專利名稱：超高速高效率放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改的放大器，特別是提高放大器的速度與使用頻率，輸出電壓的幅值，輸出功率、效率、線性度、開環(huán)有效增益帶寬乘積，穩(wěn)定性、可靠性各項(xiàng)與頻率有關(guān)的參數(shù)等，即使放大器趨向理想化所做的各種改進(jìn)。
現(xiàn)有的放大器，對于上述各項(xiàng)參數(shù)的提高，受半導(dǎo)體材料、器件設(shè)計、應(yīng)用限制很大，還不能充分放揮、提高整體性能與降低成本。本說明書所稱的器件包含所有種類的低壓器件。本放大器可用于各種線性與數(shù)字功率放大器中。
本發(fā)明的任務(wù)是提供較完善的方法，使放大器的整體性能大幅提高，成本大幅下降，達(dá)到較理想的目的?？蓮V泛應(yīng)用于微波、射頻、雷達(dá)、視頻、音頻、自動控制、運(yùn)算放大器、脈沖，數(shù)字，PWM、放大，各種超高速、超大功率應(yīng)用領(lǐng)域。
本發(fā)明是以如下方法完成的(所指的低壓器件與高壓器件是指所有種類的器件)為了使整體性能全面提高，首先使開環(huán)參數(shù)全面提高，選擇各種較好的組態(tài)放大器配合。其次全面使用低電壓、超低壓器件作為前置級至大電流輸出級，并使其在高度可靠、高性能的低壓條件下或并施恒壓條件工作，同時，又能使該級輸出任意大小的電壓，即在低電壓條件下工作，可輸出任意大小的推動電壓。同時，得到上述全面指標(biāo)的提高。為了使上述低壓器件輸出高電壓擺動，使用可動態(tài)供電的放大器，由它供給低壓放大器較恒定的工作電壓，而動態(tài)電壓全部降落在負(fù)載上，這樣既有大電流又有高電壓輸出，又整體提高了放大器的全面指標(biāo)。
眾所周知，在其它條件相等的前提下，提高速度與使用頻率及增益，低電壓、超低電壓與減短電子運(yùn)行距離是最有效的方法之一，但必須克服并提高其輸出功率。
目前，全世界最高速度、最高頻率的器件，均出現(xiàn)在低壓相對小功率的器件。例如，ft達(dá)100-350GHz的高速器件，工作電壓均在1V-20V以下，而工作電流的擴(kuò)大不是太大的問題。影響ft最大的不是電壓而是應(yīng)選取適當(dāng)?shù)腁類工作電流IQ。
通常，50V器件與200V工作的器件比較，相同條件下輸入電容Ci與反饋電容Cr之和C，減少至高壓器件的1/4-1/6。當(dāng)進(jìn)一步使器件的設(shè)計工作極限電壓為1-2V時，低壓器件的C減為200V器件的1/100-1/200，在后面將要提到的工作條件下，決定速度的主要是C的影響。它表明在1V-2V工作的器件，將使工作速度提高100-200倍之巨，同時，由于工作電壓下降、功率進(jìn)一步下降，隨之C也更進(jìn)一步下降。解決低壓器件的大電流工作，只須要采用平面并行排列，擴(kuò)大陣列的等效寬度，與并行并列放大即可較正比的擴(kuò)大極限電流。也可以采用在圓柱體表面并行排列的方法擴(kuò)大表面積。當(dāng)?shù)蛪浩骷敵鲎銐虼蟮膭討B(tài)電流后，剩下的問題是如何取得高的電壓輸出。
下面結(jié)合圖1具體說明方框A為低壓放大器，方框B為電源供給器(放大器)，前置放大器1的輸出電流17，在電阻16上產(chǎn)生高電壓擺幅輸出為電壓推動級，2為電流增益級，產(chǎn)生足夠的電流增益與功率增益，輸出電壓U2與電阻16上的U16相同，2的組態(tài)為射極跟隨器共C組態(tài)。放大器1、2設(shè)置于A類，可使頻率特性得到提高。
電源±E1為±(1-10)V視器件電壓設(shè)計而定，可以是定壓。電源±E2為±(0.1-50)V，若為A類功率級，可取電壓為±(0.5-2.4)V左右，可以用定壓充電的Ni-Cd等低內(nèi)阻二次充電池作為±E2的濾波元件，同時可加并電解電容與CBB電容。通常Ni-Cd電池的內(nèi)阻為0.02-0.00001(Ω)之間動態(tài)電流在其re上的Δve＝ΔI×re，通常小于0.01uV-10V以下，可足夠保證極小的動態(tài)紋波。本例中±E2為±1.30V左右，在A類大電流IQ時，具有極高的整機(jī)效率。例如IQ＝±3A的A類推挽輸出放大器2，效率＝PO/PQ，可輸出不失真的A類功率＝(IQ×2×2)2RL/8＝(6×2)2×(8-32)/8＝144-288-576(W)效率＝94.5％-97.3％-98.6％是相當(dāng)可觀的。若使電源供給器3的效率趨近97％-98％，則整體效率＝(94.5-98.6)％×0.97-0.97＝91.7％-97.3％。±E3由P0決定，在±(10-1000)V左右。
