高频电子线路课程设计报告
题目：丙类功率放大器
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专业：电子信息科学与技术
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指导教师：
报告成绩：
2013年12月20日
目录
一、设计目的 (1)
二、设计思路 (1)
三、设计过程 (2)
3.1、系统方案论证
3.1.1 丙类谐振功率放大器电路
3.2、模块电路设计
3.2.1丙类谐振功率放大器输入端采用自给偏置电路
3.2.2丙类谐振功率放大器输出端采用直流馈电电路
3.2.3匹配网络
3.2.4 VBB 、Vcm、Vbm、VCC对丙类谐振功率放大器性能影响分析
四、整体电路与系统调试及仿真结果 (11)
4.1 电路设计与分析
4.2.仿真与模拟
4.2.1 Multisim 简介
4.2.2 基于Multisim电路仿真用例
五、主要元器件与设备 (14)
5.1 晶体管的选择
5.1.2 判别三极管类型和三个电极的方法
5.2电容的选择
六、课程设计体会与建议 (17)
6.1、设计体会
6.2、设计建议
七、结论 (18)
八、参考文献 (19)
一、设计目的
电子技术迅猛发展。由分立元件发展到集成电路，中小规模集成电路，大规模集成电路和超大规模集成电路。基本放大器是组成各种复杂放大电路的基本单元。弱电控制强电在许多电子设备中需要用到。放大器在当今和未来社会中的作用日益增加。
高频功率放大器是发送设备的重要组成部分之一，通信电路中，为了弥补信号在无线传输过程中的衰耗，要求发射机具有较大的输出功率，而且，通信距离越远，要求输出功率越大。所以，为了获得足够大的高频输出功率，必须采用高频功率放大器。高频功率放大器是无线电发射设备的重要组成部分。丙类谐振功率放大器在人类生活中得到了广泛的应用，而且能高效率的将电源供给的直流能量转换为高频交流输出，研究它具有很高的社会价值。
设计简单丙类谐振功率放大器电路并进行仿真，以及对丙类谐振功率放大器发展的展望。
二、设计思路
丙类谐振功率放大器工作原理
图2-2-1为丙类谐振功率放大器原理图,为实现丙类工作,基极偏置电压V
BB 应设置在功率的截止区。
输入回路
由于功率管处于截止状态，基极偏置电压V
BB
作为结外电场，无法克服结内电场，没有达到晶体管门坎电压，从而，导致输入电流脉冲严重失真，脉冲宽度小于90o。
由i
C ≈βi
B
知，i
C
也严重失真，且脉宽小于90o。
输出回路
若忽略晶体管的基区宽度调制效应以及结电容影响,在静态转移特性曲线
(i
C ～V
BE
)上画出的集电极电流波形是一串周期重复的脉冲序列,脉冲宽度小于半
个周期。
图2-2-1 丙类谐振功率放大器原理图
由Dirichlet 收敛定理可知,可将电流脉冲序列i C 分解成平均分量、基波分量和各次谐波分量之和,即
i C =I CO + I c1m cos ωSt+ I c2m cos2ωSt+…
由于集电极谐振回路调制在输入信号频率上因而它对i C 中的基波分量呈现的阻抗很大，且为纯电阻。而对其他谐波分量和平均分量阻抗均很小，可以忽略，这样，在负载上得到了所需的不失真的信号功率。
三、设计过程
3.1系统方案论证
3.1.1 丙类谐振功率放大器电路
在放大器原理上，功率放大器与其他放大器一样，都是能量转换器件，最主要是安全、高效和不失真（失真在允许范围内）地输出所需信号功率，为高效率输出信号且不失真（或失真在允许的范围内），通常采用丙类谐振功率放大器。本章主要介绍丙类谐振功率放大器的电路组成和工作原理并对各种状态进行分析。
在丙类谐振功率放大器中，管外电路由直流馈电电路和自给偏自电路两部分组成。如图3-1-1所示为集电极直流馈电电路（串馈），图中，L C 为高频扼流圈,它与C C 构成电源滤波电路,需要在信号频率上，L C 的感抗很大，接近于开路，
C
C
容抗很小，接近于短路，目的是避免信号通过直流电源而发生极间反馈，造成工作不稳定。
由于自给偏置效应可以使输入信号振幅变化时起到自动稳定输出电压振幅,因此,在基极通常采用自给偏置电路,如图3-1-2所示，提高的偏置电压是由基极
电流脉冲i
B 中的平均分量I
BO
在高频扼流圈L
B
中固有直流电阻上产生的压降，电
路中L
B
为功率管基极电路提供直流通路。滤波匹配网络介于晶体管和外接负载之间,充分滤除不需要的高次谐波,以保证负载上的输出基波功率。
图3-1-1集电极直流馈电电路（串馈）
图3-1-2 自给偏置电路
图3-1-3为丙类谐振功率放大器的简单基本电路,输入端采用自给偏置电路,输出端为集电极直流馈电电路(串馈)。
图3-1-3 丙类谐振功率放大器的简单基本电路
3.2模块电路设计
3.2.1丙类谐振功率放大器输入端采用自给偏置电路
我们知道,丙类谐振功率放大器输入端通常采用自给偏置电路提供偏置电压，采用这种方式可以在输入信号振幅变化时起到自动稳定输出的作用。但要注意,存在自给偏置电路的丙类谐振功率放大器只能适宜等幅信号(载波、调频信号)而不适宜放大调幅信号，否则调幅信号包络将会失真。
常用的基极偏置电路见图3-2-1(输出回路均以略去)所示。
图3-2-1 基极偏置电路
现分析基极偏置电压是怎样产生的,如图3-2-1（b）所示，当电源V
电压处
1
在正半周期且电压振幅大于PN 结门坎电压时，基极导通，此时，记流经C 2的电流为i 1 ，一个周期内的其他时间处于截止状态，此时，记流经C 1的电流为i 2 。显而易见，基极导通时流经C 2的电流i 1大于截止时的电流i 2，即 i 1＞i 2 。C 2两端的电压关系为 U i1＞U i2.由于基极相对于地的电压波形为正半周期幅度小于负半周期幅度,由傅里叶级数可知，它的平均分量为负，使功率管发射结正偏，处于截止状态。
3.2.2丙类谐振功率放大器输出端采用直流馈电电路
集电极直流馈电电路有两种连接方式:串馈和并馈。所谓串馈是指,将直流电源、匹配网络和放大管串接起来的一种方式。如图3-2-2(a)所示,图中L C 为高频扼流圈,C C 为电源滤波器,Z L 为电抗。要求L C 对信号频率的感抗很大,接近开路, C C 的容抗很小,接近短路,是为了避免信号电流通过直流电源造成工作不稳定。
图3-2-2(a) 串馈电路、 图3-2-2（b ）并馈电路
并馈电路是把直流电源、匹配网络和放大器并接起来的一种馈电方式，如图2-4-2（b ）所示，图中L C 为高频扼流圈，C C1为隔值电容，C C2为电源滤波电容，要求L C 对信号频率的感抗很大，接近开路， C C1和C C2的电容很小,接近短路。
3.2.3匹配网络
匹配网络介于晶体管和负载之间，在丙类谐振功率放大器电路中的作用非常重要，具有阻抗转换、滤除高次谐波和高频率传送能量的作用。
3.2.4 V BB 、V cm 、V bm 、V CC 对丙类谐振功率放大器性能影响分析
1 负载特性
所谓谐振功率放大器的负载特性是指V BB 、V bm 和V CC 一定，放大器性能随Re 变化的特性。
利用准静态分析法对负载特性进行分析，画出电路的特性曲线，如图3-2-3
所示。由图3-2-3看以看出,当A ′沿U BE0曲线由右向左移动(即A ′→ A ″→A ，
，，
方向移动)时，电路状态将发生变化，曲线①较陡，近似直线斜率绝对值较大，从而，Re 较小；曲线②较缓，近似直线斜率绝对值较小，因此，Re 较大.所以,
在A ′→ A ″→A ，，，
移动的过程中Re 由小增大，放大器将由欠压状态进入过压状
态，相应的i C 由余弦变化脉冲变为中间凹陷的脉冲波，用傅里叶级数将电流脉冲i C 分解，即
