Abstract
Phase shift of E class amplifiers with classical output network and output network that satisfies E class loading impedance conditions twice in the frequency band were studied by simulation and experimentally. The phase shift across switch in nominal operation mode was investigated analytically. The phase shift across switch in suboptimal class E operation mode that occurs while altering the operation frequency was investigated as well. The simulation method was the harmonic balance analysis using the switch model that considers the structure of power MOSFET device, namely, the existence of antiparallel diode pair that alters the switch current waveform. The input and transition capacitances of the transistor were considered. Experimental measurement of the phase shift was performed utilizing the recorded digitized waveforms of the switch input and output voltages by computing the phases of the voltages’ first harmonics with the help of Fast Fourier Transform. It was observed that characteristics of phase shift at switch output and amplifier output are dependent on the kind of load network. The relationship between the phase shift at the switch and hodograph of the loading impedance was demonstrated. For the network with double fulfilment of class E conditions that has a loop in the loading impedance hodograph the switch phase shift dependency has an extremum, which provides an opportunity to obtain the same phase shift at two frequencies within the operating frequency band. That facilitates control of the phase-frequency characteristic and the group delay of the amplifier. Knowledge of the phase-frequency dependency simplifies the conditions for calculation of the phase shift in the feedback network. The obtained results are useful for design of class E oscillator operating in a wide frequency band.
Highlights
ФАЗОВІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПІДСИЛЮВАЧА КЛАСУ Е З РІЗНИМИ ВИХІДНИМИ ЛАНКАМИНині продовжує зростати інтерес до використання високоефективних підсилювачів потужності класу Е в системах бездротової передачі енергії та інформації, а також і до побудови на їх основі потужних автогенераторів [1 – 4].
Питання залежності зсуву фази (від входу підсилювача до його виходу загалом) у схемах з ускладненою вихідною ланкою ще не розглядалося.
У НВЧ підсилювачах слід враховувати додатковий зсув фаз на паразитних елементах транзистора і залежність зсуву фаз від вихідної потужності (амплітудно-фазова конверсія) [9].
Summary
Нині продовжує зростати інтерес до використання високоефективних підсилювачів потужності класу Е в системах бездротової передачі енергії та інформації, а також і до побудови на їх основі потужних автогенераторів [1 – 4]. Питання залежності зсуву фази (від входу підсилювача до його виходу загалом) у схемах з ускладненою вихідною ланкою ще не розглядалося. У НВЧ підсилювачах слід враховувати додатковий зсув фаз на паразитних елементах транзистора і залежність зсуву фаз від вихідної потужності (амплітудно-фазова конверсія) [9]. Мета роботи – розрахунок і експериментальне вивчення залежності зсуву фази від частоти в каскаді ВЧ підсилювача класу Е в схемі з конденсатором, що шунтує, з метою використання отриманих залежностей для проектування автогенераторів класу Е і оцінки посилення сигналів з розвиненим спектром в таких підсилювачах. Також треба розглянути зсув фаз в субоптимальному режимі класу Е, з урахуванням впливу антипаралельного діоду, який присутній в структурі потужних МОН транзисторів, оскільки такий режим роботи з’являється при зміні частоти в підсилювачах і автогенераторах [11 – 13]. В роботі [3] проаналізований зсув фаз в схемі потужного автогенератора класу Е, але розгляд виконаний тільки на одній частоті і для оптимального режиму настройки вихідної узгоджувальної ланки, тому для зсуву фаз на транзисторі використовується тільки одне значення
Sign-in/Register to view highlights & summary Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a callDisclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.
