專利名稱：一種提高de類功率放大器工作效率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高DE類功率放大器工作效率的方法，屬于電路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
功率放大器作為無線通信系統(tǒng)中的重要器件，其主要作用是放大輸出信號(hào)，使輸出信號(hào)達(dá)到足夠的功率，以滿足天線輻射的要求，研究和發(fā)展高效率低損耗的功率放大器一直是人們追求的目標(biāo)。相對(duì)于傳統(tǒng)的線性功率放大器，D類、E類、DE類等開關(guān)型功率放大器具有更高的效率。開關(guān)型功率放大器克服了傳統(tǒng)線性功率放大器的缺點(diǎn)，使功率晶體管工作在開關(guān)狀態(tài)，在任意時(shí)刻，功率晶體管內(nèi)部的電壓與電流的乘積很小，甚至趨于零，以此原理來降低功率晶體管損耗，提高功率放大器效率。DE類功率放大器通過為D類功率放大器中的功率晶體管增加并聯(lián)電容，使得每個(gè)功率晶體管工作時(shí)滿足E類功率放大器零電壓轉(zhuǎn)換(ZVS)和零電壓導(dǎo)數(shù)轉(zhuǎn)換(ZDS)條件， 既綜合了 D類和E類功率放大器的優(yōu)點(diǎn)，繼承了開關(guān)型功率放大器高效率的特點(diǎn)，又同時(shí)避免了 D類和E類功率放大器的缺點(diǎn)，不會(huì)在功率晶體管內(nèi)部同時(shí)出現(xiàn)電壓和電流，對(duì)功率晶體管的工作電流和耐壓性也無過高要求，因此DE類功率放大器成為了人們關(guān)注和研究的執(zhí)占。在DE類功率放大器中，并聯(lián)電容是由外部電容和MOS場(chǎng)效應(yīng)管寄生電容構(gòu)成的， 其中外部電容是線性的。在低頻時(shí)，外部線性電容比MOS場(chǎng)效應(yīng)管寄生電容大得多，在這種情況下，設(shè)計(jì)者可以忽略MOS場(chǎng)效應(yīng)管寄生電容，而只考慮外部線性電容，將并聯(lián)電容的取值等同于外部線性電容的取值來對(duì)DE類功率放大器進(jìn)行設(shè)計(jì)。但是，隨著工作頻率的升高，并聯(lián)電容的取值逐漸減小，MOS場(chǎng)效應(yīng)管寄生電容在并聯(lián)電容中所占比重越來越大，若此時(shí)仍按傳統(tǒng)的方法計(jì)算并聯(lián)電容，忽略MOS場(chǎng)效應(yīng)管寄生電容的存在，將會(huì)對(duì)功率放大器性能造成嚴(yán)重影響，造成功率放大器損耗增加，工作效率降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種提高DE類功率放大器工作效率的方法。—種提高DE類功率放大器工作效率的方法包括1)選定作為開關(guān)器件的MOS場(chǎng)效應(yīng)管，獲取該MOS場(chǎng)效應(yīng)管的內(nèi)建電勢(shì)Vbi，其典型值為0. 5-0. 9V ;VS = 0時(shí)的電容Cjtl, Vs是MOS場(chǎng)效應(yīng)管漏極和源級(jí)之間的電壓；梯度系數(shù)m，其取值范圍為0彡m彡1 ；2)確定DE類功率放大器設(shè)計(jì)參數(shù)，包括電源電壓VDD，設(shè)計(jì)輸出功率P0,負(fù)載品質(zhì)因數(shù)Q，工作頻率f;3)在DE類功率放大器的輸入端與負(fù)載之間設(shè)置輸入功率測(cè)量模塊、輸出功率測(cè)量模塊、工作效率計(jì)算模塊和顯示模塊；4)利用下述公式分別計(jì)算DE類功率放大器的負(fù)載電阻Ry電感Ltl，電容Ctl，外部線性電容C,
權(quán)利要求
