500W宽频带功率放大器的设计与实现

功率放大器的设计与实现功率放大器是一种常见的电子设备，用于放大输入信号的功率，从而提供更大的信号输出。

功率放大器在各种电子设备中都被使用，包括音频设备、无线通信设备和雷达系统等。

本文将讨论功率放大器的设计和实现，包括基本原理、常用拓扑结构和设计参数的考虑。

1.基本原理功率放大器的基本原理是将低功率输入信号转换为高功率输出信号。

为了实现这个目标，功率放大器通常使用适当的电子器件（如晶体管或功率管）驱动输出负载。

其工作原理是将输入信号作为控制信号，控制输出负载中的电流和电压，从而实现信号的放大。

2.常用拓扑结构常见的功率放大器拓扑结构包括A类、B类、AB类和D类。

-A类功率放大器是一种线性放大器，其输出管电流在整个信号周期中都存在。

优点是线性度好，但功率效率较低。

-B类功率放大器是一种互补型放大器，使用两个晶体管的共享负载结构。

每个晶体管只负责半个信号周期的放大，因此存在一定程度的失真。

由于只在一个晶体管导通时有输出，功率效率较高。

-AB类功率放大器是A类和B类的折中方案，通过合理设计驱动电路，可以实现较好的线性度和功率效率。

-D类功率放大器是一种开关型放大器，将输入信号转换为脉冲宽度调制（PWM）信号。

通过在开关管的导通和截止之间切换，实现输出信号的调制。

功率效率非常高，但需要滤波电路来消除开关信号带来的高频噪声。

3.设计参数的考虑在功率放大器设计过程中，需要考虑以下参数：-输出功率需求：根据实际应用需求确定所需的输出功率。

-频率响应：设计功率放大器时需要考虑信号的频率范围，确保在需要放大的频率范围内保持合理的增益。

-线性度：对于要求较高的应用，如音频放大器，线性度是一个重要的考虑因素。

可以通过采用反馈电路或者设计线性放大器来提高线性度。

-功率效率：功率放大器的功率效率直接影响设备的能量消耗和散热。

选择合适的拓扑结构，并优化电源电压和电流等参数，可以提高功率效率。

-驱动和保护电路：为了保护功率放大器免受损坏，需要合理设计驱动和保护电路，包括过电流保护、过热保护和短路保护等。

音频功率放大器电路设计(总4页) --本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--一、设计的题目及其要求（1）设计题目音频功率放大器电路仿真设计（2）课程设计的目标、基本要求及其功能：设计并实现OTL功率放大器，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。

用multisim软件对OTL功率放大器进行仿真实现。

根据实例电路图和已经给定的原件参数，使用multisim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。

二、设计的基本思路及其设计出发点（1）设计的基本思路功率放大器的作用是给负载RL提供一定的输出功率，当RL一定时，希望输出功率尽可能大，输出信号的非线性失真可能小，且效率尽可能高。

由于OTL电路采用直接耦合方式，为了保证电路工作稳定，必须采取有效措施抑制零点漂移。

为了获得足够大的输出功率驱动负载工作，故需要有足够高的电压放大倍数。

因此，性能良好的OTL功率放大器应由输入级、推动级和输出级等部分组成。

（2）芯片的选择TDA 2030 是一块性能十分优良的功率放大集成电路，其主要特点是上升速率高、瞬态互调失真小，在目前流行的数十种功率放大集成电路中，规定瞬态互调失真指标的仅有包括TDA 2030 在内的几种。

我们知道，瞬态互调失真是决定放大器品质的重要因素，该集成功放的一个重要优点。

TDA2030 集成电路的另一特点是输出功率大，而保护性能以较完善。

根据掌握的资料，在各国生产的单片集成电路中，输出功率最大的不过20W，而TDA 2030的输出功率却能达18W，若使用两块电路组成BTL电路，输出功率可增至35W。

另一方面，大功率集成块由于所用电源电压高、输出电流大，在使用中稍有不慎往往致使损坏。

然而在TDA 2030集成电路中，设计了较为完善的保护电路，一旦输出电流过大或管壳过热，集成块能自动地减流或截止，使自己得到保护（当然这保护是有条件的，我们决不能因为有保护功能而不适当地进行使用）。

