基于推挽結(jié)構(gòu)的高功率射頻功放技術(shù)研究

編號(hào)：12006510509南陽師范學(xué)院2016屆畢業(yè)生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目:基于推挽結(jié)構(gòu)的高功率射頻功放技術(shù)研究完成人:韓婷班級(jí):2012-05學(xué)制:4年專業(yè):通信工程指導(dǎo)教師:惠明完成日期:2016.04.25目錄模塊一緒論第一節(jié)·························射頻功放的研究歷程與成果【4】第二節(jié)·····························如何開展研究及其要求模塊二射頻功率放大器的原理第一節(jié)·····························工作原理性質(zhì)以及功能增益效率線性度第二節(jié)········································如何分類根據(jù)寬帶區(qū)分根據(jù)導(dǎo)通角區(qū)分丁、戊功放的區(qū)別根據(jù)結(jié)構(gòu)區(qū)分第三節(jié)········································本章小結(jié)模塊三基于推免結(jié)構(gòu)下的功率放大器第一節(jié)································共射及功率放大器第二節(jié)······························互補(bǔ)推免功率放大器第三節(jié)······························互補(bǔ)推免功放的應(yīng)用推免功放在音頻領(lǐng)域下的應(yīng)用推免功放在微波及射頻領(lǐng)域下的應(yīng)用第四節(jié)·······································本章小結(jié)第四模塊總結(jié)與展望附錄············································參考文獻(xiàn)模塊一緒論第一節(jié)射頻功放的研究歷程與成果時(shí)至今日，無論是在日常生活還是部隊(duì)，無線通信都得到了廣泛的應(yīng)用。如信息、文字、音頻、視頻，都在利用無線通信進(jìn)行傳播。另外還有蜂窩移動(dòng)跟無線尋呼，都已經(jīng)陸續(xù)出現(xiàn)在我們的視線里，影響著各行各業(yè)的發(fā)展，無疑提高了人們的生活水平，帶來了極大的方便，使得聯(lián)系與交流都不再受到原始聯(lián)系方式的束縛。無限交流不再是夢(mèng)！與此同時(shí)，伴隨這種技術(shù)的成熟，周邊產(chǎn)業(yè)得到了強(qiáng)有力的帶動(dòng)，移動(dòng)手機(jī)已然成為當(dāng)代人們生活必不可少的生活用品。還有我們不太常見的私人數(shù)碼助手——PersonalDigitalAssisant、便攜筆記本——Laptop。如我們所見，所有的電子設(shè)備都在想輕便演進(jìn)，滿足人們的需求。在目前電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展形勢(shì)下，為順應(yīng)消費(fèi)者以及其它相關(guān)產(chǎn)業(yè)的需求，無線技術(shù)的開發(fā)必然是當(dāng)下最熱門的研究。從最初的有線傳播，到現(xiàn)在的無線，無疑是一項(xiàng)重大突破。不僅高效快捷，且經(jīng)濟(jì)節(jié)約。減少了資源上的投入，同時(shí)也傳播更多的信息，不再拘泥于數(shù)字，在音頻與視頻上也得到了廣泛應(yīng)用。那么接下來，我們要研究的是，如何實(shí)現(xiàn)無線通信的傳播。這里我們先簡(jiǎn)單地將其分為兩大模塊，即功率放大與功率發(fā)送。這二者缺一不可，發(fā)射機(jī)在無線通信中能夠正常發(fā)揮其功能的必要條件就是這兩大模塊的正常運(yùn)作。我們先來介紹下移動(dòng)終端里的奧秘，在學(xué)術(shù)中我們稱之為蜂窩手機(jī)——可同時(shí)收信與發(fā)信的終端設(shè)備。他的工作原理是雙工，通常有ETACS、GSM兩大類。通常情況下，移動(dòng)終端設(shè)備是由五個(gè)工作部分組成，他們分別是：收信設(shè)備、發(fā)信設(shè)備、控制器、操作器、電源。這些都是終端移動(dòng)設(shè)備必不可少的器件。