耗的主要因素. 另外 , 由于便携式电子产品功能 的增加, 要求 L DO 输出 电流增大 , 因此, 芯片 的耐 高温特性也成为芯片设计的关键问题. 在本文中为了达到 L DO 低功耗的目的, 采用 亚阈值设计方法, 首次设计了 30nA 的 CMOS 高精 度参考电流源. 从而将 L DO 芯 片的静态电流 降低 为 4LA, 并且利用 M OS 管寄生二极管反向 电流的 高温特性 , 对各支路的镜像电流进行温度补偿 , 得到 在- 40~ 130 e 范围内稳定的基准电流 . 芯片的仿真 与测试结果验证了本文的设计方法 .
图2
经典的与电源电压无关的偏置电流电路
mos功放温补电路
MOS功放温补电路是一种用于补偿温度变化对MOS场效应晶体管（MOSFET）功率放大器性能影响的电路。
在功率放大器的设计中，MOS晶体管的参数会随着温度的变化而变化，这会影响放大器的增益、线性度和效率等关键性能指标。
为了保持放大器的性能稳定，通常需要设计温度补偿电路来抵消这些变化。
以下是一些关于MOS功放温补电路的设计要点：
1. 温度检测：温补电路需要能够准确地检测到晶体管的工作温度。
这可以通过集成在芯片上的温度传感器来实现，或者使用外部的温度传感器。
2. 电压调节：为了补偿温度引起的阈值电压变化，温补电路会根据检测到的温度调整MOS 晶体管的栅极电压。
这通常是通过一个与温度相关的电压参考源来实现的。
3. 电流调节：除了电压调节外，温补电路还可能需要调整晶体管的驱动电流，以保持放大器的线性度和效率。
4. 稳定性：温补电路的设计需要确保在整个温度范围内放大器的稳定性，避免引入不必要的振荡或噪声。
5. 系数对应：温补电路的温度系数应与MOS晶体管的温度系数相对应，以确保有效的补偿效果。
总的来说，MOS功放温补电路是确保功率放大器在不同温度下都能保持稳定性能的重要部分。
设计时需要考虑到多种因素，包括温度检测的准确性、电压和电流调节的精确性以及整体电路的稳定性。
通过精心设计的温补电路，可以显著提高功率放大器的可靠性和性能。
MAXIM DS1870 说明书
________________________________概述DS1870是一款面向AB 类LDMOS 射频功率放大器应用推出的双通道偏置控制器。
DS1870根据放大器的温度、漏极电压或漏极电流(或其它的外部监控信号)，通过查找表(LUT)控制电位器的256个位置。
DS1870内部具有温度传感器和多路A/D 转换器(ADC)，提供高效、低成本的解决方案，使用非线性补偿技术改善功放效率，这是传统的偏置解决方案无法提供的。
________________________________应用蜂窝基站医疗设备工业控制光收发器________________________________特性♦用于射频偏置控制的可编程双通道解决方案♦电位器位置可自动更新，以补偿环境温度和漏极电压或漏极电流♦五路、13位ADC 连续监控环境温度、V CC 、V D 、I D1和I D2♦每路ADC 的Hi/Lo 报警可触发故障输出信号♦非易失存储器用于器件设置、查找表和32字节的用户存储器♦I 2C TM 兼容串行接口，同一串行总线上可挂接多达8个器件♦单电源5V 供电♦小尺寸16引脚TSSOP 封装♦-40°C 至+95°C 工作温度范围DS1870LDMOS RF 功放偏置控制器______________________________________________Maxim Integrated Products1___________________________________________________________________引脚配置____________________________定购信息Rev 1; 5/04本文是Maxim 正式英文资料的译文，Maxim 不对翻译中存在的差异或由此产生的错误负责。
