高效率逆E类功率放大器研究
e类功率放大器 原理
e类功率放大器原理
E类功率放大器的原理是通过将输入信号与高频开关信号进行比较，并控制开关管的导通和截止以实现功率放大。
它采用开关管（如MOSFET）作为主要的功率放大元件，通过使开关管在导通和截止之间快速切换，使得输出信号的波形接近理想的理论波形。
具体而言，E类功率放大器的工作过程如下：
1. 输入信号经过调制和滤波后，进入比较器。
2. 比较器将输入信号与高频开关信号进行比较，生成控制信号。
3. 控制信号驱动开关管进行导通和截止的快速切换。
4. 通过开关管的导通和截止，实现对输入信号的放大。
E类功率放大器的优点是效率高、输出功率大、体积小、重量轻等。
其效率非常高，可以达到90%以上，因为只有在输入信号的幅值超过一定阈值时，开关管才会开启，从而避免了不必要的能量损失。
同时，由于采用开关管作为功率放大元件，E类功率放大器的输出功率大，可以实现高效率的功率放大。
此外，由于采用紧凑的结构设计，E类功率放大器的体积小、重量轻，便于集成到各种系统中。
总之，E类功率放大器是一种高效率、高输出功率、体积小、重量轻的功率放大器，广泛应用于音频、射频等领域。
高效率音频功率放大器设计文献综述【文献综述】
文献综述电子信息工程高效率音频功率放大器设计文献综述一、前言为了节约电路的成本，提高放大器的效率，采用普通的电子元器件设计高效率音频功率放大器的方法，使用基本的运算放大器，构成PWM路，形成D类功率放大器，实现了高效率，低失真的设计要求。
为了提高电路的抗干扰性能，在设计中使用了电压跟随器，差动放大器，有源带通滤波器等。
使设计获得了良好的效果。
二、主题在现代音响普及中，人们因生活层次、文化习俗、音乐修养、欣赏口味的不同，令对相同电气指标的音响设备得出不同的评价。
所以，就高保真度功放而言，应该达到电气指标与实际听音指标的平衡与统一。
音频功率放大器是一个技术已经相当成熟的领域，几十年来，人们为之付出了不懈的努力，无论从线路技术还是元器件方面，乃至于思想认识上都取得了长足的进步。
（一）早期的晶体管功放半导体技术的进步使晶体管放大器向前迈进了一大步。
自从有了晶体管，人们就开始用它制造功率放大器。
早期的放大器几乎全用锗管来制作，但由于锗管工艺上的一些原因，使得放大器中所用的晶体管，尤其是功放管性能指标不易做得很高，例如，共发射极截止频率fh的典型值为4kHz，大电流管的耐压值一般在30V一40V左右。
这样，放大器的频率响应也就很狭窄，其3dB截止频率通常在10kHz左右，大大影响了音乐中高频信号的重现。
再加上功放管的耐压、电流和功耗三个指标相互制约，制作较大功率的OTL或OCL放大器不易寻到三个指标都满足要求的管子，所以不得不采用变压器耦合输出。
变压器的相移又使电路中加深度负反馈变得很困难，谐波失真得不到充分的抑制，因此这一时期的晶体管放大器音质是很差的。
“还是胆机规声”，这种看法的确事出有因。
（二）晶体管功放的发展和互调失真随着半导体工艺的逐渐成熟，大电流、高耐压的晶体管品种日益增加，越来越多的功率放大器采用了无输出变压器的OCL电路或OTL电路。
最初的大功率PNP管是锗管，而NPN管是硅管，两者的特性差别非常显著，电路的对称性很差，人们更多采用的是图二所示的准互补电路，通过小功率硅管Q1与一只大功率的NPN硅管Q2复合，得到一只极性与PNP管类似的大功率管，降低了电路因对称性差而招至的失真。
基于2μm GaAs HBT工艺的E类功率放大器设计
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E类功率放大器的一种优化设计方法[1]
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文章编号:1000-5080(2000)01-0061-04基金项目:河南省科技攻关资助项目(97406100)作者简介:张 涛(1969-),男,硕士生收稿日期:1999-06-21E 类功率放大器的一种优化设计方法张 涛,梁文林(洛阳工学院电气工程系,河南洛阳471039)摘要:从提高效率的目的出发,针对E 类功率放大器的工作状态进行了理论分析,利用IC AP C AE 电路仿真软件,提出了一种E 类功率放大器电路参数的优化设计方法。