i C =I CO + I c1m cos ωSt+ I c2m cos2ωSt+…， 可画出I CO 和I c1m 随Re 变化特性,如图3-2-4所示。
由V cm =I c1m Re,P o =I 2c1m Re/2,P D =V CC I CO ，P C = P D - P o ,ηC = P o /(P D + P o )，可画出V cm 、P o 、P D 、P C 、ηC 随Re 变化曲线,如图3-2-5所示。
图3-2-3 谐振功率放大器电路特性曲线
图3-2-4 I CO和I c1m随Re变化特性
图3-2-5 V cm 、P o 、P D 、P C 、ηC 随Re 变化曲线
2 调制特性
集电极调制特性是指V BB 、V bm 和Re 一定，放大器性能随V CC 变化的特性，当V CC 由大减小时，放大器性能由欠压状态进入过压状态，i C 波形也将由接近余弦变化的脉冲波变为中间凹陷的脉冲波，如图3-2-6所示。
基极调制特性是指V CC 、V bm 和Re 一定，放大器性能随V BB 变化的特性。当V bm
一定, V BB 自负值向正值方向增大时,集电极电流脉冲不仅宽度增大,而且高度增加，放大器由欠压状态进入过压状态，如图3-2-7所示。
图3-2-6 放大器性能随V CC 变化的特性
图3-2-7 放大器性能随V BB变化的特性
放大器随V
bm 变化特性曲线，与放大器性能随V
BB
变化的特性曲线类似，如图
3-2-8所示。
图3-2-8 放大器性能随V bm变化的特性
谐振功率放大器过压状态下集电极电流凹陷分析。
当谐振功率放大器处于过压状态时，晶体管集电极的周期性脉冲电流的顶部会凹陷，晶体管进入饱和区内，各物理量之间有着复杂的非线性关系，在此用微变量之间的线性关系进行分析。
根据晶体管特性,管子的集电极电流的微变量可表示为
Δi C =h1①Δi B +h2②ΔV CE ⑴ 在放大区内，i C 主要由i B 控制，此时，h1﹥h2，在饱和区内i C 主要由反向饱和电流i CEO 决定，而i CEO 大小取决于U CE 电压，因此，此时h2﹥h1 。
设输入信号为正弦波u BE =V BB +V bm sin ωSt 两边取微变量，有 Δu BE =ΔV bm sin ωSt
两边同除晶体管动态输入电阻r be ,有Δi B =1／r be ΔV bm sin ωSt ⑵ 输出电压为 u CE = V CC - V cm sin ωSt
两边取微变量，有 Δu CE =-ΔV cm sin ωSt ⑶ 将⑵ ⑶带入⑴，得 Δi C =（h1V bm /r be -h2V cm ）Δsin ωSt ⑷
因此，⑷式中,
在放大区内, h1﹥h2且h1V bm /r be -h2V cm ﹥0, Δi C 与Δi B 同号。 在饱和区内, Δi C 与Δi B 反号。
由此可知，集电极电流波形会存在顶部凹陷。
四、整体电路与系统调试及仿真结果
4.1 电路设计与分析
发光二极管颜色与电压：
黄色通常为1.8V ～2.0V,红色通常为2V ～2.2V ，绿色通常为3.0V ～3.2V ,正常发光时额定电流为20mA 。
如图4-2-1所示,为所设计丙类谐振功率放大器电路。
输入端采用自给偏置电路提供偏置电压，它提供的偏置电压是基极电流脉冲i B 中的平均分量I BO 在电阻R B 上产生的压降，L B 是用来避免R B ，C B 对输入滤波匹配网络的旁路影响。C1 ，C2， C3和L1构成T 型滤波匹配网络。
输出端，R D1和D 1构成构成丙类谐振功率放大器限制功率保护电路，随着结
温的升高，功率管基极—放射极电压V
CE 超过齐纳二极管D
1
的击穿电压时（耗散
功率限制保护电路中，齐纳二极管的反向击穿电压应小于晶体管的集电极耐压额定值），齐纳二极管D
1
击穿，从而限制了晶体管的耗散功率，防止了晶体管发生
二次击穿而导致晶体管损坏。D
2和R
D2
是为了防止无意中接入大于晶体管击穿电
压的电压造成电路损坏而接入的保护电路（齐纳二极管的反向击穿电压应小于晶
体管的集电极耐压额定值），当接入V
CC
电压大于齐纳二极管反向击穿电压时，齐
纳二极管D
2
导通，放光二极管亮提醒工作人员，整个电路停止工作。直流电源
V
CC
,功率管T和滤波匹配网络在电路形式上并接成并馈馈电方式，可调整可变电容器C3和C4使其调整在输入信号频率上，时期输出不失真的信号功率，也可同时与输出电阻构成匹配网络提高输出功率。
图4-1-1
4.2.仿真与模拟
对图 4-1-1电路用Multisim进行仿真。
4.2.1 Multisim 简介
Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。
工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。
4.2.2 基于Multisim电路仿真用例
打开Multisim 12，在电路设计窗口调用所需元件并按图4-1-1进行连线并设计参数。如图4-2-1所示。
打开示波器，接通电源进行仿真，仿真波形如图4-2-2所示，（图4-2-2仿真波
形为反复调试参数后较满意波形）。
图4-2-1
图4-2-2
五、元件与设备
5.1 晶体管的选择
任何电子电路都以电子元件为基础，常用的元件由电阻器、电容器、电感器、半导体器件（二极管、晶体管、场效应管以及集成电路）。半导体二极管和三极管是组成分立元件电子电路的核心元件。二极管具有单向导电性,可用于整流检波、稳压混频等电路。晶体管具有放大和开关作用,可用于放大、震荡、调制等电路。表5-1-1是半导体器件型号的命名方法,可用此表对应型号选择半导体器件。
表5-1-1 半导体器件型号的命名方法
晶体管分NPN型和PNP型两大类。通过外壳上所标注的规格和型号,可以区分
出管子的类型、材料、功能大小、频率高频等性能。此外,管壳上一般还用色点的颜色来表示管子的电流放大倍数β的大致范围。如黄色表示β=30～60，绿色表示β=50～110，蓝色表示β=90～160，白色表示β=140～200。
5.1.2 判别三极管类型和三个电极的方法
要弄清管子类型与三个电极。将万用表至于电阻“R×1K”档，用黑表笔接晶体管的某一脚（假设其为基极），用红表笔分别接另两个脚。若两次显示阻值都很小,则表示该管是NPN管,且黑表笔所接管脚为基极;若两次显示的阻值都很大，则表示是PNP管，且黑表笔所接管脚为基极；若两次显示阻值一大一小，则表示黑表笔所接管脚不是基极，按上述方法测量，直到找到为止。若三个管脚测试下来,都不能确定基极。则晶体管可能以损坏。
确定管子的类型和基极后,可进一步判断发射极和集电极。用万用表置于电阻“R×1K”挡，两表笔分别接除基极外的两个电极。对于NPN管,用手指捏住基极与黑表笔所接管脚，可测得一阻值。然后将两表笔对换,同样用手指捏住基极与黑表笔所接管脚，又测得一阻值。所得阻值小的那次测量,黑表笔所接管脚所接的是集电极,而红表笔所接的是发射极。对于PNP管,应用手指捏住基极与红表笔所接管脚,所得阻值小的那次测量,红表笔所接的管脚为集电极,而黑表笔所接的管脚为发射极。
5.2电容的选择
射频电容的关键指标是高Q和低ESR。在功率放大器匹配电路的应用上,射频功率的消耗与Q值成反比,直接与ESR值成正比。高Q电容是保证功率放大器增益和输出功率指标的关键因素。
另外,电容器不是理想的电容，其模型都是由串联的电感、电阻和电容组成，如图5-2-1所示，因此，高Q电容在不同频率下所呈现的等效电容值也不一样。
图5-2-1不理想电容器
射频高Q最大的生产厂家当属ATC（目前已被AVX收购），常用的ATC隔直流电容参数见表5-2-1所示。
