功率放大器的案例
干貨｜詳解功率放大器的類型、類別和應用
功率放大器是一種電子放大器，旨在增加給定輸入信號的功率幅度。輸入信號的功率增加到足以驅動揚聲器、耳機、RF發射器等輸出設備負載的電平。與電壓/電流放大器不同，功率放大器被設計為直接驅動負載并用作最終模塊在放大鏈中。
功率放大器的輸入信號必須高于某個閾值。因此，不是直接將原始音頻/RF信號傳遞到功率放大器，而是先使用電流/電壓放大器對其進行預放大，并在進行必要的修改后將其作為輸入發送到功率放大器。
展開 什么是功率放大器？詳解功放的類型、類別和應用
在此，射頻功率放大器用于將調制波的功率幅度增加到足以達到所需傳輸距離的水平。
直流功率放大器
直流功率放大器用于放大PWM（脈沖寬度調制）信號的功率。它們用于需要大功率信號來驅動電動機或執行器的電子控制系統。它們從微控制器系統獲取輸入，增加其功率，并將放大后的信號饋送到直流電動機或執行器。
功率放大器類
有多種設計功率放大器電路的方法。每種電路配置的操作和輸出特性都互不相同。為了區分不同功率放大器電路的特性和性能，使用了功率放大器類，其中分配了字母符號以標識操作方法。
它們大致分為兩類。設計用于放大模擬信號的功率放大器屬于A，B，AB或C類。設計用于放大脈寬調制（PWM）數字信號的功率放大器位于D，E，F等之下。
最常用的功率放大器是音頻放大器電路中使用的功率放大器，它們屬于A、B、AB或C類。因此，讓我們詳細了解一下它們。
展開 干貨｜射頻功率放大器（RF PA） 科普：射頻原來是這么一回事！
射頻功率放大器(RF PA)是發射系統中的主要部分，其重要性不言而喻。在發射機的前級電路中，調制振蕩電路所產生的射頻信號功率很小，需要經過一系列的放大（緩沖級、中間放大級、末級功率放大級）獲得足夠的射頻功率以后，才能饋送到天線上輻射出去。為了獲得足夠大的射頻輸出功率，必須采用射頻功率放大器。在調制器產生射頻信號后，射頻已調信號就由RF PA將它放大到足夠功率，經匹配網絡，再由天線發射出去。
放大器的功能，即將輸入的內容加以放大并輸出。輸入和輸出的內容，我們稱之為“信號”，往往表示為電壓或功率。對于放大器這樣一個“系統”來說，它的“貢獻”就是將其所“吸收”的東西提升一定的水平，并向外界“輸出”。如果放大器能夠有好的性能，那么它就可以貢獻更多，這才體現出它自身的“價值”。如果放大器存在著一定的問題，那么在開始工作或者工作了一段時間之后，不但不能再提供任何“貢獻”，反而有可能出現一些不期然的“震蕩”，這種“震蕩”對于外界還是放大器自身，都是災難性的。
射頻功率放大器的主要技術指標是輸出功率與效率，如何提高輸出功率和效率,是射頻功率放大器設計目標的核心。通常在射頻功率放大器中，可以用LC諧振回路選出基頻或某次諧波，實現不失真放大。除此之外，輸出中的諧波分量還應該盡可能地小，以避免對其他頻道產生干擾。
分類
根據工作狀態的不同，功率放大器分類如下：
傳統線性功率放大器的工作頻率很高，但相對頻帶較窄，射頻功率放大器一般都采用選頻網絡作為負載回路。
展開 國產GaN功率放大器重磅宣布，能應用于5G基站