放大器1、2、3各自可有各種組態(tài)，或直接由運(yùn)算放大器組成，下面還將另外舉例說明。
放大器A，電源供給器B的分析參圖1放大器1為前置低壓供電的小功率放大器，輸出電流17流過電阻16，在電阻16的6與9端產(chǎn)生I17×R16的任意大小的高電壓輸出，而不受放大器1、2的耐壓與供電電壓大小影響，同時，放大器1、2的供電是恒壓的，隨信號的波動可達(dá)mV-uV以下對減小失真與共模干擾是有利的。
放大器2為電流功率增益級，為共C組態(tài)為主的同相跟隨放大器，在其輸出端7輸出電流I7，流過電阻14，負(fù)載15，在7與9端產(chǎn)生與電阻16上的ΔU16電同相同值的功率輸出Uo2。本例中電阻16為10KΩ。電阻14為1mΩ-3.2mΩ，負(fù)載15為8-32(Ω)當(dāng)I17為Δ0.02A時，產(chǎn)生有效功率輸出為156W-500W，Δio＝20A-6.25A。
本例中使用輸出電流為20A-30A的FET管作推挽放大器2未級，各管只承擔(dān)10A最大電流。飽和壓降0.14V(10A)，1.2V以上已進(jìn)入線性區(qū)，1.35V時的Ft＝200MHz-1000MHz以上。20V時的dv/dt＝20kv/us，dI/dt＜600A/us效高壓器件提高許多。兩只FET功耗＝1.35V×2×5.2A＝14W，A類輸出＝500W，效率＝97.2％。電阻11為100Ω電阻12為50Ω電阻13為1KΩ，電阻16為10KΩ，電阻18為100Ω左右。
前置電壓推動級1為0.1w-0.6w的小功率放大器，-3dB開環(huán)帶寬fβ可達(dá)50-100MHz以上，開環(huán)增益為60-140dB以上(fB處)A類偏置約0.02A。功率增益級FET在1.35V恒壓工作，IQ＝5.2A，P耗＝7.02(W)可選Pm≤10w-40wFET，成本較低，頻率特性極佳。由于是A類工作線性較好，全面特性上升。
應(yīng)當(dāng)特別說明，使用的FET并非專門設(shè)計的VDS＝2-1.2V專用管，而是常規(guī)器件。可以專門設(shè)計0.01V-50V的以下專用管。其特征頻率10-200倍地提升。如專門設(shè)計在1.35V時的可達(dá)(10-350)GHz以上，而且并非特別困難，可全部利用已有技術(shù)制造，特征頻率反而上升。所有工作在定壓(恒壓)狀態(tài)的晶體管，其輸出電容Co，由于變化甚小，其交流電流因?yàn)槭请妷汗ぷ?，損耗極微小，相當(dāng)于開路，頻率特性得到提高。對頻率有影響的僅為Ci+Cr。通常FET的計算值ft＝gm/ci＝1-20GHz以上，實(shí)際值為(0.2-10)GHz。即使用低壓器件頻率特性得到大幅提高，特別是A類使用。另外，由于A類低壓工作，功耗下降，Pcm下降可使表面積減少，Cr、Ci、Co下降ft進(jìn)一上升。
總之利用低壓小功率器件來推動產(chǎn)生高壓輸出對提高速度有極大的優(yōu)勢。FET放大器可采用環(huán)內(nèi)放大器增加，達(dá)林頓復(fù)合等，增加開環(huán)放大量，使閉環(huán)1+kB量增加。每個發(fā)射極加電阻，設(shè)立各自工作點(diǎn)。為進(jìn)一步提高供電放大器3的效率，可采用任何一種±E3調(diào)節(jié)的方法，如交流調(diào)壓器在初極的調(diào)壓等，使在任何Po時效率提高。也可以采用圖3的調(diào)壓方法，其中K1、K2開關(guān)與Po調(diào)節(jié)器W同步跟蹤。現(xiàn)在PWM，可控硅類，脈沖類、數(shù)字類放大器與可控制電壓的開關(guān)電源已很難普遍，用它們代替圖1的電源供給器3，可使其效率為97％-98％則總電路可達(dá)95％-97％以上。放大器3為反相放大器。因?yàn)殡娮?4僅為1mΩ-3.2mΩ，可以視為短路，而負(fù)載為8-32Ω，故Uo 7端與9端，近似為放大器2的Uo2，與電阻16上的uin16相等。因而放大器2輸入端等效在6與9端之間，輸出端在7與9之間或等同于8與9端，所以放大器2為共C跟隨器組態(tài)，線性極佳，功率增益可達(dá)104-1010且很容易制造，速度與頻率特性亦可提高。