请注意译文中可能存在文字组织或翻译错误，如需确认任何词语的准确性，请参考Maxim 提供的英文版资料。
RFLDMOS功率模块
GSM 基站RFLDMOS 功率模块应用：优化偏置电路介绍基站收发机的RF 功率放大器性能需要在线性，效能，增益之间相平衡。
该折衷的思想就是优化静态电流。
以下几个参数会改变偏置点：温度范围（一般–40°C/+85°C),供电电压，偏置电压的改变量（一般在+/–5%）和制造公差。
本文旨在介绍一种新型的LDMOS RF 晶体管最小静态电流的偏置电路。
标准偏置电路用于AB 类晶体管放大电路的标准偏置电路如图1：在特定环境温度下，每个LDMOS 晶体管都必须调整R1和R2的值来设置静态电流。
R1，R2常用激光技术制造的电阻来实现。
在这两个电阻上串联的二极管是为了减小在过温环境下静态电流的变化。
211212G BIAS D R R V V V R R R R =∙+∙++ （式1） 211212g BIAS d R R dV dV dV R R R R =∙+∙++ （式1.bis ） 当0BIAS dV =，得到 112g d R dV dV R R =∙+ （式2）考虑到随温度的变化，系数dVd/dT 将影响偏置点，例如：静态电流。
对于AB 类偏置，该系数大约为–2mV/°C 。
为了适应所有的热量跟踪，在“式2”中R1/R1R2的可知需要多个二极管来实现。
然而，这样的标准偏置电路有两个主要的缺陷：1：制造公差对门限电压的影响使得每个芯片的R1/R1R2比值不同，所以每个芯片的补偿方式就不同。
高门限电压值的芯片的R1R1R2比低门限电压值的芯片低。
所以高门限电压的芯片所需的温度补偿也小于低门限电压的芯片。
这导致了静态电流大于或小于相应温度时的值。
2：式1说明了偏置电压变化与门电压变化成比例，比值是R2R1R2。
因此，门电压的改变经过片上跨导，使得静态电流变化。
由于以上原因，我们需要设计新的偏置电路解决这些缺陷。
新偏置电路新偏置电路如图2：图中偏置桥电路用于调整环境温度下的静态电流。
LDMOS技术
LDMOS技术LDMOS技术详解2＼随着半导体⾏业的迅猛发展,功率集成电路（PIC)不断在多个领域中使⽤,如电机控制、平板显动控制、电脑外设的驱动控制等，如图为⼀个台式电脑电源电路图，图中的ｍｏｓ管为功率器件。
随着移动通讯设备的发展，对与MOS功率管⼜提出了新的要求。
由于普通的MOS功率管，击穿电压低，为了满⾜射频电路的需要⼈们采⽤ＬＯＭＯＳ结构。
3＼LDMOS的结构图，在P型衬底上，先做Ｐ井和Ｎ型的漂移区，剩下的⼯艺与CMOS相同，其中栅的长度是两次扩散的结果，是的⾮常的短，故可以得到较⼤的电流，由于漂移区的引⼊，是的击穿电压也有所提⾼。