300MHz-500MHz宽带Wilkinson功分器的设计张漫;崔永良;吴云飞;苏航【摘要】首先在理论上对于Wilkinson功分器的隔离电阻,特征阻抗等相关参数进行了分析,然后使用ADS仿真软件设计了一款工作在300～500MHz的Wilkinson 功分器,其带内输入端口的回波损耗:C11＞16dB频带内的插入损耗:C12＜3.3dB,Cn＜3.3 dB两个输出端口间的隔离度:C3＞14dB.在此基础上在R04003C 板材上使用蛇形走线的方式使得版图面积大幅减小.【期刊名称】《齐齐哈尔大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(032)002【总页数】5页(P43-47)【关键词】Wilkinson功分器;隔离电阻;版图【作者】张漫;崔永良;吴云飞;苏航【作者单位】佳木斯大学理学院,黑龙江佳木斯154007;佳木斯十九中学,黑龙江佳木斯154007;佳木斯大学理学院,黑龙江佳木斯154007;佳木斯大学理学院,黑龙江佳木斯154007【正文语种】中文【中图分类】TN626功率分配器属于无源微波器件，主要用于功率分配和合成。

Wilkinson 功分器广泛的应用在射频微波领域，诸如功放、混频器等等相关的模块中，其主要的功能是将输入信号等分或不等分的分配到各个输出端口，并保持每个输出端口之间的相位一致。

虽然实现上述功能的微波无源器件有环形器等，但是Wilkinson功分器可以工作在很大的带宽中。

对于高效率应用场合，对功分器的要求有：插损较小，各路幅度和相位一致性要好，这样可以保证较高的分配与合成效率；两支路之间的隔离度要好，平衡度高。

这样在其中一路出现故障时不至于影响另一路，提高了设备的安全系数和可靠性。

宽频带，即在较宽的频带内达到所要求的性能；电路形式简单，容易调整，且体积要小，便于小型化和批量生产；要有足够的功率容量，以满足大功率合成需求。

就目前而言，设计Wilkinson功分器的技术与理论已经很成熟，在文献[1]中给出了相对完整的理论，Moon[2]等人使用内嵌的低通滤波器形式的支路设计了一种Wilkinson功分器，同时为了抑制Wilkinson功分器在其二倍频和三倍频处的谐波，Rohith Soman[3]采用开路枝截线等效电容的方式对各个支路进行了抑制。

500MHz宽带放大电路的设计作者：冯廷亮黄明徐德仁吉祥汪弈舟来源：《电子科学技术》2016年第05期摘要：随着通信技术发展及市场应用广泛，对宽带通信信号进行放大的要求更高。

本文以TI公司生产的OPA695电流型运放芯片为基础，设计并研制出500MHz带宽的放大电路，实现远距离、抗干扰、精准传输的目标。

实测结果表明：性能良好，设计思路具有借鉴价值。

关键词：OPA695运放芯片；宽带放大；频率特性中图分类号：TP216 文献标识码： A 文章编号： 2095-8595 （2016） 05-563-03电子科学技术 URL： http// DOI： 10.16453/j.issn.2095-8595.2016.05.006Abstract： With the development of communications technology and the wide application， the require of enlarging broadband communication is emphatic. Based on the current feedback operational amplifier made by Texas Instruments.This article design and implement the amplifying circuit with the 12dB bandwidth of 500MHz. The circuitsare tested tobe good performance and can be referenced by similar design.Key words： OPA695 Op-amp Chip； Broadband Amplify； Frequency Characteristics引言随着人们日常对信息的实时性需求越来越高，通信技术对速率、带宽、数据精准性等方面的要求逐步提升。

500W固态功放组件的设计综述作者：徐睿彭涛张新发来源：《科学与信息化》2017年第30期摘要文章简要阐述了运用NXP半导体晶体管BLF574设计VHF波段500W功放组件的方法，运用相应的仿真软件来设计功率管的匹配电路，同时简要阐述了同轴阻抗变换线及宽带功放的设计方法；并对其进行热设计及工程实现。