電源供給器3的速率，對放大器2的影響極小，這是因?yàn)榉糯?的h22參數(shù)開環(huán)時已很小，閉環(huán)時又提升了1+KB＝104-1010倍，故而，既使速率與相位不及補(bǔ)充，缺少100mv-300mv給予放大器2的供電，±E2可自動補(bǔ)給Uo2，仍為原值，也就是表明電源供給器3的速率對整電路影響極小。但應(yīng)保證電源供給器3的-3dB閉環(huán)fB，為放大器A的開環(huán)fBA附近。其晶體管可使用至f(a)附近，這就是整個電路的優(yōu)勢。對放大器3未級功率管要求較低，同時，可靠性提高，因?yàn)榈退倬w管總體可靠性上升，成本下降。
本例中的放大器，可以采用任意形式的低電壓器件組成和任意形態(tài)組合，或采用現(xiàn)成IC與模塊，在2～n階以上時，須各自在反饋環(huán)內(nèi)加入R、C；R、L、C滯后、超前相位校正。放大器1、2、3均是這樣。當(dāng)然對于放大器3或放大器1、2、3有特別高要求時，可專門設(shè)計優(yōu)良電路。下面將另行說明。為了保證可靠性可以在放大器的7與10端或8與10端之間并上大電流高速二極管，正反向各并一個，同時可加并瞬態(tài)抑制器件?？杀ＷC任何情況下放大器1、2不會損壞。當(dāng)然，放大器3應(yīng)有微秒至毫秒及的任何種類的斷路保護(hù)器。另外，電源供給器可采用受控的高速開關(guān)電源，其輸出時間常數(shù)按電路要求設(shè)定。當(dāng)電源供給器3采用任何一種脈沖、數(shù)字電路時它將使電路效率提高同時，使放大器A的輸出阻抗極低。其阻尼系數(shù)是時間連續(xù)性的，非斷續(xù)性的，在極寬的頻帶內(nèi)，與頻率參數(shù)無關(guān)，一直不變。
它可以使數(shù)字功率放大器的各項(xiàng)參數(shù)得到根本的改善，例如優(yōu)良的阻尼系數(shù)，電磁兼容都得到1+KB倍的提高?；蛴呻娮?4任意調(diào)節(jié)阻尼系數(shù)。為了保證±E1±E2、(6)端子對(10)端的波動電壓足夠小，應(yīng)使電源供給器3的開環(huán)與閉環(huán)增益大于放大器2的Uo2/uin值。由于電源供給器3的脈沖殘余，受放大器1、2的h22與1+KB反饋，放大器2的高次諧波可得到(10-300)dB以上的進(jìn)一步抑制。還可以大為降低數(shù)字功放的最大脈沖電流峰值，以及對頻率參數(shù)的要求，失真率可得到(40-200)dB以上的提高，既保持了數(shù)字功率放大器效率，又保持了模擬放大器所有的優(yōu)點(diǎn)，包含其成熟性與極低的成本，何況，目前數(shù)字功放有些弱項(xiàng)，暫時實(shí)際上無法解決，成本很高采用數(shù)字式電源3時可以去除放大器1直接使用經(jīng)積分的數(shù)字信號源，可以是數(shù)字信號的前極小信號。
本實(shí)例在此時，成為介于模擬與數(shù)字放大器之間的結(jié)合物，兼有兩者優(yōu)勢。特別是將它們集成化或模塊化后，使用簡單，成本可降到極低，體積、重量、效率以及前述的放大器整體性能，得到最大提高。
其中，任何一種數(shù)字式、脈沖、開關(guān)電源、可控類、PWM，放大器3，其控制信號的取樣，必須直接從放大器2的Io及Uo中取得，可以直接控制放大器3，少經(jīng)過放大環(huán)路，必須有，也應(yīng)是高速放大器，取樣也可使用光耦或變壓器與其他隔離傳感器。目前，已有多種單片IC脈沖控制電源，使用極為方便。
放大器3的反相輸入端(或同相放大器的同相端)，可以對應(yīng)±E1、±E2，6端的補(bǔ)償要求，接至4、5、6、7、8端。當(dāng)放大器3使用同相放大器時，其輸出端改接±E2的中點(diǎn)G1，±E3改接至9端(G2)處，同相輸入端接至4、5、6、7、8端值，放大器1-3，特別是放大器2工作電流可以任何一種方法使它與輸出功率相對應(yīng)調(diào)整，使它始終處于A類效率最高點(diǎn)。這里采用未級電流控制電阻與功率控制器W同步的方法，優(yōu)點(diǎn)是不引入任何非線性失真，電流控制電阻可以與功率控制W同軸聯(lián)動，亦可采用數(shù)字非易失性電阻作為電流控制或其它任何方法。