RF放大器輸出限制介紹

　　對于任何應用中的放大器，輸出電壓的擺動(dòng)范圍以及可供給負載的電流量都有一個(gè)限制。這些限制基本上由裝置電源電壓、輸出級架構和工藝技術(shù)限制設置。大多數線(xiàn)性放大器包括一個(gè)闡述支持的最大和最小輸出電壓和最大電流的規范。

　　對于諸如低噪聲放大器(LNA)、射頻功率放大器(PA)和射頻增益模塊等射頻導向型放大器而言，輸出擺幅限制通常以1dB增益壓縮點(diǎn)表示。隨著(zhù)線(xiàn)性和射頻放大器的速度在諸如LMH6401增益放大器的現代高速放大器中彼此接近，了解這兩種規范之間的關(guān)聯(lián)，以及他們反映裝置性能的方式很重要。

　　我們首先看一下最大規格方面的絕對輸出電壓和電流，因為它們最為簡(jiǎn)單。隨著(zhù)放大器的絕對值輸出電壓增加，它最終將達到由放大器的架構設置的物理極限。這種物理限制被稱(chēng)為最大或最小輸出電壓。

　　常用的輸出電壓測定方式通常有兩種。最簡(jiǎn)單的方法是在輸入一個(gè)信號時(shí)記錄輸出電壓，這將導致輸出遠遠超過(guò)預期的輸出限制。從中您可以了解輸出的極限值，但不會(huì )告訴您有關(guān)放大器將如何與達到這些電壓的信號一起完成工作的任何信息。

　　圖1所示為L(cháng)MH6401的最大輸出值。當輸出達到最大值時(shí)，會(huì )明顯“變平”。然而，最大“線(xiàn)性”輸出電壓是一種更有效的性能保證方法。這是一個(gè)輸出電壓值，其中放大器可始終保持其線(xiàn)性性能和功能正常。

　　圖1：LMH6401輸出過(guò)載

　　輸出電流規格類(lèi)似于輸出電壓，通常包括一個(gè)放大器提供給有效無(wú)負載的“短路電流”，以及一個(gè)線(xiàn)性輸出電流，這在概念上與線(xiàn)性輸出電壓相同，但在電流輸出能力方面做出規定。

　　不幸的是，線(xiàn)性輸出電壓和電流的規格在整個(gè)行業(yè)并未標準化。您測試的線(xiàn)性輸出電壓或電流可能具有不同的精度級別，而且許多不同的方法超出了此博文的范圍。若想了解特定的設備，請參閱您的放大器數據表中輸出電壓和電流的測試條件章節。

　　第二種規格，輸出1dB壓縮點(diǎn)，實(shí)際上非常類(lèi)似于最大線(xiàn)性輸出電壓和電流的概念。它也被稱(chēng)為P1dB，在該點(diǎn)上，放大器從理想狀態(tài)下增益壓縮到1分貝的輸出功率級。圖1介紹了該概念，其中，實(shí)線(xiàn)表示測得的信號，虛線(xiàn)表示理想的信號。有時(shí)，一些測量將P1dB點(diǎn)與輸入而非輸出對照，這應在計算中予以考慮。

　　圖2：輸出P1dB示例

　　由于P1dB的規格標記了1dB增益損失點(diǎn)，與絕對最大電壓或電流相反，它為最大線(xiàn)性輸出點(diǎn)提供了一個(gè)良好的參考。這篇博文前面討論了，線(xiàn)性測量提供了更多保證系統性能的信息。P1dB規格還具有捕獲最大輸出功率而非僅電壓或電流的優(yōu)點(diǎn)。換言之，您正在查看的是驅動(dòng)一定負荷的最大電壓，這意味著(zhù)P1dB測量會(huì )同時(shí)考慮電流和電壓的影響。

　　對比最大輸出電壓/電流和P1dB的規格，您可以看出，雖然輸出規格更容易理解，但它們并不會(huì )產(chǎn)生一個(gè)類(lèi)似于P1dB點(diǎn)的組合限制。輸出規格告訴您輸出起作用的電壓和電流值，但卻并不能像P1dB點(diǎn)一樣，解釋兩種限制之間的相互作用。但是，您仍然可以一起使用這兩種規格，粗略估計放大器的組合輸出限制。

　　對于只有一種P1dB規格的放大器，在測量期間，您可以通過(guò)所測負載提取電壓和電流值，但并不會(huì )指出限制設備性能的具體因素。您需要在多個(gè)負載值進(jìn)行P1dB測量，以充分了解放大器的輸出電壓和電流限制。