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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。
功放的工作原理功放（Power Amplifier）是一种电子设备，用于将低功率信号放大到较高功率的输出信号。
它在音频、视频和通信系统中起到关键作用，可以提供足够的功率驱动扬声器、显示器和天线等设备。
功放的工作原理涉及到电子器件的工作特性和电路设计的原理。
一、功放的基本原理功放的基本原理是将输入信号放大，并通过输出电路将放大后的信号传递给负载。
在功放电路中，通常使用晶体管或管子作为放大器元件。
晶体管功放使用晶体管作为放大器，而管子功放则使用真空管或半导体管作为放大器。
二、晶体管功放的工作原理晶体管功放的工作原理是通过控制基极电流来控制集电极电流，从而实现信号的放大。
晶体管功放通常由三个极端组成：基极（Base）、发射极（Emitter）和集电极（Collector）。
其中，基极是输入端，发射极是输出端，集电极是电源端。
当输入信号施加到基极时，基极电流会发生变化。
这个变化会导致晶体管内部的电流和电压也发生相应的变化。
晶体管的放大特性使得输入信号的变化在输出端得到放大。
晶体管功放的放大倍数由晶体管的参数决定，可以通过调整电路中的元件值来实现不同的放大倍数。
三、管子功放的工作原理管子功放的工作原理与晶体管功放类似，但是使用的放大器元件不同。
管子功放使用真空管或半导体管作为放大器。
真空管功放通过控制阴极电流来实现信号的放大，而半导体管功放则通过控制栅极电压来实现信号的放大。
在管子功放中，输入信号施加到栅极或网格极，控制栅极电流或栅极电压的变化，从而控制管子内部的电流和电压的变化。
管子的放大特性使得输入信号的变化在输出端得到放大。
四、功放的分类根据功放的工作原理和应用领域的不同，功放可以分为多种类型。
常见的功放类型包括：1. A类功放：适用于音频放大器，具有简单的电路结构和低功耗，但效率较低。
2. B类功放：适用于音频放大器和功率放大器，具有较高的效率和功率输出，但可能存在失真问题。
3. AB类功放：结合了A类和B类功放的优点，适用于音频放大器和功率放大器，具有较高的效率和较低的失真。
e类差分推挽射频功放标题：e类差分推挽射频功放的应用与优势导言：e类差分推挽射频功放是一种常见的射频功放技术，具有广泛的应用领域和显著的优势。
本文将介绍e类差分推挽射频功放的工作原理、应用场景以及其在通信领域中的优势。
一、e类差分推挽射频功放的工作原理e类差分推挽射频功放采用差分结构，通过分别驱动两个互补的晶体管来放大射频信号。
其工作原理是将输入信号分为两个相位相反的信号，分别驱动两个晶体管，使得一个晶体管在另一个关闭时工作。
这种差分推挽结构可以有效地抑制谐波产生，提高功放的线性度和效率。
二、e类差分推挽射频功放的应用场景1. 通信领域：e类差分推挽射频功放广泛应用于无线通信系统中，如手机基站、卫星通信、无线电广播等。
其高效率和线性度使得信号传输更加稳定可靠，提高了通信质量。
2. 广播电视领域：e类差分推挽射频功放被广泛应用于广播电视发射系统中，能够提供高保真度的音频和视频传输，使得电视画面更加清晰、音质更加纯净。
3. 医疗设备领域：e类差分推挽射频功放在医疗设备中的应用也越来越广泛，如超声波诊断设备、磁共振成像设备等。
其高功率和稳定性能能够提供更准确的医学影像和诊断结果。
三、e类差分推挽射频功放的优势1. 高效率：e类差分推挽射频功放具有高效的功率放大特性，能够有效提高功放的能效比，降低能量消耗，减少系统的发热问题。
2. 线性度高：e类差分推挽射频功放采用差分结构，能够有效抑制谐波产生，提高功放的线性度，使得信号传输更加稳定可靠。
3. 可靠性强：e类差分推挽射频功放采用双晶体管驱动，当一路工作时，另一路处于关闭状态，能够有效避免单管工作时的问题，提高系统的可靠性。
4. 成本低：由于e类差分推挽射频功放采用常见的晶体管结构，制造工艺成熟，成本相对较低，适合大规模生产和应用。
结论：e类差分推挽射频功放作为一种常见的射频功放技术，在通信、广播电视、医疗设备等领域有着广泛的应用。
其高效率、高线性度和可靠性强的特点使得信号传输更加稳定可靠，提高了系统的性能和用户体验。