应用该方法对一种800kH z 超声波发生装置进行优化设计,取得了满意的效果。
关键词:E 类放大器;最优设计;输出功率;效率;计算机化仿真《中图法》分类号:TN722.5 文献标识码:A0 前言在E 类功率放大器的设计工作中,确定最佳工作状态下电路的各项参数,是设计出高效可靠的E 类功率放大器的关键所在。
通常,E 类功率放大器工作状态的好坏是通过开关器件集电极(或漏极)电压的波形来判断的[1,2]。
电压的波形好,输出功率和效率就高;反之,波形不好,不仅会使损耗增大,输出功率和效率显著下降,而且还会出现许多不正常的现象,甚至损坏开关器件和其它元件,使E 类功率放大器工作失效。
利用集电极(或漏极)电压的波形来判断工作状态,在电路调试中具有简便、直观、易于操作的优点,然而在电路设计阶段,由于该方法无法准确地确定出最佳工作状态,只能凭经验进行判断,往往使设计出的电路并非工作在最佳工作点上。
本文提出了一种借助于IntuS oft 公司的IC AP C AE 软件确定最佳工作状态的优化设计方法,并且利用该方法设计出一种用于800kH z 超声波发生装置的E 类功率放大器。
图1 E 类功率放大器的电路及波形1 工作原理[3]图1a 为E 类功率放大器的电原理图。
其中开关器件M 为功率M OSFET ,C 1为M 的输出电容与分布电容之和,C 2为外接电容,L 1为高频扼流圈。
高效率GaN HEMT Doherty功率放大器设计
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作 原 理 以及 效 率 。Ｙ ｎ 。 细 分 析 了采 用 分 立元 件 设 计 ａ ｇ 详 Ｄ ｈ ｒ ｙ微波功率放大器 的过程 ，其改进 的 Ｄ ｈ ｒ ｙ结构成 ｏｅ ｔ ｏ ｅｔ 为实现 Ｄ ｈ ｒ ｙ 功率放 大器的经 典拓扑结 构。 目前 实现的 ｏｅｔ Ｄ ｈ ｒ ｙ功放在 １Ｗ时的 Ｐ Ｅ在 ４ ％ ｏｅｔ ０ Ａ ０ 左右 。使用 Ｇ Ｎ Ｈ Ｍ ａ ＥＴ 器件在输 出 ６ ｗ时效率达到 ５ ％ ０ 。采用 的改进 型 Ｄ ｈ ｒ ｙ放 ｏ ｅｔ 大器结构如 图 １ 所示 ， 由输入功率分配 网络 、 两个 放大器 （ 一 个工作于 Ａ Ｂ类的主功放 ，一个工作于 Ｃ类 的辅助功放 ） 、补 偿线和阻抗变换 网络组成 。两个放大 器的输出负载阻抗 由主 【 收稿 日期 】２ １ － ８ ３ ０ １ ０－ ０ 【 作者简介 】王方 园 （ ９ ８ ，男，安徽 淮北人 、电子科技 大学电子 工程 学院集成 电路 与 系统 系硕士在读 生，研究方向 为 １８ 一） 射频微波 电路 、高效率高线性功率放 大器。
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王方 园
（ 电子科技 大学电子 工程 学院 ，四川 成都 ６ ０ ５ ） １０ ４
【 摘 要 】为 了提 升功率放大器的效率 ，节约能源 ，响应 国家绿 色能 源的号 召；采 用改进型 Ｄｏ ｅ ｙ功率放 大器结构 ；提 ｈｒ ｔ
出一套 快速 、 准确设计 高效 率 Ｄｏ ｅｔ ｈｒ ｙ功率放大器的方法 。 于本方法 ， 用微波 Ｃ Ｄ软件设计 一个工作在 Ｓ波段 的 Ｇａ ＨＥ 基 使 Ａ Ｎ ＭＴ Ｄｏ ｅｔ ｈｒ ｙ功率放 大器。仿真显示 ，在输 出回退 ６Ｂ （ ０６Ｂ ｄ ４ ． ｍ）时 ，功 率附加 效率为 ６ ． ｄ ６４ ％，而平衡 式放 大器为 ３ ％。 ５
e类放大器工作原理
e类放大器工作原理
E类放大器（Class E Amplifier）是一种高效率功率放大器，其工作原理基于主动开关技术。
与传统的AB类放大器相比，E类放大器在功率效率方面更高，可以在更小的尺寸和更低的功耗下提供更大的输出功率。
E类放大器的工作原理可以简单描述为以下步骤：
