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網(wǎng)友經(jīng)驗(yàn):如何確定射頻系統(tǒng)中的功率增益和電壓增益

發(fā)布時(shí)間:2017-01-09 責(zé)任編輯:sherry

 【導(dǎo)讀】我聽(tīng)到越來(lái)越多的客戶(hù)在問(wèn)“通過(guò)不同負(fù)載阻抗的信號(hào)鏈的增益是如何變化的?”,“當(dāng)以dB測(cè)量時(shí),電壓增益和功率增益何時(shí)重合?”若你們中的任何人有相同的問(wèn)題,我想與大家一起分享問(wèn)題的答案。那么,請(qǐng)看下去!
 
在具有50歐姆終端的單端信號(hào)路徑中,增益計(jì)算非常容易,因?yàn)殡妷涸鲆妫?0 * log(Vout / Vin))等于功率增益(10 * log(Pout / Pin))。但是,當(dāng)負(fù)載的阻抗或源變化時(shí),事情變得有點(diǎn)復(fù)雜。例如,在許多無(wú)線(xiàn)電接收器通道中,50歐姆單端信號(hào)在被高性能ADC(如ADC16DV160)數(shù)字化之前被轉(zhuǎn)換為200歐姆差分信號(hào)。
此外,有兩種主要類(lèi)型的放大器,電壓輸出放大器(如LMH6521),和電流輸出放大器(如LMH6515)。以下計(jì)算顯示了這兩種不同類(lèi)型的放大器如何對(duì)不同的負(fù)載條件做出反應(yīng)。
電壓輸出放大器是非RF系統(tǒng)中最常見(jiàn)的放大器,且通過(guò)經(jīng)典的運(yùn)算放大器(運(yùn)放)永久化。注意,電流反饋和電壓反饋運(yùn)算放大器都具有電壓輸出架構(gòu)。隨著雙極晶體管技術(shù)的最新發(fā)展,運(yùn)算放大器及其衍生產(chǎn)品可用于高達(dá)2 GHz或更高的頻率。結(jié)果,它們找到進(jìn)入RF和IF信號(hào)路徑的方式。因?yàn)檫\(yùn)算放大器具有無(wú)限的輸入阻抗和零輸出阻抗,因此運(yùn)放的功率增益通常不指定,而作為電壓增益(Av)給出。公共增益設(shè)置為6dB,其中輸出電壓為輸入電壓的2倍。請(qǐng)注意,此增益不指定輸入負(fù)載條件或輸出負(fù)載條件。因?yàn)閮H憑電壓不足以計(jì)算功率,因此不能僅使用電壓增益來(lái)計(jì)算功率增益。
 理想的電壓放大器
圖 1  理想的電壓放大器
例電壓放大器:LMH6521
圖2示例電壓放大器:LMH6521
 
電流輸出放大器是另一種常見(jiàn)類(lèi)型的RF放大器,因?yàn)榻o定的輸入信號(hào)產(chǎn)生給定的輸出電流。在一個(gè)配置中有兩種常見(jiàn)配置:Iout =(in * Gain),Iout =(Vin * gain)。后者更常見(jiàn)。在這種情況下,增益稱(chēng)為跨導(dǎo)(gm)。在跨導(dǎo)放大器計(jì)算中,電壓增益和功率增益都取決于負(fù)載條件。(示例放大器LMH6515 Rin =200Ω,Rout =200Ω或400Ω,最大增益= 0.1A / V)
理想的電流放大器
圖3 理想的電流放大器
示例電流放大器:LMH6515
圖4示例電流放大器:LMH6515
 
對(duì)于兩種放大器拓?fù)?,?dāng)輸入和輸出阻抗相同時(shí),電壓增益(dB)和功率增益(dB)才相等。然而,對(duì)于電流放大器,電壓增益和功率增益將隨著負(fù)載條件而變化,而對(duì)于電壓放大器,僅功率增益隨負(fù)載改變。
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