這樣，從效率、體積、重量、等參數(shù)可進(jìn)一步提高。當(dāng)放大器3的一個輸入端子接至4、5、6、7、8端子時，可以串入一個RC相位超前網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償，以提高速率與有效帶寬。在圖1中±E1、±E2、±E3的各自中點(diǎn)抽頭都都接在地線G1上，即10端點(diǎn)，這樣，多路放大器可以共用這三個電源，同時成本下降，亦可適當(dāng)分組獨(dú)立使用。放大器1、2、3內(nèi)部組態(tài)，不受任何限止?？梢詄，e+b+b，c；e、e+b、c；e、b、c；e、c+b、c；e，b+b，c；各種組使均可，但原則是，每一個單級放大，均要保證頻率特性，失真率等整體指標(biāo)要較好，這樣閉環(huán)后的特性才能得到保證。
本發(fā)明所指的-3dB fB頻率是指，從Ohz或增益最高處開始，當(dāng)頻率提高后，增益下降3dB處的頻率。正因?yàn)槭褂贸蛪浩骷庞锌赡軐⑺鼈僨t提高到350GHz。在高壓器件中是不可能的。至少渡躍時間變長，同時，由于厚度與功率上升，Cr、Ci、Co上升，ft自然下降。
各個獨(dú)立放大器的環(huán)反饋可以自成一環(huán)，也可以后環(huán)部分套入前環(huán)，多環(huán)相扣。成復(fù)合反饋鏈。
放大器1、2、3可以采用圖5帶有特殊電位轉(zhuǎn)移級的e、b、e高速電流反饋放大器，成為較純的二階電路。特征在于，共b放大器的基極串有相對于G03、G04輸入阻抗足夠大的Rb，例如，10Ω-10MΩ以上，或分布電容足夠小的恒流源，使其b極處不向地有大的分流。G01、G02組成的共b放大器，指在任何從0Hz-任意高的頻率范圍，不對G0、G03、G04組成高頻率分流，只須傳遞1倍不變的信號電流，不產(chǎn)生新的R、C階，但是必須將電位從±Ec上減少2-2000V直流壓降，或更大的直流壓降，這樣，就由G01、G02組成無損耗的0階1倍電流放大器，但它可以有任意設(shè)定的電壓增益。G0、G01、G02與G03、G04各自都可以采用n級達(dá)林頓復(fù)合管擴(kuò)大B，或多級電壓放大，特別是G01、G02、在Rb較大時。圖5中，Ci、Cr、Co均被Rb阻止到地的分流，這樣就保證了G01、G02的零階放大。另外G01、G02作為小信號傳遞，其耐壓只須稍大于(+Ec+Ec)/2，可靠性提高，整個放大器只須未G03、G04為高壓管。
上述的零階電位轉(zhuǎn)移共b放大，可以使用在各種組態(tài)放大器中，凡是涉及共b態(tài)的，例如圖6中的共b態(tài)4個晶體管?？梢詫05、G06去除，前及共b直藕到后及共b，成為特殊的e，b+b，c態(tài)組合主二階高速Amp。去除G05、G06后，如圖6中虛線相聯(lián)二級b+b態(tài)，Re1接G07e極，Re2接G08e極。當(dāng)圖6中Rb1，Rb2，Re1，Re2大到不能對兩共b態(tài)分流高頻信號時，G05、G06就成為零階反相器，而應(yīng)用于環(huán)反饋內(nèi)的各種組態(tài)與上述提到的各種組態(tài)。電流增益由Rb/Re值決定，可以大于1或小于1，它可以為第一級共b級帶來電壓增益，而無附加相移。超過純二階的n階放大器，如眾所周知，必須加入最小相移接正網(wǎng)絡(luò)，可以上R、C滯后節(jié)，R、C超前節(jié)，或R、L、C高階網(wǎng)絡(luò)。這都是已有技術(shù)。當(dāng)它們集成在IC內(nèi)，或模塊內(nèi)，成本下降性能大幅提高，使用變得極為方便。特別是開環(huán)fB大為上升，1+KB大幅上升各項(xiàng)指標(biāo)全面上升。常用的放大器，多為主一階放大器，不采用相位校正，有效fB以內(nèi)開環(huán)增益減少40-60dB，本發(fā)明使用二階放大器的fB相近，或相同，使fB內(nèi)增益上升40-80dB以上，對改善放大器的整體指標(biāo)作出了40-80dB以上的貢獻(xiàn)。當(dāng)采用本發(fā)明的零階電位移動共b電路與零階共e反相器時，或兩者結(jié)合使用時，二階電路的校正變得極簡單，有時甚至可以不用，這對提高可靠性降低成本，集成化、模塊化生產(chǎn)及為有利，為了便于不同fB調(diào)整與使用，每一階放大器與下階放大器相聯(lián)的端點(diǎn)，可引出外接端，使可以在外端控制時間常數(shù)fβ與增益的乘積，例如圖1中的4、5、6、7、8、9端子?