第32卷 第5期
2009年10月
电子器件
Ch inese Jo urnal O f Electro n D evices
Vol.32 No.5Oct.2009
收稿日期:2009 06 22 修改日期:2009 07 08
作者简介:匡志伟(1983 ),男,湖南省衡阳市人,硕士研究生,主要从事数模混合集成电路研究,foday not hing @163.co m
唐 宁(1964 ),男,硕士研究生导师、副教授,研究方向为数字专用集成电路设计与测试。
Design of High Speed and High Gain CMOS Operational Amplifier
K UA N G Zhiw ei ,TN A G N ing *
,J I N J ian,RE N L iy ue
I nstitute f or A pp lic ation S p ecif ic Integ rated Circ uit ,Guiling Univ er sity Of E le ctronic T echnolog y Guiling G uang xi 541004,China
Abstract:A high speed and high g ain o peratio nal am plifier used in S/H circuit is desig ned.The operational am plifier is based on the str ucture of the full differential gain boosting fo lded cascade.The frequency com pensation capacitors appended in the input sig nal w ay eliminates the effect of the zer o pole doublet on the settling time of op amp.The phase m argin is improv ed by optim izing the non dominant pole of the m ain op am p.Sim ulations w ith 0 35 m CM OS process m odel show ed that the oper ational amplifier has a DC open gain o f 106dB,an unity gain bandw idth of 821MH z(Load capacitor 8pF)with 61 phase marg in and a slew rate o f 586V/ s,and meets the perform ance requirements of the S/H circuit for 12bit 50MS/s pipeline ADC.
Key words:fo lded cascode;g ain boo st o p am p;pole zer o doublet;non do minant pole EEACC :1220
一种高速高增益CMOS 运算放大器的设计
匡志伟,唐 宁*
,金 剑,任李悦
桂林电子科技大学专用集成电路实验室,广西桂林541004
摘 要:设计了一种应用于采样保持电路中高速高增益运算放大器。该运放采用全差分增益提高型共源共栅结构。在输入
信号通路上加入适当的补偿电容,消除了零极点对对运放建立时间的影响,同时对主运放的次极点进行了优化,改进了相位裕度。采用0 35 m CM OS 工艺仿真,结果表明,运放的开环直流增益达到106dB,单位带宽为831M H z(负载电容8pF ),相位裕度为60 5 ,压摆率为586V / s,满足12位50M S/s 流水线A DC 中采样保持电路性能要求。
关键词:折叠式共源共栅;增益自举运放;零极点对;次极点中图分类号:TN402;TN722 7 7
文献标识码: 文章编号:1005 9490(2009)05 0871 04
随着数模混合电路应用的发展,对模拟电路的速度和精度提出了越来越高的要求
[1]
。而在流水线
型ADC 的采样保持电路中,运算放大器是一个重要单元模块。运算放大器的开环直流增益决定了采样保持电路的精度,而运算放大器的单位增益带宽决定了采样保持电路的速度。因此,运算放大器的性能直接决定了采样保持电路的性能。本文从运算放大器速度和精度等重要性能指标出发,通过对全差分增益提高型共源共栅运算放大器零极点对的分析,优化主运算放大器次极点,设计出一种高速高增益CM OS 全差分运算放大器。
1 运算放大器结构分析和选择
常见的高增益运算放大器结构主要有两级式
(tw o stage)结构、套筒式共源共栅(telescopic)结构、折叠式共源共栅(fo ld cascade)结构。两级式运算放大器的第二极一般为一个共源级,它可以达到很大的输出摆幅,但需要补偿电容来搞高频率特性,很难达到很大的带宽。同时电路的功耗较大,电源抑制比和共模抑制比特性较差。套筒式共源共栅运放功耗较低,频率特性较好,但这种结构需要多个管子层叠,导致输出摆幅和共模输入范围输较小。折