低频功放电路分类低频功放电路分类低频功放电路是指用于放大音频信号的电路，主要应用于音响系统、音乐播放器等设备中。
根据不同的放大方式和电路结构，低频功放电路可以分为以下几类。
一、A类功放电路A类功放电路是最基本的一种低频功放电路，其特点是输出信号的波形与输入信号完全相同，也就是说没有失真。
但由于需要一定的偏置电流才能工作，因此其效率较低，只有5%左右。
此外，由于需要经常工作在高温状态下，因此散热问题也比较严重。
二、AB类功放电路AB类功放电路是在A类基础上改进而来的一种低频功放电路。
其特点是在输出信号小于一定值时采用A类方式工作，在输出信号大于该值时则采用B类方式工作。
这样可以兼顾效率和失真程度两个方面。
AB 类功放电路的效率可达30%左右，失真程度也较小。
三、B类功放电路B类功放电路只有在输入信号超过某个阈值时才会开始工作。
这种方式虽然能够提高效率（达到70%以上），但输出信号会出现交错失真，需要通过反馈电路进行校正。
B类功放电路常用于大功率输出的场合。
四、C类功放电路C类功放电路是一种纯粹的开关型电路，只有在输入信号超过某个阈值时才会开启。
由于只有在极短时间内工作，故效率非常高（可达90%以上），但失真程度也非常大。
C类功放电路常用于需要大功率输出且失真程度不是很重要的场合。
五、D类功放电路D类功放电路是一种数字式低频功放电路，采用PWM技术将音频信号转换成数字信号后再进行处理。
由于数字信号具有开关特性，因此D类功放电路实际上是一种开关型电路。
其效率非常高（可达95%以上），而且失真程度也较小。
D类功放电路常用于便携式音响设备中。
六、E类功放电路E类功放电路是指采用共振转换器（LLC）技术实现的低频功放电路。
由于共振转换器具有高效率和低噪声等特点，因此E类功放电路可以同时兼顾高效率和低失真程度。
目前，E类功放电路已经成为一些高端音响设备的标配。
总结不同的低频功放电路具有不同的特点和适用场合。
在选择低频功放电路时，需要根据实际需求和预算进行综合考虑。
经常会看到XX功放是采用推挽式结构，或者说XX采用甲类放大器，效果出色什么的描述，但各位可否知道这些类型功放工作代表的意义呢？下面就简单介绍一下：1.甲类放大：晶体管静态工作点设置在截止区与饱和区的中分点的放大电路，叫做甲类放大电路，适合于小功率高保真放大。
甲类放大又称为A类放大，在信号的整个周期内（正弦波的正负两个半周），放大器的任何功率输出元件都不会出现电流截止（即停止输出）。
正弦信号的正负两个半周由单一功率输出原件连续放大输出的一类放大器。
当输入信号较小时，在整个信号周期中，晶体管都工作于它的放大区，电流的导通角为180度，且静态工作点在负载线的中点。
甲类放大器工作时会产生高热，效率很低，适用于小信号低频功率放大，但固有的优点是不存在交越失真。
单端放大器都是甲类工作方式。
2.乙类放大：晶体管静态工作点设置在截止点的放大电路，叫做乙类放大电路，适合于大功率放大。
乙类放大又称为B类放大，在信号的整个周期内（正弦波的正负两个半周），放大器的输出元件分成两组，轮流交替的出现电流截止（即停止输出）。
正弦信号的正负两个半周分别由推挽输出级的两“臂”轮流放大输出的一类放大器，每一“臂”的导电时间为信号的半个周期。
乙类功率放大其集电极电流只能在半个周期内导通，导通角为90度。
乙类放大器的优点是效率高，缺点是会产生交越失真。
3.甲乙类放大：管静态工作点设置在截止区与饱和区之间，靠近截止点的放大电路，叫做甲乙类放大电路，适合于大功率高保真音频放大，推挽电路通常就是甲乙类放大电路。
甲乙类放大又称AB类放大，它界于甲类和乙类之间，推挽放大的每一个“臂”导通时间大于信号的半个周期而小于一个周期。
甲乙类放大有效解决了乙类放大器的交越失真问题，效率又比甲类放大器高，因此获得了极为广泛的应用。
4.丙类放大：晶体管静态工作点设置在截止区内的放大电路，叫做丙类放大电路，适合于大功率射频放大。
丙类放大又称为C类放大，丙类放大器工作在开关状态，它只处理正半周信号，也就是脉动直流信号。
c类 d类 e类功放
C类、D类和E类功放是指不同类型的音频功放设备。
音频功放
是用来放大音频信号的设备，常见于音响系统、汽车音响等领域。
以下是对C类、D类和E类功放的介绍：
C类功放，C类功放通常指的是A类、B类和C类功放中的C类
功放，它是一种低功耗、高效率的功放类型。
