最近的一個(gè)項(xiàng)目評估了用于5G的動(dòng)態(tài)負(fù)載調(diào)制（DLM）RF功率放大器的可行性。DLM放大器通常在其輸出網(wǎng)絡(luò)中使用高壓變?nèi)?a target="_blank">二極管，這些二極管需要由高速大線性電壓脈沖驅(qū)動(dòng)。

脈沖需要具有+ 80V的峰值電壓并進(jìn)行直流耦合，因此無需使用變壓器。該電路也必須是線性的，以便在其輸出端精確地重現(xiàn)輸入脈沖的形狀。傳統(tǒng)的運(yùn)算放大器無法產(chǎn)生較大的輸出電壓擺幅，當(dāng)然不能在高頻下產(chǎn)生。盡管存在一些混合模塊，例如Apex Microtechnology的混合模塊，但它們具有很高的電流消耗，無法滿足項(xiàng)目要求。

圖1所示的電路是受電容性電荷泵電路1啟發(fā)的，電容性電荷泵電路1廣泛用于電源中以產(chǎn)生高電壓或負(fù)電壓。圖1使用運(yùn)算放大器代替開關(guān)來實(shí)現(xiàn)線性工作。該設(shè)計(jì)使用三個(gè)階段，但是可以級聯(lián)更多的階段以獲得更高的輸出電壓。

圖1該模擬電荷泵使用運(yùn)算放大器代替開關(guān)來實(shí)現(xiàn)線性工作。

理論上，用+ 30V電源產(chǎn)生90V電壓擺幅只需三個(gè)階段。但是，實(shí)際上，由于二極管的電壓降和運(yùn)算放大器輸出級的限制，這是不可能的。設(shè)計(jì)中使用的LM6171運(yùn)算放大器的最大輸入和輸出電壓必須限制在其電源軌電壓以下2V，以防止發(fā)生閂鎖。不幸的是，當(dāng)前無法在軌電壓大于12V的情況下實(shí)現(xiàn)全軌擺幅的高速運(yùn)算放大器。為了適應(yīng)這一限制，設(shè)計(jì)中已加入了壓降，這將運(yùn)算放大器的輸出擺幅限制在6V至76V之間。

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在圖1中，放大器IC1的增益為8.3 V / V，以將輸入信號放大至峰峰值為26V。這驅(qū)動(dòng)C1，其與D1形成電荷泵。它們?yōu)镮C2提供電源電壓。差分放大器IC2感應(yīng)其自身電源電壓與+ 30V電源之間的差異。當(dāng)IC1的輸出上升時(shí)，IC2也會檢測到并上升，從而以1.9V / V的增益有效地放大了IC1的輸出。其輸出在4V至54V之間擺動(dòng)。IC3執(zhí)行類似的操作及其相關(guān)電路。通過檢查最小和最大輸出電壓擺幅下的電路電壓來計(jì)算電阻值。

結(jié)果示例如圖2所示，其中輸入是一個(gè)100 kHz脈沖，上升和下降時(shí)間為1 s。輸出線性跟蹤輸入至6至72.8V的峰值擺幅。如前所述，該電路用于驅(qū)動(dòng)變?nèi)荻O管，該二極管具有高阻抗，因此驅(qū)動(dòng)它們所需的電流很小，并且在LM6171s的能力范圍內(nèi)。

圖2模擬電荷泵的測量輸入（Vin）和輸出（Vout）波形。

如有必要，可通過并聯(lián)使用多個(gè)運(yùn)算放大器來增加輸出電流。2這種設(shè)計(jì)的一個(gè)缺點(diǎn)是，輸出必須保持低電平足夠長的時(shí)間，以使電容器完全充電，這樣它們才能在峰值期間提供足夠的電流。

參考

Newnes Electronics Circuit Pocket Book，Marston，R.，ISBN 0750608579，第159-162頁。

“瑞薩電子應(yīng)用筆記AN1111：“利用雙運(yùn)放將輸出電流加倍至負(fù)載”，瑞薩電子應(yīng)用筆記AN1111。

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