4、求LDMOS的阈值电压与MOS管⼀样的公式，这⾥我们才有⼀微安发测的，阈值电压为3.1V5、分析LDMOS的⼯作区，源电位为零，不同VGs下典型LDMOSFET的电流-电压特性(VDS代表漏源电压，IDS代表漏源电流)，共分为六个区域:1)截⽌区，在这个区VGs≤VGs(th),VDs从零开始变⼤，电流Io始终接近于零，直到达到击穿电压BVdss为⽌;2)线性区，⼜称⾮饱和区或欧姆区，VGs≥VGs(th)且Vxs道末端的电压)，在该区沟道未夹断或VGs≥ VGs(th)且Vxs3)饱和区，Vxs>VGs⼀VGs(th)且VGs>VGs(th)，沟道已夹断或沟道中电⼦已完全达到速度饱和，VDs增⼤，IDS变化很⼩，漏电流饱和;4)击穿区，VDs≥BVdss，外延层与漂移区形成的PN结发⽣雪崩击穿，电流急剧增⼤;5)源漏正向偏置区，这时源电位⾼于漏电位，与源相通P阱和漏区形成PN结正偏，电流随电压增加按指数规律急剧增加，表现为正偏⼆极管的I-V特性;6)准饱和区，VGs很⼤时, IDS本⾝很⼤，但随VGs的增⼤没有很明显的增加，即跨导很⼩6、LDMOS电容的特性表现出和MOS结构有着巨⼤的差异，并且现有建⽴的模型在交流条件下很不精确。
MOS的电容⾏为是与栅和漏的电压相关的。
LDMOS功率放大器热效应最小化偏置电路设计
的仿 真设计 方 法的有 效性 。
关键词 ： Ｄ ０ ； Ｌ Ｍ Ｓ 温度 特性 ； 率放 大器 ； 置 电路 功 偏 中图分类 号 ： Ｎ ２ Ｔ ７ 文献标 识 码 ： Ａ 文章编 号 ：０ １ ４ ４ ２０ ）６— ３ ３— ３ １０ —３ ７ （０ ６ ０ ０ ３ ０
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ａ ｉ ｇ Ｃｉ ｃ ｉ ｐ ｉ ａ ｌ ｏ ｉ ｉ ｉｉ ｓｇ ｆＢｉ ｓｎ ｒ ｕ ｔＡｐ ｌ ｂ ｅ ｆ ｒ Ｍ ｎ ｍ ｚｎｇ ｃ Ｔｈ ｒ ａ ｆｅ ｔ ｏ ｅ ｍ ｌＥｆ ｃ ｆＬＤＭ ＯＳ ＲＦ Ｐｏ ｒ Ａｍ ｐ ｉ ｅ ｗｅ ｌ ｒ ｉ ｆ
Ｄ ｃ ｍｅ ｔ ｏ ｅ Ａ ｏ ｕ ｎ ｄ ： Ｃ
Ａｒｉ ｅＩ １０ —３７ （ ０ ６ ０ ０ ３ ０ ｔ ｌ Ｄ：０ １ ４ ４ ２ ０ ） ６— ３ ３— ３ ｃ
第 三代移 动通 信和 数字 电视广 播等 宽带无 线 系 统 的迅速 发 展 ， 对射 频功 率 放 大 器性 能 提 出了 更 严 格 的要求 。Ｌ ＭＯ Ｄ Ｓ场 效应 管 以其在 效 率 、 性 和增 线 益 等方 面的 优 良特性 ， 其 Ｅ益 成 为射 频 功 率 放 大 使 ｔ 器 的首 选 器 件 。Ｌ ＭＯ Ｄ Ｓ场 效 应 管 的 自热 效 应 会 导 致 静态 工作 电流 的漂 移 ， 而 对 放 大 器 的互 调 性 能 从 产 生很 大影 响 。偏 置 电路 的设计 目的就是保 持静 态 工 作 电流 的恒定 。
度变 化 的电热 特性 。该模 型 已经 在 Ａ ｉｎ Ａ Ｓ谐 ｇｅｔ Ｄ ｌ 波平 衡仿 真器 中实 现 ， 用 于 完成 小 信 号 、 信 号 、 可 大 谐 波平 衡 、 噪声 和 瞬 态 仿 真 。ＭＥ Ｄ ｓ模 型 大 Ｔ Ｌ Ｍ０ 信号 等效 电路 如 图 ｌ所示 。
mos功放温补电路
mos功放温补电路全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：MOS功放温补电路是一种常用于音频功放电路中的关键部件，其主要作用是根据功放芯片的工作温度变化来调整输出电流，以保持输出功率的稳定性。