叠式共源共栅运放的频率特性要优于两级运放,略差于套筒式共源共栅运放,由于电路中有四条电流支路,功耗比较大,但输入共模范围和输出摆幅比套筒式共源共栅运放要好。
由于所设计的运放应用于流水线ADC 采样保持电路中,要求有高的增益、大的单位增益带宽、输出摆幅和共模输入。相比套筒式结构,折叠式结构优势更加明显,因此本文采用了折叠共源共栅结构。
2 电路分析和设计
2 1 增益增强型全差分折叠共源共栅运算放大器
设计中所采用的增益增强型全差分折叠共源共栅运放如图1(a)所示。主运放采用PMOS 为差分输入对管,NM OS 管作为共源共栅管,这样可以提
高主运放次极点频率和降低电路中的噪声。增益自举电路也采用了两个全差分折叠式共源共栅结构,可以减少电路的面积和功耗,减少电路内部节点的电容,C c 是补偿电容。其中,Ap 是以N MOS 作为差分输入管折叠共源共栅运放,An 是以PMOS 作为差分输入管折叠共源共栅运放,电路如图1(b)、(c)所示。由于这两个辅助运放是为主运放提供电压偏置,共模输出电压范围波动非常小,所以采用了一种极简单的共模反馈,就可以很好地稳定了共模输出电压[2]
。辅助运放的电流一般为主运放电流的1/10~1/4。采样保持电路本身就工作在两相不相叠时钟下,对于主运放采用了电容共模负反馈,可以降低电路的功耗,也不会对运放输出阻抗造成很大
的影响。
图1 增益增强型全差分折叠共源共栅运算放大器
2 2 运放零极点分析
增益增强型全差分折叠共源共栅运算放大器可以实现很高的增益,为了防止增益自举电路对整个
运放的影响,下面分析该电路的零极点对[3]
。
假设主运放和增益自举电路都为单极点系统。设增益自举电路的开环直流增益为A r ,主极点为 r ,则传输函数为
A r (s)=A r
1+s/ r
(1)
由于电路采用全差分结构,电路完全对称,为了简化电路分析,下面利用它的半边电路等效模型进行分析。半边电路小信号模型如图2。其中电容C L 是总的输出电容,C P 是M 10漏端总的寄生电容,R out 是从输出端口到地的阻抗。则有
C p =C d b1+C sd1+C db12+C sd12+
(1+A r )C gs10+C sd10(2)R out (s)=R 1(s)//
1s C L
(3)
其中
R 1(s)=g m10r ds10[1+A r (s)](r ds1//1sC P
)(4)
所以
G out (s)=
1R out (s)=
g ds10g ds1sC P g m10[1+A r (s)]
(5)
总的增益传输函数为
A(s)=
V out (s)V in (s)=-g m1[R out (s)//1sC L ]=
-g m
1+A(s)
sC L [1+A r (s)]+
g ds10g ds1sC p
g m10
(6)
把式(1)代入式(2),并化简后可得总的增益为
A (s)=-g m1(A r +s
r
)
s[C L A r +g ds10g ds1C p s g m10 r +sC L
r ]
(7)
从上面可以看出,整个运放存在一个左半平面的零点,它的大小为: Z =A r r = ru 。运放的零点的大小实际就等于增益自举运运放的单位增益带
宽。同时从式(7)可以看到运放有两个极点,其中主极点在直流处,这是不正确的,因为在前面推导过程中,假设了增益自举运放的直流增益是无穷大,在整个电路中,它的实际主极点为
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电 子 器 件第32卷
P 1=
1R out C L =1g m10g ds10g ds1(1+A r )C L
从等式(7)可以看出它的第二个极点为
P 2=
A r r C L
C L +
g m10
g ds10g ds1C p
由于g m10
g ds10g ds1C p 远远大于1,所以运放的第二个
极点约为P 2=A r L = ru
。
图2 运算放大器半边等效电路
从上面的分析中可以看出,运放的第一个零点和第二个极点构成一个零极点对,大小等于增益自举电路的单位增益带宽,因此,增益自举电路而产生的零极点对刚才好自动抵消了,而整个运放的主极点减少了(1+A r )倍,次极点保持不变。
在前面分析中可知,加入增益自举电路后,零极点对自动抵消了,从而不会对整个运放造成影响。但这种分析是建立在增益自举是单极点系统假设成立的基础上的。而在实际电路要复杂得多,零极点不可避免地影响整个运放的性能。这种影响程度和零点对的位置以及零点和极点的间隔有关[4]。在增益提高型运放中,为了使增益自举电路不影响运放的性能,增益自举电路单位增益带宽 r 应该满足 5< r < 6,其中 5, 6分别为主运放的第二个极点,第三个极点, 是整个运放的反馈系数,和运放的应用有关[5]。 r 是增益自举电路的单位增益带宽。
2 3 主运放中次极点的优化