表5-2-1 常用ATC隔值流电容参数
六、课程设计体会与建议
6.1.1课程设计体会
通过对丙类功率放大器的课程设计，充分掌握了功率放大器的工作原理，与原件的工作特性，掌握了在电路设计过程中元件的选择与参数的计算，熟悉了仿真软件的应用与模块电路在整体电路中的作用。
此次课程设计为将来实际工作中要进行独立解决问题的能力得到了锻炼，将性能问题转换成数学计算问题，再将数算问题回馈为实际问题，最终得以解决实际问题的方法。
6.1.2课程设计建议
在本次课程设计中，暴露了学生们理论知识与实际问题无法相结合的问题，无法快速的将实际问题建模，并得以解决，今后应加强锻炼学生的将实际问题建立数学模型并最后解决实际问题的能力。
七、结论
电子技术迅猛发展。由分立元件发展到集成电路，中小规模集成电路，大规模集成电路和超大规模集成电路。基本放大器是组成各种复杂放大电路的基本单元。弱电控制强电在许多电子设备中需要用到。放大器在当今和未来社会中的作用日益增加。
高频功率放大器是发送设备的重要组成部分之一，通信电路中，为了弥补信号在无线传输过程中的衰耗，要求发射机具有较大的输出功率，而且，通信距离越远，要求输出功率越大。所以，为了获得足够大的高频输出功率，必须采用高频功率放大器。高频功率放大器是无线电发射设备的重要组成部分。丙类谐振功率功率放大器由于安全、高效和电路结构简单的优势在人类生活中得到了广泛的应用，而且能高效率的将电源供给的直流能量转换为高频交流输出，研究它具有很高的社会价值。
在未来的生活中，谐振功率放大器，会出现在各个领域，充当更重要的角色。尤其通信电路中更是不可缺少。
丙类谐振功率放大器是电子电路的重要单元，其性能和稳定性直接影响整个电路，甚至使昂贵的元件损坏。在设计丙类谐振功率放大器时，充分考虑功率管的极限参数，设置适当的保护电路和散热装置，各元件参数经过反复仿真和试验确定。该论文从介绍、分析丙类谐振功率放大器核心部件—晶体管，到基本放大电路，再到丙类谐振功率放大器基本电路和工作原理，最后给出设计用例并进行仿真。由局部到整体，由理论到实际的设计理念。在未来生活中，对丙类谐振功率放大器的要求会越来越高，人类将设计出更为高质量的器件来适应社会需要。
模拟电子技术课程设计报告设计课题：OTL音频功率放大器 专业班级：电子信息工程专业0701班学生姓名： 指导教师： 设计时间：2009-6-25
目录 引言 (3) 一．设计任务与要求 (3) 1.1 设计任务 (3) 1.2 设计要求 (3) 二. OTL音频功放满足的具体性能指标 (3) 三．方案设计与论证 (3) 四．原理图元器件清单及原理简述 (4) 4.1 总原理图 (4) 4.2 元器件清单 (4) 4.3 电路原理简述 (4) 五．安装与调试 (5) 5.1 元件的安装 (5) 5.2 元件的调试 (5) 六．性能测试与分析 (6) 6.1 波形测试 (6) 6.2 主要参数的测试与计算 (6) 七. 个人心得体会 (7) 八．参考文献 (7)
题目OTL音频功率放大器 设计者蔡白洁张振山 指导教师李艳萍 引言 OTL(Output transformerless )电路是一种没有输出变压器的功率放大电路。过去大功率的功率放大器多采用变压器耦合方式，以解决阻抗变换问题，使电路得到最佳负载值。但是，这种电路有体积大、笨重、频率特性不好等缺点，目前已较少使用。OTL电路不再用输出变压器，而采用输出电容与负载连接的互补对称功率放大电路，使电路轻便、适于电路的集成化，只要输出电容的容量足够大，电路的频率特性也能保证，是目前常见的一种功率放大电路。 它的特点是：采用互补对称电路(NPN、PNP参数一致，互补对称，均为射随组态，串联，中间两管子的射极作为输出)，有输出电容，单电源供电，电路轻便可靠。两组串联的输出中点”可理解为采用互补对称电路(NPN、PNP参数一致，互补对称，均为射随组态，串联，中间两管子的射极作为输出)。 1 设计任务与要求 1.1设计任务： 1．学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。 2．培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。 3．掌握OTL音频功率放大器的设计方法，基本工作原理和性能指标测试方法。 4. 通过一个OTL功率放大器的设计、安装和调试，进一步加深对互补对称功率放大电路的理解，增强实际动手能力。 1.2 设计要求： 1.设计时要综合考虑实用，经济并满足性能指标的要求，合理选用元器件。 2.广泛查阅相关的资料，不懂的地方积极向老师同学请教，讨论。认真独立的完成课题的设计。 3.按时完成课程设计并提交设计报告。 2 OTL音频功放满足的具体性能指标 1．设音频信号为vi=10mV, 频率f＝1KHz。 2．额定输出功率Po≥2W。 3．负载阻抗RL=8Ω。 4．失真度γ≤3%。 3 方案设计与论证 要求设计一个由二极管，三极管，电容，电阻等元件组合而成的OTL音频功率放大器。其中，二极管T1构成前置放大级，对输入信号进行倒相放大，二极管T2，T3的参数一致，互补对称，且均为共集电极接法，保证了输出电阻低，负载能力强的优点，作用是对输入的信号进行功率放大。 在明确了电路接线的基础上，在电路板上进行仿真模拟，并按照课本上相关的知识对该功放的主要参数计算。电路在12V的直流电压下工作，在负载为8Ω
东北大学秦皇岛分校电子信息系 综合课程设计 高频功率放大器的设计及仿真 专业名称电子信息工程 班级学号5081112 学生姓名姜昊昃 指导教师邱新芸 设计时间2011.06.20~2011.07.01
课程设计任务书 专业：电子信息工程学号：5081112学生姓名（签名）： 设计题目：高频功率放大器的设计及仿真 一、设计实验条件 Multisim软件 二、设计任务及要求 1.设计一高频功率放大器，要求的技术指标为：输出功率Po≥125mW，工作 中心频率fo=6MHz，η>65%； 2.已知：电源供电为12V，负载电阻,RL=51Ω，晶体管用2N2219，其主要参 数：Pcm=1W,Icm=750mA,V CES=1.5V, f T=70MHz,hfe≥10，功率增益Ap≥13dB（20倍）。 三、设计报告的内容 1.设计题目与设计任务（设计任务书） 2.前言（绪论）(设计的目的、意义等) 3.设计主体（各部分设计内容、分析、结论等） 4.结束语（设计的收获、体会等） 5.参考资料 四、设计时间与安排 1、设计时间：2周 2、设计时间安排： 熟悉实验设备、收集资料：2 天 设计图纸、实验、计算、程序编写调试：4 天 编写课程设计报告：3 天 答辩：1 天
1.设计题目与设计任务（设计任务书） 1.1 设计题目 高频功率放大器的设计及仿真 1.2 设计任务 要求设计一个技术指标为输出功率Po≥125mW，工作中心频率fo=6MHz η>65%的高频功率放大器。 2. 前言（绪论） 我们通过“模电”课程知道，当输入信号为正弦波时放大器可以按照电流的导通角的不同，将其分为甲类、乙类、甲乙、丙类等工作状态。甲类放大器电流的导通角为360度，适用于小信号低功率放大；乙类放大器电流的导通角约等于180度；甲乙类放大器电流的导通角介于180度与360度之间；丙类放大器电流的导通角则小于180度。乙类和丙类都适用于大功率工作。 丙类工作状态的输出功率和效率是上述几种工作状态中最高的。高频功率放大器大多工作于丙类。但丙类放大器的电流波形失真太大，因而只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。 可是若仅仅是用一个功率放大器，不管是甲类或者丙类，都无法做到如此大的功率放大。 综上，确定此高频电路由两个模块组成：第一模块是两级甲类放大器；第二模块是一工作在丙类状态的谐振放大器，它作为功放输出级，最好能工作在临界状态。此时，输出交流功率达到最大，效率也较高，一般认为此工作状态为最佳工作状态。 3. 系统原理 3.1 高频功率放大器知识简介 在通信电路中，为了弥补信号在无线传输过程中的衰耗要求发射机具有较大的功率输出，通信距离越远，要求输出功率越大。为了获得足够大的高频输出功率，必须采用高频功率放大器。高频功率放大器是无线电发射设备的重要组成部分。在无线电信号发射过程中，发射机的振荡器产生的高频振荡信号功率很小，