在功放电路中，温补电路可以有效地减小因温度变化而引起的功率漂移，提高音频放大器的性能和稳定性。
本文将从MOS功放温补电路的工作原理、设计要点和应用范围等方面进行详细介绍。
一、MOS功放温补电路的工作原理MOS功放温补电路的工作原理是通过对功放芯片工作温度的实时监测，自动调整功放电路的工作参数，以达到稳定输出功率的目的。
一般来说，MOS功放温补电路由温度传感器、温度补偿电路和控制电路等组成。
当功放芯片工作温度发生变化时，温度传感器会检测到温度信号，并将信号传递给温度补偿电路。
温度补偿电路会根据温度信号的变化情况来调整输出电流或电压，以保持输出功率的恒定。
控制电路则起到控制整个温补电路工作的作用，确保功放电路能够稳定地工作。
1. 温度传感器的选择：选择合适的温度传感器是保证功放温补电路正常工作的关键。
一般来说，温度传感器应具有高精度、快速响应和良好的稳定性。
2. 温度补偿电路的设计：温度补偿电路应根据功放芯片的温度特性来设计，以实现良好的温补效果。
需要注意的是，温度补偿电路应具有较高的动态响应速度，以及稳定的工作性能。
3. 控制电路的设计：控制电路应能够准确地监控功放芯片的工作温度，根据需要自动调整输出电流或电压。
控制电路还要具有过载保护和温度保护功能，以确保功放电路的安全稳定工作。
MOS功放温补电路广泛应用于各类音频放大器和功放系统中，如家庭影院音响、汽车音响、舞台音响等。
在这些应用场景中，温补电路能够有效地提高功放电路的稳定性和性能，并延长设备的使用寿命。
MOS功放温补电路是一种非常重要的电路设计技术，它可以帮助提高功放系统的输出功率稳定性和可靠性。
通过合理设计和优化，可以实现功放芯片的温度补偿，确保功放电路在不同工作环境下都能够保持稳定的输出功率，满足用户的需求。
LDMOS
横向扩散金属氧化物半导体
杨务诚
简介
80年代以来，迅猛发展的超大规模集成电路技术给高压大电流半导体注入了 新的活力，一批新型的声控功放器件诞生了，其中最有代表性的产品就是 VDMOS声效应功率晶体管。这种电流垂直流动的双扩散MOS器件是电压控制型 器件。在合适的栅极电压的控制下，半导体表面反型，形成导电沟道，于是漏极 和源极之间流过适量的电流VDMOS兼有双极晶体管和普通MOS器件的优点。与 双极晶体管相比，它的开关速度，开关损耗小；输入阻抗高，驱动功率小；频率 特性好；跨导高度线性。特别值得指明出的是，它具有负的温度系数，没有双极 功率的二次穿问题，安全工作区大。因此，不论是开关应用还是线性应用， VDMOS都是理想的功率器件。 九十年代中后期开始大批量生产LDMOS,作为微波低端大功率(20W以上)器 件的主流技术, 2. 4GHz以下输出峰值可达到200W以上,年产量超过4亿美元。与 传统的双极型晶体管相比, LDMOS器件在2. 4GHz以下频段时,增益、线性度、开 关性能、散热性能、价格等方面都有着明显的优势。今后LDMOS将向更高频率、 更低成本方向发展,见表1。 现在，VDMOS器件已广泛应用于各种领域，包括电机调速、逆变器、不间 熠电源、开关电源、电子开关、高保真音响、汽车电器和电子镇流器等。由于 VDMOS的性能价格比已优于比极功率器件，它在功率器件市声中的份额已达 42%。并将继续上升。世界各大半导体厂商如Freescale公司(占全球市场60% )、 Philips公司(占全球市场25% )、Infineon公司以及STM公司等竞相研究与开发。
阈值电压