在采样保持电路中,采样模式和保持模式下,负载电容会有所改变,为了保证运放在这种两种模式下都能稳定工作,必须使运往有足够的相位裕度。本文通过研究运放的次极点,优化管子的宽长比,使次极点在主极点3倍以上[6]。
由于增益自举运放不影响主运放的次极点,下
面分析主运放的次点。电路如图3。次极点为
P 3=
g m10
C d12+C d1+C s10
其中,C d12、C d1、C s10分别为M 12管子漏端电容、M 1管子漏端电容、M 10管子源端电容。由于g m10正比W 10,C s10正比于W 10。设g m10=K 1W 10,C S10
=K 2W 10,则次极点可表示为
P 3=
K 1W 10
C d 12+C d 1+K 2W 10
为了使次极点最大,对上式求导,令 P 3
W 10=0,得
C d12+C d1=C S10
在实际电路仿真时,改变管子宽长比,主运放次极点达到主极点的3倍以上。
图3 主运放简化等效电路
图4 运放输出频率响应特性曲线图
3 运放仿真和结果分析
利用Cadence spectre 仿真器,基于0 35 m 3 3V N WELL CMOS 工艺,对整个运放进行了仿真。图4是运放输出频率特性,其中A_all 、P_all 分
别是整个运放的增益和相位曲线,而A_orig 、P_or ig 分别为主运放的增益和相位曲线,从中可以看出,加入补偿电容C c ,和适当设计增益自举运放An 单位
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匡志伟,唐 宁等:一种高速高增益CM OS 运算放大器的设计
增益带宽后,消除了增益自举电路带来零极点对对整个运放的影响。增益自举电路对主运放相位几乎没有的影响,运放的总增益为主运放和增益自举运放增益之和,运放的单位增益带宽等于主运放的单位增益带宽,运放的主极点为主运放的主极点的1/(1+A_o rig)倍。对主运放的次极点优化后,在单位带为831M H z 下,相伴裕度明显改善了,达到60 5 。图5是运放的压摆率测试仿真,in 为输入3 3V 的阶跃信号,out 为输出信号,压摆率达到586V/ s
。
图5 运放压摆率仿真
所设计的运放应用于12bit 50M sample/s 流水线ADC 中采样保持电路中,因此对运放的谐波
失真、共模抑制比、电源抑制比等参数分别进行仿真了,具体仿真结果见表1。
表1T T 工艺下运放性能仿真结果
直流开环增益/dB 106单位增益带宽/M Hz
831相位裕度/ 60.5负载电容/pF 8压摆率/V s -1
586谐波失真/%0.02共模抑制比/dB 135电源抑制比/dB
116
功耗/mW
27.5
4 结束语
本文设计了一种采用增益增强型的折叠共源共
栅全差分CM OS 运放。对在输入信号通路上的增益自举运放An 的输出端加入适当的补偿电容C c ,同时使它的单位增益带宽略大于主运放的单位增益带宽,消除了增益自举电路带来的零极点对对整个运放的影响。同时,对主运放的次极点进行优化,大大提高了整个运放的相伴裕度。在增益自举电路中采用一种非常简单的共模方式,能够很好稳定输出共模电平。模拟结果仿真表明,该运放具有大的增益和单位增益带宽,同时具有大的压摆率,能够满足12bit 50M sample/s 流水线ADC 中采样保持电路设计要求。参考文献:
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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
电 子 设 计 竞 赛 题目：可变增益放大器学院：自动化工程学院班级：08级自动化二班学号：200840604055 姓名：杨嘉伟 时间：2010年11月16日
设计任务 一、题目 设计制作一个增益可变的交流放大器。 二、要求 1．基本部分 （1）放大器增益可在0.5倍、1倍、2倍、3倍四档间巡回切换，切换频率为1Hz； （2）可以随机对当前增益进行保持，保持时间为5s，保持完后继续巡回状态； （3）对指定的任意一种增益进行选择和保持（保持时间为5s），保持完后返回巡回状态； （4）通过数码管显示当前放大电路的放大倍数，用0、1、2、3分别表示0.5、1、2、3倍； 2．发挥部分 （1）对于不同的输入信号自动变换增益： a．输入信号峰值为0—1V，增益为3； b．输入信号峰值为1—2V，增益为2； c．输入信号峰值为2—3V，增益为1； d．输入信号峰值为3V以上，增益为0.5； （2）通过数码管显示当前放大电路的放大倍数，用0、1、2、3分别表示0.5、1、2、3倍。 基础部分 一、设计方案及组成框图 分析设计要求，确定大致思路如下： ①这个电路可以采用反相比例放大器实现对输入信号进行放大。A u=-R f/R 控制反相比例放大电路的反馈电阻实现放大器增益的变换, 即控制R f的阻值。输出信号经过反相跟随器，使输入信号与放大信号同相。 ②想实现R f的自动变换，需的使用模拟开关进行控制。而要想实现电路的自动切换，需要使用多谐振荡器输出脉冲进行控制。 ③要想对一种增益进行选择和保持，需要用一个单稳态触发器来实现电路这一功能。 ④想随机和任意地对一种增益选择和保持，需要用到触发式单刀双掷开关以及逻辑与、逻辑或构成逻辑电路对其进行控制。 ⑤最后该电路主要部分，则通过计数器计数来控制模拟开关。另外想实现
