射频E类功率放大器并联电容技术研究

2.3 并联电容计算方法

为了方便对非线性电容进行分析和计算，2000年A.Mediano等人提出了线性等效电容和形状因子的概念，分别用CEQ和α表示。

线性等效电容是一个恒定不变的电容(因此可认为是线性的)，能够代替非线性晶体管输出寄生电容Cout(v)，同时在晶体管开关闭合期间的最后时刻又能产生和使用非线性电容时相同的归一化工作状态(即在晶体管开关开启瞬间集电极为零电压)，并且保持放大器其他元件的值。用这个等效电容取代非线性晶体管寄生输出电容后，可以采用传统设计方法设计E类功率放大器，并且能达到同样的目的。

形状因子用来表征并联电容C1的非线性程度，表达式为

当α=0时，C1为线性；α=1时，放大器并联电容完全由非线性晶体管输出寄生电容Cout(v)构成。

为了计算这个等效电容，需要知道器件的输出电容与电压的关系。因此，每一个影响VD(t)的放大器参数都会同样影响Cout(v)。因此，电源电压和形状因子在对CEQ的影响上起着重要作用，表达式为

图3所示为不同电源电压情况下等效电容的变化情况；图4为晶体管漏端电压波形受形状因子α的影响变化情况。

要计算出准确的等效电容值，首先必须有一个完全线性的E类功率放大器电路，采用传统功率放大器电路分析方法从中获得线性并联电容C1。用C1代替不是完全非线性的非线性电容，并通过不断改变Cj0的值直到满足最大工作效率状态，即ZVS(zero-voltage switching)和ZVDS(zero-voltage-derivative switching)。此时得到的非线性电容值即为前文提到的线性等效电容。

3 合并联电容的E类功率放大器设计方法

由于并联电容对放大器电路的影响，含并联电容的E类功率放大器设计方法与传统方法有所不同。在设计中需要充分考虑并联电容的影响，在不同pn结渐变系数、不同信号占空比等条件下，通过计算满足最优化工作状态ZVS和ZVDS时放大器的电路元件参数值，如附加电容、谐振电容和电感、补偿电抗、负载等，从而获得放大器的设计参数。文献[5]给出了针对任意形状因子、信号占空比、负载品质因数的E类功率放大器的详细设计流程图，并给出了负载品质因数为5时的设计数值结果表，为广大设计者提供了设计参考。

4 结语

并联电容在E类功率放大器中的作用十分重要，受到了人们的广泛关注。本文对E类功率放大器中的并联电容进行了详细的介绍，并给出了计算方法；对并联电容在E类功率放大器中的作用进行了分析，同时还给出了含并联电容的E类放大器设计方法，以方便E类功率放大器的设计。