而這其中，發(fā)信設(shè)備又涵蓋了VOC、驅(qū)動(dòng)發(fā)送機(jī)、功放和電源調(diào)制解調(diào)器、功率調(diào)制器及其所組成的邏輯電路。當(dāng)然，必不可少的還有語音、音頻、視頻或圖像的方面的處理器級(jí)電路等。這里，我們?yōu)榇蠹液?jiǎn)單介紹一下GSM移動(dòng)終端設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖，它是由帶發(fā)射上變頻的發(fā)射機(jī)、帶發(fā)射變化的電路的發(fā)射機(jī)及直接變頻發(fā)射機(jī)。其原理圖如下：在移動(dòng)終端設(shè)備上啟用我們上述提到的三種發(fā)射機(jī)都必須要利用功率放大器——poweramplifier（PA）。同時(shí)它是構(gòu)成發(fā)射機(jī)的最終期間之一。接下來我們將為您介紹這里所說的功率放大器。它最主要的作用就是將信號(hào)放大，在利用足夠大的功率進(jìn)行發(fā)送，射頻的功率放大器有兩種類型，即窄帶與寬帶。其中寬窄射頻是相對(duì)頻帶，不是一般意義上的絕對(duì)頻帶。且是通帶閉上中心頻率的值。射頻功放中的寬帶類由負(fù)載傳輸線組成的功率合成器，且工作頻帶的貸款達(dá)到此標(biāo)準(zhǔn)。而我們通常采用的是諧振網(wǎng)絡(luò)，在這種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的優(yōu)點(diǎn)在于工作頻率可以在一個(gè)較大的范圍內(nèi)波動(dòng)卻不會(huì)產(chǎn)生影響。所以，大多移動(dòng)眾多都采用這一技術(shù)。前面我們介紹的PA，率放大器的性能的穩(wěn)定性可影響終端設(shè)備發(fā)送無線通信訊息的準(zhǔn)確性，決定了其信號(hào)的傳播及接收質(zhì)量。換句話說，功率放大器是移動(dòng)通信設(shè)備中能量消耗最大的組成部分，因此它的工作時(shí)間將主導(dǎo)著整個(gè)設(shè)備的工作時(shí)間，當(dāng)然設(shè)備在空閑期與通信期的功率耗費(fèi)度是不同的。功率放大器還可以主導(dǎo)設(shè)備使用時(shí)信號(hào)的強(qiáng)弱，它發(fā)出的信號(hào)覆蓋面積越大就意味著其信號(hào)越強(qiáng)。由此可見，如此重要的結(jié)構(gòu)在移動(dòng)通信設(shè)備中轉(zhuǎn)主導(dǎo)地位，我們必須將其設(shè)計(jì)成為工作效率高且線性度高而發(fā)射出高頻率的功率放大器才可以滿足需求。到目前為止，我們已經(jīng)研制出了第三代移動(dòng)通訊設(shè)備，而PA也在不斷地隨之進(jìn)步，應(yīng)運(yùn)而生。首先是為了能夠滿足更高的信號(hào)強(qiáng)度的要求，更流暢清晰高效。為保證這幾點(diǎn)，我們將PA中的線性度跟效率在進(jìn)一步教工設(shè)計(jì)的更加完美。但研究的道路不總是這么順利，這里發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)問題：如果加強(qiáng)現(xiàn)行這一方面，將其工作環(huán)境編制到A這一級(jí)別，則功率就無法上到我們需要的高度；而當(dāng)將功率的值賦予高一點(diǎn)的級(jí)別，也就是幾個(gè)效率之和，將其工作環(huán)境置于B級(jí)或者C級(jí)，那么線性度有無法得到保障。在這種情況下，我們首先想到的是選擇一個(gè)最佳位置，使二者得到最高程度上的平衡，可是功率放大器的工作效率達(dá)到一個(gè)較高的穩(wěn)定值。然而這樣的方法事實(shí)證明是不可取的。事情總會(huì)找到解決的方法，但很慚愧這種方法并不是由我們發(fā)明的，我們只是在出現(xiàn)問題的情況下去查閱了大量關(guān)于解決此類問題的書籍，終于，一個(gè)奇跡般的字眼出現(xiàn)在我們的視線里——推挽！推挽，其英文是PUSH.PULL，譯為推動(dòng)，挽回。顧名思義，不僅可以改善PA工作時(shí)的效率，還可以將線性度穩(wěn)定在一個(gè)可用范圍內(nèi)。這樣一想良好的技術(shù)早已被許多領(lǐng)域加以利用，已達(dá)到了一個(gè)相當(dāng)高的水平?？