高效率逆E类功率放大器研究
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
ｏ ｔｍｉａｉｎ ｏ ｐ ｉ ｚ ｔｏ ｆ ＰＡ’Ｓｅ ｃｅ ｃ ， ａｎ ａ ｕ ｐ ｔｐ ｗｅ ｒ ｂ ａ ｎ ｄ． ｅｓｉ ｌｔｏ ｓｒ ｓ ｌ ｉ ｄ ｃ ｔｄ ｔ ａ ｔ ｉｅ ｈ ｆ ｉ ｎ ｙ ｇ ｉ ｎｄ ｏ ｔ ｕ ｏ ｒａ ｅｏ ｔ ｉ ｅ Ｔｈ ｔｍｕ ａ ｉｎ ｅ ｕｔ ｎ ｉａ ｅ ｈ ｔ ｖ ｓｔ ｅ ｉ ｉｇ ５０ ｏ ％ ｆＰＡＥ ａ ｄ ｔ ｅ １ Ｂ ｆｇ ｉ ｔ ｈｅ ｏ ｔ ｕ ｗｅ ｆ２ ｄ ｎ ｈ ５ｄ ｏ ａ ｎ ｗｉ ｔ ｕ ｐ ｔｐｏ ｒｏ ０ Ｂｍ ｒ ｍ ｈ ｒ ｉ ｇ ｆｅ ｕ ｎ ｙ ｂ ｎ ｆ７ ０ ｈ ｆｏ ｔ ｅ ｗｏ ｋ ｎ ｑ ｅ ｃ ａ ｄ ｏ ０ ＭＨｚ一 ｒ １ ００ ＭＨｚ Ｔｈ ｒ ａｏ ｈｉ ｓ１３ ｍｍ ０ ７ ｍｍ． １ ． ｅａ ｅ ｆｃ ｐ ｉ ．７５ ．９ Ｋｅ ｗｏ ｄｓ ｙ ｒ ：Ｃｌｓ ｐ ｗｅ ｍｐ ｉ ｅ ； ａ ｓＥ ｏ ｒａ ｌｆ ｒ ＨＢＴ；Ｌ ａ —Ｐｕ ｌ ｉ ｏｄ ｌ
（Ｒ Ｉ ｆ ｏ ｔｅｓ Ｕ ｉｅｓ ｙ Ｎ ｊ ｇ２ ０ ９ ，ｈｎ ） Ｉ Ｏ ｕｈ ａｔ ｎｖｒｉ ， ａｉ １０ ６Ｃ ｉａ ｏＳ ｔ ｎ
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Ｅ类 功率 放 大器 的概 念 首先 由 Ｓ ｋ ｌ １ ７ ｏ ａ 在 ９ ５年
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提 出 ｌ并 提 出 了一 种 高效 率 功率 放 大 的设 计 方法 。 １ ｌ ， 不久 Ｒ ａｌ Ｓｋｌ ａｂ￣ ｏａ 的工作 做 了进一 步 研究 ， 供 了 ２ 对 提
E类功率放大器的一种优化设计方法[1]
![E类功率放大器的一种优化设计方法[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/22b2445e804d2b160b4ec099.png)
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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Ｓ ｔ ｈｒＵｔ珏 ｍｉ ｈＣ ａｔ ｉ ｙ ｌ
Ｉ 工篡设计甄配网络
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 。
高效率Doherty放大器的设计与仿真
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Ａ ｔ Ｅ（ ａ ｄＤ ｅ￣ｅ ｅ ｈ ｎ ｌ ｒ
ｃ 。ｎ ｏ 『 ｌｕ ｓ
Ｅｆ ｃｅ ｃ ｉ ｆ ｉｎ ｙ
Ｍａｉ Ｊ ｘｍ ｍ Ｐｏ ｅ ｗ Ａｄｄ ｅｄ Ｅ ｉｉ ｃ ％ ｆ ｃｅｎ ｙ
★基金项 目 ：安徽 省教育 厅 自然科学基金重点项 目 （ Ｊ０９ ５ ） Ｋ ２０Ａ ３
多种提高效率的方法中，Ｄ ｈｒ ｏｅｙ功率放大器 （ Ｐ ｓ 相 ｔ ＤＡ ）
ｌ６ Ｂ
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２ ｏ１１７ ．
比 Ｅ ｖｌ ｅＥｉ ｎｔ ｎ＆Ｒ ｓ ｒｔ ｎ（ Ｅ ｎｅ ｐ ｌ ａｏ ｏ ｍｉ ｉ ｅｔ ａｏ Ｅ Ｒ）包络分离和恢 ｏｉ
达到了最大值 ，但未达到输出的最大功率 。此 时
大器输出的 九／ 传输线引 ４ 起的相移。主功率放大器后面 的九／ ４传输线则是阻抗变换，目 的是在辅助功率放大器工
作时 ，起到将主功率放大器的视在阻抗减小的作用 ，保证