在10日揭幕的2018中國國際應用科技交易博覽會上，國產5G通信基站GaN（氮化鎵）功率放大器芯片，在中國發明成果轉化研究院展區對外亮相。該研究院有關負責人透露，GaN芯片已完成多款產品設計，并已獲得中電集團客戶認證成功，計劃2019年正式推出，將可全面滿足中國5G通信基站對射頻功率放大器的需求，未來可望實現人與人乃至物聯網、生產機器人、無人駕駛“實時無線電通信”。據悉，此舉亦打破國外對高性能GaN器件實行對華禁運之壟斷。
在2018中國國際應用科技交易博覽會上，GaN功率放大器芯片對外亮相。（方俊明 攝）
“GaN是第三代半導體的代表材料。”中國發明成果轉化研究院有關負責人表示，采用GaN的微波射頻器件目前主要用于軍事領域及4G/5G通訊基站應用場景，出于軍事安全的考量，國外對高性能的氮化鎵器件實行對華禁運。因此，發展自主GaN射頻功放產業，對于打破國外壟斷具有重要的意義。
芯片2019年推出將更可靠廉價
據透露，由中國科學院精英等高端人才組成的本創微電子團隊，擁有豐富的管理與芯片工藝開發經驗，專注于微波射頻功率器及芯片設計。該團隊歷經3年的技術攻關，擁有工藝結構、封裝結構多項專利。目前該團隊已完成多款關鍵GaN功率放大器芯片設計，并已獲中電集團客戶認證成功。而5G-Sub6G基站所需的GaN芯片產品，計劃于2019年推出，屆時將可全面滿足中國5G通信基站對射頻功率放大器的殷切需求。
“從2020年起，5G移動標準將廣泛應用，它旨在更加快速高效的傳播數據。”
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適用于便攜式音頻應用的立體聲編解碼器與3W音頻功率放大器-CJC8972
立體聲編解碼器的工作原理根據編碼方式和應用場景有所不同，主要分為?傳統調頻立體聲編解碼?、?參數立體聲（Parametric Stereo, PS）?和?聯合立體聲（如M/S編碼）?等類型。
音頻功率放大器（簡稱“功放”）的核心功能是將微弱的音頻信號放大至足以驅動揚聲器發聲的功率水平。是一種用于放大音頻信號并驅動揚聲器發聲的功放裝置，廣泛應用于家庭影院、智能音箱、車載音響等發聲電子產品。其核心功能是通過電壓放大和功率放大兩階段處理，將輸入的微小信號提升至可驅動揚聲器的功率水平，通常包含前置放大電路和功率放大級。
該裝置的關鍵參數包括輸出功率（含額定功率及峰值功率）、頻率響應（20Hz-20kHz為主）、失真度（Hi-Fi級產品可低于0.05%）和信噪比（普遍高于60dB）。技術實現上采用A/B/AB/D/G等多類電路結構，其中D類數字功放因高效特性廣泛應用于超低音音箱。
由工采網代理的CJC8972是一款24位低功耗高質量的立體聲編解碼器，可用于便攜式數字音頻應用和單橋式音頻功率放大器，擁有先進的芯片上數字信號處理執行圖形均衡器，3-D聲音增強和麥克風或線路輸入的自動電平控制。通過5V電源可將3W連續平均功率到3Ω負載，THD低于10%。
CJC8972采用QFN24封裝；供電電壓范圍2.0V ~ 5.5V；能在低至1.8V的電源電壓下工作，可以作為主機或從機運行，具有各種主時鐘頻率，包括USB設備的12或24MHz，或標準的256fs頻率如12.288MHz和24.576MHz。不同的音頻采樣率（如96kHz, 48kHz, 44.1kHz...）可以直接由主時鐘產生，而不需要外部鎖相環。
為了在便攜式應用中節省電力，當VDD應用于shutdown引腳時，CJC8972電源關閉模式(IQ =0.6?