蛇@種相當(dāng)高的水平也僅限于在聲音信號(hào)的功放上，而我們前面提到的微波技術(shù)上，由于補(bǔ)償異質(zhì)結(jié)雙極性晶體管也就是npn-pnp這種晶體結(jié)構(gòu)管制作起來很困難，因此在微波領(lǐng)域跟射頻上，目前只能依賴FET這種技術(shù)得以發(fā)展與運(yùn)用，但FET這種技術(shù)更新的不太快。致使這種情況發(fā)生的最重要的原因是因?yàn)閮烧咴谕环N環(huán)境下工作時(shí)，由于結(jié)構(gòu)的不同，導(dǎo)致工作頻率在特定要求下無法一致，解決這一問相當(dāng)困難，某種程度上阻礙了射頻集成功率放大器的發(fā)展。第二節(jié)如何開展研究及其要求 前面我們已經(jīng)提出推挽技術(shù)有效解決以上存在的難題，因此我們的研究方向就是要設(shè)計(jì)一款基于推挽結(jié)構(gòu)的寬帶射頻功率放大器。用來解決在特定的功率下工作時(shí)，提高效率卻得不到穩(wěn)定線性的照片那個(gè)大難題。使其在一個(gè)平衡的狀態(tài)發(fā)揮最大效率進(jìn)行工作。研究項(xiàng)目有：頻率帶寬：720MHz~1220MHz輸出功率：4w額外增加的功率：3W信號(hào)的增益功率：30dB輸入回波損耗S11<-10dB，輸出回波S22<-10dB模塊二射頻功率放大器的原理第一節(jié)工作原理性質(zhì)以及功能首先，讓我們了解一下射頻功率放大器中都具體包含哪些必須功能結(jié)構(gòu)，且這些結(jié)構(gòu)的工作原理是什么，主要發(fā)揮什么樣的作用。輸出功率，表示射頻功率放大器輸出信號(hào)是的功率；效率，體現(xiàn)新號(hào)能維持穩(wěn)定的強(qiáng)度的重要數(shù)據(jù)；線性度，主要體現(xiàn)信號(hào)覆蓋面積以及其穩(wěn)定性；輸入輸出的駐波，都要滿足放大器正常工作，同時(shí)也要配合器件中的其他結(jié)構(gòu)能達(dá)到要求的水準(zhǔn)。增益在我們所提供的資料中可以了解到，在環(huán)境多變的條件下，不同移動(dòng)通信終端設(shè)備的輸出功率是不一樣的。但有一個(gè)范圍，就是在0dBm~35dBm之間波動(dòng)。在將我們研制的功率放大器的輸出功率調(diào)制到符合標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)間內(nèi)，我們也必須將接收到的不同頻率的信號(hào)進(jìn)行加工，而為了滿足這樣的加工，需要把該功率放大器的功率增益控制在20dB~40dB以內(nèi)。這里我們羅列出上述增益中所包括的內(nèi)容：轉(zhuǎn)換功率增益，其英文是TransducerPowerGain.GTGT是功率1與功率2之比，其中功率1是代表分散在負(fù)載上消耗的功率；功率2是信號(hào)源的自用功率?？少Y用功率增益，其英文是AvailablePowerGain.GAGT是功率3與功率4之比，其中功率3代表資用功率；功率4代表信號(hào)源功率。功率增益，其英文是OperatingPowerGain.GPGP是功率1與功率5之比，其中功率1表示是代表分散在負(fù)載上消耗的功率；功率5是放大器輸入功率。為了突出該功率放大器的增益特性，我們使用了一種轉(zhuǎn)換的手段，就是GT跟GP。實(shí)際操作中，我們必須掌握兩個(gè)數(shù)據(jù)，一個(gè)是功率放大器輸入端的功率，另一個(gè)是功率放大器傳輸給負(fù)載的功率。因此，我們通常情況下會(huì)使用功率增益。但還有另一種情況，如果想要分析功率放大器的穩(wěn)定性，那么必須要知道他的源阻抗和負(fù)載阻抗。而要想知道這些數(shù)據(jù)，就需要利用轉(zhuǎn)換功率增益，然后要保證放大功率的穩(wěn)定性從而增加轉(zhuǎn)換功率的增益。效率我們已經(jīng)熟悉射頻功率放大器的主要作用是將射頻信號(hào)放大，然后將大的功率進(jìn)行輸出，從而做到無線通信。換句話說，就是輸入信號(hào)控制直流電源轉(zhuǎn)化變?yōu)閯傤l信號(hào)功率。簡(jiǎn)單易操作的發(fā)射機(jī)中的射頻功率放大器，其輸出功率一般是瓦，因此他所消耗的能量的效率對(duì)移動(dòng)備的使用時(shí)間起主導(dǎo)作用，而我們通常所用的無線電廣播功率放大器發(fā)射的功率卻在千瓦以上、有時(shí)還會(huì)達(dá)到幾兆瓦，因此會(huì)損耗相當(dāng)多的直流電量。由此可見，我們不僅要選擇合適的高頻功率，還另需轉(zhuǎn)換效率，高轉(zhuǎn)換。

