06
2022
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電力増幅器の信頼性はどのように設計したのが良いですか
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パワーアンプの信頼性をどのように設計し、どのように行うかは、多くの技術者が常々抱いている疑問ですが、パワーアンプなどのアクティブ増幅回路では、性能指標よりも動作の信頼性が重要な場合があります。パワーアンプの信頼性を上手に設計する方法をご紹介します。
パワーアンプの回路設計において、その信頼性はアンプ自体の自励を防ぐ「安定」と、動作異常や外部回路の異常による異常を防ぐ「保護」に大きく分けられます。状態や環境の問題、デバイスの損傷。
パワーアンプの安定性に影響を与える要因は内部要因と外部要因の2つがあり、内部要因はパッケージングなどアンプ自体の問題です。
外部要因にはさまざまな側面が含まれます。励起が大きすぎると、アンプが飽和歪みを発生します。PCB レイアウトが不合理で、トランジスタが適切に接地されておらず、配線とビアによって分布パラメータがもたらされ、高周波自励が発生しやすくなります。出力距離が近すぎるとカップリングなどが発生します。
パワーアンプの保護は、主に極端な条件下でのアンプの損傷を防ぐことが目的で、より一般的なものとしては、過電圧破壊、静電気、過励起、落雷、パルス電圧とパルス電流、開放負荷と短絡負荷などが挙げられます。
パワーアンプの安定性はどうやって判断するのですか？これは主にポートの安定性係数と反射係数に基づいています。ポートの 4 つの反射係数 (Γs、ΓL、Γin、Γout) がすべて 1 未満の場合は安定しており、安定係数 K>1 の場合は安定しています。
パワーアンプが安定して設計された後、それが効果的かつ合理的であるかどうかをテストによって検証する必要があります。回路の安定性をテストする方法には、静的動作点テスト、ゲイン テスト、スペクトル観察などがあります。安定性判定方法の解析：静的動作点を調整する場合、静的電流に異常なジャンプがないかを観察し、入力端子に入力信号が印加されていない場合、出力に一定の周波数と振幅の信号が出力されるかどうかを観察します。
パワーアンプの安定性をどのように設計するかは、安定性を設計する際に主に次の観点から考慮されます。
1. 適切な静的作業点を選択します。
2. RC 負帰還回路を採用して閉ループ制御を形成し、S21 を低減します。
3. 給電インダクタンスと小さな抵抗を並列に接続し、インダクタンスの自己共振回路や他の寄生パラメータによって生成される共振回路の Q 値を下げ、発振を防ぎます。
4. π型減衰回路を追加し、アイソレーションを高め、段間の反射を低減し、S22とS12を改善します。
5.入力端はハイパスマッチングを採用し、ハイエンドとローエンドのゲインのバランスをとります。
6. 入力回路の直列抵抗。
7. PCB をレイアウトするときは、接地が適切であることを確認し、インダクタを直列に分離し、細くて長い RF 配線を避けてください。
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