功率放大器原理教材

功率放大器原理功率放大器原理图要说功率放大器的原理，我们还是先来看看功率放大器的组成：射频功率放大器（RF PA）是各种无线发射机的重要组成部分。

在发射机的前级电路中，调制振荡电路所产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级，获得足够的射频功率以后，才能馈送到天线上辐射出去。

为了获得足够大的射频输出功率，必须采用射频功率放大器。

射频功率放大器是发送设备的重要组成部分。

射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。

除此之外，输出中的谐波分量还应该尽可能地小，以避免对其他频道产生干扰。

功率放大器原理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；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。

在“低频电子线路” 课程中已知，放大器可以按照电流导通角的不同，将其分为甲、乙、丙三类工作状态。

甲类放大器电流的流通角为360o，适用于小信号低功率放大。

乙类放大器电流的流通角约等于180o；丙类放大器电流的流通角则小于180o。

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三种工作状态中最高者。

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，因而不能用于低频功率放大，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。

功率放大器设计原理书籍
以下是一些功率放大器设计原理方面的书籍推荐：
1.《功率放大器设计的微波和射频电子学》(by Andrei Rumiantsev and Izzat Darwazeh)
该书提供了关于微波和射频功率放大器设计基础知识和实践指导，包括电源和收益、窄带和宽带功率放大器、线性和非线性设计等内容。

2.《功率放大器设计的射频IC设计原理》(by John Rogers)
这本书探讨了射频IC设计的理论和实践，重点涵盖了功率放
大器设计在射频系统中的应用。

书中包含了电源、线性和非线性功率放大器设计的详细介绍和实例。

3.《射频和微波功率放大器设计》(by Steve C. Cripps)
该著作是关于微波和射频功率放大器设计的权威指南，涵盖了从基本概念到实践设计的全过程，包括设计建模、频率补偿、功率合并、稳定性分析等。

4.《射频和微波功率放大器设计》(by Andrei Grebennikov)
这本书介绍了射频和微波功率放大器设计的基本原理和技术，包括构建放大器系统的方法、宽带功率放大器设计和非线性功率放大器设计等内容。

以上推荐的书籍希望能够帮助你更好地理解和设计功率放大器。

第3章⾼频功率放⼤器详解第3章⾼频功率放⼤器⼀、本章的基本要求（1）掌握丙类谐振功率放⼤器的⼯作原理及其特点。

（2）掌握谐振功率放⼤器三种⼯作状态的特点以及负载特性；了解集电极直流电源，基极直流电源以及基极输⼊电压对⼯作状态的影响。

（3）掌握谐振功率放⼤器电路的组成，了解谐波匹配⽹络的作⽤。

（4）了解传输线变压器的⼯作原理以及阻抗变换，功率合成与分配技术⼆、重点和难点重点：（1）丙类谐振功率放⼤器的⼯作原理及其特点。

（2）谐振功率放⼤器三种⼯作状态以及负载特性。

（3）谐振功率放⼤器电路的组成。

（4）传输线变压器阻抗变换原理。

难点：（1）谐振功率放⼤器特性分析。

（2）LC⽹络的阻抗变换原理及电路参数的计算。

（3）传输线变压器功率合成与分配原理。

引⾔1、使⽤⾼频功率放⼤器的⽬的放⼤⾼频⼤信号使发射机末级获得⾜够⼤的发射功率。

2、⾼频功率信号放⼤器使⽤中需要解决的两个问题①⾼效率输出②⾼功率输出联想对⽐：⾼频功率放⼤器和低频功率放⼤器的共同特点都是输出功率⼤和⾼。

3、谐振功率放⼤器与⼩信号谐振放⼤器的异同之处相同之处：它们放⼤的信号均为⾼频信号，⽽且放⼤器的负载均为谐振回路。

不同之处：为激励信号幅度⼤⼩不同；放⼤器⼯作点不同；晶体管动态范围不同。

4、谐振功率放⼤器与⾮谐振功率放⼤器的异同共同之处:都要求输出功率⼤和效率⾼。

功率放⼤器实质上是⼀个能量转换器，把电源供给的直流能量转化为交流能量，能量转换的能⼒即为功率放⼤器的效率。

谐振功率放⼤器通常⽤来放⼤窄带⾼频信号(信号的通带宽度只有其中⼼频率的1%或更⼩)，其⼯作状态通常选为丙类⼯作状态(θc＜90?)，为了不失真的放⼤信号，它的负载必须是谐振回路。

