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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。
![E类功率放大器的一种优化设计方法[1]](https://img.taocdn.com/s1/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。
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。
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。
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。
