Klasse E versterkers

Hoogfrequent versterkers met 1 vermogentransistor

Jan Genoe

Oktober 2024

Resonante seriekring van de klasse E versterker

Stroom in resonante seriekring

Voeding met DC stroom door L1

Voeding met DC stroom door L1

Integratie stroom op C1

Integratie stroom op C1

Transistor om de spanning op 0 te houden

Spanning na integratie stroom op C1

Voorbeeld 1: Bekomen schema

Spice file van het eerste voorbeeld

* Class E amp 1
M_M1         2 1 0 0 FDB33N25 
L_L1         2 3  1000uH  
C_C1         2 0  4.78nF  
L_L2         4 5  24.93uH  
C_C2         2 4  6.04nF  
R_RL         5 0  14.88 
V_Vdd        3 0 12.5V
V_Vin        1 0 PULSE(0 9 1.05u 20n 20n 1.05u 2.10526u) DC=0
.model FDB33N25 VDMOS(Rg=3 Rd=40m Rs=27m Vto=5.35 Kp=35 lambda=.05 Cgdmax=1.1n Cgdmin=25p Cgs=1.7n Cjo=800p Is=7.94p Rb=7m mfg=Fairchild Vds=250 Ron=94m Qg=37n)

VB1: Verloop spanningen (opstarten oscillatie)

VB1: Initieel verloop van de spanningen

VB1: detail 1 periode

VB1: Schema met aanpassing 50 Ohm coax

VB2: berekende waardes

VB2: aanpassing 50 Ohm coax

VB2: SPICE file

* Class E amp 1
M_M1         2 1 0 0 FDB33N25 
L_L1         2 3  270uH  
C_C1         2 0  176.9nF  
L_L2         4 5  8.03uH  
C_C2         2 4  222.56nF  
R_RL         5 0  1.39 
V_Vdd        3 0 12.5V
V_Vin        1 0 PULSE(0 9 3.65u 20n 20n 3.65u 7.3u) DC=0
.model FDB33N25 VDMOS(Rg=3 Rd=40m Rs=27m Vto=5.35 Kp=35 lambda=.05 Cgdmax=1.1n Cgdmin=25p Cgs=1.7n Cjo=800p Is=7.94p Rb=7m mfg=Fairchild Vds=250 Ron=94m Qg=37n)

VB2: bekomen oscillatie

bv2: detail opstartsequentie

vb2: 1 periode van de Steady State

Klasse E met derde harmonische filter

Klasse E met injection locking

SPICE file Klasse E circuit met injection locking

* Class E Tsai
M_SWn        0 11 10 0 nmos W=31580u L=0.35u
M_SWp        3 11 10 3 pmos W=500u L=0.35u
* stage 1
L_L1         3 6  0.37nH
L_L2         3 7  0.37nH
M_11         10 1 6 0 nmos W=980u L=0.35u
M_12         10 7 6 0 nmos W=980u L=0.35u
M_13         10 6 7 0 nmos W=980u L=0.35u
M_14         10 2 7 0 nmos W=980u L=0.35u
* stage 2
M_21         10 6 8 0 nmos W=3600u L=0.35u
M_22         10 9 8 0 nmos W=4800u L=0.35u
M_23         10 8 9 0 nmos W=4800u L=0.35u
M_24         10 7 9 0 nmos W=3600u L=0.35u
L_L3         3 8  0.37nH
L_L4         3 9  0.37nH
L_L5         8 4  0.8nH 
L_L6         9 5  0.8nH 
C_C1         4 5  5.1pF
* belasting
R_RL1        4 0  50 
R_RL2        5 0  50 
.include simul/berkeley35.lib

simulatie Klasse E circuit met injection locking

1 periode M21

1 periode M22

I would rather have questions that can't be answered
than answers that can't be questioned.

Richard Feynman