高频功率放大器课设.docVIP

高频功率放大器 1、课程设计的目的 通过课程设计能帮助学生综合运用所学的理论知识，将一些单元电路有机地组合起来，构建简单的应用电路或系统，巩固和加强已学《高频电子技术》理论知识，提高学生正确选用电子器件，进行工程估算及装配、调试等方面的实践能力。通过对电路的分析、工程估算、安装调试、测量其性能指标及排除故障等环节的学习，培养学生理论联系实际、分析和解决技术问题的能力，使学生了解一个小型产品设计的程序和基本方法，为以后从事专业技术工作打下必要的基础。 2、设计方案论证 2.1设计内容及要求 前置放大器的输出功率很小，推动不了扬声器。因此对前置放大器的输出信号进行功率放大，以得到足够的不失真输出功率。为了保证额定的输出功率，电路中晶体管的电压和电流都需要足够大的摆动幅度。因此电源电压和负载阻抗要选择合适，如果太大，则电流摆动幅度太小，输出功率受影响；反之，负载电路功率太小，则限制了电压摆动幅度，输出功率也不会太大。因为功率放大器的输出功率大，因此相应的直流电源功率损耗也很大，这就存在一个效率问题。功率放大器的效率是指输出信号与直流信号的功率之比。效率低不仅使直流电源的无用功率增大，更严重的是功率放大管易损坏。这是由于部分无用的功率消耗在晶体管上，使晶体管发热烧毁。由以上经验可得，本次实验可以采用甲类功放和丙类谐振功放。两级功放均工作在临界状态，饱和压降分别为0.6V和1.5V。在信号源与第一级放大器之间，在第一级放大器和第二级放大器之间分别加入变压器作为匹配网络。 2.2设计的系统方案 由以上分析可以得出系统方框图如图1所示 图1系统方框图 2.3高频功率放大器工作原理及其电路组成 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，并且不干扰相邻新到的通信。高频功率放大器是一种能量转换器件，它能将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出。 2.3.1丙类功率放大器的概念及设计 丙类功率放大器的半导通角小于90度，在一个周期内，管子的导通时间小于半个周期。丙类放大无线形区，效率最高。适用于作FM功率放大器。其工作点电路如2所示 图2丙类工作点电路 丙类功率放大器的电路图如图3： 图3 丙类功率放大器 2.3.2甲类功率放大器概念及设计 概念：甲类功率放大器的半导通角等于180度，输入信号在整个周期内都有电流流过放大器件。甲类放大线性良好，但效率低。适合于作小信号放大器。 该放大器的工作点电路如图4所示， 、 图4 甲类功率放大器工作点电路 甲类功率放大器如图5所示： 图5甲类功率放大器 由上述分析可以得出整体电路及参数如图6所示 图6整体电路图 2.4参数计算2.4.1 确定放大器的工作状态VCC=12V，VCE（sat）P0=500mW带入下列公式可得谐振回路的最佳负载电阻Re为?????????????????????????????得集电极基波电流振幅为????????????? ????? ??????? ，则可得集电极电流脉冲的最大值Icm及其直流分量Ic0即?????????????????????????????Icm=?Ic1m?/?α1（）=mA???????????????????????? ?????Ic0=?Icm?·α0（）=5mA 得电源供给的直流功率PD为???????????????????????????? ? PD=VCCIc0=0.6W得集电极的耗散功率PC为????????????????????????????? PC=PD-P0=0.1W得放大器的转换效率η为???????????????????????????? η=P0/PD=7% 若设本级功率增益AP=13dB（20倍）输入功率Pi为?????????????????????????????Pi=P0/AP=25mW得基极余弦脉冲电流的最大值为Ibm（设晶体管3DA1的直流β=10）???　　　Ibm=Icm/β=24.2mA得基极基波电流的振幅Ib1m?为???　　　Ib1m=Ib1mα1()=8.9mA得输入电压的振幅Vbm为 2.4.2计算谐振回路及耦合回路的参数丙类功放的输入输出耦合回路均为高频变压器耦合方式其输入阻抗|Zi|可计算????得：　　?? 输出变压器线圈匝数比为　　　　　　在实验中可取N3=2,N1=3。若取集电极并联谐振回路的电容C=0pF 得回路电感为　　　　 ????若采用的的NXO-100铁氧体磁环来绕制输出耦合变压器，可以计算变压器一次线圈的总匝数N2即由????　　　?? 可得N2≈8???需要指出