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PCB設(shè)計(jì)工程師放大器選擇標(biāo)準(zhǔn)
PCB設(shè)計(jì)工程師都要了解重要的放大器選擇標(biāo)準(zhǔn)清單。每個(gè)人都可能熟悉經(jīng)典的741運(yùn)算放大器，尤其是當(dāng)您回想起早期的電子課程時(shí)。但是，當(dāng)涉及到特殊應(yīng)用時(shí)，可用放大器的范圍足以使任何設(shè)計(jì)師都為之振奮。一旦了解了不同放大器如何引用不同規(guī)格，就可以輕松確定適合您應(yīng)用的好的放大器。
放大器類
所有放大器均分為不同的類別，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：
A類。這些放大器旨在實(shí)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?yàn)樗鼈儗⒈绕渌悇e的放大器消耗更多的功率。
B類。這些放大器被設(shè)計(jì)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(qiáng)度下會產(chǎn)生一些失真。這稱為交叉失真。
AB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。
C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(qiáng)大的增益，因此可以將它們設(shè)計(jì)為較寬的帶寬。然而，它們具有比上述放大器類更低的線性度。
D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(jī)控制應(yīng)用中。
示例D類音頻放大器
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(biāo)準(zhǔn)的重要規(guī)格
選擇用于模擬信號的放大器時(shí)，請注意以下規(guī)格：
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)生的較大增益。實(shí)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。
線性范圍。有幾種方法可以引用此值。輸入和輸出信號之間的關(guān)系永遠(yuǎn)不會是完美的線性關(guān)系，但在許多應(yīng)用中它可能會變得很接近。可以指定為輸入信號電平范圍（通常以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。
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。
帶寬。對于通用放大器，這實(shí)際上與上升時(shí)間有關(guān)，上升時(shí)間是電路切換所需的時(shí)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）。
擺率。這是輸出的變化率，通常為V / us或V / ns。
共模抑制比。這是放大器抑制放大器兩個(gè)輸入端都存在的共模噪聲的能力。
效率。這個(gè)數(shù)字實(shí)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。
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(biāo)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(jì)為在其非線性壓縮點(diǎn)附近運(yùn)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(gè)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(shí)，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(diǎn)。但是，功率放大器已經(jīng)針對不同的應(yīng)用進(jìn)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(jì)人員。RF功率放大器就是一個(gè)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。
這些放大器的固有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(jì)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)三階交調(diào)點(diǎn)（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。由于非線性而導(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）。
功率放大器中針對調(diào)頻信號的示例OIP3外推。
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?yàn)樗鼈冏罱咏谑褂玫念l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，在該值下，三階互調(diào)產(chǎn)物的強(qiáng)度將具有與所需信號相同的輸出強(qiáng)度。
在這里為您提供下一個(gè)系統(tǒng)的各種通用和專用放大器組件。如果不確定所需的放大器，請嘗試使用我們的“ 零件選擇器”指南來確定下一個(gè)產(chǎn)品的選擇。
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