1. 输入信号：将输入音频信号通过一个低通滤波器转化为基带信号。
2. 整流：将基带信号经过一个开关元件（通常是MOSFET晶体管）进行整流，使得输出信号的幅值只有正半周。
3. 调制：将整流后的信号经过一个调制电路。
该电路根据输入信号的幅度和相位变化自动调整开关元件的工作状态，以使得输出信号的幅度和相位与输入信号一致。
4. 滤波：通过一个高频低通滤波器去除调制过程中产生的高频噪声，同时使输出信号恢复为正弦波。
5. 打开和关闭：开关元件只在信号的正半周期内打开，将能量存储在输出过滤电感和电容中。
在信号的负半周期内关闭，这样就实现了高功率效率。
总的来说，E类放大器利用了开关元件的开关行为和非线性特性，通过高速开关和调制技术，使得输出波形经过滤波后接近
理想的正弦波。
因此，E类放大器在低频和高功率应用中具有更高的功率效率，但其输出信号的失真会比传统的AB类放大器稍高。
2.4 GHz SiGe HBT E类高功率放大器
2.4 GHz SiGe HBT E类高功率放大器尤云霞;陈岚;王海永;吴玉平;吕志强【摘要】针对无线通信飞速发展对高功率和高效率功率放大器的需求,提出了一种Cascode结构的2.4 GHz E类高功率放大器。
它采用单端接地和单级放大的电路形式。
基于国内新研制的0.18μm SiGe BiCMOS工艺,实现了片内全集成,包括输入与输出匹配网络,具有结构简单、高集成度等特点。
同时,考虑了器件的击穿电压,高电流下的电迁移和高功率的稳定性等问题,并进行了优化设计。
结果表明,在10 V 电源电压时,放大器的输出功率高达30 dBm,效率PAE为39.69%,最大功率增益达14 dB。
%For the needs of high power and high efficiency power amplifier in the rapid development of wireless com-munication,a 2. 4GHz class E high power amplifier was designed,which was based on Cascode configuration. It employed single-ended and one stage amplification circuit format. All the devices including input and output matching networks were integrated on chip which was based on a 0 . 18 μm SiGe BiCMOS technology newly researched in a domestic foundry. It had advantages of simple structures and high integration. At the same time,it also considered devices’ breakdown voltage,electro migration with high current and stability of high power and so on problems to design optimization. Results showed that the powe r amplifier’s output power could reach up to 30 dBm,PAE to 39. 69% and maximum power gain was 14 dB of power supply 10 V.【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】5页(P235-239)【关键词】功率放大器;E类;Cascode结构;功率器件【作者】尤云霞;陈岚;王海永;吴玉平;吕志强【作者单位】中国科学院微电子研究所，北京100029;中国科学院微电子研究所，北京100029;中国科学院微电子研究所，北京100029;中国科学院微电子研究所，北京100029;中国科学院微电子研究所，北京100029【正文语种】中文【中图分类】TN432;TN722.7.5随着第3代移动通信、蓝牙、Wi-Fi与Zigbee等无线通讯的飞速发展，射频收发器要求的性能也越来越高。