1. 一種提高DE類功率放大器工作效率的方法，其特征在于，方法包括1)選定作為開關(guān)器件的MOS場(chǎng)效應(yīng)管，獲取該MOS場(chǎng)效應(yīng)管的內(nèi)建電勢(shì)Vbi，其典型值為0. 5-0. 9V ;vs = 0時(shí)的電容Cjtl, Vs是MOS場(chǎng)效應(yīng)管漏極和源級(jí)之間的電壓；梯度系數(shù)m， 其取值范圍為0彡m彡1 ；2)確定DE類功率放大器設(shè)計(jì)參數(shù)，包括電源電壓VDD，設(shè)計(jì)輸出功率P。，負(fù)載品質(zhì)因數(shù) Q，工作頻率f ；3)在DE類功率放大器的輸入端與負(fù)載之間設(shè)置輸入功率測(cè)量模塊、輸出功率測(cè)量模塊、工作效率計(jì)算模塊和顯示模塊；4)利用下述公式分別計(jì)算DE類功率放大器的負(fù)載電阻&，電感Ltl，電容Ctl，外部線性電容Cex ； 其中，Cetl為DE類功率放大器MOS場(chǎng)效應(yīng)管寄生電容Cp在驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比為25%時(shí)的等效電容。5)利用計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)DE類功率放大器，計(jì)算功率放大器工作效率，微調(diào)電感Ltl，電容 C。，直至工作效率不再提高。
2.如權(quán)利要求1所述的一種提高DE類功率放大器工作效率的方法，其特征在于，步驟3)所述的輸入功率測(cè)量模塊，用于測(cè)量功率放大器的輸入功率，一端與功率放大器的輸入端相連，另一端與工作效率計(jì)算模塊相連；輸入功率測(cè)量模塊由電流取樣電阻、 模數(shù)轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，電流取樣電阻將電流轉(zhuǎn)換為電壓，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓；所述的輸出功率測(cè)量模塊，用于測(cè)量功率放大器的輸出功率，一端與功率放大器的負(fù)載相連，另一端與工作效率計(jì)算模塊相連；輸出功率模塊由功率檢波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器構(gòu)成， 功率檢波器將功率轉(zhuǎn)換為直流電壓，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓；所述的工作效率計(jì)算模塊，用于根據(jù)輸入功率測(cè)量模塊和輸出功率測(cè)量模塊的輸出結(jié)果計(jì)算功率放大器的工作效率，分別與輸入功率測(cè)量模塊、輸出功率測(cè)量模塊、顯示模塊相連，由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)；所述的顯示模塊，用于顯示工作效率計(jì)算結(jié)果，與工作效率計(jì)算模塊相連，由液晶模塊實(shí)現(xiàn)。 全文摘要
一種提高DE類功率放大器工作效率的方法，屬于電路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。方法為選定作為開關(guān)器件的MOS場(chǎng)效應(yīng)管，獲取該MOS場(chǎng)效應(yīng)管的內(nèi)建電勢(shì)Vbi，vs＝0時(shí)的電容Cj0，梯度系數(shù)m；確定放大器設(shè)計(jì)參數(shù)，包括電源電壓VDD，設(shè)計(jì)輸出功率Po，負(fù)載品質(zhì)因數(shù)Q，工作頻率f；在放大器的輸入端與負(fù)載之間設(shè)置輸入功率測(cè)量模塊、輸出功率測(cè)量模塊、工作效率計(jì)算模塊和顯示模塊；利用本發(fā)明中公式分別計(jì)算負(fù)載電阻RL，電感L0，電容C0，外部線性電容Cex；利用計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)DE類功率放大器，計(jì)算功率放大器工作效率，微調(diào)電感L0，電容C0，直至工作效率不再提高。本發(fā)明解決了高頻下DE類功率放大器損耗增加，工作效率降低的問題，為高頻DE類功率放大器的設(shè)計(jì)提供了方便。
文檔編號(hào)H03F1/02GK102420570SQ20111040640
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者劉昌 , 李康 申請(qǐng)人:山東大學(xué)