展開 一款具有94%超高效率、22mA超低靜態電流及無濾波器設計的高性能D類音頻放大器-IML6602
音頻功率放大器在每個產生可聽聲音的系統中都起著至關重要的作用。如今模擬音頻電源轉換的創新周期已經成熟，幾乎沒有任何任何技術難度就可以實現，這就是D類音頻功率放大器發揮作用的地方。D類功率放大器技術才剛剛開始發展，這些技術具有提供更高效率和音頻性能的巨大潛力，使音頻產品更可靠、質量更高、尺寸更小、成本更低。
音頻放大器的目標是在產生聲音的輸出單元再生輸入的音頻信號，要求輸出具有期望的音量和功率電平，再生過程忠實、有效且失真低，音頻的頻率范圍從20Hz到20kHz，所以，放大器必須在這個頻段具有良好的頻率響應(如果驅動帶限揚聲器，如重低音或高音揚聲器則較差)。
D類功率放大器的輸出晶體管級作為電子開關運行，并且沒有像其他放大器那樣的線性增益。D類功率放大器通過接收傳入的模擬輸入信號并生成PWM或PDM開始工作。然后它將輸入信號轉換為脈沖流。這是一種主要放大MOSFET和晶體管的放大器，因此，可以說一個典型的D類功放由兩個輸出MOSFET、一個脈寬調制器和一個外部低通濾波器組成，用于
工采網代理的D類音頻放大器-iML6602，這是款2×30W立體聲/單通道60W輸出的高性能芯片，采用雙通道架構，可在24V供電THD+N=10%條件下，BTL模式能持續提供2*30W/8Ω功率輸出；PBTL（單通道）模式能夠持續提供60W/4Ω功率輸出，同時管腳能兼容替代TPA3118，無需修改電路設計，無需修改PCB布局。以94%超高效率、22mA超低靜態電流及無濾波器設計，為藍牙音箱、Soundbar、電視音響等設備提供“高保真+低功耗”的終極解決方案。
展開 RP系列 激光分析設計軟件 | 光纖放大器設計第十部分
另一方面，對于低功率前置放大器來說，較小的模式區域仍然是可取的：
? 我們希望具有高增益效率，以便在使用小泵浦功率的同時獲得高放大器增益。
? 在低平均功率狀態下，功率轉換效率更高。
? 我們可以使用具有穩健導向的嚴格單模光纖，允許緊密盤繞以實現緊湊的設置，同時保持光束形狀穩定。
? 上述較高模式區域的原因不適用于低功率前置放大器：不存在（或至少較小）非線性、增益飽和或 ASE 問題。
? 通常，功率放大器級具有顯著較低的增益，但提供了最大部分的輸出功率。
需要不同的泵送選項
當使用如上所述的兩種不同光纖時，可能希望通過將光纖直接泵入纖芯來最小化前置放大器的泵浦功率。在低功率水平上，這很容易做到，例如使用光纖耦合二極管激光器和二向色光纖耦合器。但是，該選項可能不適合最終需要的高功率；在那里，人們想做包層泵浦，即將泵浦光注入雙包層光纖的泵浦包層（見第 6 部分）。顯然，當使用具有相應不同光纖的兩個不同放大器級時，這至少更容易。
注入額外的泵浦光
對于纖維，我們有時會缺少末端。更多的纖維有助于擁有更多的末端。例如，在兩級放大器中，我們已經有四個光纖端可以注入泵浦功率。這是受歡迎的，例如，如果我們無法僅使用兩個泵浦二極管獲得足夠的泵浦功率。
ASE 抑制
為了避免過度放大自發發射的麻煩（ASE，見第 4 部分），第一步是設計一個不高于所需的增益。特別是，增益效率不應高于必要的值。然而，有時我們只需要一個非常高的增益，例如 60 dB。在單個放大器級中會導致過度的 ASE；更準確地說，在達到該增益之前，我們會將大部分泵浦功率轉換為 ASE 功率。
多級放大器允許通過級之間的 ASE 消除來解決該問題。本質上，一個人在那里強烈衰減 ASE，因此它必須在下一階段“從頭開始”建立。
展開 集成了多功能數字音頻信號處理功能和全數字PWM調制器的D類音頻功率放大器
D類音頻功率放大器通過控制開關元件的通斷來放大音頻信號，其核心工作原理如下：