射频E类功率放大器并联电容技术研究
图 4 不同形状因子对应的漏端电压波形 Fig14 Drain voltage waveforms for three different form factors
要计算出准确的等效电容值 , 首先必须有一个 完全线性的 E 类功率放大器电路 , 采用传统功率 放大器电路分析方法从中获得线性并联电容 C1 。 用 C1 代替不是完全非线性的非线性电容 , 并通过 不断改变 Cj0的值直到满足最大工作效率状态 , 即 ZVS ( zero2voltage switching) 和 ZVDS ( zero2voltage2 derivative switching) 。此时得到的非线性电容值即为 前文提到的线性等效电容[5] 。
f max ( C1 , y ,
R)
=
B max
2πC1
=
1 2
y ×cos y -
y sin y
sin y
1 π2 RC1
(3) 式中 : y 为功率放大器导通角 ; Bmax为最大电纳 ; R 为输出负载 。从上式可以看出 , 放大器最大频率 和线性并联电容的函数关系 。图 2 为信号占空比为 50 %时 , 根据该函数关系的并联电容与放大器最大 频率关系的曲线图[3] 。
Sokal 和 A1D1Sokal[1]首次提出了 E 类功率放大器的电 路结构。经过 30 多年的发展 , E 类放大器以其结构简 单、效率高、可设计性强等优点 , 得到了广泛的应 用 , 其理论效率可达 100 % , 实际效率达 95 %[2] 。
在 E 类功率放大电路中 , 并联电容的作用十 分重要 , 它主要用来保证在晶体管截止的时间里 , 使集电极电压保持十分低的一个值 , 直到集电极电 流减小到零为止 。集电极电压的延迟上升 , 是 E 类功率放大器高效率工作的必要条件[2] 。因此 E 类功率放大器并联电容的研究成为国内外的热点问 题 。本文将分析 E 类功率放大器中的并联电容及 一些电路相关问题 。
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高效率逆E类功率放大器研究
高效率逆E类功率放大器是一种功率放大器电路，其主要特点是具有高效率和高线性度。
在无线通信系统和广播领域中广泛应用。
逆E类功率放大器的基本工作原理是利用功率开关的开关性质，将输入信号切换为高频脉冲信号，经过低通滤波器后，得到高保真度的输出信号。
与传统的A类、AB类功率放大器相比，逆E类功率放大器具有更高的效率，可以达到70%以上，且线性度也较高。
在逆E类功率放大器的研究中，有几个重要的方面需要关注。
首先是功率开关技术的研究，功率开关器件的选择和设计是逆E类功率放大器实现高效率的关键。
一般常用的功率开关器件有MOSFET和GaAs器件，它们具有快速开关速度和较低的开关损耗。
其次是逆E类功率放大器的低通滤波器设计。
低通滤波器用于滤除功率开关产生的高频脉冲信号，得到输出信号。
低通滤波器的设计需要考虑到带宽和失真等因素，以保证输出信号的保真度。
逆E类功率放大器的线性度是一个重要的研究方向。
传统的逆E类功率放大器具有较高的线性度，但在高功率输出时，容易出现非线性失真。
如何提高逆E类功率放大器的线性度，是一个需要研究的问题。
逆E类功率放大器的研究还可以结合数字信号处理技术。
通过数字信号处理算法，可以对输入信号进行预处理，降低非线性失真，提高功率放大器的线性度和保真度。
这一思路已经在一些研究中得到了应用，并取得了较好的效果。
高效率逆E类功率放大器是一种具有高效率和高线性度的功率放大器电路。
在研究中需要关注功率开关技术、低通滤波器设计和线性度提升等方面。
通过结合数字信号处理技术，可以进一步提高逆E类功率放大器的性能。
这一研究对于无线通信系统和广播领域的发展具有重要意义。