关键词功放组件；同轴变换线；功率管前言随着科学技术的发展，雷达的发展面临着许多的威胁，比如：反辐射导弹、隐身目标、低空/超低空突防等等。

为了应对这些威胁，雷达就必须采用新的技术或新的工作频段。

现代雷达为了反隐身采取了一些有效的措施，包括多/双基地雷达、相控阵雷达、超宽带雷达、激光雷达以及米波雷达等等。

其中米波雷达反隐身运用最为广泛也最为有效。

在米波频段，当隐身目标进入了散射的谐振区时，波长与隐身目标尺寸在同一个数量级上。

由于隐身目标的入射电磁波所激励的爬行波绕射后与反射的电磁波同相叠加，使得目标的RCS值显著增加，从而更容易发现隐身目标。

因此本文介绍了一种VHF波段500W固态功放组件的设计及其工程实现[1]。

1 设计参数要求工作频率：VHF波段工作模式：连续波、脉冲形式工作带宽：75MHz相对带宽：30%输出功率：≥500W杂散：≥55dB脉冲形式下要求：脉冲宽度：150 μs占空比：10%脉冲上升/下降沿：≤2 μs脉冲顶降：≤12%2 固态功放的设计过程2.1 功放组件的设计固态功放组件主要由高增益、500W放大单元及隔离器组成。

功放组件的设计主要是500W放大单元的设计，即功率管的选取及匹配电路的设计，根据任务要求我们选取了NXP公司的LDMOS功率管BLF574，其具体技术参数如下表：由于功放组件输出功率比较大，所以我们采用级联的方式来实现功率放大。

共分为2级放大，前级高增益放大器输入为-3dBm±0.5 dB，输出为 2W±0.5 dB，经过1：2分配器输出后推动末级2只BLF574功率管，放大后再由2：1合成器合成输出功率大于等于500W。

宽带功率放大器的设计宽带功率放大器的设计0 引言宽带功率放大器的应用开始从军用向民用扩展，目前在无线通信、移动电话、卫星通信网、全球定位系统(GPS)、直播卫星接收(DBS)、ITS通信技术及毫米波自动防撞系统等领域有着广阔的应用前景，在光传输系统中，宽带功率放大器也同样占有重要地位。

在无线通信、电子战、电磁兼容测试和科学研究等领域，对射频和微波宽带放大器有极大需求，且这些领域对宽带放大器要求各不相同，特别是在通信系统和电子战系统的应用中，对宽带低噪声和功率放大器的性能指标有特殊要求。

在设计上传统窄带放大器的端口匹配，一般是按照低噪声或者共扼匹配来设计的，以此获得低噪声放大器或者最大的输出功率。

但是，在宽带的条件下，输入／输出阻抗变化是比较大的，此时使用共扼匹配的概念是不合适的。

正因为如此，宽带放大器的匹配电路设计方法也与窄带放大器有所不同，宽频带放大器电路结构主要可以分为以下几种：平衡式放大器；反馈式放大器；分布式放大器；有耗匹配式放大器；有源匹配式放大器；达灵顿对结构。

各种结构都有各自的特点和适用的情况，在设计中应当根据具体放大器的性能指标要求进行合理的选择。

1 宽带功率放大器的结构与原理1．1 宽带功率放大器的指标分析宽带功率放大器的许多指标和普通的功率放大器是一样的，如饱和输出功率、P1dB压缩点、功率效率、互调失真、谐波失真、微波辐射等，但宽带功率放大器也有特殊之处。

1．1．1 工作频带宽度工作频带通常指放大器满足其全部性能指标的连续工作频率范围。

1．1．2 增益平坦度与起伏斜率增益平坦度是指频带内最高增益与最低的分贝数之差，多倍频程放大器的增益平坦度一般是±1～±3 dB。

在微波系统中有时候需要两个以上的宽频带放大器级联，级联放大器的增益平坦度将变坏，这是由于前级放大器输出驻波比与后级放大器输入驻波比不一致造成的。

尤其在宽频带内，级间的反射相位有时迭加，有时抵消，增大了起伏，因此一般要在级联放大器的级间加匹配衰减器。

四川师范大学本科毕业设计500W数字功放的设计学生姓名*波院系名称物理与电子工程学院专业名称通信工程班级2009 级 4 班学号2009070454指导教师 *文完成时间2013年 5月 11 日500W数字功放的设计学生姓名：*波指导老师：*文内容摘要：数字功率放大器，也称为D类音频功率放大器，是一种脉冲调制型放大器。