來自電源的直流信號(hào)被功率放大器改變成交流信號(hào)發(fā)送，分成兩種用途，一種被負(fù)載所用，一種被機(jī)械本身的各個(gè)部件以及電路傳輸過程中損耗掉了。一個(gè)通信設(shè)備的優(yōu)質(zhì)與否，首先是看效率，如何確定射頻功率放大器中的效率，表示方式一：

該式表示輸出功率比上電源功率，缺點(diǎn)是沒有涉及其中的功率增益。

該式表示輸出功率減輸入功率比上電源功率

由此可得

則

上式是功率增益，功率的額外效率PAE涵蓋了功率增益的問題，直觀的表示了功率放大器是如何將直流信號(hào)改變成交流信號(hào)。

如果功率增益較高時(shí)，而輸出功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于輸入功率，那么，因約等于PAE。又因功率放大器與線性度二者相斥，輸出功率增高，效率增大，導(dǎo)致非線性控制的失真與干擾會(huì)變得很大，而怎么解決這一問題就是我們研究的重點(diǎn)。

三、線性度

很多器件在有源的情況下操作，且發(fā)出的是小信號(hào)，那么就可以實(shí)現(xiàn)他的不同的線性度，而不考慮非線性的影響，可獲信號(hào)小的器件模型和S參量。反之，我們要注意在信號(hào)強(qiáng)或大的情況下，就一定要把握器件的非線性的影響。我們一邊情況下用兩種表示方式來考察其線性度，即增益壓縮與三階互調(diào)分量。