通用可变增益放大器（B题） 摘要 本着简单、准确、可靠、通用的原则，采用了分级设计匹配互连的思想。本放大器系统分为前级放大部分、增益放大与控制电路部分、档位控制部分、后级稳压输出部分四部分。全系统采用单一的模拟电路方式，通过前级放大部分获得所需输入电压、输入阻抗等重要参数；通过拨码开关连接的反馈电阻进行精密全局控制，获得20dB至40dB之间分辨力不低于0.1%的可变增益范围；通过档位控制部分电路实现四个档位增益值转换，在衰减电路的作用下得到三个档位的增益值，即—20dB至0、0至20dB、20dB至40dB；最后通过后级稳压输出部分获得输出幅度不低于±8V的输出电压，此部分电路包括抑制零点漂移的调零电路。通过验证，本系统可以对输出电压数值的漂移，零点漂移等不良影响进行有效地抑制和降低。通过全面的调试和测量，使得本系统基本满足题目的基本部分和发挥部分的要求并融入了自己的创新思想，设计出了一个可控范围大、输出幅度高、稳定性好、抗干扰能力强、幅频特性好的通用可变增益放大器。
目录 摘要 (2) 目录 (3) 一、方案论证与比较 (4) 1、前级放大部分 (4) 2、增益放大与衰减控制电路 (4) 3、后级电压输出 (5) 二、系统设计 (5) 1、总体设计思路 (5) 2、主要电路原理分析与计算 (6) 2．1、前级放大电路 (6) 2．2、增益放大与控制电路 (6) 2．3、档位控制电路 (7) 2．4、电压输出电路 (7) 三、系统测试方法与测试数据 (8) 1、测试仪器 (8)
2、测试方法与测试数据 (8) 2．1、测前级放大电路 (8) 2．2、测增益放大与控制电路 (8) 2．3、各级电路调节好后，进行测量和详细记录 (8) 3、测试结果分析 (9) 3．1、测试结果分析 (9) 3．2、误差分析 (9) 3．3、测试心得 (10) 四、总结 (10) 一、方案论证与比较 1、前级放大部分 方案一：采用分立元件实现。此方案成本低，元器件易于得到，但是设计、调试难度过大，硬件电路连接与制作困难，在大赛规定的时间内很难保证作品的可靠性和指标，因此不
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)
长江大学 毕业设计开题报告 题目名称：可变增益放大器的研究院系：物理与光电学院 专业班级：应用物理11103班 学生姓名： 指导教师：李林 辅导教师：李林 开题报告日期：2015年4月2日
可变增益放大器的研究 学生：王双全物理与光电工程学院 导师：李林物理与光电工程学院 一.题目来源 题目来源于老师的科研项目 二.研究目的和意义 在大自然的空气中由于存在着各种不可预测的非理想因素，从而导致通信系统传输过程中的信号会有较大的变化，导致天线从外部接受的信号的强弱会有不同（绝大多数信号被衰减了）。而且传输信道的非线性因素的存在使得信号衰减，同时信道中的噪声也会对信号的传输有影响，导致信号的强度时大时小。信号强度的大小差别有时会很大，甚至会有几十个分贝。信号强度最大值和最小值的差值范围称为接收机的动态范围，为了使接受到的信号尽可能的可靠，自动增益控制电路（Automatic Gain Control，简称AGC）通常都是接收机系统中必不可少的。AGC 的作用是当输入信号的幅度值偏低时，AGC 会选择较大的增益使其输出的幅度值限定在一个需要的范围，同样当输入信号的幅度值偏高时，AGC 会选择较小的增益使其输出的幅度值限定在一个需要的范围，也就是说对于幅度值不固定的输入信号，AGC 可以保证输出幅度值在一定范围内，基本一致。性能优良的AGC 会把输出幅度值控制在下级ADC 最需要的输入信号动态范围内。而AGC 系统中最重要的部分就是可变增益放大器（Variable Gain Amplifier，简称VGA）。AGC 主要是由反馈控制器和控制对象（VGA）两部分组成，其中反馈控制器由电平检测器、低通滤波器、直流放大器、电压比较器、控制电压产生器构成的。而其控制着VGA 使得输出信号的幅度基本恒定不变。可变增益放大器不断的发展带动了AGC 的发展，使得AGC 在许多的测控设备、智能设备等领域的应用也越来越广泛。可变增益放大器的增益改变方式主要有连续变
《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。