Байду номын сангаас
辅助功率放大器工作的时候和后面的 电路组成的有 源负载
阻抗变低 ，这样主放大器输 出电流就 变大。主功率放大器 偏置在 Ｂ类或者 Ａ Ｂ类模式 ，辅助功率放大器偏置在 Ｃ类 模式。
在 理 想 的 情 况 Ｆ 电 流 源 的 阻抗 被 认 为 是 无 穷 大 的 ， ，
复技术 、 ｎｅ ｐ Ｔａｄｇ Ｅ ） Ｅ ｖ ｏ ｒ ｌ （ Ｔ 包络跟踪技术 、 ＩＣ（ ｌ ｅ ｃｎ ＬＮ 使 用非线性元件的线 『放大器 ） 生 技术 ， 结构简单 ，而且 其 不需要任何 自适应偏置控制电路 ，因此被认为最具有发展
范围内能够获得更高的效率。
大功率e类功放
大功率e类功放1.引言1.1 概述大功率e类功放（Class E Power Amplifier）是一种高效率、高功率输出的功率放大器电路。
与传统的A类、B类、AB类功放相比，e类功放在功率转换效率上有着显著的优势。
其主要原理是通过将输入信号进行开关化处理，通过高频开关器件（如MOSFET）实现电能的高效转换和放大。
这种开关化处理使得功放器件在工作时基本处于两个极端状态（完全导通和完全关断），从而减少了功耗和热损失，提高了功率放大的效率。
大功率e类功放的关键特点包括：1. 高效率：相对于传统的A类、AB类功放，e类功放的功率转换效率更高。
因为功放器件在工作时处于导通或关断状态，能量的损耗更少。
2. 高输出功率：e类功放可以实现较高的输出功率，适用于需要大功率输出的场合。
它能够驱动各种负载，包括低阻抗的扬声器和复杂负载。
3. 低失真：e类功放在放大过程中减小了失真的程度，提供更加纯净和高保真的音频输出。
4. 小型化设计：e类功放电路结构相对简单，因此可以实现紧凑的设计和小尺寸的外观。
这使得它在一些对体积要求较高的应用中具有优势。
5. 广泛应用：由于大功率e类功放具有高效、高功率和低失真等特点，它在音频放大、无线电发射、电力传输等领域有着广泛的应用前景。
本文将介绍大功率e类功放的原理、工作方式、特点及其在不同领域的应用前景。
通过深入了解这一技术，我们可以更好地掌握和应用大功率e类功放，为相关领域的发展和应用提供有力的支持。
1.2文章结构1.2 文章结构本文按照以下结构进行阐述大功率e类功放的相关内容：第一部分，引言，主要概述本文的研究对象和研究目的，包括对大功率e类功放的概述、文章结构和研究目的的介绍。
通过引言来引出文章的主要内容和重点。
第二部分，正文，主要内容包括两个方面：什么是大功率e类功放和大功率e类功放的特点。
在第二部分中，我们将详细介绍大功率e类功放的定义、原理、工作方式以及其与其他功放类型的比较。
E类射频功率放大器的设计
4、电感的设计
其中LS、RS表示串联电感和电阻，CS表示螺旋平面与下层 金属连接线重叠部分以及螺旋与螺旋之间的寄生电容，COX 表示金属螺旋与衬底之间的氧化物电容，Csi与Rsi表示衬 底的电阻和电容。
Thank you
电流的导通角为90度 η=Pout/Pdc≈π/4=78.5% 当正弦基带信号输入时，功率管VT1，在输入 波形的半个周期内导通，此时功率管VT2 截止 ；而在另半个周期则是功率管VT1 截止，功率 管VT2导通。
3、C类功率放大器
通过对A类、B类、C 类功率放大器的分析 ，发现减小电流导通
电流的导通角小于90度 η=Pout/Pdc=0.5I² RL/VCCIC LM =0.5VcmILM/VCCIC =0.25Vcm(2θ-cosθ)/Vcc(sinθ-cosθ) η是导通角的θ函数。当导通角θ增加时 ，效率η减小。反之，当导通角θ减小 时，效率增加。当θ=70度时，η=90%
中 国 移 动
3、引入差分输入输出结构