，F(xiàn)有的IC可加該引線端。特別是IC或模塊可以使之?dāng)U大應(yīng)用范圍?，F(xiàn)有的IC蕊片可加引線端，或?qū)⒍€蕊片組成二階電路，封裝在一個底座內(nèi)?？梢詮膗in至uo之間加入BBE電路，以調(diào)整群相移。圖7電路b端相位為0°A端相位反相-180°，在Z上調(diào)節(jié)時，可從0-180°之間任意調(diào)節(jié)，以適合實(shí)際需要。可加入等響電路Q(圖8)特別是在調(diào)節(jié)功率電阻W時完全自動適應(yīng)等響曲線變化要求。圖8中Q為等響電路阻抗，使r0趨向0，rin趨向極大，當(dāng)W趨向0時，等響曲線為一平直線，反之，當(dāng)W趨向max時，等響曲線下凹達(dá)到預(yù)定最大值?？梢岳煤线m的Rb1，改變曲線速率。
在放大器1、2的輸出端加電阻并聯(lián)至-Ec或+Ec可以使原AB類放大，進(jìn)入高偏置或A類工作。對于原設(shè)為AB類的放大器，這樣可在外端調(diào)節(jié)工作點(diǎn)。


圖1本例中電阻[11]100歐，電阻[12]50歐，電阻[13]1千歐，電阻[13]接[4]端時為恒壓輸出，接[5]端時為恒流輸出，電阻[14]為1～3.2毫歐。負(fù)載電阻[15]為8～32歐，電阻[16]為10千歐，±E1＝±5～±15V，±E2＝±1.2～±2.4V，±E3＝±20V～±100V，放大器[1]為前置電壓放大級，[2]為功率增益級，[1]與[2]為放大器[A]、[B]為電源極。
圖2本例中可用達(dá)林頓復(fù)合管[19]作恒流輸出[17]、[20]為恒流電路。
圖3W為功率調(diào)節(jié)電位器，與開關(guān)K1、K2同步調(diào)節(jié)于±E3于C1、C2之上圖4放大器[1]、[2]、[7]端與[10]端地之間加并的兩個方向的保護(hù)二極管。
圖5由G01、G02組成的零階電位轉(zhuǎn)移共b電路。G0共e態(tài)，G03、G04為共e態(tài)。Rb01、Rb02阻止高頻分流。
圖6由G05、G06組成的零階反相共e電路。去除G05、G06時，由虛線聯(lián)接兩級共b電路，Rb1、Rb2保留。
圖7可調(diào)相位0°～-180°的BBE電路。
圖8可自動控制等響下凹幅值的功率調(diào)節(jié)電路。
權(quán)利要求
1.一種改進(jìn)的放大器，其特征在于放大器[1]恒定低壓供電，恒壓輸出或恒流輸出；放大器[2]恒定低壓供電，恒壓輸出或恒流輸出；放大器[1]、[2]的輸出電壓為任意大小的高壓擺動；放大器[3]是電源供給裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于放大器[1]工作在低電壓0.01V～50V以下，令其輸出端在電阻[16]產(chǎn)生任意大小的電壓U[16]，在跟隨放大器[2]輸出[7]與[9]之間產(chǎn)生與U[16]相同的Uo功率輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于放大器[1]可以工作在飽和壓降以上，與進(jìn)入線性區(qū)后的超低電壓，范圍在0.01V～50V以下，該電壓在器件輸出端[E]-[C]或[D]-[S]間，可以是恒定電壓，或作正負(fù)電源范圍內(nèi)擺動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1與3所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于放大器[1]的反饋電阻[13]可接[4]端作定壓輸出，亦可接于[5]、[6]端作恒流輸出，亦可同時在[4]、[5]、[6]取得復(fù)合反饋，或用晶體管[19]作恒流輸出，電阻[13]接于[21]端子。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于在放大器[2]工作于低電壓±E2＝±0.01V～±50V以下，令工作電流于高偏或者A類時，fT(Q)≥0.98～0.1fT(max)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于放大器[2]工作于低電±E2，范圍在±0.5V～±6V以下，為A類。