PCB設(shè)計人員的放大器選擇標準

每個人都可能熟悉經(jīng)典的741運算放大器，尤其是當您回想起早期的電子課程時。但是，當涉及到特殊應(yīng)用時，可用放大器的范圍足以使任何設(shè)計師都為之振奮。一旦了解了不同的放大器如何引用不同的規(guī)格，就可以輕松確定最適合您的應(yīng)用的放大器。我們?yōu)?/span>PCB設(shè)計人員編制了重要的放大器選擇標準清單。

放大器類

所有放大器都分為不同的類別，這決定了它們在不同應(yīng)用中的有用性。以下是5種常見的放大器類別：

lA類。這些放大器旨在實現(xiàn)高度線性，并始終處于偏置狀態(tài)。因此，它們不適合大功率應(yīng)用，因為它們將比其他類別的放大器消耗更多的功率。

lB類。這些放大器被設(shè)計為A類放大器的更有效替代品。但是，由于它們使用的FET需要最少的輸入才能接通晶體管，因此它們不能完美地再現(xiàn)輸入波形，并且在較低的輸入信號強度下會產(chǎn)生一些失真。這稱為交叉失真。

lAB類。這些放大器可以說是廣泛應(yīng)用中最常用的放大器。與沒有交叉失真的A類放大器相比，它們具有更高的效率。它們還具有可比的線性范圍。

lC類。這些放大器更經(jīng)常用于RF應(yīng)用。由于使用內(nèi)部LC振蕩電路或其他電路來在高頻下提供強大的增益，因此可以將它們設(shè)計為較寬的帶寬。但是，它們的線性度比上述放大器類的線性度低。

lD類。這些放大器使用某種形式的PWM來控制輸出。通過輸出端的低通濾波器將輸出轉(zhuǎn)換回模擬信號。這些通常通過將輸出轉(zhuǎn)換為更高頻率的PWM信號而用于電機控制應(yīng)用中。

注意，還有許多其他類別的放大器，具有不同的專業(yè)水平。無論選擇使用哪種放大器，都需要權(quán)衡不同放大器的一些不同規(guī)格。

放大器選擇標準的重要規(guī)格

選擇用于模擬信號的放大器時，請注意以下規(guī)格：

l開環(huán)和閉環(huán)電壓增益。開環(huán)增益有效地告訴您放大器可以產(chǎn)生的最大增益。實際上，一旦應(yīng)用了反饋，您將測量閉環(huán)增益。注意，這是頻率的函數(shù)；增益譜的波特圖將類似于低通濾波器的圖。

l線性范圍。有幾種方法可以引用該值。輸入和輸出信號之間的關(guān)系從來都不是完美的線性關(guān)系，但在許多應(yīng)用中它可能會接近?？梢灾付檩斎胄盘栯娖椒秶ㄍǔＲ?/span>dBm為單位），也可以指定為具有某些相關(guān)失真值的最大輸入值。

l動態(tài)范圍。這只是最小和最大可能輸出值之間的差異。最小值受本底噪聲限制，而最大值受線性輸入范圍限制。通常，動態(tài)范圍為DR = SNR + 1。

l帶寬。對于通用放大器，這實際上與上升時間有關(guān)，上升時間是電路切換所需的時間（10％至90％）。這將限制放大器中有用頻率的范圍（請參閱此列表下方的注釋）。

l擺率。這是輸出的變化率，通常以V / us或V / ns為單位。

l共模抑制比。這是放大器抑制放大器兩個輸入端都存在的共模噪聲的能力。

l效率。這個數(shù)字實際上是關(guān)于耗散熱量的陳述。效率更高的放大器會消耗較少的功率作為熱量。

l輸入。放大器可以是全單端或全差分（即差分輸入和差分輸出）。

以上所有參數(shù)都是輸入頻率的函數(shù)。專用放大器將具有在某些頻率范圍內(nèi)指定的帶寬。確保帶寬與目標頻率范圍重疊。特定應(yīng)用中使用的放大器還有其他重要規(guī)格。

功率放大器

所有功率放大器（通常為B，C或AB類）均設(shè)計為在其非線性壓縮點附近運行，并且在工作期間會消耗大量功率。通常，放大器的輸出功率會隨著溫度的升高而降低。高質(zhì)量穩(wěn)定放大器在整個工作溫度范圍內(nèi)的功率輸出降低幅度應(yīng)小于1 dB。其他規(guī)格應(yīng)表現(xiàn)出類似的穩(wěn)定性。

選擇功率放大器時，無論是針對特定應(yīng)用還是一般應(yīng)用，都應(yīng)考慮前面列出的要點。但是，功率放大器已經(jīng)針對不同的應(yīng)用進行了開發(fā)，針對不同放大器列出的規(guī)格適用于處理這些特殊應(yīng)用的設(shè)計人員。RF功率放大器就是一個很好的例子，其中不同頻段的放大器基于不同的半導(dǎo)體工藝。

這些放大器固有的非線性會在工作期間導(dǎo)致一些意想不到的影響。音頻社區(qū)的設(shè)計人員可能熟悉總諧波失真（THD）或總諧波失真加噪聲（THD + N）。諧波失真是一種非線性效應(yīng)，在輸出中會出現(xiàn)所需信號的高次諧波。您的功率放大器應(yīng)具有最低的THD或THD + N電平（通常以百分比表示）。

用于處理調(diào)頻信號的功率放大器通常根據(jù)三階截取點（3OIP）來指定失真。功率放大器的非線性特性將產(chǎn)生高階諧波和互調(diào)產(chǎn)物，這是由于調(diào)頻信號中不同頻率之間的非線性混頻而產(chǎn)生的。這些互調(diào)產(chǎn)物在放大器的輸出頻譜中顯示為邊帶。由于非線性導(dǎo)致的這種失真水平也被稱為RF社區(qū)之外的互調(diào)失真（IMD）。

盡管存在許多可能的互調(diào)產(chǎn)物，但是奇數(shù)階產(chǎn)物最重要，因為它們最接近您正在使用的頻率范圍。三階互調(diào)產(chǎn)物最接近所需頻率，其次是第五，第七等。3OIP通常被引用為輸入功率值，在該值處，三階互調(diào)產(chǎn)物的強度將具有與所需信號相同的輸出強度。