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一种增大放大器增益的方法

11-21 22:42:46 | http://www.5idzw.com | 音响制作 | 人气:958
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对于放大器匹配问题有很多处理方法。例如,可以应用Q匹配方法。为了把一个电阻RH转变为一个更低的阻值RL,可以在该电阻上并联一个值为RH/Q的电阻。串联等效电路的等效电阻为RL = RH/(1 + Q2)。然后,用一个符号电阻与该串联等效电阻谐振,则在1 GHz处输入电阻变为:

有必要把50Ω的源极电阻转变为ZIN*,这样:

先把50Ω的源极电阻转变为10.43 Ω:

把50 Ω的电阻转变为更低的电阻(图4),先在该50 Ω的电阻上并联一个旁路电抗。因为最终的转化值ZS有感性部分,则该旁路电抗应选择一个电容器。当Q为1.948时,则L1的电抗为+25.667 Ω。L1可以这样得到:

正确的等效电路要求有10.43Ω的实部,由于电路的Q值不变,则虚部为+j20.32Ω。但是,电路中有一个+7.238Ω的电抗,所以这部分电抗可以用一个串联电容器C2消除。电抗C2的大小是20.32 7.24 = 13.08 Ω。电容器C2值如下:

最后的电路和性能如图5所示。

由于输出的调整,增益S21在1 GHz处的值为18.4 dB,对比稳定化(未调整)的单一晶体管(见第二部分)15.9 dB的增益,有2.5 dB的增益改进。这样稳定后的晶体管就调整了2.5 dB的失谐误差,S11的值为0.661(表1)。注意,S21是图5所示的全部两端网络的增益。
同样如表1所示,|S22| = 0.414。这就意味着由于输出失谐损失了17%的功率。为了恢复这些损失,增益应该再增加0.8 dB。调整输出端口,由表2,在1 GHz处的输出阻抗为(88.493 j46.646) Ω。50Ω的负载电阻就被转变为更为复杂的值或为:


使用Q匹配方法作用于回路,首先将50Ω这个较低电阻变换成较高的88.493Ω。这个过程起始于串联电感回路,因此L2的选择是任意的。电阻变比是88.493/50并且所需要的Q为0.877,因此L2的值为6.99 nH.并联等效电路由88.493-Ω电阻所组成,并且这个电阻被一个值为88.493/0.877 = 100.86Ω的并联感应电阻所分路。再加上一个1.576pF的电容C2,这个并联谐振频率为1GHz。一个附加的+j46.646Ω的无功阻抗用来将50-Ω的负载转换到等式22中的ZL,这个过程通过7.43nH的电感.L3而完成。具有单侧调谐输入输出的稳定的2N6977A放大器电路如图5所示,并附带其特性图。
当输入输出相匹配且频率为1GHz时增益为20dB。这在所期望的最大增益19.2dB的1dB的范围内。检索灵敏度系数分析显示增益估计的误差在1.18dB和1.37dB之间。20dB的增益是一个增加超过1.6 dB输入匹配的例子。这比所期望提高0.8dB增加的更多。同时,从图5中的S11和S22的曲线可以看出输入输出匹配并不理想。当晶体管内部反馈S12,忽略时,这些不准确性出现在单侧增益方法中是可以预见的。

为了最优化性能,可能需要寻找电源和负载阻抗对,它们能在任何给定的频率下与晶体管相匹配。这种方法(同步共轭匹配)将在下个月的后续文章的第四部分提到。 
 

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