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于放大器[2]作電流增益用，可為共C態(tài)或共E態(tài)或共C共b，共E共b，共b，運(yùn)算放大器等各種組態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于放大器[1]、[2]、[3]的電流工作點(diǎn)可以與功率調(diào)節(jié)器節(jié)器W作同步調(diào)節(jié)，放大器[±E3]可以與[W]作同步調(diào)節(jié)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于放大器[1]、[2]可以工作在A、B、AB、C、D類，特別是A類低電壓設(shè)計。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于放大器[3]作為放大器[1]與[2]電源供給裝置，使放大器[1]、[2]工作在較恒定的低電壓狀態(tài)，其范圍在±0.01V～±50V以下，并使其動態(tài)穩(wěn)定范圍小于或是Δ0.001mV～Δ50V以下，或是Δ0.00001mV～Δ5V以下。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于放大器[3]的電源供給，可以是可調(diào)的，亦可以是與(W)同步調(diào)節(jié)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于放大器[3]可是任意種類的，例如A、B、AB、C、D類PWM或其它數(shù)字類，可控類，可直接控制的開關(guān)電流。
13.根據(jù)權(quán)利要求1與12所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于放大器[1]、[2]中輸出的脈沖高次諧波設(shè)計范圍為-10dB～-300dB以下。
14.根據(jù)權(quán)利要求1與12所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于在放大器[1]或[2]輸入端可以輸入任意數(shù)字放大器產(chǎn)生的積分模擬信號電壓作為輸入信號，作用于Uin或電阻[16]兩端，或[6]端與地[G2]端。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于放大器[2]的輸出阻抗為連續(xù)時間的低阻抗，范圍為ro2×1/1+kβ，在0.01微歐至1兆歐以下。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于放大[2]通過調(diào)節(jié)負(fù)載[15]與電阻[14]的比值，調(diào)節(jié)其阻尼系數(shù)，或以1+Kβ量控制該值。放大器[3]的開環(huán)增益，閉環(huán)增益大于放大器[1]、[2]的Uo2/Uin值。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于放大器[3]反相輸入端或同相放大器的同相輸入端可以接至[4]、[5]、[6]、[7]、[8]端。
18.根據(jù)權(quán)利要求1與17所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于放大器[3]輸入端接[4]、[5]、[6]、[7]端子時，可串入R、C相位超前網(wǎng)絡(luò)。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于放大器[1]、[2]可采用超低工作電壓的高速器件，極限工作電壓在0.01V～50V以下。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于放大器[1]、[2]、[3]開環(huán)-3dBfβ與增益乘積為(0.1KHz～350GHz)×(2dB～300dB)以上。fβ由放大器[1]、[2]為主設(shè)定。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于放大器[1]、[2]、[3]的各自反饋環(huán)內(nèi)可以為一階～n階最小相位校正放大器。