本电路设计采用前置放大电路和音频功率放大电路相结合的放大模式，前者采用TL072对电压进行放大，后者采用性能优良的TDA2616对电压和电流放大，给音响放大器的负载（扬声器）提供一定的输出功率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出的信号的非线形失真尽可能的小，效率尽可能的高。在前置放大和功放之间加上一个滑动变阻，就保证了音量可调，在滑动变阻器之前再加上一足够大电阻，这样保证了信号不失真。除此之外，加上相应的旁路电容又使得电路具有杂音小，有电源退偶，无自激等优点。根据实例电路图和已经给定的原件参数，使用multisim11软件模拟电路，并对其进行静态分析，动态分析，显示波形图，计算数据等操作。 关键词： TL072 TDA2616 性能优良音量可调杂音小 目录 1 设计任务和要求 (2) 1.1设计任务 (2) 1.2设计要求 (2) 2 系统设计 (3) 2.1系统要求 (3) 2.2方案设计 (3) 2.3系统工作原理 (4) 3 单元电路设计 (6) 3.1前置放大电路 (6) 3.1.1电路结构及工作原理 (6) 3.1.2元器件的选择及参数确定 (9) 3.1.3 前级放大电路仿真 (10) 3.2后级放大部分 (10) 3.2.1电路结构及工作原理 (12) 3.2.2电路仿真 (13) 3.2.3元器件的选择及参数确定 (15) 3.3音源选择电路 (15) 3.3.1电路结构及工作原理 (15) 3.3.2电路仿真 (16) 3.3.3元器件的选择及参数确定 (16) 3.4电源 (17) 4系统仿真 (20) 5 电路安装、调试与测试 (21) 5.1电路安装 (21) 5.2电路调试 (23) 5.3系统功能及性能测试 (23)
高频电子线路课程设计报告 题目：丙类功率放大器 院系： 专业：电子信息科学与技术 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 报告成绩： 2013年12月20日
目录 一、设计目的 (1) 二、设计思路 (1) 三、设计过程 (2) 3.1、系统方案论证 3.1.1 丙类谐振功率放大器电路 3.2、模块电路设计 3.2.1丙类谐振功率放大器输入端采用自给偏置电路 3.2.2丙类谐振功率放大器输出端采用直流馈电电路 3.2.3匹配网络 3.2.4 VBB 、Vcm、Vbm、VCC对丙类谐振功率放大器性能影响分析 四、整体电路与系统调试及仿真结果 (11) 4.1 电路设计与分析 4.2.仿真与模拟 4.2.1 Multisim 简介 4.2.2 基于Multisim电路仿真用例 五、主要元器件与设备 (14) 5.1 晶体管的选择 5.1.2 判别三极管类型和三个电极的方法 5.2电容的选择 六、课程设计体会与建议 (17) 6.1、设计体会 6.2、设计建议 七、结论 (18) 八、参考文献 (19)
一、设计目的 电子技术迅猛发展。由分立元件发展到集成电路，中小规模集成电路，大规模集成电路和超大规模集成电路。基本放大器是组成各种复杂放大电路的基本单元。弱电控制强电在许多电子设备中需要用到。放大器在当今和未来社会中的作用日益增加。 高频功率放大器是发送设备的重要组成部分之一，通信电路中，为了弥补信号在无线传输过程中的衰耗，要求发射机具有较大的输出功率，而且，通信距离越远，要求输出功率越大。所以，为了获得足够大的高频输出功率，必须采用高频功率放大器。高频功率放大器是无线电发射设备的重要组成部分。丙类谐振功率放大器在人类生活中得到了广泛的应用，而且能高效率的将电源供给的直流能量转换为高频交流输出，研究它具有很高的社会价值。 设计简单丙类谐振功率放大器电路并进行仿真，以及对丙类谐振功率放大器发展的展望。 二、设计思路 丙类谐振功率放大器工作原理 图2-2-1为丙类谐振功率放大器原理图,为实现丙类工作,基极偏置电压V BB 应设置在功率的截止区。 输入回路 由于功率管处于截止状态，基极偏置电压V BB 作为结外电场，无法克服结内电场，没有达到晶体管门坎电压，从而，导致输入电流脉冲严重失真，脉冲宽度小于90o。 由i C ≈βi B 知，i C 也严重失真，且脉宽小于90o。 输出回路 若忽略晶体管的基区宽度调制效应以及结电容影响,在静态转移特性曲线 (i C ～V BE )上画出的集电极电流波形是一串周期重复的脉冲序列,脉冲宽度小于半 个周期。
实验三丙类高频功率放大器实验 一 . 实验目的 1. 通过实验,加深对于高频谐振功率放大器工作原理的理解。 2. 研究丙类高频谐振功率放大器的负载特性,观察三种状态的脉冲电流波形。 3. 了解基极偏置电压、集电极电压、激励电压的变化对于工作状态的影响。 4. 掌握 丙类高频谐振功率放大器的计算与设计方法。 二 . 预习要求: 1. 复习高频谐振功率放大器的工作原理及特点。 2. 熟悉并分析图 3所示的实 验电路,了解电路特点。 三 . 实验仪表设备 1. 双踪示波器 2. 数字万用表 3. TPE-GP5通用实验平台 4. G1N 实验模块 5. G2N 实验模块 四 . 电路特点及实验原理简介 1. 电路特点
本电路的核心是谐振功率放大器,在此电路基础上,将音频调制信号加入集电极回路中,利用谐振功率放大电路的集电极调制特性,完成集电极 调幅实验。当电路的输出负载为天线回路时,就可以完成无线电发射的任务。为了 使电路稳定,易于调整,本电路设置了独立的载波振荡源。 2. 高频谐振功率放大器的工作原理 参见图 1。 谐振功率放大器是以选频网络为负载的功率放大器,它是在无线电发送中最为重要、最为难调的单元电路之一。根据放大器电流导通角的范围可分为甲类、乙类、丙类 等类型。丙类功率放大器导通角θ<900 ,集电极效率可达 80%, 一般用作末级放大,以获得较大的功率和较高的效率。 图 1中, V bb 为基极偏压, V cc 为集电极直流电源电压。为了得到丙类工作状态, V bb 应为负值,即基极处于反向偏置。 u b 为基极激励电压。图 2示出了晶体管的转移特性曲线,以便用折线法分析集电极电流与基极激励电压的关系。 V bz 是晶体管发射结的起始电压(或称转折电压。由图可知,只有在 u b 的正半周,并且大于V bb 和 V bz 绝对值之和时,才有集电极电流流通。即在一个周期内,集电极电流 i c
