功放非線性-實戰(zhàn)分享說說忽略的細(xì)節(jié)

最近部門功放工程師在調(diào)試功放，設(shè)計的要求不高，諧波抑制50dBc，一般而言，功放飽和輸出諧波差不多也有15左右的抑制。所以諧波濾波器要求40dBc也就夠了，這個對于濾波器的設(shè)計難度也不大，但是一周多了，功放工程師就卡住在那里動不了，諧波抑制始終在45dBc左右，怎么調(diào)也調(diào)不好。

方案設(shè)計很簡單

功放+開關(guān)+濾波器+開關(guān)

1.可能大家第一步都會分析，諧波濾波器的抑制不夠；第一步也是這么要求他做的，設(shè)計的諧波濾波器抑制已經(jīng)達(dá)到了60dBc了。按照邏輯分析，50dBC的抑制很容易實現(xiàn)。但是還是卡在45dBc

2.隔離問題

第二步，懷疑的方向是隔離，一是開關(guān)隔離，二是多級濾波器之間的隔離。方案的設(shè)計可以看到的是二級開關(guān)，單個開關(guān)隔離一般也能做到30dBc左右，所以排除開關(guān)問題。二是多段濾波器之間的隔離不夠引起的串?dāng)_。經(jīng)分析排除。

3.TVS二極管

功放工程師束手無策，調(diào)整了功放的線性，將功放諧波降到20，但是天線口的諧波依然沒有改善，完全沒有方向了···

最后檢查原理圖發(fā)現(xiàn)電路中有一個二極管——TVS二極管。

大家都很容易忽略這個細(xì)節(jié)，TVS二極管一般作為電路防護(hù)，保護(hù)電路免受高壓擊穿。但是二極管是一個典型的非線性器件，二極管的非線性特性會導(dǎo)致輸入信號在經(jīng)過放大或者限幅后，產(chǎn)生新的頻率成分，這些頻率成分稱為諧波。

通過排查，功放的諧波經(jīng)過TVS限幅產(chǎn)生了二次、三次非線性諧波。

TVS（Transient Voltage Suppressors），即瞬態(tài)電壓抑制器，又稱雪崩擊穿二極管。TVS 有單向與雙向之分，單向TVS一般適用于直流電路，雙向TVS一般適用于交流電路中，其實雙向也可以用于直流電路之中。

TVS管的工作原理：

TVS管在電路中一般工作于反向截止?fàn)顟B(tài)，不影響電路的任何功能，當(dāng)兩端經(jīng)受瞬間的高能量沖擊時，它能以極高的速度（最高達(dá)1/(10^12)秒）使其阻抗驟然降低，同時吸收一個大電流，將其兩端間的電壓箝位在一個預(yù)定的數(shù)值上，從而確保后面的電路元件免受瞬態(tài)高能量的沖擊而損壞。干擾脈沖過去后，TVS又轉(zhuǎn)入反向截止?fàn)顟B(tài)。由于在反向?qū)〞r，其箝位電壓低于電路中其它器件的最高耐壓，因此起到了對其它元器件的保護(hù)作用。

射頻工程師在設(shè)計電路的時候通常不會忽略TVS管的結(jié)電容對電路的影響，但是很少有注意到TVS管產(chǎn)生的非線性，射頻是一個細(xì)節(jié)決定成敗的工作，往往很多困局都是有很小的細(xì)節(jié)決定的，這些細(xì)節(jié)又是需要理論功底與經(jīng)驗積累的去發(fā)現(xiàn)。