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于放大器[1]、[2]、[3]為一階～n階主電路，含R、C、L滯后，超前校正電路，或外置單獨(dú)使用R、C、L滯后與超前校正電路，并可將其集成化或模塊制造。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于[±E1]、[±E2]、[±E3]的中點(diǎn)電壓是相聯(lián)的，多路的放大器可以共用該兩個電源，或再增加電源組分組使用。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于放大器[3]輸出接±E2中點(diǎn)[G1]，[±E3]中點(diǎn)接[9]端，放大器[3]為同相放大器，同相輸入可接[4]、[5]、[6]、[7]、[8]端。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于電源[±E1]、[±E2]可以使用限壓充電的二次低內(nèi)阻電池，電壓范圍為±0.1V～±50V以下，或同時并有各種電容，使動態(tài)工作時ΔV＜0.01微伏～10伏以下范圍。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于用于供電或充電電源[±E1]、[±E2]、[±E3]可以是整流，可控整流或穩(wěn)壓電路或開關(guān)電源，可以同時加并電容與二次電池。
27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于放大器[1]、[2]采用[±E1]、[±E2]為±0.01V～±50V以下，IQ1-2為A、AB、B、C、D類與放大器[3]組成的功率放大器，特別放大器[1]、[2]為A類。
28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于放大器[1]、[2]可以采用高速保護(hù)器件大電流二極管兩只，分別正反向并聯(lián)于[7]與[10]或[8]與[10]兩端，保護(hù)器件還可用使用其它瞬態(tài)高速器件。
29.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于電源供給器[3]可以采用任何種類的高速或mS級保護(hù)斷路器。
30.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于放大器[1]、[2]、[3]可由共[E]、共[S]、零階電位轉(zhuǎn)移級[G01]、[G02]，共[E]、共[S]、[G03]、[G04]構(gòu)成，零階電位轉(zhuǎn)移器的b極串聯(lián)電阻[Rb01]、[Rb02]大于10歐～10兆歐以下，為其兩端旁路阻抗2～100倍以上。
31.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于放大器[1]、[2]、[3]可由零階電位轉(zhuǎn)移級共b態(tài)組合，組成e，b+b，C態(tài)組合主二階高速放大器，或e，b，e+b，C態(tài)組合，運(yùn)算放大器組態(tài)。
32.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于放大器[1]、[2]、[3]可由零階共e反相器組合，組成e，b，e+b，C態(tài)組合，e，b+b，C；運(yùn)算放大器。此時，[Rb1]、[Rb2]、[Re1]、[Re2]必須遠(yuǎn)大于并聯(lián)于其兩端的分流阻抗，其倍數(shù)為2～100倍以上。
33.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于寬帶電位轉(zhuǎn)移的共[B]、共[G]的串聯(lián)電阻高達(dá)10歐～10兆歐以上或是電容足夠小的恒流源，放大器件可以由多管輸入端達(dá)林頓串聯(lián)。
34.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于可以在放大器[1]前或[1]與[2]之間插BBE電路或可調(diào)相位的BBE。