C类功放的工作原理
是利用开关管进行工作，因此可以实现较高的效率，但可能会引入
一定的失真。
由于其高效率，C类功放常被用于便携式音频设备、
低功耗要求的场合。
D类功放，D类功放是一种数字功放，它采用数字PWM（脉宽调制）技术，能够实现非常高的效率和低功耗。
D类功放在音频放大
方面表现出色，能够产生高质量的音频输出，并且通常比传统的A 类、B类功放更轻便。
因此，D类功放在现代音响设备中得到广泛应用。
E类功放，E类功放是相对较新的一种功放类型，它是在D类功
放的基础上发展而来的。
E类功放在效率和音质方面都进行了优化，能够提供更高的效率和更好的音频性能。
E类功放通常具有更小的
尺寸和更轻的重量，因此在一些对音响设备尺寸和重量有限制的场合下具有优势。
总的来说，C类、D类和E类功放都是现代音频放大设备中常见的类型，它们各自具有不同的特点和优势，可以根据具体的应用需求选择合适的功放类型。
基于e类功放的谐振式无线电能传输控制设计绪论谐振式无线电能传输技术的发展，使得控制电机的方式发生了根本性的改变，e类功放技术成为更新换代的必要组件，其极高的无源控制精度是实现电机控制的重要前提。
本文针对使用e类功放技术的谐振式无线电能传输控制系统，结合该系统的特性，在其发射机、接收机端均采用MCLV02A型电机控制器。
通过合理的硬件电路设计，以及选用有效的控制算法，实现控制设计，最大限度的提高该系统的控制性能，从而满足控制的需要。
一、谐振式无线电能传输控制系统的整体结构谐振式无线电能传输控制系统，由发射机、接收机、无线电传输系统以及电机控制器四部分组成，无线电传输系统具有两块谐振电路，作为发射机及接收机之间无线电能传输的桥梁，控制系统的关键在于通用控制器的选择。
二、控制器的选择针对谐振式无线电能传输控制系统而言，考虑到测量精度和变换效率， MCLV02A型电机控制器是一种比较理想的选择。
MCLV02A电机控制器主要应用于电机控制和变频控制，其控制系统采用集成功放及电路芯片，兼顾控制性能与低功耗性能。
功放采用e类功放技术，噪声低，功率高，尤其能保证恒定负载输出信号。
三、谐振式无线电能传输控制电路的设计发射机的设计主要包括电机的控制电路，谐振器，电机控制器MCLV02A，以及无线电发射设备等部分。
其主要由三个部分组成，MCU，VCO，以及上述控制器共同构成。
对接收机来说，主要有电机控制器，谐振器，接收机，以及电机驱动器等部分。
其主要由接收机，解码器，以及上述控制易MCLV02A等三部分组成。
四、算法的选择对于无线控制系统，往往采用数字控制算法以实现需要的控制功能。
针对e类功放的谐振式无线电能传输控制装置，考虑到系统的实时性与稳定性，本文采用PID控制算法，以保证控制精度及控制稳定性，提高控制系统的稳定性及使用寿命，同时可以有效的抑制噪声干扰，提升系统的抗干扰能力。
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。
非理想因素有多种：
(1)寄生电感的影响。
(2)有限的Chock电感。
(3)NMOS开关管有限的导通电阻。
(4)NMOS管寄生电容Cd的非线性。
(5)负载网络的有限Q值。
(6)功率放大器阻抗匹配网络的损耗。
其中寄生电感对功放的设计结果影响最大，因此将着重分析寄生电感的产生及其改进措施。
寄生电感分析与改进措施
功率放大器在实际应用中有3个主要的寄生源，分别为RF电路板、封装和IC。
具体表现在输出级源级到地的寄生电感，它对功率放大器的输出功率、PAE、稳定性等产生巨大的影响。
寄生电感可以分为以下3个方面：
(1)在IC级，功率放大器一般用通孔结构或者键合线联接到衬底地。
在实际应用中，可使用多线键合减小地电感。
(2)在封装级，通常用接到封装底部的接地片，或通过封装引线架的地连接实现接地。
可用各种方法调整引线架，以减小地电感。
(3)在RF电路板级的地连接一般用通孔接到电路板中间层的专门接地平板。
接地的质量由物理特性和与系统地的连接好坏确定。
接电源(地)的封装线对电路的影响与高速电路中同步开关噪声原理相似。
交流电流在封装线上引起的感应电势为
其中，Le为电源和地封装线的总等效电感。
假设当Le=1 nH，交流电流幅度i为300 mA 时，即可达300 mV，如果电感和寄生电容发生谐振，振荡信号的幅度会更高，必然会对输出信号形成干扰。