PWM信號生成：輸入的音頻信號與三角波進行比較，生成脈寬調制（PWM）信號。信號幅度越大，PWM信號的脈寬越長；信號幅度越小，脈寬越短。
H橋電路驅動：生成的PWM信號通過H橋電路控制大功率開關管的通斷。H橋由4個大功率CMOS開關管組成，輪流導通以控制電源向負載輸出電流。
LC濾波輸出：H橋輸出的PWM信號經LC濾波器后，電感電容通過充放電效應將高頻脈沖轉換為平滑的音頻電流，驅動揚聲器。
穩壓電源需求：由于H橋直接連接非穩壓電源，需在末級使用穩壓電路確保輸出電壓穩定。輸入信號穩定性越高，穩壓需求越低。
由工采網代理的NTP8918是一款高性能、高保真功率驅動集成全數字音頻放大器；內置DSP采用I2S輸出；可提供2x15W的輸出（BTL模式）或者30W的單通道輸出（PBTL模式）具備可靠性高、功率足、音色出眾、適應能力強等優勢。
該芯片工作電壓范圍：5V～28V；采用QFN40封裝；支持4Ω揚聲器，輸出效率85％以上；擁有多達32段可自由調節EQ點和高效精準的DRC功率控制；同時帶有IIS SDATA的反饋輸出，適合AI底噪消除。
芯片內部設置有完善的保護機制，且擁有降噪工藝、3D環繞、ASRC等功能；極寬的功率頻帶與極高的轉換速率使之音色溫暖柔和且越發耐聽。
另外，NTP8918具有功率限制功能，一種是限幅功能，在輸出端限制一定的輸出幅度，使其不損壞喇叭；另一種為防失真功能，開啟后，可有效改善因輸入幅度過大或者電源電壓降低造成的破音失真。
展開 智芯文庫 | 寬帶L頻段160 W GaN功率放大器的設計關鍵點！
最大增益(3 臺設備)最大增益 (dB) 頻率 (GHz)
負載牽引測量值顯示，當以10%的占空比和100 μs脈沖寬度工作時，晶體管可提供超過52dBm 160 W) 的RF輸出功率，效率約為70%。此
負載牽引數據被用作PA大信號設計的基礎。
功率放大器設計
PA設計的起點是使晶體管在整個工作頻段內無條件保持穩定。必須首先確保帶內的穩定性，這通過在RF輸入端納入RC穩定網絡來實現。串聯電阻消耗的功率對于傳統SMT組件來說過高，所以使用了來自IMS的高功率氮化鋁電阻。放大器需要在-40°C以下的所有頻率中無條件保持穩定，以使放大器在較廣的溫度范圍內工作。通過在偏置饋電點添加適當的RC去耦 (可在設計過程中稍后添加)，可以大大提高低頻段穩定性。
由Qorvo提供的初始負載牽引數據用于確定1.2GHz至1.8GHz之間輸出功率和漏極效率的最佳負載阻抗。
展開 智芯研報 | 氮化鎵（GaN）5G PA 現狀分析
5G基站對功率放大器（PA）芯片和其他射頻器件的需求正在日益增加，為不同公司和技術之間的對決奠定了基礎。
功率放大器器件是提升基站中射頻功率信號的關鍵部件。它基于兩種競爭性技術，即硅基LDMOS或射頻氮化鎵（GaN）。GaN是一種III-V族化合物半導體技術，性能優于LDMOS，因此非常適合5G的高頻要求。但GaN價格昂貴，在晶圓廠中存在一些挑戰。而LDMOS(橫向擴散金屬氧化物半導體)有一些局限性，但它不會就此消失。
盡管如此，5G是一個快速發展但復雜的市場。僅在供應鏈的一個環節，設備制造商就在晶圓廠中制造功率放大器等射頻芯片。從那里將設備運送到基站供應商進行集成。所謂的宏基站是指位于基站塔上的系統，它能在大范圍內提供射頻無線覆蓋。
一般來說，上一代3G基站的功率放大器器件都是基于LDMOS的。LDMOS作為一種成熟且廉價的技術，在4G基站市場占據了先機。隨著時間的推移，GaN功率放大器在4G領域取得了重大進展。功率放大器并不是基站中唯一的器件，功率放大器是基站和其他系統中把低功率射頻信號轉換為高功率信號的小型電路。這些其他器件可以基于多種工藝來制造。