阈值电压Vgs(th)定义为使半导体表面为反型层 时栅上所需加的电压。它由三部份组成：（1）栅 上首先需加电压VFB（平带电压）使半导体表面能 带是平的；（2）若要表面反型则半导体能带应有 2qφFB的弯曲，其中qφFB是体内费米能级到禁带中央 的距离，故栅上还应再加qφFB的电压；（3）能带弯 曲qφFB对应着表面反型层到体内有一过渡的耗尽层， 此耗尽层有一负的电荷面密度，这个负电荷需由栅 上相应的正电荷来屏蔽，因此氧化层上又需再加一 个电压Q/Cox，综上所述，得到阈值电压：
利用DS4303为LDMOS RF功
利用DS4303为LDMOS RF功
摘要：LDMOS RF功率放大器因其极高的性价比在GSM和CDMA基站市场占据了主导地位。
使用LDMOS放大器时，保证高性能的一个关键因素是补偿栅极偏置电压，以在温度变化时保持恒定的静态电流。
Dallas Semiconductor的DS1870偏置控制器是目前众多的LDMOS RF功放偏置方案中的一款。
这篇应用笔记对采用DS4303实现模拟偏置方案进行了说明。
DS4303概述DS4303 (图1)是采样和无限保持电压基准，可接受模拟输入电压并利用一个12位数/模转换器(DAC)在其输出端恢复该电压。
一旦输出端恢复了输入电压，芯片将输出编码保存至EEPROM，产生非易失模拟基准电压。
输出电压由内部低温度系数的基准产生，并通过满摆幅运放进行缓冲。
图1. DS4303功能框图
DS4303 LDMOS偏置电路图2所示电路可用于对LDMOS的栅极电压进行温度补偿。
该电路的输出电压等于DS4303的VOUT乘以2再加上PNP的VBE。
经过两倍压后的DS4303电压是具有低温度系数的电压源。
PNP管VBE的温度系数大约为+2mV/°C，为LDMOS提供温度补偿。
假定PNP管与LDMOS具有良好的导热通道，则该电路可以为LDMOS提供良好的温度补偿。
温度补偿的30nA CMOS电流源及在LDO中的应用
作 电流 ； 为输 入 电压 ． 提 高效 率 ， 须 降低 静 态 要 必 电流 ， 输入 输 出压 差 阶 ． 般 设 计 中 ， 态 和 一 静 电流 的 典 型 值 为 ４ ０～ １ ０￣ 压 差 为 ２ ０～ ０ｔ Ａ， ０ ４０ ０ ｍＹｃ 其 中 基 准 电 流值 一 般 为 １ Ａ 左 右 ． １ ， 图 是Ｌ ＤＯ 的基本 结 构 图 ． 图 中可 以发 现 ， 考 电流 从 参 源 为误差 放 大 器 提 供 了偏 置 电 流 ， 决 定 Ｌ 是 ＤＯ 静 态 功耗 的主 要 因素 ． 外 ， 另 由于 便携 式 电子 产品 功能 的增加 ， 要求 Ｌ ＤＯ 输 出 电流 增 大 ， 此 ， 片 的耐 因 芯 高温特 性也 成为 芯片设 计 的关 键 问题 ． 在 本文 中 为 了达 到 Ｌ ＤＯ 低 功 耗 的 目的 ， 用 采 亚 阈值 设计 方法 ， 首次 设 计 了 ３ ｎ 的 ＣＭＯＳ高精 ０Ａ 度参 考 电流源 ． 而 将 Ｌ 从 ＤＯ 芯 片 的 静 态 电流 降低 为 ４ Ａ， 并且 利 用 ＭＯ Ｓ管 寄 生 二 极 管 反 向 电 流 的 高温 特性 ， 对各 支路 的镜 像 电流 进行 温度 补偿 ， 到 得 在 一４ ￣１ ０ ０ ３ ℃范 围 内稳 定 的基 准 电流 ． 片 的仿 真 芯
Ｏｆ ｃ ｆ ｈ］
图 １ Ｌ ＤＯ 的基 本 结 构 图
