تحلیل و شبیه سازی تقویت کننده کلاس D و محاسبه HD3

تقویت کننده توان پر بازده کلاس D تقویت کننده ای است که بازده آن از بازده تقویت کننده های کلاس B، A یا C به کار رفته در شرایط مشابه بیشتر است. مدارهای RF می بایست سیگنال های آنالوگ را با گستره دینامیکی زیاد و در فرکانس بالا پردازش کنند (گستره دینامیکی معیاری برای سنجش رفتار خطسانی مدار است). تقویت کننده های توان RF پر مصرف ترین بخش فرستنده های RF هستند. در یک فرستنده، سیگنال در آخرین مرحله پس از مدوله شدن توسط تقویت کننده توان تقویت شده و به آنتن منتقل می شود. برخلاف تقویت کننده کلاس B، A و C تقوست کننده کلاس D در مد سوئیچینگ بازده تئوری صد در صد دارد. بنابراین اگر فرض شود قطعات سوئیچینگ ایده آل هستند ( یعنی زمانی که روشن هستند دارای مقاومن روشن صفر زمانی که خاموش هستند دارای جریان صفر باشند)، تلفات در تقویت کننده صفر می باشد. در تقویت کننده توان کلاس D و E ترانزیستور مانند سوئیچ عمل می کند تا تلفات ترانزیستور حداقل شود بدین صورت که در بخشی از دوره تناوب ترانزیستورها وصل و در بخشی دیگر قطع می باشند. این نوع تقویت توان را تقویت کننده توان مد سوئیچینگ می نامند. در این کلاس ها بازده به میزان زیادی افززایش یافته ولی در عوض این تقویت کننده ها غیرخطی می باشند. بسته به این که شکل موج ها تا چه حد به شکل موج مربعی نزدیک باشد بازده هم به 1 یا 100% نزدیک می شود. از طرف دیگر، تلفات ذاتی ایجاد شدهه در عملکرد حالت خطی قطعات، سبب کاهش بازده به خیلی کمتر از صد درصد می شود. در اینجا توانستیم با استفاده از تحلیل ریاضی در برخی روابط از جمله جریان و ولتاژ بازده و HD3 را با دقت مناسبی تحلیل نماییم که نتایج شبیه سازی با استفاده از نرم افزار ADS دقت روش پیشنهادی را تایید می کند.

کلیدواژه ها:

تقویت کننده توان ، کلاس D ، بهبود HD3 ، تحلیل و بررسی ریاضی