盡管如此，基于GaN的功率放大器在5G中也獲得了發展。與4G一樣，中國的基站廠商在中國5G系統的初期部署中也采用了基于GaN的功率放大器器件，其他基站廠商也在跟進。
這有幾個原因，5G是一種比現在的4G更快的下一代無線技術，它被部署在兩個不同的領域--sub-6GHz和mmWave（28GHz及以上）。一般來說，在更高的頻率下，LDMOS會表現較差，這就促使人們需要GaN。與LDMOS相比，GaN具有更高的功率密度，可工作在更寬的頻率范圍內。
“ 5G基礎設施中對密集小型天線陣列的需求正導致圍繞RF系統中功率和熱管理的關鍵挑戰。
展開 多通道DSP、高性能、高保真功率驅動器集成全數字音頻放大器
數字音頻放大器的核心工作原理是將模擬音頻信號轉換為數字信號，通過數字信號處理后放大，再轉換為模擬信號驅動揚聲器。
信號轉換與處理：
模數轉換?：輸入的連續變化模擬信號通過采樣、量化和編碼轉換為數字信號（如PCM或ADPCM編碼）。
數字處理?：數字信號經DSP優化（如濾波、增益調節），提升音質或實現特定音效。
數模轉換?：處理后的數字信號通過數模轉換器（DAC）還原為模擬信號。
功率放大：采用開關模式電源（如DC/DC逆變電路），通過高頻PWM調制控制開關管的導通時間，實現高效能量轉換（效率可達90%以上）。
常見于D類功放（數字功放），其工作頻率通常在300kHz至2MHz，通過高速開關管實現低失真音頻輸出，適用于高保真音響。
由工采網代理提供的韓國耐福NTP8825是一款支持雙路20W的輸出功率的數字音頻放大器；集成了多功能數字音頻信號處理功能，高性能、高保真全數字PWM調制器和兩個大功率全橋MOSFET功率級。具有非常高的效率和可靠性，同時也具有極高的功率密度；擁有出色的技術指標，具備可靠性高、功率足、音色出眾、適應能力強等優勢。
該芯片采用SAW QFN封裝；集成優秀的音頻處理系統，擁有多達25段PEQ＋5段GEQ；還帶有降噪技術、3D環繞、ASRC等功能；高頻具有瞬態優秀，動態大的優點，反應迅速不含糊，解析力高，聲音干凈透明，在高頻頻段表現的非常明顯。
音頻功放芯片NTP8825（內置DSP）該芯片接收采樣頻率從8kHz到192kHz的數字串行音頻數據；提供2x25瓦的立體聲模式與一個散熱器；有一個混頻器和雙四軸濾波器，可用于實現基本的音頻信號處理功能。
展開 
5G預商用，哪些射頻器件廠商先行一步？
預計未來3-5 年，射頻濾波器、射頻開關、PA 芯片(功率放大器芯片)三大細分領域將掀起一大波產業資本投資浪潮，并帶動相應的國產替代進程。
來源：芯師爺
論“PA”在當今物聯網領域廣泛應用的無線通信傳輸技術時代的輔助性
PA是Power Amplifier的簡稱，中文名稱為功率放大器，簡稱“功放”，指在給定失真率條件下，能產生最大功率輸出以驅動某一負載的放大器。利用三極管的電流控制作用或場效應管的電壓控制作用將電源的功率轉換為按照輸入信號變化的電流。例如揚聲器，功率放大器在整個音響系統中起到了“組織、協調”的樞紐作用，在某種程度上主宰著整個系統能否提供良好的音質輸出。而PA在當今物聯網領域廣泛應用的時代也是起到很大的輔助性。就像LOL中一名好的輔助是可以帶動整個團隊的節奏。事實上PA已經應用在相當多熱門項目產品上了，如：2.4 GHz 射頻系統、ZigBee 及其相關應用 、無線音頻系統、 智能家居和工業自動化設備等等。
以前周圍的朋友以及客戶用的比較多的進口PA芯片大部分也就是RFX2401C這個型號了。為什么說以前呢？因為現在已經有很多逐漸使用國產的來替代了，不要問我為什么。請摸摸自己的錢包就知道了。言歸正傳，PA國產芯片中的代表性產品之一---AT2401C。
AT2401C是可以PIN TO PIN完全兼容替代RFX2401C這個型號的，目前這個型號也是已經投入市場大量使用了。這個型號在之前的文章我有介紹過，這里我也就不多加講述了，直接上個附件有需要的朋友自己看看。