1 引言 Protel99SE是应用于Windows9X/2000/NT操作系统下的EDA设计软件，采用设计库管理模式，可以进行联网设计，具有很强的数据交换能力和开放性及3D模拟功能，是一个32位的设计软件，可以完成电路原理图设计，印制电路板设计和可编程逻辑器件设计等工作，可以设计32个信号层，16个电源--地层和16个机加工层[1]。通信电子电路是通信工程的专业课程。在无线电广播和通信的发射机中，为了获得大功率的高频信号，必须采用高频功率放大器。高频功率放大器按工作频带的宽窄，可分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器。窄带高频功率放大器以LC并联谐振回路作负载，因此又把它称为谐振功率放大器。宽带高频功率放大器以传输线变压器为负载，因此又把它称为非谐振功率放大器[2]。实习的目的是掌握通信电子电路的实际开发所需的技术，培养动手能力，观察能力，分析和解决实际问题的能力，巩固、加深理论课知识，增加感性认识，进一步加深对通信电子电路应用的理解，提高对电路制造调试能力和系统设计能力。提高对常见电路故障的分析和判断能；培养学生严肃认真、实事求是的科学态度，理论联系实际的工作作风和辩证思维能力。 1.1 实习目的和要求 （1）掌握高频功率放大器的发射系统电路和接收系统电路的基本组成，理解各个单元模块的工作原理，和调试方法。 （2）学习PROTEL软件的使用方法，掌握电路印刷板的设计与开发方法。用Protel99SE 绘制高频功率放大器的电路原理图，印刷电路板PCB。 （3）掌握实际电路的制作技术与焊接工艺。学习电子焊接的基本工艺、操作和元件的基本识别方法。 （4）实践操作，制作电路模块，将电路原理图转换为现实中的电路板并焊接定性。并调试电路板，查找排线路故障。 （5）通过实习掌握通信电子电路的实际开发，并培养自己的动手能力，观察能力，分析和解决实际问题的能力，巩固、加深理论课知识，增加感性认识，进一步加深对通信电子电路应用的理解，提高对电路制造调试能力和系统设计能力。提高对常见电路故障的分析和判断能；培养学生严肃认真、实事求是的科学态度，理论联系实际的工作作
《电子技术Ⅱ课程设计》 报告 姓名雷锋 学号 52305105121520 院系自动控制与机械工程学院 班级核电一班 指导教师王老师黄老师 2014年 6月
目录 一、设计的目的 (1) 二、设计任务和要求 (1) 三、课程设计内容 (1) 1. Multisim仿真软件的学习 (1) 四、基础性电路的Multisim仿真 (2) 1.题目一：半导体器件的Multisim仿真 (2) 2.题目二：单管放大电路的Multisim仿真 (7) 3.题目三：差分放大电路的Multisim仿真 (11) 4.题目四：两级反馈放大电路的Multisim仿真 (14) 5.题目五：集成运算放大电路的Multisim仿真 (21) 6.题目六：波形发生电路的Multisim仿真 (23) 五.综合性能电路的设计和仿真 (26) 1.题目二：功率放大器的设计 (26) 六、总结 (29) 七、参考文献 (29)
一、设计的目的 该课程设计是在完成《电子技术2》的理论教学实践，掌握电子电路计算机辅助分析与设计的基本知识和基本方法，培养综合知识应用能力和实践能力，为今后从事本专业相关工程技术打下基础。 二、设计任务和要求 本次课程设计的任务是在教师的指导下，学习Multisim仿真软件的使用方法，分析和设计完成基础性的电路设计和仿真及综合性电路设计和仿真。 要求： 1、巩固和加深对《电子课程2》课程知识的理解； 2、会根据课题需要选学参考书籍、查阅手册和文献资料； 3、掌握仿真软件Multisim的使用方法； 4、掌握简单模拟电路的设计、仿真方法； 5、按课程设计任务书的要求撰写课程设计报告，课程设计报告能正确反映设计和仿真 结果。 三、课程设计内容 1. Multisim仿真软件的学习 Multisim7是一个优秀的电工技术仿真软件，既可以完成电路设计和版图绘制，也可以创建工作平台进行仿真实验。Multisim7软件功能完善，操作界面友好，分析数据准确，易学易用，灵活简便，因此，在教学、科研和工程技术等领域得到广泛地应用。
课程设计任务书 学生姓名：专业班级：通信0704 指导教师：工作单位：信息工程学院 题目: 通信电子线路综合设计 课程设计目的： ①较全面了解常用的数据分析与处理原理及方法； ②能够运用所学知识进行初步电路的设计； ③掌握基本的文献检索和文献阅读的方法； ④提高正确地撰写论文的基本能力。 课程设计内容和要求 1.高频小信号调谐放大器的电路设计 2. LC振荡器的设计； 3.高频谐振功率放大器电路设计。 初始条件： ①电路板及元件，参数； ②通信原理，高频，电路等基础知识。 时间安排： 课程设计时间为5天。 （1）方案设计，时间1天； （2）软件设计，时间2天； （3）系统调试，时间1天； （4）答辩，时间1天。 指导教师签名： 2010年月日 系主任（或责任教师）签名：年月
目录 目录 (1) 摘要 .................................................................................................................................................. I Abstract ............................................................................................................................................ II 1高频小信号调谐放大器的电路设计.. (1) 1.1 主要技术指标： (1) 1.2给定条件 (1) 1.3设计过程 (2) 1.4 单调谐高频小信号放大器电路调试 (5) 2 LC三点式反馈振荡器设计与制作 (6) 2.1电容三点式振荡器原理工作原理分析 (6) 2.2 主要设计技术性能指标 (10) 2.3 基本设计条件 (10) 2.4 电路结构 (10) 2.5 静态工作电流的确定 (10) 2.6 确定主振回路元器件 (11) 2.7 电路调试 (12) 3 高频谐振功率放大器电路设计与制作 (13) 3.1设计要求 (13) 3.2确定功放的工作状态 (13) 3.3 基极偏置电路计算 (14) 3.4计算谐振回路与耦合线圈的参数 (14) 3.5电源去耦滤波元件选择 (15) 3.6 电路调试 (15) 4 心得体会 (16) 5 参考文献 (17) 本科生课程设计成绩评定表 (18)
实验报告 课程名称：高频电子线路实验指导老师：韩杰、龚淑君成绩：__________________ 实验名称：高频功率放大器实验类型：验证型实验同组学生姓名：_ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的 1、了解高频功率放大器的主要技术指标——输出功率、中心频率、末级集电极效率、稳定增益或输入功率、线性动态范围等基本概念，掌握实现这些指标的功率放大器基本设计方法，包括输入、输出阻抗匹配电路设计，回路及滤波器参数设计，功率管的安全保护，偏置方式及放大器防自激考虑等。 2、掌握高频功率放大器选频回路、滤波器的调谐，工作状态（通角）的调整，输入、输出阻抗匹配调整，功率、效率、增益及线性动态范围等主要技术指标的测试方法和技能。二、实验原理 高频功率放大器实验电路原理图如下图图1所示。电路中电阻、电容元件基本上都采用贴片封装形式。放大电路分为三级，均为共射工作，中心频率约为10MHz。 图1 高频功率放大器 第一极（前置级）管子T1采用9018或9013，工作于甲类，集电极回路调谐于中心频率。第二级（驱动级）管子T2采用3DG130C，其工作状态为丙类工作，通角可调。通角在45°~60°时效率最高。调整R W1时，用示波器在测试点P2可看到集电极电流脉冲波形宽度的变化，并可估测通角的大小。第二级集电极回路也调谐于中心频率。第三级（输出级）管子T3也