Ｆｉ １ Ｔ ｙ ｃ ｏｗ ｏｐｏ ｅ ｕｌ ｏｒｔ ｐｏｌ ｙ ｇ． ｐｉａｌｌ ｄｒ ｕｔ ｒ ｇ ａｔ ｏ ｏｇ
＂一 Ｉ ＋ Ｉ ）Ｖ ｔ （ ｑ
。
其 中 ， 是输 出 电流 ； 为输 出电压 ； 为静 态 工 。 Ｖ。 ，
关 键 词 ：３ ｎ ０ Ａ；静 态 电 流 ；寄 生 二 极 管 ；Ｌ ＤＯ
mos偏置电路设计
mos偏置电路设计MOS偏置电路设计？听起来有点儿高深，对吧？别急，今天我就给你掰扯掰扯这玩意儿，让你明明白白懂得轻松又带劲。
MOS（Metal Oxide Semiconductor）嘛，就是我们常说的金属氧化物半导体，是一种非常常见的晶体管类型。
它的应用可广泛了，从咱们手机里的芯片，到电视、电脑，甚至各种家电设备里都有它的身影。
今天咱们聊的偏置电路，其实就是为了让MOS晶体管能在最佳的工作状态下运行。
没错，就是让它们发挥最大功率，而不是像个“死气沉沉”的家伙。
偏置电路就好比给MOS管“喂饱”它，确保它能稳稳地工作。
你可以想象一下，MOS管就像一个开关，它有开和关两种状态，但它不会一直开或一直关，而是会在某个特定的点上处于“半开”的状态，这样才能进行信号放大或者开关操作。
为了让MOS管处于这个“半开”的状态，我们就得给它加个合适的偏置电压。
偏置电压就像是调味料，给它加得刚刚好，味道才对。
而要想偏置得好，就得搞清楚几个要点。
你得知道MOS管有两个重要的参数——栅极电压和源极电压。
栅极电压控制着MOS管的开关，而源极电压则是它的参考点。
你要设计电路时，就得确保这两个电压配合得当。
打个比方，栅极就像是一把“门钥匙”，它决定了电流能不能通过，而源极就像是“地基”，它决定了门能否顺利开关。
如果这俩不匹配，MOS管就无法正常工作，电流也就没法流动。
偏置电路本身也有不同的设计方式。
最常见的偏置方式就是固定电阻偏置法和电流源偏置法。
固定电阻偏置法比较简单，就是通过外接几个电阻来设置偏置电压。
你可以理解为，电阻就像是一个流量计，控制电流的大小。
虽然这种方法简单，但问题也很明显：温度变化和元件本身的偏差会影响到电压稳定性，搞不好偏置电压就变了，导致MOS管工作不稳定。
而电流源偏置法就稍微复杂一些，它通过一个精确的电流源来控制偏置电压。
这就像是你有一个固定的水龙头，无论外面温度怎么变，水流量始终不变，电流源偏置法的稳定性就体现在这里。
LDMOS的性能与制造工艺
LDMOS 的性能与制造工艺
LDMOS 的性能概述
与双极型晶体管相比，LDMOS 管的增益更高，LDMOS 管的增益可达14dB 以上，而双极型晶体管在5~6dB,采用LDMOS 管的PA 模块的增益可达60dB 左右。
这表明对于相同的输出功率需要更少的器件，从而增大功放的可靠性。
LDMOS 能经受住高于双极型晶体管3 倍的驻波比，能在较高的反射功率下运行而没有破坏LDMOS 设备;它较能承受输入信号的过激励和适合发射数字信号，因为它有高级的瞬时峰值功率。
LDMOS 增益曲线较平滑并且允许多载波数字信号放大且失真较小。
LDMOS 管有一个低且无变化的互调电平到饱和区，不像双极型晶体管那样互调电平高且随着功率电平的增加而变化。
这种主要特性允许LDMOS 晶体管执行高于双极型晶体管二倍的功率，且线性较好。
LDMOS 晶体管具有较好的温度特性温度系数是负数，因此可以防止热耗散的影响。
这种温度稳定性允许幅值变化只有0.1dB,而在有相同的输入电平的情况下，双极型晶体管幅值变化从0.5~0.6dB,且通常需要温度补偿电路。