如果将传统的单管输入E类功率放大器转换为差分结构，对于功 率放大器的噪声，尤其是共模噪声能起到较强的抑制，在制造过 程中也比较容易。 而且更重要的是，差分放大器具有在采用相同的放大晶体管的情 况下，放大倍数是普通单端放大器的两倍，这就是说，在保证相 同放大倍数的同时，差分结构的放大器的晶体管能够采用叫小尺 寸的MOS晶体管来实现。
二、高效率E类射频功率放大器的探索
1、A类功率放大器 2、B类功率放大器
电流的导通角为180 度 η=Pout/Pdc =I² RL/2ICQVCC≤I² R²/2V² ≤50% 当 LM LM L CC ILM=ICQ时，效率η取得最高值，即η=50％，A 类射频功率放大器在没有输入信号时，电源 供给的全部功率都会消耗在功率管上，即管 耗Pc达到最大，等于电源供给功率Pdc,此时功 率放大器效率为零，这是一种极大的浪费。
e类功率放大器名词解释
e类功率放大器名词解释【知识文章】e类功率放大器名词解释1. 引言e类功率放大器是当今电子工程领域中备受关注的一种重要元件，其应用广泛，特别适合于需要高效率和高保真度的功率放大应用。
本文将从简单易懂的角度出发，对e类功率放大器做一个详尽的名词解释，帮助读者全面了解这一概念。
2. 什么是e类功率放大器e类功率放大器，全称Switching Amplifier，是一种能够提高功率放大效率的电子放大器。
相较于传统的A类、B类或AB类功率放大器，e类功率放大器通过利用开关管（或称为开关晶体管）的开关特性，将电信号分段并快速开关，以达到功率放大的目的。
3. e类功率放大器的工作原理e类功率放大器基于开关原理工作，主要包含一个开关管和一个低通滤波器。
当输入信号为0或负值时，开关管断开，输出电路断开，功率损耗很小；当输入信号为正值时，开关管导通，输出电路接通，电流流过负载，以放大信号。
这种断断续续的开关行为，使得e类功率放大器的能效非常高，可达到90%以上。
4. e类功率放大器的优点e类功率放大器的最大优点就是高效率。
由于其工作在开关状态，能量损耗较小，不会像传统放大器那样产生大量的热能。
e类功率放大器不仅能够更好地保护元件，还能够显著降低功率损耗并延长电池寿命。
e 类功率放大器的高效率也使得其在可穿戴设备、汽车音响和蓝牙音频设备等领域得到广泛应用。
5. e类功率放大器的局限性尽管e类功率放大器有着诸多优点，但也存在一些局限性。
由于其开关特性，e类功率放大器的输出电压波形会失真，且容易出现高次谐波。
e类功率放大器对输入信号的频率范围要求较高，因此在一些需要宽频带的应用场景中可能受到限制。
e类功率放大器的设计和制造要求较高，成本也会相应增加。
6. 个人观点与思考作为一种高效率的功率放大器，e类功率放大器在现代电子设备中具有不可忽视的作用。
从手机到车载音响再到家庭影院系统，e类功率放大器带来了更真实、清晰的音效体验，同时又节能环保。
E类功放
E类功率放大器是一种高效率的功率放大器，在理想情况下，它可以达到100％的效率。
在这种功率放大器中，功率管的驱动电压幅度必须足够强，使得输出功率管相当于一个受控的开关，在完全导通(晶体管工作于线性区)和完全截止(晶体管工作于截止区)之间瞬时切换。
由于流过理想开关的电流波形和开关上的电压波形没有重叠，理想开关不消耗功耗，电源提供的直流功耗都转换为输出功率，将达到100％的效率。
本文针对蓝牙系统，设计时考虑寄生电感的影响，采用TSMC 0．18μm CMOS工艺设计出了一个差分E类功率放大器，有效地抑制了寄生电感对系统性能的影响，同时给出了设计方法和设计过程。
1 理想射频E类功放工作原理及设计方程晶体管E类功率放大器由单个晶体管和负载网络等组成。
在激励信号作用下，晶体管工作在开关状态。
当晶体管饱和导通时，漏端电压波形由晶体管决定，即由晶体管的导通电阻决定。
当晶体管截至时，漏端电压波形由负载网络的瞬态响应所决定。
E类功率放大器要保持高效率，其负载网络的瞬态响应必须满足以下3个条件：(1)晶体管截至时，漏端电压必须延迟到晶体管“开关”断开后才开始上升。