首先我們來介紹增益壓縮。

1、功率放大器的輸入信號(hào)的大小高低在規(guī)定區(qū)間里升降，則輸入信號(hào)跟輸出信號(hào)是有線性關(guān)聯(lián)的，也就是該放大器的增益是不變的。除該情況之外，如輸入信號(hào)的不斷變大，功率放大器的增益反而表小，也叫壓縮，可是輸出功率飽和，但如果放大增益低于他的小信號(hào)的1分貝的話，這個(gè)臨界點(diǎn)就叫做1分貝壓縮點(diǎn)，他可以直觀的表示放大器的線性度。

2、三階互分量的概念，若結(jié)構(gòu)上一齊輸入幅度跟頻率都相差不大的正弦波，也有下列關(guān)系式

在設(shè)備的輸出功率的同時(shí)，因受非線性的影響，會(huì)出現(xiàn)分波，小ω1和小ω2，以及不同分類下的不同頻率，不單單是諧振波，如下列式子。

當(dāng)μ和v都不是0的情況下，那么ω1跟ω2的二者調(diào)制就會(huì)產(chǎn)生頻率的分量，這就是我們通常所知的互調(diào)分量。這種分量是放大功率三次失真而出現(xiàn)的，所以叫三階互調(diào)分量。值得注意的一點(diǎn)就是兩個(gè)分量的差值，即2ω1—ω2、2ω2—ω1。為什么要特別注意呢，因?yàn)榛ǚ至康闹蹬c之相差甚小，它們?nèi)菀走M(jìn)入信道，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)受到干擾。

第二節(jié)

如何分類我們都知道，一般情況下，射頻放大器是利用帶寬的區(qū)別來分類的，現(xiàn)在我們來介紹除此之外的一種分類，那就是根據(jù)電流倒通角的不同，再根據(jù)他的不同的工作方式來區(qū)別。第三種就是根據(jù)功率放大器的設(shè)備種類多少來區(qū)別了。

一、根據(jù)帶寬區(qū)別

顧名思義，不同帶寬有不同的命名，寬的帶寬叫做寬帶射頻功率放大器，窄的帶寬叫做窄帶射頻功率放大器。又因?yàn)檎瓗捝漕l放大器一般情況下的輸出回路是由選頻電路作為載體的，因此，也叫調(diào)諧功率放大器，也就是諧振功率放大器。

而寬帶射頻功率放大器是傳輸線上的變壓器作為載體而輸出電路的，所以叫非調(diào)諧功率放大器。

二、根據(jù)導(dǎo)通角區(qū)別

根據(jù)其導(dǎo)通角的不一樣，射頻功率放大器的工作原理被分成了四類，即甲、乙、甲乙、丙類。我們下面分別認(rèn)識(shí)一下這四種狀態(tài)。

甲類，也是A類。一般來說，其放大電流的導(dǎo)通角可達(dá)360°，上圖可見，其一個(gè)完整的信號(hào)周期里，每一個(gè)放大器設(shè)備里的結(jié)構(gòu)小分支全部沒有發(fā)生電流的截止，也就是沒有停止其輸出。一個(gè)完整正弦波是可以表示一個(gè)輸出的信號(hào)的，這說明可以被低功率放大器輸出小信號(hào)的時(shí)候使用。與此同時(shí)，該結(jié)構(gòu)的放大器會(huì)在運(yùn)行中散發(fā)很多熱量，工作時(shí)效不好，不過他的好處是信號(hào)的失真率幾乎為零。我們通常所見的單端都與其工作原理相同，我們提出的推挽式就是甲類功率放大器。當(dāng)然，乙類跟甲乙類、丙類也不是不可以。

乙類的導(dǎo)通角是甲類的二分之一，其輸出信號(hào)也較小，可以是正的半周期或者負(fù)的半周期，該正弦信號(hào)的正、負(fù)半周期分別被推挽結(jié)構(gòu)中的輸出端兩個(gè)“手臂”一次一邊的放大并輸出的一種結(jié)構(gòu)，這就要求每只手臂導(dǎo)電的時(shí)間剛好是信號(hào)周期的二分之一，并在180°～360°。

