深入浅出PA和LNA

LNA是低噪声放大器（电压放大）：

主要用于接收电路设计中（有时也会用于发射电路的前级放大）。因为接收电路中的信噪比通常是很低的，往往信号远小于噪声，通过放大器的时候，信号和噪声一起被放大的话非常不利于后续处理，这就要求放大器能够抑制噪声，所以其bias较低，LNA在放大信号的时候基本上电流很小，一方面是因为信号小，另一方面就是其效率高bias低。要知道，电流大的话NF会变差，这样就能实现很小的NF（噪声因子）和很高的效率η，但同时会导致线性区增益较低，最大输入功率不是很高（也可以说1dB压缩点吧）。

PA是功率放大器（电流放大）：

主要功能是功率放大，以满足系统要求，最重要的指标就是输出功率大小，其次线性如何等等，一般用在发射机的最后一级。PA主要是考虑高的线性区和高增益，其bias很高，这样也会造成PA效率降低。所以呢，PA动不动30dB左右的gain，接近30dBm的max ouput power，可是线性度还是很好，用个bias很高的A类放大器，效率在30%左右，电流很大，不过它不管NF，反正Tx信号很强，来点noise的话根本影响不到信噪比。

但是不管是LNA还是PA都是要求高的线性区，因此都属于A类放大器（又称甲类）。A类放大器的效率理论值是50%（推算如下图），但实际只有不到30%。

关于效率，因为A类（甲类）放大器，输入信号在整个周期内都有电流流过放大器件，因此电源始终源源不断的输送功率，在没有信号输入时，这些功率全部消耗在器件上，通过热能的形式耗散出去。当有信号时，其中一部分转化为有用的的输出功率。

大家又问为什么A类效率那么低，为什么不用B类（乙类），AB类（甲乙类）...等效率高的呢？如果大家《模电》学的好的话，相信就不会问这个问题了。

这是因为只有A类是线性的，其他的都有失真，如下图对比：

A类放大器图解（效率50%）：

A类放大器，设计时让Vce=1/2*Vcc，以求最大不失真范围（线性）。注意到Vi不输入时仍有1/2*Vcc/RL的电流流过晶体管，所以晶体管需要良好的散热环境。

B类放大器图解（效率78.5%）：

AB类放大器图解（效率50%~78.5%）：

C类放大器图解（效率85%）：

效率对比图如下：

图解对比图如下：