(2)晶体管导通时，漏端电压必须为零。
(3)晶体管饱和导通时，漏端电压对时间的导数必须为零。
根据上述3点，具体分析E类功率放大器工作原理及其电路参数的计算。
图l为E类功率放大器的电路原理图，其中Cd为MOS管寄生电容与片上电容的和，L1 为高频扼流圈。
L0，C0为串联谐振网络，Rload为等效负载。
当晶体管饱和导通时，漏端电压为零，由于负载网络的影响，电流Ld(ωt)有一个上升和下降的过程。
当晶体管截至时，漏端电压则完全由负载网络所决定。
图2所示为理想E类功放漏端电压和电流时域波形，由图可知所以Id(ωt)与Vds(ωt)不同时出现，使放大器效率趋近于100％，该效率主要由负载网络参数最佳设计来实现的。
由文献可求得图1所示电路中各个元件的值，即2 射频CMOS E类功率放大器非理想因素分析分析了理想功放的设计方程，有载QL的选择，负载网络元器件的选取等，但是这些理论基础都建立在理想情况下，而在实际设计中，必须考虑非理想的因素。
射频E类功率放大器并联电容技术研究
射频E类功率放大器并联电容技术研究0 引言功率放大器的效率包括放大器件效率和输出网络的传输效率两部分。
功率放大器实质上是一个能量转换器，把电源供给的直流能量转换为交流能量。
晶体管转换能量的能力常用集电极效率ηc来表示，定义为式中：PDC 为电源供给的直流功率；Pout 为交流输出功率；Pc 为消耗在集电极上的功率。
表明要增大ηc就要尽量减小集电极耗散功率Pc。
由于Pc 是集电极瞬时电压与集电极瞬时电流在一个周期内的平均值。
对于A、B、C 类功率放大器来说，由于功率放大管工作于有源状态，集电极电流ic 和集电极电压vc 都比较大，因而，晶体管的集电极耗散功率也比较大，放大器的效率也就难以继续提高。
功率放大器效率的提高，主要反映在放大器工作状态的改进上。
A、B、C 功率放大器提高效率的途径是以减小导通角和增大激励功率为代价。
另一种提高效率的途径是使晶体管工作在开关状态，即当ic 流通时口vc 很小，甚至趋近于零；当ic 截止时，vc 很大，从而达到减小集电极耗散功率Pc 的目的。
E 类功率放大器就是按照“ic与vc 不同时出现”的原理来设计的，使得在任一时刻ic 与vc 的乘积均为零，Pc 亦为零。
1975 年N.O. Sokal 和A.D.Sokal 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％。
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。
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。
高效率E类射频功率振荡器的设计
（ ｃ ０
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换 成 与 Ｅ 类放 大 器相 同 的 结 构 ． ＭＯ Ｓ管 工 作 在 软 开 关 状 态 ， 漏 极 高 电压 、 大 电 流 不会 同 时 交 叠 ， 大 大 降低 了功 率 损
耗， 在 同等工作条件 下， 能 够 获 得 与 Ｅ 类放 大 器 相 似 的 高 效 率 。 文 中 以 Ａ Ｒ Ｆ ４ ６ １型 Ｌ Ｄ Ｍ Ｏ Ｓ做 为 功 率 器 件 ， 结 合 Ｅ类
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E类功率放大器研究
E类功率放大器研究引言功率放大器是电子设备中的重要组成部分，用于将输入信号放大并转换为足够的功率，以推动所需的负载。
在各种应用场景中，如通信、无线电、电子等，功率放大器的性能直接影响到整个系统的效率和稳定性。
近年来，E类功率放大器逐渐受到广泛，其独特的性能和优点使其在许多领域具有广阔的应用前景。