通用可变增益放大器 内容摘要：跟着增益控制放大电路技术的不断发展和科学技术的不断进步,根据放大器的特性在自动测控领域、智能测控领域、智能设备等方面有着举足轻重的作用，在一些重要领域的应用也比较广泛。可变增益放大器的增益方式主要有：连续变化和非连续变化两大种类。实际改变增益方有许多种方法，每种方法都各有各自的特点，各有各的优势，各有其优点和缺点。根据理论可分析,如果要改变通用可变增益放大器反馈控制电路的电阻和控制电路的输入电阻,都可以有效改变增益的效果。如果仅是简单地改变控制电路的电阻和控制电路的输入电阻，这样的可变增益放大器往往性能不是很好，有的甚至不能很好的正常运行。所以通用可变增益放大器的选择和使用是非常关键的且意义重大。 关键词：增益放大器自动测控集成运算放大器
General variable amplifier design Abstract:With the continuous and control, intelligent measurement and control, intelligent instruments and meters and other important is becoming more and more widely in the field of application. Variable gain amplifier gain change ways mainly have artificial (or machinery) and programmable two categories (the latter usually with the aid of mu P), there are many types of specific methods, each method has its advantages and limitations. In theory, change the integrated operational amplifier (op amp) feedback resistance or input resistance, can change the gain of the amplifier. But simply change the feedback resistance or input resistance of variable gain amplifier, often do not have the ideal performance, some can't normal use. From the perspective of application, the realization method of typical variable gain amplifier is given to the correct selection and use of variable gain amplifier has a guiding significance. Keywords: Variable gain amplifier Automatic measurement and control Integrated operational amplifier
基于vca820的压控增益放大器设计 摘要 对于压控增益放大器的设计，采用可调增益运放，并给出测试数据。关键词：VCA820 增益控制 一、设计要求 （一）设计要求采用压控增益放大（VCA820）。 （二）输入1mv输出1v。 （三）用TINA软件仿真，给出仿真结果，画出原理图。 二、方案设计 设计压控增益放大器有多种方案，本设计采用VCA820作为放大电路的核心部件。 VCA820的增益与控制电压成线性关系，最大带宽能达到150MHz,增益控制围为-20dB到20dB，精度较高。所以选用VCA820作为运放以达到实验的要求。
三、原理分析 电路前级可控增益放大，后级放大电路为OPA695控制的放大电路，VCA820放大电路接入反馈，经过后级放大输出达到设计的要求。系统实现框图如下： 图1 系统结构框图 四、系统硬件设计 （一）VCA820简介 TI公司的VCA820芯片是一款直流耦合、宽带宽线性放大器，通过改变控制电压能够连续改变放大倍数。它提供高阻抗单端转换的差分输入，增益控制一般通过设置增益电阻和反馈电阻从理论上最大值设定到40dB。VCA820的部结构由两个输入缓冲和集成了一个乘法器核的输出电路反馈放大级，该电路提供了一个无须外接缓冲就能有完整可变电压增益系统。最大增益由外部两个电阻设置，这为设计提供了很大灵活性。 VCA820带宽增益放大器，在控制电压作用下，该器件可以提供精确的增益，按Vout/Vin线性变化，基本增益为：Vout/Vin=RfRGVG+RfRG-RdR1,其中VG是控制电压输入，电压基本增益为（V/V），调节VG可实现对数增
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：
-------------------------------------------- 加密号： 加密号： 学校编号：NEFU-B-001 学校名称：东北林业大学 队员姓名：姚金龙连建君谭婷 赛点负责人： 教务处章： 2008年8月17日