不過因為AT2401C 是采用CMOS 工藝實現的單芯片器件，其內部集成了功率放大器(PA)，低噪聲放大器(LNA)，所以這里我簡單說下PA和LNA的區別：
低噪聲放大器(Low Noise Amplifier)-------------LNA
功率放大器(Power Amplifier)---------------------PA
LNA是低噪聲放大器，主要用于接收電路設計中。
展開 全球5G產業鏈布局與供應商分析
射頻前端芯片市場主要分為兩大類，一類是使用MEMS工藝制造的濾波器，以聲表面波濾波器(SAW)和體聲波濾波器(BAW)為代表，一類是使用半導體工藝制造的電路芯片，以功率放大器(PA)和開關電路(Switch)為代表。
傳統的SAW濾波器領域市場已趨向飽和Muruta、TDK和Taiyo Yuden占據了全球市場份額的80%以上，升級替代產品BAW濾波器近來成為市場焦點，成為MEMS市場的中增長最快的細分產品，根據市場分析機構IHS Supply的調研結果，當前BAW的核心技術主要掌握在Avago(Broadcom)和Qorvo手中，兩家公司幾乎瓜分了全部市場份額。
功率放大器市場主要分為終端市場和以基站為代表的通信基礎設施市場，相比目前終端市場約130億美元的總容量，基站功率放大器市場規模相對較小，在6億美元至7億美元左右。在終端功率放大器市場，形成了Skyworks、Qorvo和Broadcom(Avago)三家企業寡頭競爭的局面，三家企業合計占據了90%以上的市場份額，而在基站功率放大器市場，NXP和Freescale在合并前總共占據了51.1%的市場份額，國內主要有銳迪科（被紫光收購）、唯捷創芯（Vanchip）、中普微、國民飛驤（Lansus）、中科漢天下等企業，但技術能力與國外巨頭有著差距。
來源：濾波器
展開 音頻功放芯片推薦，功放特點及選型注意事項
音頻放大器是用于推動揚聲器發聲，從而重現聲音的功放裝置，凡是發聲的電子產品中都用到它；有助于增加從輸入設備饋送的音頻波的幅度，然后傳輸從毫瓦到千瓦的更高幅度的音頻波。
目前市面上使用的電子設備都安裝了放大器系統，如：揚聲器、手機、家庭影院、耳機、電視、音樂會和劇院音樂系統等設備都帶有功率放大器，以增加音頻輸出的幅度和更高的質量。
音頻功放的主要性能指標有：輸出功率、頻率響應、失真度、信噪比、輸出阻抗、阻尼系數等等；音頻功率放大器放大的音頻信號，一般鍵入不同音頻功率放大器可以用于在不同的機器上輸出信號不同的功率要求。
由工采網代理的韓國NF（耐福）NTP系列音頻功放芯片更接近國內市場，更加了解客戶需求，在供貨上也比較及時，產品服務上更加貼近客戶。
在國內市場上韓國NF音頻功放系列不僅能提供單獨的耳機、喇叭功率放大器、CODEC，而且做出了集成以上功能組合的產品線。
韓國NF公司成立已經有20年之久，多年來一直專注在數字音頻芯片的自主研發，擁有一批全球高端的IC設計專家和音效算法專家，其產品品牌在老一輩工程師都有較高的認可度，并且一直受到韓國本土企業三星和LG的青睞；三星和LG將近八成的音視頻電子產品均采用韓國NF的芯片產品，銷售至全球。
（一）家庭影院推薦產品→音頻功放芯片：NTP8849個NTP8835
◆最大擁有60W最大輸出功率（THD＜1％）
◆支持4歐揚聲器，輸出效率85％以上
◆Multi DRC＋POST DRC＋RS DRC 功率控制，高效防止破音。
◆APEQ專利技術，最大限度釋放箱體音效。
◆低于1％的失真，高于95db的信噪比，不額外產生噪音。
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