采用3DG130C，工作于丙类，通角调在60°~70°左右。输出端接有T形带通滤波器和π型阻抗变换器，具有较好的基波选择性、高次谐波抑制和阻抗匹配性能。改变短路器开关K1~K4可观看滤波器的失谐状态，为保证T3管子安全，调整时应适当降低电源电压或减小激励幅度。改变K5、K6可影响T3与51Ω负载的匹配状态。匹配时，51Ω负载上得到最大不失真功率为200mW左右，二次谐波抑制优于20dB，三级总增益不小于20dB，末级集电极到负载上的净效率可达30%左右，考虑滤波匹配网络的插入损耗，集电极效率可达40%以上。开关K8只有在接通后才能使功放达到预定效率，但实验时，为了使R16对末级管子T3起到限流保护作用，K8不要接通，而R16上的电压降也不必扣除，这只使功放总效率略有降低。电源开关K7用于防止稳压电源开机或关机时电压上冲导致末级功放管损坏。 三、主要仪器设备 10MHz高频功率放大器实验板、BT3C（或NW1252）扫频仪、高频信号发生器（QF1056B 或EE1461）、示波器、超高频毫伏表（DA22）、直流稳压电源（电压5~15V连续可调，电流1A）、500型万用表（或数字万用表 四、实验内容和步骤 主要测试指标：功率、效率、线性动态范围 实验准备与仪器设置 1、实验板： ●开关K7用于防止稳压电源开机或关机时电压上冲导致末级功放管损坏，所以稳压电源开 机或关机前，开关K7必须置于关闭（向下）； ●短路开关置于K1、K3、K6、K9、K10，否则滤波器失谐，影响T3与51Ω负载的匹配状 态，从而影响实验结果。 2、电源： ●为保证T3管子安全，电源电压最高不超过+15V，实验时设置为+14.5V~+15V。 实验内容与步骤 4）用信号源及示波器测功放输出功率及功率增益 （1）适当改变信号幅度（200~300mV左右），使51Ω负载上得到额定功率200mW。（2）在测试点P2观察电流脉冲，宽度应为周期的1/3左右。 （3）从输入输出信号幅度求得功放的（转换）功率增益。 （4）比较滤波器输入输出幅度，估计滤波器插入衰减。 5）用双踪示波器观察电流电压波形 （1）比较功放末级发射极电流脉冲波形和负载上基波电压波形的相位。 （2）比较功放第二级发射极电流脉冲波形与集电极电压基波波形的相位，并分别画出波形。6）高频功放效率（主要是末级）的调试与测量 （1）用示波器观看第二级发射极电阻电流脉冲宽度。 （2）用示波器在第三级功放发射极电阻上观看其电流脉冲波形。 8）功放线性观察 (1) 调幅波通过功率放大器 将中心频率为10MHz、调制度为60%的调幅信号电压加到功放输入端，适当调整输入信号幅度（200mV），使51Ω负载上输出调幅波峰值功率不超过功放额定功率200mW，用双踪
实验报告 课程名称高频电子线路 实验名称高频功率放大器（丙类） 实验类型验证（验证、综合、设计、创新）学院名称电子与信息工程学院专业电子信息工程年级班级 2012级电信3 班开出学期 2014-2015上期学生姓名学号 指导教师蒋行达成绩
2014 年 11 月 22 日实验二高频功率放大器（丙类） 一、实验目的 1、了解丙类功率放大器的基本工作原理，三种工作状态，功率、效率计算。 2、掌握丙类功率放大器性能的测试方法。 3、观察集电极负载、输入信号幅度与集电极电压 EC对功率放大器工作情况的影响。 二、实验仪器 1、示波器 2、高频信号发生器 3、万用表 4、实验板 2 三、预习要求 1、复习功率放大器原理及特点。 2、分析图 2-2所示的实验电路，说明各元器件作用。 四、实验内容 1、用示波器观察功率放大器工作状态，尤其是过压状态时的集电极电流凹陷脉
冲。 2、观察并测量集电极负载变化对功率放大器工作的影响。 3、观察并测量输入信号幅度变化对功率放大器工作的影响。 4、观察并测量集电极电源电压变化对功率放大器工作的影响。 五、基本原理及实验电路 高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。它的作用是放大信号，使之达到足够功率输出，以满足天线发射或其他负载的要求。它的主要技术指标有：输出功率、效率、功率增益、带宽和谐波抑制度（或信号失真度）。 1、基本原理 功率放大器的效率是一个最突出的问题，其效率高低与放大器的工作状态有直接的关系。放大器工作状态可分为甲类、乙类和丙类等。图 2-1 表示了不同Ube时，谐振功率放大器不同工作状态的基极电压和集电极电流波形。
课程设计报告 题目：由集成运放和晶体管组成的OCL 功率放大器的设计 学生姓名：郭二珍 学生学号： 07 系别：电气学院 专业：自动化 届别： 2015年 指导教师：廖晓纬 电气信息工程学院制 2014年3月
OCL功率放大器的设计 学生：郭二珍 指导老师：廖晓纬 电气学院10级自动化 1、绪论 功率放大器(简称功放)的作用是给音频放大器的负载R L(扬声器)提供一定的输出功率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能地小，效率尽可能高。 OCL是英文Output Capacitor Less的缩写，意为无输出电容的功率放大器。采用了两组电源供电，使用了正负电源。在输入电压不太高的情况下，也能获得较大的输出频率。省去了输出端的耦合电容，使放大器的频率特性得到扩展。OCL 功率放大器是一种直接耦合的功率放大器，它具有频响宽、保真度高、动态特性好及易于集成化等特点。性能优良的集成功率放大器给电子电路功放级的调试带来了极大的方便。集成功率放大电路还具有输出功率大、外围元件少、使用方便等优点，因此在收音机、电视机、扩音器、伺服放大电路中也得到了广泛的应用。 功率放大器可分为三种工作状态：(1)甲类工作状态Q点在交流负载的中点，输出的是一种没有削波失真的完整信号，但效率较低。(2)乙类工作状态Q点在交流负载线和IB=0输出特性曲线的交界处，放大器只有半波输出，存在严重的失真。 (3)甲乙类工作状态Q点在交流负载线上略高于乙类工作点处，克服了乙类互补电路产生交越失真，提高了效率。 因此，本设计可采用甲乙类互补电路。
2、内容摘要 本设计中要求设计一个由集成运放和晶体管组成的OCL功率放大器。在输入正弦波幅度Ui等于200mV，负载电阻R L等于8Ω的条件下最大输出不失真功率P ≥2W，功率放大器的频带宽度BW≥80Hz~10KHZ o 功率放大电路实质上是能量转换电路，它主要要求输出功率尽可能大，效率尽可能的高，非线性失真尽可能要小，功率器件的散热较好。 本设计选用的是双电源供电的OCL互补推挽对称功放电路。 此推挽功率放大器的工作状态为甲乙类，其目的是为了减少“交越失真”。 由于两管的工作点稍高于截止点，因而均有一很小的静态工作电流I CQ。这样，便可克服管子的死区电压，使两管交替工作处的负载中电流能按正弦规律变化，从而克服了交越失真。 OCL互补推挽对称功放电路一般包括驱动级和功率输出级，前者为后者提供一定的电压幅度，后者则向负载提供足够的信号频率，以驱动负载工作。 因此，需要设计两部分，即驱动级和功率输出级。
电子电路设计实践 设计题目：直流稳压电源设计 系别：电气工程学院专业：电子信息工程 班级：2011级1 班姓名：腾伟峰 学号：201151746 指导教师：张全禹 时间：2013年3月17日 绥化学院电气工程学院
高频功率放大器 1设计要求 1.1 已知条件 +VCC=+12V,晶体管3DG130的主要参数为PCM=700mW，ICM=300mA，VCES≤0.6V，hfe≥30，fT≥150MHz，放大器功率增益AP≥6dB。晶体管3DA1的主要参数为PCM=1W，ICM=750mA，VCES≥1.5V,hfe≥10,fT=70MHz,AP≥13dB。 1.2 主要技术参数 输出功率P0≥500mW，工作中心频率f0≈5MHz，效率η＞50%，负载RL=50Ω。 1.3 具体要求 分析高频功率放大器原理，通过给定的技术指标要求确定甲类功率放大器和丙类谐振功率放大器设计的工作状态和计算出电路中各器件参数，利用电子设计工具软件multisim对电路进行仿真测试，分析电路的特性。
