Transisitores

VOLVER

Diseño Óptimo de Amplificadores en Clase E.
Francisco del Águila López, Pere Palà Schönwälder, Jordi Bonet Dalmau y Rosa Giralt Mas Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones. Universitat Politècnica de Catalunya fd.aguila@upc.es circuito. La técnica está basada en la discretización temporal de las ecuaciones del circuito [8] y permite la incorporación de elementos no lineales[9]. Los resultados coinciden con las simulaciones de Pspice mostrando la validez del procedimiento de diseño propuesto. II. DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO A. Ecuaciones del Circuito Consideramos el amplificador Clase E dibujado en fig. 1 donde el conmutador se controla externamente, siendo los instantes de conmutación conocidos y modelado como un cortocircuito en el estado on y un circuito abierto en elestado off. En primer lugar, el método de discretización temporal descrito en [8] se utiliza para discretizar las ecuaciones de circuito. En la descripción que sigue, el condensador CD se supone lineal, pero la metodología para un condensador no lineal es formalmente la misma, tal y como se describe en [9], sin aumentar significativamente el tiempo de resolución. La tensión del condensadortambién se propone como incógnita. El sistema pude dividirse en dos topologías dependiendo del estado del conmutador. EN cada topología, la variable v(t) se obtiene resolviendo
V ( s) = − H1ON ( s)QD (V ) − H 2ON ( s)VDD ( s) V ( s) = − H1OFF ( s)QD (V ) − H 2OFF ( s)VDD ( s)

Abstract- A new method for maximum efficiency class E amplifier design is proposed. The method is based on steady-statetime-domain discretization of the circuit equations. The conditions for maximum efficiency are also included into the system of equations. Solving the resulting system of equations, the steady-state waveform together with the optimum circuit element values are obtained. An application example illustrates the validity of the proposed approach.

I.

INTRODUCCIÓN

Los circuitos conmutados han sidousados ampliamente debido a su eficiencia en fuentes de alimentación y amplificadores de RF. Las herramientas de análisis son muy importantes para el diseñador porque permiten predecir el comportamiento del circuito de forma precisa. Sin embargo, las herramientas de diseño como el método propuesto son incluso más importantes ya que permiten conseguir el comportamiento preestablecido del circuito.Desde la introducción del amplificador en Clase E [1], [2] (fig. 1), se han realizado muchas publicaciones describiendo su comportamiento. Algunas descripciones analíticas de este circuito asumen un conmutador ideal, una Q de la red de salida infinita y una inductancia de choque ideal. Trabajos posteriores consideran inductancia de choque finita, Q de la red da salida finita, resistencia delelemento activo distinta de cero, elementos no lineales, efectos del ciclo de trabajo [3] y variaciones de los componentes [4]. El modo de operación en Clase E fue introducido para conseguir máxima eficiencia. En el Clase E idealizado esta condición se consigue cuando la tensión y la derivada en terminales del conmutador es cero en el instante de conmutación a on. Algunos metodos de diseño están basadosen esta condición [5]. Sin embargo, esta condición no se cumple en amplificadores Clase E que incluyen elementos no ideales [6], [7]. Este artículo muestra un método de diseño que es adecuado para esta clase de circuitos. Se diseña un amplificador Clase E para máxima eficiencia. Después de describir el circuito mediante las ecuaciones de equilibrio, las condiciones de diseño se añaden como unsegundo grupo de ecuaciones dentro del mismo sistema global de ecuaciones. Así, los valores de los elementos de circuito se obtienen al mismo tiempo que se resuelve el

(1)

Cualquier otra variable de circuito se determina fácilmente a partir de v(t).
VDD Lq + vRs − RS CD + V − L C

+ vR − R

Fig. 1. Amplificador Clase E.

La función QD(V) es la carga del condensador CD, que puede ser no...