⾮谐振放⼤器可分为低频功率放⼤器和宽带⾼频功率放⼤器。

低频功率放⼤器的负载为⽆调谐负载，⼯作在甲类或⼄类⼯作状态；宽带⾼频功率放⼤器以宽带传输线为负载。

⼯作状态功率放⼤器⼀般分为甲类、⼄类、甲⼄类、丙类等⼯作⽅式，为了进⼀步提⾼⼯作效率还提出了丁类与戊类放⼤器。

MOS管功率放大器电路图与原理图文及其解析放大器电路的分类本文介绍MOS管功率放大器电路图，先来看看放大器电路的分类，按功率放大器电路中晶体管导通时间的不同可分：甲类功率放大器电路、乙类功率放大器电路和丙类功率放大器电路。

甲类功率放大器电路，在信号全范围内均导通，非线性失真小，但输出功率和效率低，因此低频功率放大器电路中主要用乙类或甲乙类功率放大电路。

功率放大器是根据信号的导通角分为A、B、AB、C和D类,我国亦称为甲、乙、甲乙、丙和丁类。

功率放大器电路的特殊问题（1）放大器电路的功率功率放大器电路的任务是推动负载，因此功率放大电路的重要指标是输出功率，而不是电压放大倍数。

（2）放大器电路的非线形失真功率放大器电路工作在大信号的情况时，非线性失真时必须考虑的问题。

因此，功率放大电路不能用小信号的等效电路进行分析，而只能用图解法进行分析。

（3）放大器电路的效率效率定义为：输出信号功率与直流电源供给频率之比。

放大电路的实质就是能量转换电路，因此它就存在着转换效率。

常用MOS管功率放大器电路图MOS管功率放大器电路图是由电路稳压电源模块、带阻滤波模块、电压放大模块、功率放大模块、AD转换模块以及液晶显示模块组成。

（一）MOS管功率放大器电路图-系统设计电路实现简单，功耗低，性价比很高。

该电路，图1所示是其组成框图。

电路稳压电源模块为系统提供能量；带阻滤波电路要实现50Hz频率点输出功率衰减；电压放大模块采用两级放大来将小信号放大，以便为功率放大提供足够电压；功率放大模块主要提高负载能力；AD转换模块便于单片机信号采集；显示模块则实时显示功率和整机效率。

（二）MOS管功率放大器电路图-硬件电路设计1、带阻滤波电路的设计采用OP07组成的二阶带阻滤波器的阻带范围为40～60 Hz，其电路如图2所示。

带阻滤波器的性能参数有中心频率ω0或f0，带宽BW和品质因数Q。

Q值越高，阻带越窄，陷波效果越好。

2、放大电路的设计电压放大电路可选用两个INA128芯片来对微弱信号进行放大。

一．功率放大器的基本工作原理A类扩音机的输出级中两个（或两组）晶体管永远处于导电状态，也就是说不管有无讯号输入它们都保持传导电流，并使这个电流等于交流电的峰值，这时交流在最大讯号情况下流入负载。

当无讯号时，两个晶体管各流通等量的电流，因此在输出中心点上没有不平衡的电流或电压，故无电流输入扬声器，当讯号趋向正极，线路上方的输出晶体管容许流入较多的电流，下方的输出晶体管则相对减少电流，由于电流开始不平衡，于是流入扬声器发声。