2原理分析 高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器。 利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振功率放大器，这是无线电发射机中的重要组成部分。根据放大器电流导通角θ的范围可分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同类型的功率放大器。电流导通角θ愈小，放大器的效率η愈高。如甲类功放的θ=180，效率η最高也只能达到50%，而丙类功放的θ< 90o，效率η可达到80%，甲类功率放大器适合作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器。丙类功率放大器通常作为末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。图 1为丙类谐振功率放大器。 图 1 丙类谐振功率放大器
1.原理说明 利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振功率放大器。它是无线电发射机中的重要组成部件。根据放大器电流导通角θ的范围可以分为甲类、乙类、丙类等不同类型的功率放大器。电流导通角θ愈小放大器的效率η愈高。如甲类功放的θ=180o ，效率η最高也只能达50%，而丙类功放的θ<90o ,效率η可达到80%。甲类功率放大器适合作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器。丙类功率放大器通常作为末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。 高频功率放大器按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出。 1.1高频功放的主要技术指标 1.1.1 功率关系： 功率放大器的作用原理是利用输入到基极的信号来控制集电极的直流电源所供给的直流功率O P ，使之一部分转变为交流信号功率1P 输出去,一部分功率以热能的形式消耗在集电极上，成为集电极耗散功率C P 。 根据能量守衡定理：1o C P P P =+ 直流功率： 输出交流功率：221111 1222 c c c c L L U P U I I R R = ?== C U -----回路两端的基频电压 c1I ----- 基频电流 L R ----回路的负载阻抗。 1.1.2 放大器的集电极效率 1 101 122 c c o CC c U I P P U I ηξγ?===? 其中集电极电压利用系数：1c c L CC CC U I R U U ξ= = 0o c CC P I U =?
课程设计报告 学生姓名:张浩学学号：201130903013 7 学 院:电气工程学院 班 级: 电自1116(实验111） 题 目: 模电音频功率放大电路设计 指导教师：张光烈职称: 2013 年 7月 4 日
1、设计题目：音频功率放大电路 2、设计任务目的与要求： 要求：设计并制作用晶体管和集成运算放大器组成的音频功率放大电路，负载为扬声器，阻抗8。 指标：频带宽50HZ～20kHZ，输出波形基本不失真；电路输出功率大于8W；输入灵敏度为100mV，输入阻抗不低于47KΩ。 模电这门课程主要讲了二极管，三极管，几种放大电路，信号运算与处理电路，正弦信号产生电路，直流稳压电源。功率放大器的作用是给音响放大器的负载RL（扬声器）提供一定的输出频率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出的信号的非线性失真尽可能小，效率尽可能高。功率放大器的常见电路形式有OTL电路和OCL电路。有用继承运算放大器和晶体管组成的功率放大器，也有专集成电路功率放大器。本实验设计的是一个OTL功率放大器，该放大器采用复合管无输出耦合电容，并采用单电源供电。主要涉及了放大器的偏置电路克服交越失真，复合管的基本组合提高电路功率，交直流反馈电路，对称电路，并用multism软件对OTL 功率放大器进行仿真实现。根据电路图和给定的原件参数，使用multism 软件模拟电路，并对其进行静态分析，动态分析，显示波形图，计算数据等操作。 3、整体电路设计： ⑴方案比较： ①利用运放芯片 LM1875和各元器件组成音频功率放大电路，有保护电路，电源分别接+30v和-30v并且电源功率至少要50w，输出功率30w。 ②利用运放芯片TDA2030和各元器件组成音频功率放大电路，有保护电路，电源只需接+19v，另一端接地，负载是阻抗为8Ω的扬声器，输出功率大于8w。 通过比较，方案①的输出功率有30w，但其输入要求比较苛刻，添加了实验难度。而方案②的要求不高，并能满足设计要求，所以选取方案②来进行设计。 ⑵整体电路框图：
丙类高频功率放大器专业课程设计
高频电子线路课程设计报告 题目：丙类功率放大器 院系： 专业：电子信息科学与技术 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 报告成绩： 2013年12月20日
目录 一、设计目的 (1) 二、设计思路 (1) 三、设计过程 (2) 3.1、系统方案论证 3.1.1 丙类谐振功率放大器电路 3.2、模块电路设计 3.2.1丙类谐振功率放大器输入端采用自给偏置电路 3.2.2丙类谐振功率放大器输出端采用直流馈电电路 3.2.3匹配网络 3.2.4 VBB 、Vcm、Vbm、VCC对丙类谐振功率放大器性能影响分析 四、整体电路与系统调试及仿真结果 (11) 4.1 电路设计与分析 4.2.仿真与模拟 4.2.1 Multisim 简介 4.2.2 基于Multisim电路仿真用例 五、主要元器件与设备 (14) 5.1 晶体管的选择 5.1.2 判别三极管类型和三个电极的方法 5.2电容的选择 六、课程设计体会与建议 (17) 6.1、设计体会 6.2、设计建议 七、结论 (18) 八、参考文献 (19)
一、设计目的 电子技术迅猛发展。由分立元件发展到集成电路，中小规模集成电路，大规模集成电路和超大规模集成电路。基本放大器是组成各种复杂放大电路的基本单元。弱电控制强电在许多电子设备中需要用到。放大器在当今和未来社会中的作用日益增加。 高频功率放大器是发送设备的重要组成部分之一，通信电路中，为了弥补信号在无线传输过程中的衰耗，要求发射机具有较大的输出功率，而且，通信距离越远，要求输出功率越大。所以，为了获得足够大的高频输出功率，必须采用高频功率放大器。高频功率放大器是无线电发射设备的重要组成部分。丙类谐振功率放大器在人类生活中得到了广泛的应用，而且能高效率的将电源供给的直流能量转换为高频交流输出，研究它具有很高的社会价值。 设计简单丙类谐振功率放大器电路并进行仿真，以及对丙类谐振功率放大器发展的展望。 二、设计思路 丙类谐振功率放大器工作原理 图2-2-1为丙类谐振功率放大器原理图,为实现丙类工作,基极偏置电压V BB 应设置在功率的截止区。 输入回路 由于功率管处于截止状态，基极偏置电压V BB 作为结外电场，无法克服结内电场，没有达到晶体管门坎电压，从而，导致输入电流脉冲严重失真，脉冲宽度小于90o。 由i C ≈βi B 知，i C 也严重失真，且脉宽小于90o。 输出回路 若忽略晶体管的基区宽度调制效应以及结电容影响,在静态转移特性曲线 (i C ～V BE )上画出的集电极电流波形是一串周期重复的脉冲序列,脉冲宽度小于半 个周期。
