Bias method and circuit for distortion reduction

H - Electricity – 03 – F

Patent

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Details

H03F 1/08 (2006.01) H03F 1/32 (2006.01) H03F 3/04 (2006.01)

Patent

CA 2444700

The present invention provides a technique for selective cancellation of the 2nd order or 3rd order nonlinearity of a transistor. Any nonlinearity is a function of the bias voltage of a transistor. In many cases, this function is such that, at a particular bias voltage, nonlinearity is zero. The invention provides a bias circuit that generates the optimum bias voltage for a transistor at which its selected nonlinearity is zero. Mathematically, the nonlinearity can be represented by a sum of multiple components where some components have negative sign. The components are proportional to the DC currents of the transistor at bias voltages differing by a small amount. The bias circuit includes bias transistors that are scaled versions of the main transistor. Each bias transistor generates a DC current representing one of the components. The currents are combined according to the signs of the respective components to form a DC signal proportional to the selected nonlinearity. A feedback circuit senses the DC signal and generates the bias voltages of the bias transistors that force the DC signal to be zero. One of the bias voltages is applied to the main transistor resulting in cancellation of its selected nonlinearity. The system may be readily implemented using the integrated circuit technology such that the transistors of the bias circuit are closely matched to each other and to the main transistor. The distortion cancellation effect provided by the present invention exhibits low sensitivity to variations in the transistor processing and operational temperature.

La présente invention concerne une technique d'annulation sélective de la non-linéarité du 2?nd¿ et du 3?ème¿ ordre d'un transistor. Toute non-linéarité est une fonction de la tension de polarisation d'un transistor. Dans de nombreux cas, cette fonction fait qu'à une tension de polarisation particulière, la non-linéarité devient nulle. L'invention porte ainsi sur un circuit de polarisation qui produit la tension de polarisation optimale pour un transistor dont la non-linéarité demandée est nulle. Mathématiquement, la non-linéarité peut se représenter comme une somme de plusieurs composantes dont certaines sont affectées d'un signe moins. Ces composantes sont proportionnelles aux intensités courant continu du transistor dans le cas où les tensions de polarisation diffèrent de peu. Le circuit de polarisation comporte des transistors de polarisation qui sont des versions à diverses échelles du transistor principal. Chaque transistor de polarisation produit une intensité courant continu représentant l'une des composantes. On combine les intensités en fonction des signes des différentes composantes de façon à former un signal courant continu proportionnel à la non-linéarité choisie. Un circuit à rétroaction, ayant sondé le signal courant continu, produit des tensions de polarisation des transistors de polarisation capable d'annuler de force le signal courant continu. L'une des tensions de polarisation est appliquée au transistor principal, ce qui aboutit à l'annulation de la non-linéarité qui avait été choisie pour lui. Ce système peut se mettre facilement en oeuvre en utilisant la technologie des circuits intégrés de façon que les transistors du circuit de polarisation soient étroitement accordés les uns par rapport aux autres et par rapport au transistor principal. L'effet d'annulation produit par la présente invention s'avère peu sensible aux variations affectant le traitement du transistor et la température de fonctionnement.

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