通用可变增益放大器（B题） 摘要 本着简单、准确、可靠、通用的原则，采用了分级设计匹配互连的思想。本放大器系统分为前级放大部分、增益放大与控制电路部分、档位控制部分、后级稳压输出部分四部分。全系统采用单一的模拟电路方式，通过前级放大部分获得所需输入电压、输入阻抗等重要参数；通过拨码开关连接的反馈电阻进行精密全局控制，获得20dB至40dB之间分辨力不低于0.1%的可变增益范围；通过档位控制部分电路实现四个档位增益值转换，在衰减电路的作用下得到三个档位的增益值，即—20dB至0、0至20dB、20dB至40dB；最后通过后级稳压输出部分获得输出幅度不低于±8V的输出电压，此部分电路包括抑制零点漂移的调零电路。通过验证，本系统可以对输出电压数值的漂移，零点漂移等不良影响进行有效地抑制和降低。通过全面的调试和测量，使得本系统基本满足题目的基本部分和发挥部分的要求并融入了自己的创新思想，设计出了一个可控范围大、输出幅度高、稳定性好、抗干扰能力强、幅频特性好的通用可变增益放大器。
目录 摘要 (2) 目录 (3) 一、方案论证与比较 (4) 1、前级放大部分 (4) 2、增益放大与衰减控制电路 (4) 3、后级电压输出 (5) 二、系统设计 (5) 1、总体设计思路 (5) 2、主要电路原理分析与计算 (6) 2．1、前级放大电路 (6) 2．2、增益放大与控制电路 (6) 2．3、档位控制电路 (7) 2．4、电压输出电路 (7) 三、系统测试方法与测试数据 (8) 1、测试仪器 (8) 2、测试方法与测试数据 (8) 2．1、测前级放大电路 (8) 2．2、测增益放大与控制电路 (8) 2．3、各级电路调节好后，进行测量和详细记录 (8) 3、测试结果分析 (9) 3．1、测试结果分析 (9) 3．2、误差分析 (9) 3．3、测试心得 (10) 四、总结 (10)
说明：这篇课题设计是小酒花生为陈姐特别制作!如果需要可以进行修改，若觉得不是很满意，那么自己可以设计更好的；倘有不妥之处，还请多多指正，谢谢！！！ 增益可调差动放大器的设计与仿真 物理信息学院08电科二班XXX20081030XX 摘要： 本课题设计利用增益可调放大器uA709芯片为设计核心，根据uA709的放大原理，利用公式计算出放大倍数，然后利用专业软件（如ORCAD）模拟和仿真增益可调放大器电路，并测出其电压及电压增益的实际值！ 关键字：UA709LM709CN ORCAD 一﹑课题背景： 近年来随着计算机和互联网的迅速发展和普及，多媒体信息的高速传输呈现飞速增长的趋势。放大器作为集成电路的一种重要的组成部分是国内外研究的热点。目前集成放大器的研究主要集中在多级运放的补偿、宽带高速运放、满足专用放大器的特殊结构和提高通用放大器指标的方法等这几个方向。但是可调增益放大器的研究国外开展较多，国内目前已有少量关于可调增益放大器的研究，主要是基于CMOS工艺的可调增益放大器的设计放大。宽带放大器在光纤通信、电子战设备及微波仪表等方面应用越来越广泛。这些系统一般要求放大器具有增益可调、宽频带、低噪音、工艺稳定等特点。可调增益放大器是一种通过改变电路某一参对量对放大器增益进行调节的放大器，广泛应用于无线通讯、医疗设备、助听器、磁盘驱动等领域。 差动放大电路又叫差分电路，他不仅能有效的放大直流信号，而且能有效的减小由于电源波动和晶体管随温度变化多引起的零点漂移，因而获得广泛的应用。特别是大量的应用于集成运放电路，他常被用作多级放大器的前置级。 基本差动放大电路由两个完全对称的共发射极单管放大电路组成，该电路的输入端是两个信号的输入，这两个信号的差值，为电路有效输入信号，电路的输出是对这两个输入信号之差的放大。设想这样一种情景，如果存在干扰信号，会对两个输入信号产生相同的干扰，通过二者之差，干扰信号的有效输入为零，这就达到了抗共模干扰的目的。 第一个使用真空管设计的放大器大约在1930年前后完成，这个放大器可以执行加与减的工作。今日的运算放大器，无论是使用晶体管（transistor）或真空管 （vacuum tube）、分立式（discrete）元件或集成电路（integrated circuits） 元件，运算放大器的效能都已经逐渐接近理想运算放大器的要求。早期 的运算放大器是使用真空管设计，现在则多半是集成电路式的元件。但 是如果系统对于放大器的需求超出集成电路放大器的需求时，常常会利 用分立式元件来实现这些特殊规格的运算放大器。 1960年代晚期，仙童半导体（Fairchild Semiconductor）推出了第一个被广泛使用的集成电路运算放大器，型号为μA709，设计者则是鲍伯?韦勒（Bob Widlar）。但是709很快地被随后而来的新产品μA741取代，741有着更好的性能，更为稳定，也更容易使用。741运算放大器成了微电子工业发展历史上一个独一无二的象征，历经了数十年的演进仍然没有被取代，很多集成电路的制造商至今仍然在生产741。直到今天μA741仍然是各大学电子工程系中讲解运放原理的典型教材。
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)