实验七丙类功率放大器实验 一、实验目的： 1. 了解谐振功率放大器的基本工作原理，初步掌握高频功率放大电路的计算和设计过程； 2. 了解电源电压与集电极负载对功率放大器功率和效率的影响。 二、预习要求： 1. 复习谐振功率放大器的原理及特点； 2. 分析图7-7所示的实验电路，说明各元件的作用。 三、实验电路说明： 本实验电路如图7-7所示。 图7-7 本电路由两级组成：Q1等构成前级推动放大，Q2为负偏压丙类功率放大器，R4、R5提供基极偏压（自给偏压电路），L1为输入耦合电路，主要作用是使谐振功放的晶体三极管的输入阻抗与前级电路的输出阻抗相匹配。L2为输出耦合回路，使晶体三极管集电极的最佳负载电阻与实际负载电阻相匹配。R14为负载电阻。 四、实验仪器： 1. 双踪示波器 2. 万用表 3. 实验箱及丙类功率放大模块 4．高频信号发生器
五、实验内容及步骤； 1. 将开关拨到接通R14的位置，万用表选直流毫安的适当档位，红表笔接P2，黑表笔 接P3； 2. 检查无误后打开电源开关,调整W使电流表的指示最小（时刻注意监控电流不要过 大，否则损坏晶体三极管）； 3. 将示波器接在TP1和地之间，在输入端P1接入8MHz幅度约为500mV的高频正弦信 号，缓慢增大高频信号的幅度，直到示波器出现波形。这时调节L1、L2，同时通过示波器及万用表的指针来判断集电极回路是否谐振，即示波器的波形为最大值，电流表的指示I0为最小值时集电极回路处于谐振状态。用示波器监测此时波形应不失真。 4. 根据实际情况选两个合适的输入信号幅值，分别测量各工作电压和峰值电压及电流，并根据测得的数据分别计算： 1）电源给出的总功率； 2）放大电路的输出功率； 3）三极管的损耗功率； 4）放大器的效率。 六、实验报告要求： 1. 根据实验测量的数值，写出下列各项的计算结果: 1）电源给出的总功率； 2）放大电路的输出功率； 3）三极管的损耗功率； 4）放大器的效率。 2. 说明电源电压、输出电压、输出功率的关系。
课程设计任务书学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位：信息工程学院 题目: 音响放大器设计与制作 初始条件：集成芯片LM324三块，LM386一块，瓷片电容，电解电容，电位器若干，4Ω/扬声器一个。 要求完成的主要任务: （1）技术指标如下： a．输出功率：； b．负载阻抗：4欧姆； c．频率响应：fL~fH=50Hz~20KHz； d．输入阻抗：>20K欧姆； e．整机电压增益： >50dB； （2）电路要求有独立的前置放大级（放大话筒信号）。 （3）电路要求有独立的功率放大级。 时间安排： 2016年1月10日查资料 2016年1月11，12日设计电路 2016年1月13日仿真 2016年1月14日，15日实物调试 2016年1月16日答辩 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要......................................................... ABSTRACT ...................................................... １电路方案的比较与论证........................................ 音响放大器的总设计........................................... 放大电路的比较与论证........................................ 音频功率放大电路的比较与论证................................ 2核心元器件介绍............................................... LM324的介绍................................................. LM386的介绍................................................. 3电路设计 .................................................... 直流稳压电源电路的设计...................................... 话音放大器.................................................. 混合前置放大器.............................................. 音调控制器.................................................. 功率放大电路的设计.......................................... 总电路图 (18) 4用MULTISIM进行仿真.......................................... 话放与混放性能测试.......................................... 单独功放性能测试 (20)
高频电子线路课程设计报告设计题目：高频功率放大器设计 专业班级电信09-3 学号 310908030305 学生姓名董一含 指导教师高娜 教师评分 2012年6月13日
摘要 高频功率放大器是通信系统中发送装置的主要组件，用于发射机地末端。 本课程设计的高频功率放大器电路由两极功率放大器组成，第一级为甲类功率放大器，第二级为丙类谐振功率放大器。分别对甲类功率放大器和丙类谐振功率放大器设计，通过给定的技术指标要求确定甲类功率放大器和丙类谐振功率放大器设计的工作状态和计算出电路中各器件参数，从而设计出完整高频功率放大器电路，再利用电子设计软件multisim对电路仿真。 关键词：甲类功率放大器、丙类功率放大器、multisim仿真。
目录 1设计要求 (1) 1.1已知条件 (1) 1.2主要技术参数 (1) 1.3具体要求 (1) 2原理分析 (2) 3电路设计 (3) 3.1电路概要设计 (3) 3.2丙类功率放大器设计 (3) 3.2.1放大器的工作状态 (3) 3.2.2谐振回路及耦合回路的参数 (4) 3.2.3基极偏置电路参数计算 (5) 3.3甲类功率放大器设计 (5) 3.3.1电流性能参数 (5) 3.3.2静态工作点 (6) 4高频功率放大器完整电路图 (7) 5电路仿真 (8) 6设计心得 (10) 参考文献 (11)
1设计要求 1.1 已知条件 +VCC=+12V,晶体管3DG130的主要参数为PCM=700mW，ICM=300mA，VCES≤0.6V，hfe≥30，fT≥150MHz，放大器功率增益AP≥6dB。晶体管3DA1的主要参数为PCM=1W，ICM=750mA， VCES≥1.5V,hfe≥10,fT=70MHz,AP≥13dB。 1.2 主要技术参数 输出功率P0≥500mW，工作中心频率f0≈5MHz，效率η＞50%，负载RL=50Ω。 1.3 具体要求 分析高频功率放大器原理，通过给定的技术指标要求确定甲类功率放大器和丙类谐振功率放大器设计的工作状态和计算出电路中各器件参数，利用电子设计工具软件multisim对电路进行仿真测试，分析电路的特性。