它与传统的模拟音频功率放大器的主要差别在于功率晶体管的工作状态，即使用脉冲形式的信号来驱动高速的功率开关。

本文主要包括技术指标分析、系统方案论证、电路设计与原理分析等部分。

论文首先从数字功率放大器的市场分析入手，基于目前定压输出的大功率功放，着重研究应用于消防广播系统的数字功放；根据系统结构，从分析数字功率放大器的效率入手，确定各子电路的性能指标要求，经过电路结构的选择和优化，最终完成前置放大器、三角波产生电路、比较器、MOS管驱动级、LC无源滤波和各种保护及显示等电路模块的设计，并对上述子电路和整个系统进行仿真然后制作出实物。

实物测试结果表明这个数字功率放大器具有效率高、低功耗以及谐波失真低的特点，各项保护电路均满足消防功放的技术指标。

关键词：数字功率放大器高效率 PWM调制 H桥驱动Design Of Signal Processing Software SystemAbstract:Digital power amplifier, also known as Class D audio power amplifier is a pulse modulation amplifier.The main difference with the conventional analog audio power amplifier in that the working state of the power transistor, that the use of the form of the pulse signal to drive the high-speed power switching.This article consists of the part of the technical indicators analysis, system demonstration program, circuit design and principles of analysis. The paper first analyzes the market from the digital power amplifier, digital amplifier used in fire radio system, focusing on the current constant voltage output of the power amplifier; according to the system structure, starting from the analysis of digital power amplifier efficiency, to determine each sub-circuit performance requirements after the selection and optimization of the circuit structure, the final completion of the pre-amplifier, the triangular wave generating circuit, acomparator, the MOS tube driver stage, LC passive filter, and a variety of protection and a display circuit module design, and the above-mentioned sub-circuit and the simulation of the entire system and then create the real thing. The physical test results show that the digital power amplifier with high efficiency, low power consumption and low harmonic distortion, the protection circuit to meet the technical specifications of the fire power amplifier.Key words :Digital power amplifier high efficiency PWM modulationH bridge drive目录1 绪论 (1)1.1课题概述 (1)1.2 D类功率放大器简介 (1)1.3 研究背景 (2)1.4论文研究目标和意义 (2)2 D类功率放大器的分析 (3)2.1其它类型的放大器的分析 (3)2.1.1 A类功率放大器的优缺点 (3)2.1.2 B类功率放大器的优缺点 (3)2.1.3 AB类功率放大器的优缺点 (3)2.2 D类功率放大器的原理 (3)2.2.1 D类功率放大器的构成 (3)2.2.2 D类功率放大器的工作原理 (4)2.2.3 D类功率放大器的性能参数 (4)2.3D类功率放大器前景 (5)2.3.1 D类功率放大器的优缺点 (5)2.3.2 D类功率放大器的发展前景 (5)3 方案论证与设计 (5)3.1 总体设计分析 (5)3.2 方案的选择与设计 (6)3.2.1 高效率功放类型的选择 (6)3.2.2高效功放实现电路的选择 (6)3.3方案确定 (7)4 硬件电路设计 (8)4.1 原理分析 (8)4.1.1 脉宽调制器 (9)4.1.2 前置放大器电路 (11)4.1.3 输入带通滤波电路 (12)4.1.4 驱动电路 (14)4.1.5 输出低通滤波电路 (15)4.1.6过温、过压、过载保护电路 (15)4.1.7散热电路和报警电路 (17)4.1.8紧急情况强切电路和音量、保护指示电路 (17)4.2 全局电路图 (19)4.3样机测试记录 (20)5 结论 (21)致谢 (22)参考文献 (22)附录 (23)500W数字功放的设计1 绪论1.1课题概述近几十年来在音频领域中，A类，B类，AB类音频功率放大器一直占据“统治”地位，其发展经历了这样几个过程：所用器件从电子管，晶体管到集成电路过程；电路组成从单管到推挽过程；电路形式从变压器到OTL，OCL，BTL形式过程。