本文将深入探讨E类功率放大器的工作原理、应用场景及其优缺点。
背景功率放大器的主要作用是将输入信号进行放大，以便推动外部负载。
在通信、无线电、电子等众多领域，功率放大器的性能至关重要。
传统的功率放大器通常采用A、B、C类，但由于其效率、失真和噪音等方面的限制，难以满足某些特定应用的需求。
因此，研究者们不断寻求新型的功率放大器，以进一步提高性能。
E类功率放大器的基本原理E类功率放大器是一种新型的功率放大器，其基本原理是通过谐振网络将输入信号进行匹配和条件，使放大器在整个周期内保持线性放大。
与传统功率放大器相比，E类功率放大器的最大特点在于其高效率、高线性度和高带宽。
E类功率放大器的应用场景1、通信领域：在通信系统中，发射机和接收机都需要功率放大器来放大信号。
E类功率放大器的高效率、高线性度和宽频带特性，使其成为5G、6G等现代通信系统的理想选择。
2、无线电领域：在无线电设备中，功率放大器用于将微弱信号转换为较强的信号，以便进行传输和处理。
E类功率放大器在提高传输效率和信号质量方面具有明显优势。
3、电子领域：在各种电子设备中，功率放大器都发挥着重要作用。
例如，音频功率放大器用于推动扬声器，射频功率放大器用于驱动天线等。
E类功率放大器在提高设备性能和效率方面具有显著优势。
E类功率放大器的优缺点优点：1、高效率：E类功率放大器具有极高的效率，可达到90%以上，相比传统功率放大器，能够大大降低能源消耗。
2、高线性度：E类功率放大器在整个周期内保持线性放大，从而降低了失真，提高了信号质量。
3、高带宽：E类功率放大器具有较宽的频带，能够应对高速数据传输和宽频信号处理。
E类功率放大器研究与应用
E类功率放大器研究与应用崔顺;莫岳平;朱肖陈;史宏俊【摘要】分析了E类功率放大器的工作原理,并基于此设计出一种高效高频E类功放,作为无线电能传输系统中发射级的前端驱动电路.运用LTspice仿真软件,对其基本原理电路进行实验分析.为进一步提升输出功率和传输效率,电路还加入了阻抗匹配.仿真结果表明,此电路可实现在6.78 MHz下以85％左右的高效率进行10～30W的功率传输,整体电路结构简单,有实用价值.%The working principle of class E power amplifier was analyzed,and a class E power amplifier with high efficiency and high frequency was designed,which was used as the front end driving circuit in the wireless power ing LTspice simulation software,the basic schematic circuit was analyzed.In order to further improve the output power and transmission efficiency,the impedance matching circuit was added.The simulation results show that this circuit can realize the power transmission efficiency of about 85％ in 10-30 W at 6.78 MHz.The whole circuit has simple structure and practical value.【期刊名称】《电子元件与材料》【年(卷),期】2017(036)007【总页数】5页(P80-84)【关键词】无线电能传输;高频E类功率放大器;阻抗匹配;功率;驱动电路;LTspice 【作者】崔顺;莫岳平;朱肖陈;史宏俊【作者单位】扬州大学,江苏扬州225100;扬州大学,江苏扬州225100;扬州大学,江苏扬州225100;扬州大学,江苏扬州225100【正文语种】中文【中图分类】TN722.7-5在十九世纪末期，美国科学家特斯拉尝试将电能以无线的方式进行传输[1]。
