深度解讀放大器的輸出限製設計
發布時間:2018-06-07 來源:電子技術論壇 責任編輯:lina
【導讀】這篇博文是關於非射頻(RF)與(yu)射(she)頻(pin)放(fang)大(da)器(qi)規(gui)格(ge)對(dui)比(bi)係(xi)列(lie)博(bo)文(wen)。對(dui)於(yu)任(ren)何(he)應(ying)用(yong)中(zhong)的(de)放(fang)大(da)器(qi),輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)的(de)擺(bai)動(dong)範(fan)圍(wei)以(yi)及(ji)可(ke)供(gong)給(gei)負(fu)載(zai)的(de)電(dian)流(liu)量(liang)都(dou)有(you)一(yi)個(ge)限(xian)製(zhi)。這(zhe)些(xie)限(xian)製(zhi)基(ji)本(ben)上(shang)由(you)裝(zhuang)置(zhi)電(dian)源(yuan)電(dian)壓(ya)、輸出級架構和工藝技術限製設置。大多數線性放大器包括一個闡述支持的最大和最小輸出電壓和最大電流的規範。
對於諸如低噪聲放大器(LNA)、射頻功率放大器(PA)和射頻增益模塊等射頻導向型放大器而言,輸出擺幅限製通常以1dB增益壓縮點表示。隨著線性和射頻放大器的速度在諸如LMH6401增益放大器的現代高速放大器中彼此接近,了解這兩種規範之間的關聯,以及他們反映裝置性能的方式很重要。
我(wo)們(men)首(shou)先(xian)看(kan)一(yi)下(xia)最(zui)大(da)規(gui)格(ge)方(fang)麵(mian)的(de)絕(jue)對(dui)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu),因(yin)為(wei)它(ta)們(men)最(zui)為(wei)簡(jian)單(dan)。隨(sui)著(zhe)放(fang)大(da)器(qi)的(de)絕(jue)對(dui)值(zhi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)增(zeng)加(jia),它(ta)最(zui)終(zhong)將(jiang)達(da)到(dao)由(you)放(fang)大(da)器(qi)的(de)架(jia)構(gou)設(she)置(zhi)的(de)物(wu)理(li)極(ji)限(xian)。這(zhe)種(zhong)物(wu)理(li)限(xian)製(zhi)被(bei)稱(cheng)為(wei)最(zui)大(da)或(huo)最(zui)小(xiao)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)。
常chang用yong的de輸shu出chu電dian壓ya測ce定ding方fang式shi通tong常chang有you兩liang種zhong。最zui簡jian單dan的de方fang法fa是shi在zai輸shu入ru一yi個ge信xin號hao時shi記ji錄lu輸shu出chu電dian壓ya,這zhe將jiang導dao致zhi輸shu出chu遠yuan遠yuan超chao過guo預yu期qi的de輸shu出chu限xian製zhi。從cong中zhong您nin可ke以yi了le解jie輸shu出chu的de極ji限xian值zhi,但dan不bu會hui告gao訴su您nin有you關guan放fang大da器qi將jiang如ru何he與yu達da到dao這zhe些xie電dian壓ya的de信xin號hao一yi起qi完wan成cheng工gong作zuo的de任ren何he信xin息xi。
圖1所示為LMH6401的最大輸出值。當輸出達到最大值時,會明顯“變平”。然而,最大“線性”輸出電壓是一種更有效的性能保證方法。這是一個輸出電壓值,其中放大器可始終保持其線性性能和功能正常。

圖1:LMH6401輸出過載
輸出電流規格類似於輸出電壓,通常包括一個放大器提供給有效無負載的“短路電流”,以及一個線性輸出電流,這在概念上與線性輸出電壓相同,但在電流輸出能力方麵做出規定。
不bu幸xing的de是shi,線xian性xing輸shu出chu電dian壓ya和he電dian流liu的de規gui格ge在zai整zheng個ge行xing業ye並bing未wei標biao準zhun化hua。您nin測ce試shi的de線xian性xing輸shu出chu電dian壓ya或huo電dian流liu可ke能neng具ju有you不bu同tong的de精jing度du級ji別bie,而er且qie許xu多duo不bu同tong的de方fang法fa超chao出chu了le此ci博bo文wen的de範fan圍wei。若ruo想xiang了le解jie特te定ding的de設she備bei,請qing參can閱yue您nin的de放fang大da器qi數shu據ju表biao中zhong輸shu出chu電dian壓ya和he電dian流liu的de測ce試shi條tiao件jian章zhang節jie。
第二種規格,輸出1dB壓縮點,實際上非常類似於最大線性輸出電壓和電流的概念。它也被稱為P1dB,在該點上,放大器從理想狀態下增益壓縮到1分貝的輸出功率級。圖1介紹了該概念,其中,實線表示測得的信號,虛線表示理想的信號。有時,一些測量將P1dB點與輸入而非輸出對照,這應在計算中予以考慮。

圖2:輸出P1dB示例
由於P1dB的規格標記了1dB增zeng益yi損sun失shi點dian,與yu絕jue對dui最zui大da電dian壓ya或huo電dian流liu相xiang反fan,它ta為wei最zui大da線xian性xing輸shu出chu點dian提ti供gong了le一yi個ge良liang好hao的de參can考kao。這zhe篇pian博bo文wen前qian麵mian討tao論lun了le,線xian性xing測ce量liang提ti供gong了le更geng多duo保bao證zheng係xi統tong性xing能neng的de信xin息xi。P1dB規格還具有捕獲最大輸出功率而非僅電壓或電流的優點。換言之,您正在查看的是驅動一定負荷的最大電壓,這意味著P1dB測量會同時考慮電流和電壓的影響。
對比最大輸出電壓/電流和P1dB的規格,您可以看出,雖然輸出規格更容易理解,但它們並不會產生一個類似於P1dB點的組合限製。輸出規格告訴您輸出起作用的電壓和電流值,但卻並不能像P1dB點一樣,解釋兩種限製之間的相互作用。但是,您仍然可以一起使用這兩種規格,粗略估計放大器的組合輸出限製。
對於隻有一種P1dB規gui格ge的de放fang大da器qi,在zai測ce量liang期qi間jian,您nin可ke以yi通tong過guo所suo測ce負fu載zai提ti取qu電dian壓ya和he電dian流liu值zhi,但dan並bing不bu會hui指zhi出chu限xian製zhi設she備bei性xing能neng的de具ju體ti因yin素su。您nin需xu要yao在zai多duo個ge負fu載zai值zhi進jin行xingP1dB測量,以充分了解放大器的輸出電壓和電流限製。
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