最近有一個(gè)項(xiàng)目評(píng)估了5G動(dòng)態(tài)負(fù)載調(diào)制（DLM）射頻功率放大器的可行性。DLM放大器通常會(huì)在其輸出網(wǎng)絡(luò)使用高壓變?nèi)?a target="_blank">二極管，從而需要用高速大線性電壓脈沖來驅(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，以便在其輸出端準(zhǔn)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，因此肯定不能產(chǎn)生高頻。盡管存在一些混合模塊，例如Apex Microtechnology的產(chǎn)品，但它們的電流消耗很高，無法滿足項(xiàng)目要求。

圖1所示的電路是受電容式電荷泵電路所啟發(fā)的［1］，這種電路廣泛用于電源而產(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。這個(gè)設(shè)計(jì)使用了三個(gè)級(jí)，但也可以級(jí)聯(lián)更多的級(jí)來獲得更高的輸出電壓。

圖1：這種模擬電荷泵使用運(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)級(jí)。但是，實(shí)際上，由于二極管的壓降和運(yùn)算放大器輸出級(jí)的限制，這是不可能的。設(shè)計(jì)中使用的LM6171運(yùn)算放大器，其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，對(duì)于軌電壓大于12V的情況，目前還無法實(shí)現(xiàn)全軌到軌擺幅的高速運(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，從而將運(yùn)算放大器的輸出擺幅限制在6至76V之間。

在圖1中，放大器IC1的增益為8.3V/V，以將輸入信號(hào)放大至26V峰峰值。這樣就可以驅(qū)動(dòng)C1，而與D1形成電荷泵。它們?yōu)镮C2提供電源電壓。差分放大器IC2對(duì)其自身的電源電壓和+30V電源之差提供檢測。當(dāng)IC1的輸出上升時(shí)，IC2會(huì)檢測到這個(gè)信號(hào)而同樣上升，從而以1.9V/V的增益有效放大IC1的輸出。其輸出在4V至54V之間擺動(dòng)。IC3及其相關(guān)電路執(zhí)行類似的操作。電阻值是通過檢查最小和最大輸出電壓擺幅下的電路電壓來計(jì)算的。

代表性結(jié)果如圖2所示，其中輸入是一個(gè)100kHz脈沖，其上升和下降時(shí)間為1μs。輸出在6至72.8V的峰值擺幅范圍內(nèi)對(duì)輸入進(jìn)行線性跟蹤。如前所述，這個(gè)電路是為驅(qū)動(dòng)變?nèi)荻O管而設(shè)計(jì)的，這種二極管具有高阻抗，因此驅(qū)動(dòng)它們所需的電流很小，而在LM6171的能力范圍以內(nèi)。

圖2：實(shí)測模擬電荷泵輸入（Vin）與輸出（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，輸出必須保持足夠長時(shí)間的低電平，以使電容器完全充電，以便在峰值期間提供足夠的電流。

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