高效率E类射频功率放大器
高效率E类射频功率放大器
郝允群;庄奕琪;李小明
【期刊名称】《半导体技术》
【年(卷),期】2004(29)2
【摘要】研究了E类RF放大器的电路结构、工作原理、存在问题以及解决的方法──差分和交叉耦合反馈结构,最后给出了E类放大器的实例。
由于具有低成本、高集成度、多功用等优点,MOS工艺在射频功率放大方面有很大的发展潜力。
在本文中,用0.6μmCMOS工艺实现了E类放大器的设计。
【总页数】4页(P74-76)
【关键词】高效率E类射频功率放大器;功率放大器;E类RF放大器;电路结构;工作原理;交叉耦合
【作者】郝允群;庄奕琪;李小明
【作者单位】西安电子科技大学微电子所
【正文语种】中文
【中图分类】TN722.75
【相关文献】
1.高效率低谐波失真E类射频功率放大器的设计 [J], 苏黎;王向展
2.射频高效率功率放大器探究 [J], 孔宪辉
3.一种高效率逆F类Doher ty射频功率放大器 [J], 尹希雷; 李军; 代法亮; 文化锋; 刘太君
4.一种高效率低谐波失真E类射频功率放大器的设计 [J], 苏黎;王向展
5.1.25GHz高效率F类射频功率放大器 [J], 李玉龙;宋树祥;岑明灿;蒋品群
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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。
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高效率逆E类功率放大器研究
功率放大器（power amplifier）是一种将小信号放大为大信号的电路装置，广泛应用于无线电通讯、音响系统和电力传输等领域。
现代通信系统中，功率放大器的能效对整个系统的功率消耗和散热控制至关重要。
因此，研究高效率功率放大器已经成为一项重要的课题。
而逆E类（inverse class E）功率放大器则是近年来备受关注的一个研究方向。
逆E类功率放大器是一种非线性的离散同步机制，它可以实现高能量利用率。
其基本原理是通过快速打开和关闭开关管来实现开关周期内的能量转移。
逆E类功率放大器的特点是仿佛一段高频的方波，其上升沿与下降沿分别对应开关管的导通和截止。
另外，逆E 类功率放大器还可以在宽带频率范围内保持较高的频率效率。
传统的E类功率放大器存在着开关元件导通和截止时的漏电流和开关过程中的电压和电流震荡等问题。
而逆E类功率放大器则采用了LLC谐振电路来减少开关过程中的振荡。
在逆E类功率放大器中，谐振电路的电感元件L和电容元件C共同构成了谐振回路，其共振频率为输入信号的频率。
谐振电路不仅能够降低功率放大器的输出谐波，而且还能有效减小开关元件的开关损耗。
在逆E类功率放大器中，需要对开关管的Va、Vb和Vc三种状态进行实时调控。
这就需要采用一种仿佛翻转的同步机制，让信号的频率成为开关管的基准去进行开关。
逆E类功率放大器中，利用PLL时钟锁相，可以将输入信号的相位和在LLC谐振电路中挥发出的谐振电流保持同步，从而达到高效的功率输出。
研究表明，逆E类功率放大器可以实现高达97%的效率，这比传统的E类功率放大器高10-20个百分点。
逆E类功率放大器还具有宽带特性，可以在不同的频率范围内工作。
此外，逆E类功率放大器对开关元件的影响较小，开关管的寿命更长，因此更加可靠。
总之，逆E类功率放大器是一种非常有前途的技术，它具有高效率、宽带和低影响的特点。
逆E类功率放大器的研究对于提高通讯和音响系统的能量利用效率具有重大意义。