35.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于可以在放大器[1]前或[1]與[2]之間插入等響電路或可控制曲線下凹幅值的等響電路。(圖8)
36.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于放大器[1]、[2]可以在輸出端各自接電阻至[±E1]、[±E2]端，使之進(jìn)入A類或高偏置工作。
37.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于放大器[1]、[2]、[3]的各自開環(huán)電路為主二階～n階，內(nèi)含或外置最小相移校正網(wǎng)絡(luò)。
38.根據(jù)權(quán)利要求1與37所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于放大器[1]、[2]、[3]各為一個獨(dú)立主一階～n階放大器，內(nèi)部的電壓增益級與功率增益級，可以合成一個電路，IC或模塊，其中放大器[1]、[2]可合成一個電路，IC或模塊，放大器[1]、[2]、[3]可合成一個電路，IC或模塊。
39.根據(jù)權(quán)利要求1與37所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于包含功率增益級[2]與前置放大器[1]的放大器，[1]、[2]合成一個電路，IC或模塊單片放大器，其外部可以引出[4]、[5]、[6]端子，或其中部分或其它端子。
40.根據(jù)權(quán)利要求1與37所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于放大器[1]、[2]、[3]可部分或全部集成化或模塊化。
41.根據(jù)權(quán)利要求1與37所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于主n階放大器可以合成在一個蕊片上或n塊蕊片上，可以將n個原已有的主一階蕊片，封裝在一上底座內(nèi)。
42.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于每一個放大管，可以多管達(dá)林頓復(fù)合，或P型N型交錯復(fù)合，復(fù)合級可以在2～5級以上，每一個管的射極(源極)均可接電阻，設(shè)立獨(dú)立工作點(diǎn)電流，使用FET時，采用多級電壓增益復(fù)合為一單級放大，并自行構(gòu)成一個環(huán)反饋，成為一個單級放大管用。
43.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于設(shè)計為超低壓工作的器件，其極限工作電壓為0.01V～50V以下。
44.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于在分立或集成化、模塊化的電路中，每一個單元放大器，采用主二階～n階放大級，構(gòu)成環(huán)反饋，后一單元放大器的環(huán)反饋，可以在自環(huán)內(nèi)或延伸至前一級放大器反饋環(huán)內(nèi)一部分或全環(huán)反饋，組成多環(huán)復(fù)合反饋鏈。
45.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于放大器[3]為任意脈沖、可控類、開關(guān)、數(shù)字式時，其控制信號直接從放大器[2]的輸出Io、Uo取得。
46.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其進(jìn)一步特征在于放大器[1]、[2]、[3]可以是任何組態(tài)的運(yùn)算放大器，可以在各放大器間插入R，C；R、L、C滯后、超前相位校正。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的放大器，特別是涉及高速線性、脈沖放大器與環(huán)反饋A類放大器性能的提高。如何提高帶內(nèi)有效增益f
文檔編號H03F3/30GK1531191SQ03115738
公開日2004年9月22日 申請日期2003年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月11日
發(fā)明者于志偉 申請人:于志偉