功率管温补电路的设计
LDMOS(横向扩散金属氧化物半导体)管是当前射频通信常用的功率管,与双极型功率管相比,LDMOS功率管具有增益高、输出功率大,抗适配能力强,可靠性高等优点。
LDMOS功率管具有较大的温度热性,温度系数为负数。
静态电流变化会影响功率管的增益、效率和线性等指标。
因此,保持功率管静态电流的稳定,是功放电路设计的关键点之一。
1 LDMOS功率管温度效应LOMOS功率管对温度是非常敏感的,温度的主要的参数响应是有效载流于迁移率μ和阔值电压V_th^ 。
同的热沉温度条件下,漏极电流Ids与栅极电压Vgs的关系。
即在一定的栅压下,当工作温度升高时,其静态电流增加,工作温度降低时,静态电流下降,这样可以防止热耗散的影响。
2 温补电路元件的选择温补电路元件的关键就是利用温补器件随温度发生变化的性质。
常用元件有二极管、三极管、电压调节IC、热敏电阻以及利用单片机等,这些方法的原理不尽相同,性能各有优劣,可以根据实际情况去选择。
下面给出一些常用的数值。
硅二极管PN结,温度系数大约为－1.5mV/度; 三极管,在饱和工作状态是,温度系数大约为－1.7mv/度;功率管工作在放大状态时,锗管温度系数约为－1.55mV/度,硅管约为－2mV/度。
3 温补电路的设计本文采用的是二极管温补电路,具体的电路图如图1所示。
根据图示可以得出:V g =*V gs +*Vd对上式进行微分可得:dV Gg =*dV gs +*dVd一般情况下认为在V gs 在温度变化时保持不变,则:dV Gg =*dVd从上面的公式可以看到,V g 的变化主要与以及 Vd的温度系数有关,通过选择合适的R1,R2以及Vd,让温补电路的温度系数与LDMOS的温度系数相对应。
4 实际的调试、测试过程调试过程中,先将功率管放在加热平台上,加电测试功率管的漏极电流Id随温度变化的曲线,随后根据变化值来选择合适的二极功率管温补电路的设计王志刚1 曹迅2(1.石家庄诺通人力资源有限公司,河北石家庄 050000;2.中国联合网络通信有限公司河北省分公司,河北石家庄 050000)摘要:功率放大器的性能受功放管的静态工作点影响很大,在实际工作中,功放管的门限开启电压会随环境温度变化而变化。
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LDMOS 功放管静态工作点温度补偿功能模块设计1设计准则
作为LDMOS 功放管静态工作点温度补偿用的二极管应选择硅开关二极管，其具体数量由实验确定。
该开关二极管在电路板中的位置应靠近功放管。
2模块功能摘要
LDMOS 线性功率放大器的线性度受功放管的静态工作点影响很大。
然而，在功放管的实际工作中，由于功放管的门限开启电压随温度上升会降低而导致静态工作电流增大使得线性度恶化。
该设计内容涉及一种LDMOS 功放管静态工作点的温度补偿措施，在LDMOS 线性功率放大器中有着广泛的用途。
3
参考资料4基本原理
如图1所示，LDMOS 功放管的静态工作点的设置是通过调整栅极电位器完成的。
然而，由于功放管的静态工作点随温度变化呈正温度系数变化趋势使得功率放大器的线性度受到影响。
所以，在实际工作中，稳定功放管的静态工作点是十分必要的。
从图1可以看出，Vg=Vo 211R R R +×+Vd （公式1）
式中Vg 为栅极电压，Vo 为三端稳压器的标称稳压值，Vd 为二极管的正向导通压降。