丙類，導(dǎo)通角是不足與180°的，因此輸出頻率很高，不足半個(gè)波長(zhǎng)，我們利用最頻繁的是乙、甲乙、丙類。

從圖中我們可以清楚的看到，丙類的頻率最高，因此運(yùn)行中輸出功率則最大。所以我們通常使用該類放大器。而他的缺點(diǎn)是會(huì)導(dǎo)致電流的波形極度失真，低頻率的放大器我們不去使用該設(shè)備，而是負(fù)載是用調(diào)諧回波諧振的功率放大器放大。他失真小的原因是本身可以過濾波形，而回路電流跟電壓與正弦波很接近。

三、丁、戊功放的區(qū)別

除上面的四種類別以外，我們這里還將為大家介紹另外兩種——丁類，戊類功放，這兩類是根據(jù)器械設(shè)備開或關(guān)的條件下區(qū)分的。

在開始的時(shí)候，由于技術(shù)的不成熟，所以更多的是使用甲類功放，因?yàn)榧椎念l率最高，所以失真的情況幾乎不存在，聽到的信號(hào)非常清晰，可他的效率卻是最低的，并且具有很強(qiáng)的損耗能量的性質(zhì)，這是他的缺點(diǎn)。再來看乙類，我們可以從前面看到其效率有所增加，可也沒有達(dá)到足夠高的效率，僅僅是現(xiàn)實(shí)效率的一半，在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，便攜式功放設(shè)備，車載和專業(yè)的功放領(lǐng)域很難達(dá)到要求，因此，我們便開始研發(fā)出了丁類…

丁類功率放大器屬于可控制開啟或者關(guān)閉某些配置的功率放大器，當(dāng)沒有信號(hào)輸入進(jìn)來的時(shí)候是關(guān)閉狀態(tài)，所以不會(huì)消耗能量跟電，當(dāng)開始啟動(dòng)的時(shí)候，是通過輸入信號(hào)使晶體管變成飽和的情況，這樣，晶體管就可以作為開關(guān)，將器件與器件之間連接起來，從而達(dá)到啟動(dòng)。

戊類，是基于丁類的升級(jí)版晶體管開關(guān)的一種功率放大器，他有著甲，乙，甲乙，丙，丁沒有做到的優(yōu)勢(shì)。如下圖，就是其工作原理

在高的效率這個(gè)優(yōu)勢(shì)之外，他還具有另外的特點(diǎn)是功率的可控性質(zhì)，也就是說他可以同時(shí)滿足在高效率的狀態(tài)下還能調(diào)節(jié)使輸出頻率的領(lǐng)域更廣。場(chǎng)效應(yīng)管在設(shè)備中起到了開關(guān)的作用，因此輸出的功率不會(huì)受到輸入電壓的干擾。

四、根據(jù)結(jié)構(gòu)分

結(jié)構(gòu)的區(qū)分就是根據(jù)其構(gòu)造的元件的數(shù)量來區(qū)分的，包括單端放大器跟推挽放大器以及其他幾種，而單端放大器是相對(duì)簡(jiǎn)單的功率放大器，他的輸出端僅僅只有一件或者多件組成一件來解決信號(hào)的正負(fù)的放大，其放大周期是兩個(gè)半周，從而組成同時(shí)發(fā)射極和共集電極兩種電路結(jié)構(gòu)。

第三節(jié)

本章小結(jié)

這一模塊我們先是提出了功率放大器在技術(shù)方面跟性質(zhì)能力方面進(jìn)行了比較，以及他的衡量指標(biāo)，有輸出功率，線性度跟效率。其次，我們將功率放大器總結(jié)并分類，引出了多種分類方式：