A类放大方式具有最佳的线性，每个输出晶体管均放大讯号全波，完全不存在交越失真（Switching Distortion），即使不采用负反馈，它的环路失真仍十分低，因此被认为是声音最理想的放大线路设计。

但凡事总是有利亦有弊，A类放大的缺点是效率低，因为无讯号时仍有较大电流流入，扩音机产生高热量和浪费功率，这种功率正如输出级的热量一样完全消散，但却没输到负载，当讯号电平增加时有些功率可进入负载，但许多仍转变为热量。

A类放大器是一种最浪费能量的设计，只要一开机它的耗电量最高，播放音乐时，效率约为百分之50，即一半功率变为热量浪费。

如果不计较上述的缺点，A类扩音机是重播音乐的理想选择，它能提供非常平滑的音质，音色圆润温暖，高音透明开扬，这些优点足以补偿它的缺点。

为了有效处理散热问题，A类扩音机必须采用大型沉热器，有些大功率设计还需要风扇散热。

因为它的效率低，供电器一定要能提供充足的电流，一部25瓦的A类扩音机供电器的能力至少够100瓦AB类扩音机用。

所以A类机的体积和重量都比AB类大，这令制造成本增加，售价当然较贵，一般而言A类扩音标机的售价约为同等功率AB类机的两倍或以上。

B类放大的工作方式是当无讯号输入时，输出晶体管不导电，所以不消耗功率，当有讯号时每对输出管各放大一半波形，彼此一开一关轮流工作完成一个全波放大，在两个输出晶体管转换工作时便发生交越失真，因此形成非线性。

纯B类扩音机较少，因为在讯号非常低时失真十分严重，因交越失真令声音变得粗糙。

一、O PA300放大电路OPA300放大电路功能说明：通过设定电阻R4=3R3 来设定该放大器的放大倍数为四倍，即Vout=(1+Rf / R) Vin ，将VCA810的输出信号放大到能满足检波需要的信号。

二、高栅负压的电子管功放电路图下图中R3既是前级的直流负载电阻。

又是给后级提供栅负压的偏值电阻。

它适用于栅负压较高的功率管制作的功放电路。

电路比较简单。

电路中两个竹子的灯丝接地端。

应接在各自阴极电阻的下端。

同样要求电源变压器有两个灯丝绕组，功率级与前级的灯丝分别供电。

电路是用6Pl做的实验，虽然栅负压较低，但工作很正常，说明电路是成功的。

同样要注意的是：一定要在插上前级管子后再开电源，否则不能加电。

三、推挽式功率放大级的正偏压电路此电路用EL34管。

在两只功放管阴极电路中串入一只50Ω左右的线绕电位器或半可变线绕电阻，中点接地即可。

调整电位器W使两管的阴极电压平衡、对称，再放音就会有出色的表现。

正偏压的方式也可以用在ABI类自给偏压的推挽式功率放大级中。

四、AD8656双运放芯片组成的接收放大电路使用AD8656双运放芯片组成接收放大电路。

该运放适合+2.7～+5.5 V电源电压供电，是具有低噪声性能的精密双运算放大器。

AD8656型CMOS放大器在满共模电压(VCM)范围内提供250 mV精密失调电压最大值，且在10 kHz处提供低电压噪声谱密度和0.008%的低真，无需外部三极管增益级或多个并行的放大器以减小系统噪声。

通过干电池提供3V单电源供电，接收放大电路如图2所示。

放大电路由AD8656进行两级放大，抵消线圈所感应到的信号电压幅值因距离的增加而产生的衰减，放大所接收到的微弱信号，增加无线传输距离。

系统接收电路经D8656放大后的输出电压输至单片机进行A/D转换，对数据进行编解码，而未采用检波解调电路，可有效简化电路结构。

五、高频信号放大电路的性能比较分析一、高频管(UHF)9018fTl00(MHz)的信号放大电路电视高频头输出的第一中频信号和音频信号通过高频管9018放大后也确有显效。