《中国有线电视》2007(18) CH I N A D I GI T AL CABLE T V?开发与应用?中图分类号:T N943.6 文献标识码:B 文章编号:1007-7022(2007)18-1700-03 一种可变增益控制放大器 □田 获(思科上海科学亚特兰大有限公司,上海200233) 摘 要:通过对目前有线电视分配网络中放大器的增益和斜率控制所使用的各种方法进行分析和比较,提出了一种新的控制方案,就该方案中使用的新器件和一种可变增益控制(VGC)放大器的具体实现方法作了介绍,其中包括这种放大器的主要特点和整机设计要点。 关键词:有线电视;可调式步进衰减器;可调式步进均衡器;可变增益控制 A Var i a ble Ga i n Con trol(VGC)Am pli f i er □TI A N Huo (Scientific A tlanta of Shanghai CO.,L td(a C I SCO Company),Shanghai200233,China) Abstract:Firstly,analysis and comparis on of the methods which are used t o contr ol the gain and sl ope of the a mp lifier f or CAT V distributi on net w ork syste m are p resented in this paper.Then,a ne w contr ol sche me is br ought for ward.Several ne w devices used in the sche me,a Variable Gain Contr ol(VGC)Amp lifier and its realizing method are als o p resented,including the main features and essential designs of the a mp lifier. Key words:CAT V;adjustable stepp ing attenuat or;adjustable stepp ing equalizer;variable gain contr ol 1 引言 目前有线电视HFC网络中仍使用大量的放大器、光站(光接收机和光发射机)、调制器等各种信号传输和分配设备,为使系统和设备处于最佳工作状态,且能得到最合适的输入输出信号电平,就需要用到衰减器来控制放大器部分的增益和输入输出电平,用均衡器来补偿因电缆引起的放大器斜率变化,而对增益和斜率的控制有手动和自动两种方式,本文仅就手动增益和斜率的控制进行讨论。 2 常用的增益和斜率控制器件及方法 (1)固定式衰减器和均衡器 固定式衰减器和均衡器具有衰减值和均衡值明确直观、数值稳定的优点,但是,一个衰减器或均衡器只能有一个确定的衰减值或均衡值,如果要涵盖所有常用的衰减值和均衡值(例如0～15d B),就要有各种不同值的衰减器或均衡器,这就造成在设备现场调试时因备件不足而造成的不便,这是它的缺点。 (2)可变式衰减器和均衡器 可变式衰减器和均衡器具有衰减值和均衡值连续可调的优点,但衰减值或均衡值无法直接显示出来,必须借助仪器才能得到所需要的值,且其内部碳膜片的频繁磨损可能造成数值不稳定,这是它的缺点。 (3)P I N二极管或集成电路组成的衰减器和均衡器 目前,在欧洲市场上出现了一种用单片机和P I N 管及集成衰减器来组成增益和斜率控制的放大器,称 作者简介:田 获(19512 ),男,工程师,从事光电(Op tical and RF)产品设备的研发工作,E-mail:huo.tian@https://www.doczj.com/doc/d76868844.html,。 0071
模电课程设计-功率放大器设计
《电子技术Ⅱ课程设计》 报告 姓名 学号 院系自动控制与机械工程学院 班级核电一班 指导教师 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
学号： 课程设计 题目OTL音频功率放大器的设计与制作 学院信息工程学院 专业通信工程 班级通信1302 姓名 指导教师 2014 年 1 月23 日