1、根據(jù)功率放大器的元件的導(dǎo)通角區(qū)分。

2、根據(jù)元件類別不同區(qū)分（甲、乙、甲乙、丙、丁、戊）

以及各自的好的影響跟不足的缺陷。最后我們對(duì)他們的發(fā)展歷程以及研究前景，應(yīng)用的領(lǐng)域。值得注意的是我們還引出了推挽結(jié)構(gòu)跟晶體管放大器的構(gòu)造跟原理，為我們后面的研究打基礎(chǔ)。

模塊三基于推免結(jié)構(gòu)下的功率放大器第一節(jié)共射及功率放大器

在介紹推挽結(jié)構(gòu)之前，我們需要先認(rèn)識(shí)共射極放大器設(shè)備的原理。

一、工作原理（此處我們將小u假設(shè)成正弦波）

在甲類的放大器上的狀態(tài)：

從圖中我們可以判斷出，其電流與電壓均沒有達(dá)到0，也表明了靜態(tài)時(shí)功率的損耗，在輸入信號(hào)ui=0伏的情況下，很明顯放大器沒有工作。雖然u0=0伏，可是晶體管仍有電流跟電壓，依然在損耗。若ui>0伏，功率放大器的元件放大輸入的信號(hào)，在共射極放大器倒向的幫助下實(shí)現(xiàn)，輸出的u0在周期的負(fù)半周上。若ui<0伏，則倒向可將其引導(dǎo)在周期的正半周上。

二、功率跟效率

以下是共射極功率的放大器的效率，其直流電源輸出功率的表達(dá)式

極電極電流

損耗

輸出的負(fù)載功率

電路的效率

電路效率最大

上面的表達(dá)式可以看出推挽結(jié)構(gòu)功率放大器彌補(bǔ)了甲類放大器的不足。

第二節(jié)

互補(bǔ)推挽功率放大器

從圖中我們可以清楚的看出推挽結(jié)構(gòu)的基本原理，他跟共射極放大器的區(qū)別在于結(jié)構(gòu)中雙功率放大器，且都是在乙類放大器的原理下運(yùn)行。

1、工作原理

推挽結(jié)構(gòu)：NPN三極管T1加NPN三極管P2

兩個(gè)電源予以供電

且靜態(tài)工作時(shí)：

波形圖

2、功率跟效率

經(jīng)計(jì)算

峰值電壓：峰值電流：

負(fù)載輸出功率：最大輸出功率：

3、推挽式原理的不足

一旦接受到信號(hào)就會(huì)啟動(dòng)

不過，也有失真的情況

我們想了一個(gè)辦法來解決失真的問題

如圖

方法二

第三節(jié)

互補(bǔ)推挽功放的應(yīng)用

一、推挽功放在音頻領(lǐng)域下的應(yīng)用

我們之所以能聽到美妙的聲音，并且高保真，在樂器跟柔美的女聲上效果更加明顯，與此同時(shí)，在較為重的音樂上卻力不從心，這是因?yàn)閺那暗姆糯笃鞫既狈Ψ€(wěn)定性，而推挽結(jié)構(gòu)放大器的出現(xiàn)，使得音樂基本上得到還原。

