0279机床

电路栅极功放AB类功率放大器驱动电路的研究与设计

电路中的C为隔直电容,隔离输入的信号中由各种原因引起的直流分量,保证电路特性不被意外的直流分量所影响。电路中的电源一般均通过扼流圈L对MOS管的漏极馈电,目的是尽量减小电路中不必要的直流功率损耗,提高功放的效率,在较低的电压下输出较大的功率。因此电路中将扼流电感L接于电源与M1的漏极之间,将DC功率送到MOS管的漏极。

电路中R3为源极电阻,其值很小,使得消耗在他上面的直流功耗也很小,以尽量减小电路中不必要的直流功率损耗,提高功放的效率。R1,R2分别称为上偏置电阻和下偏置电阻,他们的作用是将VDD进行分压,在MOS管栅极上产生栅极静态电压Vg,其值为:

分压式偏置电路不仅能够有效地稳定静态工作点,而且对于换用不同晶体管时,因参数不一致而引起的静态工作点的变化。也同样具有自动调节作用。

对于AB类功放,给定VDD为3 V;Vin为直流偏置2 V,振幅1 V,频率1 GHz的正弦波,选定R1为2 kΩ,R2为1 kΩ,R3为10 Ω,C为5 pF,L为0.065 nH,M1为宽0.6 μm,长0.18 μm的NMOS,从给定的NMOS参数中可算出Vth0约为0.297 V。设置的电阻使得Vg围绕1 V左右上下摆动,摆幅为1 V,即可使得晶体管M1工作时间大于半个周期而小于整周期,从图5晶体管M1漏极电流HSpice仿真波形图中也可以看出其每周期的工作时间为0.79 ns,大于半周期,实现了AB类功放的驱动要求。

2.3 栅极二极管偏置方式

如图6所示,这种电路是一种分压的特殊结构,通过电阻、电感、二极管对VDD进行分压,在M1栅极上产生正的静态偏置电压,使每周期内Vg高于0.297 V的部分增加,这样就可以实现AB类功放驱动的偏压要求。

给定VDD为3 V,Vin为直流偏置2 V,振幅1 V,频率1 GHz的正弦波,选定C为15 pF,R为10 Ω,L1为0.065 nH,L2为2 nH,M1为宽0.6μm,长0.18 μm的NMOS。HSpice仿真得出1 ns内的工作时间为0.75 ns,实现了AB类功放驱动电路的设计目标,每周期的工作时间多于半个周期。

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