如果我们认为Vo 与温度变化无关，则可以得到
△Vg=△Vd （公式2）
△Vd 为温度变化所引起的二极管正向导通压降Vd 的变化量、△Vg 为二极管正向导通压降变化△Vd 时，栅极电压Vg 的变化量。
图1中的二极管为硅开关二极管，正向导通压降为0.7V 左右，其导通压降随温度变化呈负温度系数变化趋势。
通常，当温度升高时，此类二极管的导通压降会以约2mV/℃的斜率下降，使得功放管的栅极电压降低，从而可抵消因温度上升功放管本身工作电流上升的趋势，稳定了工作点。
5技术指标
该补偿技术可使静态工作电流的变化在0~50℃范围内小于10%。
6电原理图
图17输入、输出接口及电性能
a)因为LDMOS 功放管的工作点对栅极电压比较敏感，所以其偏置电压须在功放单板中经过稳压块（通常选5V ）稳压。
b)电位器的作用是用来调整静态工作电流的大小。
可选精密电位器。
8背景资料本设计方案的背景资料来自于有关LDMOS 功放管的应用实例。
与其它方案相比，该方案电路简单、补偿精度高、批量生产一致性好。
图2
图2是一种典型的LDMOS 功率放大器的静态工作点温度补偿电路，图中Vg=Vbias 212R R R +×+Vd 2
11R R R +×（公式3）如果仍然认为偏置电压Vbias 不随温度变化，则可得到：△Vg=△Vd 211
R R R +×（公式4）
而在本方案中△Vg=△Vd ，由此可见，对同一只功放管来说，要达到同样的温度补偿效果，本方案所用的二极管数目比传统电路要少。
另外，公式4中的2
11R R R +的大小除了与偏置电压Vbias 的大小有关外，与所需的栅极电压的大小也有关系，而即便是同一型号的功放管要达到同样的工作点其栅极电压也常有较大的差异，这使得同样的温补电路对同一型号的
不同的功放管达到的补偿效果可能会有较大的差异。
所以，传统的温补电路在工作点补偿精度要求较高时不利于批量生产。
9使用、调试、维护说明
9.1调试环境
该模块应在实验室环境下调试，调试需要两台电源，其中一台给漏极供电，另一台提供偏置电压。
该模块的调试应与功放单板结合，为防止功放自激，在加电调试前，功放的输出必须接大功率负载。
另外，须做好防静电措施。
9.2调试方法
a)功放输出接大功率负载；
b)不焊二极管，电位器与二极管的连接端暂时接地，调整电位器使得功放管达到合适
的静态工作点；
c)使放置二极管位置的温度升高（可采用自然升温或外部加热）50度，调整电位器使
功放管的静态工作点恢复到初始值，记录栅极电压的调整量△Vg，然后按△Vg/0.1（0.1为二极管稳升50度时其正向导通压降下降的电压大约值）的比值确定串联二极管的数量，并按相应的数目接入二极管。
d)观察漏极电源的电流随温度变化是否明显。
如果效果不理想，可相应地增加或减少
二极管的数量，最后使得漏极电源的电流随温度上升（由室温到70度以上）变化小于10%为准。
9.3故障解决方法
a)加电后，当调整电位器使得栅极电压明显高于功放管的门限开启电压但漏极电源仍无
电流时，可能是在焊接或运输过程中，功放管因静电或其它原因已损坏。
需要更换功放管。
b)加电后，当微调电位器，漏极电源的电流突然跳变时，可能是功放自激，须通过频谱
仪观察。
如果是自激，需要注意匹配、滤波、接地等问题。
10经验教训
在模块调试前，一定要确保功放单板可靠接地、电源滤波良好、功放管的固定螺丝上紧、做好匹配等，另外漏极电源应设置限流保护，否则，在调试中可能会因为自激损坏功放管。