二、推挽功放在微波及射頻領(lǐng)域下的應(yīng)用

在早期，研究者列出了一份電源供電的推挽結(jié)構(gòu)放大器的表格。其電路圖如下

第四模塊總結(jié)與展望分立電路中比較成熟的一項(xiàng)電路結(jié)構(gòu)是功率放大器，高線性度和高功率是它擁有的兩個(gè)非常大的優(yōu)點(diǎn)，在音頻的功放領(lǐng)域里有很大的領(lǐng)域。NPNHBTs與PNPHBTs兩個(gè)之間不對(duì)稱所以兩者之間性能相差很多，最后就是NPN-PNP與互補(bǔ)HBTs未在射頻電路集成得到推廣的主要原因。這個(gè)設(shè)計(jì)是運(yùn)用了特別的電路的結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)了不一樣的一款NPN-NPN推出去和挽回來的功率的放大器用在了射頻的領(lǐng)域，并且在電路中的晶體管子控制了甲和乙兩類（AB類）工作的狀態(tài)，還能夠滿足了電路高線性度和高功率兩個(gè)方面上性能上的要求，補(bǔ)齊了NPN-PNP互補(bǔ)的推出和挽回結(jié)構(gòu)上面沒辦法在射頻的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)的尷尬。本章分來了兩個(gè)小節(jié)展開，第一小節(jié)和第二小節(jié)分別總結(jié)了這個(gè)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)與后面研究上面的不足的地方和能夠彌補(bǔ)的方法。在HBTs制作的領(lǐng)域，功率的放大器一般用于共同發(fā)射結(jié)構(gòu)的電路中是很傳統(tǒng)。最為突出的問題是高功率的附加效率、高輸出功率、功率放大器高線性度三個(gè)之間是有矛盾的，通過對(duì)性能的考察和比較能夠知道，一樣的射極電路的結(jié)構(gòu)不能夠很好的滿足功放的設(shè)的指標(biāo)赫爾設(shè)計(jì)的要求表現(xiàn)在功能的領(lǐng)域。在一方面，因?yàn)槭艿骄w管的性能上面的局限，輸出功率受到的很大的影響，另一個(gè)方面，只有犧牲了一部分的功率附加的功率才能夠保證電路可以擁有比較高的線性度。舉個(gè)例子NPNHBTs的BVceo=7.2V，但是當(dāng)Ic比較大的時(shí)候，Vce不可以高過2.5V，只有用了高性能的管子，增加了Vce的擺動(dòng)幅度，增加了輸出的功率才可以滿足輸出的設(shè)計(jì)上面的許多要求。比較一下如果采用了結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)的放大器，推處挽回結(jié)構(gòu)的負(fù)載的線，大大的增加了輸出的功率歸功于推出與挽回結(jié)構(gòu)的電壓擺動(dòng)的增加到共同發(fā)射的電路兩倍的輸出的信號(hào)的擺動(dòng)幅度。在另一方面，必須選用通角很小的偏執(zhí)的狀態(tài)（AB類、B類甚至C類狀態(tài)），但減小導(dǎo)通角提高功率的附加效率的同時(shí)，輸出的同時(shí)輸出的線性度一直會(huì)下降導(dǎo)致提高不了附加的效率。這個(gè)理論在第三章節(jié)里詳細(xì)介紹。但對(duì)于挽回和推出不會(huì)存在功放這個(gè)問題。由圖可以知道，這兩個(gè)交替工作的在AB類狀態(tài)的NPNHBTs，正負(fù)的兩半周信號(hào)分別負(fù)責(zé)和占滿了放大的輸出信號(hào)。輸出兩個(gè)半周的信號(hào)同時(shí)能擁有AB類的共同發(fā)射放大器的高功率的附加的功率，保證了信號(hào)的完整性和放大器的線性度。參考文獻(xiàn)RFPowerAmplifiersforWirelessCommunications,SecondEdition(ArtechHouseMicrowaveLibrary(Hardcover))SCCripps

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RFPowerAmplifiersforWirelessCommunications,SecondEdition(ArtechHouseMicrowaveLibrary(Hardcover))2006ComplementaryHBTpush-pullamplifierbyselectiveMBEKWKobayashi，DKUmemoto，JRVelebir，...--------

\o"《IEEEMicrowave&GuidedWaveLetters》"《IEEEMicrowave&GuidedWaveLetters》1992Awide-bandclassABmonolithicpoweramplifierRGMeyer，WDMack------IEEEJournalofSolid-StateCircuits1989基于Load-Pull系統(tǒng)的射頻功率放大器的設(shè)計(jì)---------陳卓偉游彬\o"《電子器件》"《電子器件》2009

InGaP/GaAsHBT微波功率放大器的設(shè)計(jì)--------錢永學(xué)劉訓(xùn)春