课程设计任务书 题目:OTL音频功率放大器的设计与制作 初始条件： 元件：集成功放TDA2030A、集成稳压器LM7812、电阻、电容、电位计若干。 仪器：万用表、示波器、交流毫伏表、函数信号发生器、学生电源要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、课程设计工作量：1周。 2、技术要求： ①要求设计制作一个音频功率放大器频率响应20~20KHZ，效率>60﹪，失真小。完成对音频功率放大器的设计、仿真、装配与调试，并自制直流稳压电源。 ②确定设计方案以及电路原理图并用multisim进行电路仿真。 时间安排： 序号设计内容所用时间 1 布置任务及调研1天 2 方案确定0.5天 3 制作与调试 1.5天 4 撰写设计报告书1天 5 答辩1天 合计1周 指导教师签名： 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要 (1) Abstract (2) 音频功率放大器的设计与制作 (3) 1. 设计原理及参数 (3) 1.1音频功放电路的设计 (3) 1.1.1设计原理 (3) 1.1.2 参数计算 (5) 1.2直流稳压电源的设计 (6) 1.2.1设计原理 (6) 1.2.2参数计算 (7) 2.仿真结果及分析 (8) 2.1音频功率放大电路 (8) 2.1.1仿真原理图 (8) 2.1.2仿真效果图 (9) 2.2直流稳压电源电路 (11) 2.2.1电路原理图仿真 (11) 2.2.2仿真效果图 (11) 3.实物制作与性能测试 (12) 3.1音频功放实物制作 (12) 3.2性能测试 (13) 3.2.1功率性能测试 (13) 3.2.2频率响应测试 (14) 3.3直流稳压电源制作 (14) 3.4直流稳压电源的测试 (15) 4.收获以及体会 (15)
增益可控射频放大器 一、系统方案 1、方案分析与比较 方案1：以高增益精度的压控VGA芯片AD603作为核心放大器，但频率再高时，效果很不理想，并且在级联时，很容易产生自激现象。 方案2:采用宽带可变增益FET放大电路，其缺点是增益步进控制难以实现，高频时频率的稳定性不好，在75MHz~108MHZ增益起伏较大，不能满足要求。 方案3：采用射频放大器AD8321+衰减器HMC472+放大器AD809的形式。第一级为AD8321三级级联，使增益倍数达到52dB。考虑到输入信号为高频信号，随着频率增加，幅度衰减增大，所以第二级加上可设置分贝衰减器，衰减器随着频率升高衰减效果明显，通过这样的方式使输出幅度稳定。但考虑实际拟合后，增益会稍微下降，最后通过第三级放大器将增益值稳定至输入增益。AD8321是一款低成本、数字控制式可变增益放大器，所需输出增益由8比特串行字决定，方便STM32程控，输出增益范围为-27.4dB~26dB，增益变化为0.75 dB/LSB。具有极低输出噪声电平，上行带宽高达235 MHz(最小增益)，符合题目200MHz要求。 综上考虑，AD8321具有频带宽、噪声低、增益可编程，易于与STM32进行串行通信等优点，选用方案3。 2、系统整体设计 根据题目要求，本系统主要由：键盘控制，液晶显示、语音播报模块，三级AD8321级联，衰减器，第二级放大模块，滤波器电路，电压转换电路组成。总体设计框图如图一所示：
图一 二、理论分析与计算 1、射频放大器设计 按照本设计要求，带宽为40MHz~200MHz ，电压增益为52dB 。所以采用AD8321三级级联的方式。8321最大增益为26dB ，理论上总增益=26+26+26=78dB ，符合设计要求。并且阻抗之间已经匹配，级联时无需额外电阻网络。为了防止高频走线间干扰，采用贴片式电路，原理图是根据器件手册的应用电路来设计。 2、频带内增益起伏控制 造成通频带内增益起伏的原因有很多，包括带内波动、运放幅频响应不平坦及供电电源电压不稳等，为了降低增益波动，在三级放大输出加上衰减器，利用衰减器HMC472随着频率增高衰减效果明显的特性，使频带内增益起伏得到控制。对幅度衰减特性进行补偿，最后再加一级AD809，将增益稳定。 3、射频放大器稳定性 由于本系统的处理对象是高频信号，所以整个系统对噪声的处理要求很高才能保证射频放大器的稳定性。噪声来源包括：电源、外界环境、级间干扰，以及走线间相互干扰等。针对不同的噪声，采用了不同的处理措施： （1）电源干扰：使用电感、电容构成滤波电路，能有效滤除纹波。在每个运放的电源引脚并联去耦电容。 （2）外界环境干扰，为了防止外界干扰，可以将电源线和地线加宽，并且在制PCB 板时加以覆铜；对自动增益级及功率放大级增加屏蔽罩，提高其抗干扰性能。 （3）级间干扰，各级之间，采用了高低频电容来滤除高低频噪声。 DC-DC （9V ） DC-DC （5V ） AD8321 AD8321 AD8321 STM32 液晶显示 键盘 直流稳压电源 输入 输出 语音播报 AD809 滤波器 衰减器
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) 、系统方案论证 丙类谐振功率放大器电路 、模块电路设计 丙类谐振功率放大器输入端采用自给偏置电路 丙类谐振功率放大器输出端采用直流馈电电路 匹配网络 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) 电路设计与分析 .仿真与模拟 Multisim 简介 基于Multisim电路仿真用例 五、主要元器件与设备 (14) 晶体管的选择 判别三极管类型和三个电极的方法 电容的选择 六、课程设计体会与建议 (17) 、设计体会 、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。