电源(地)封装线对电路的另一影响是信号或其谐波可能引起振荡，这些影响是很难通过在电源和地之间接并联大耦合电容得到抑制的。
因此采用合理的电路结构才能减轻寄生电感对系统的影响。
3 射频CMOS E类功率放大器设计
功率放大器的输出级是电路最关键、最复杂的部分，因为它的输出是芯片射频接口，除了器件的非线性特性外，还必须要考虑Pad、输出功率管漏端到地的寄生电感、封装结构、输出电压摆幅、MOS器件击穿和输出端口的阻抗匹配等多种因素的影响。
在这些因素中，输出功率管漏端到地的寄生电感对功放性能影响最严重，包括键合线电感、PCB板级电路寄生电感等的影响。
键合线电感的经验值是1 nH／mm，可以并联大量的键合线来减少键合线电感值，但是很难控制其精度，有文献在仿真时仅加入0．4 nH的电感模拟这些寄生量，但是从测试结果分析来看，寄生电感远不只0．4 nH，因此取1．5 nH来模拟功率管源端到地的寄生电感量。
3．1 应用理想方程的功放级设计
功放内核电路如图3所示，采用伪差分E类功率放大器，为简化分析过程，分析右半边电路图，L5为片上平面螺旋电感，L6，L7，Ls为键合线电感。
输出级为E类功放，Choke 电感L6阻止交流信号通过，并给晶体管提供直流电流Idc。
反馈网络Cs和Rs增强功率放大器的稳定性和降低输出电压驻波比。
L7、C3组成一个串联LC网络，包括一个谐振网络和部分剩余电感，当该谐振网络的品质因子足够高时，流过该网络的电流为理想的正弦型信号，所有的谐波成分都被滤除。
并联电容Cs由两部分组成，一部分是晶体管的寄生电容，另一部分是实际引入的电容。
在设计之初，先利用理想设计方程，估算E类功率放大器的各个参数，再采用谐波平衡法(Harmonic Balance)适当地调整参数。
其中Pout=24 dBm，电源电压VDD=1．8 V，取Qt=5，根据之前给出的设计方程得出
以上参数选取依赖于理想设计方程参数，只考虑到最佳负载为实部的情况，考虑到一些非理想因素，利用ADS软件，采用Load Pull技术适当地调整参数。
3．2 应用Load Pull技术的功放级设计
在功放级设计中，如何使输出功率最大化是最主要的设计目标。
基本思路是通过CAD技术进行Load Pull仿真确定最佳的源和负载阻抗。
所谓的Load Pull仿真，就是在负载阻抗很大范围内扫描，逐点作谐波平衡分析计算出输出功率，在圆图上画出等功率圆。
因此根据设计目标的输出功率，就能在圆图上找到与之对应的一系列的输出阻抗。
同样的原理，可以画出等PAE的圆，折中考虑输出功率，PAE和负载网络的有载QL等就能确定最佳阻抗。
4 仿真结果与分析
根据负载牵引仿真结果得到负载的最佳阻抗值，下面就是采用适当的匹配形式(集总参数或分布参数)实现输出匹配网络，并将该输出匹配网络加入到电路中进行源负载牵引仿真，以便得到源的最佳输入阻抗。
这样通过两次负载牵引得到最佳输入输出阻抗，并选择适当的匹配电路将50 Ω变化到所需的阻抗。
图4结果表明，将负载匹配到31+j24时，该结构具有最大输出功率26．78 dBm，最大PAE为60．56％。
采用L型匹配网络实现输入、输出阻抗的匹配。
表1的Load Pull结果是有一定条件完成的，其前级驱动信号并不是理想的开关信号，而是输入信号为O dBm，经过Cascode驱动级放大后的信号。
利用理想设计方程得到的结果比较差的原因是，得出理想方程的假设条件和实际应用条件不一样，具体有：
(1)驱动信号并不是理想的具有足够驱动能力的占空比为50％的方波信号。
(2)仿真时在输出级功率管的源端加入了1．5 nH的寄生电感。
(3)RFC电感并不是无穷大。
(4)输出级功率管的导通电阻并不为O，需要一定的导通时间。
(5)负载谐振网络Q值也是有限的。
5 结束语
分析比较了CMOS工艺和GaAs工艺的优缺点，以及设计过程中所要考虑的非理想因素，着重分析寄生电感的产生，对功放性能的影响，以及如何抑制寄生电感对功放的影响。
最终采用理想设计方程和Load Pull技术，基于0．18μm CMOS工艺实现了一个差分的E类功放，ADS仿真结果表明采用差分结构较好地抑制了漏端电感对功率放大器性能的影响，提
高功放的PAE，为实现单片集成发射机奠定了基础。
/app/control/201012/72321.htm
：罗志聪，黄世震福建农林大学。
