文档介绍：《电子线路》
课程设计报告
系别:
电子信息工程系
专业:
通信工程
班级学号:
姓名:
指导教师:
时间:
2009/06/29-2009/07/06
高频功率放大器的设计
设计要求
(1)利用所学的高频电路知识,设计一个高频功率放大器。
主要技术指标为:
(a) 工作中心频率;
(b) 输出功率;
(c) 负载电阻;
(d) 效率。
(2)通过本次电路设计,掌握高频谐振功率放大器的设计方法、电路调谐及测试技术。
(3)加深对高频电子线路课程理论知识的理解,提高电路设计及电子实践能力。
1、引言
高频功率放大器广泛应用于通信系统和其他电子系统中,如在发射设备中,为了有效地是信号通过信道传送到接收端,需要根据传送距离等因素来确定发射设备的发射功率,这就要用高频功率放大器将信号放大到所需的发射功率。在接受设备中,从天线上接受的信号是非常微弱的,需要用高频功率放大器提高信号的功率来完成。在日常生活中,扩音器,收音机,功放等等,高频功率放大器无处不在。
2、电路原理:
高频功率放大器是发送设备的重要组成部分之一,在高频范围内,为了获得足够大的高频输出功率,就要采用高频功率放大器。由于高频功率放大器的工作频率高,相对频带窄,所以一般采用选频网络作为负载回路。
另外,根据放大器电流导通角的范围,可分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同类型的功率放大器。电流导通角越小,放大器的效率越高。基于这一特点,高频功率放大器一般都工作在丙类状态。
丙类高频功率放大器可工作在欠压状态、过压状态和临界状态。因欠压状态效率低,而过压状态严重失真,谐波分量大,所以一般选用临界状态。在晶体管功率放大器中,可以通过改变激励电压、基极偏压、集电极负载、集电极直流供电电压来改变放大器的工作状态。
从输出功率Po>100mw来看,末级功放可采用甲类或丙类功率放大器,但要求总效率η>60%,显然,只用一级甲类功放是不能达到目的的,故采用两级功率放大器,第一级采用甲类功率放大器,第二级采用丙类功率放大器。电路原理如图1所示:
图1 2级高频功率放大器
功放的基极偏置电压是利用发射极电流的直流分量在射极电阻上产生的压降来提供的,故称为自给偏压电路。当放大器的输入信号为正弦波时,则集电极的输出电流为余弦脉冲波。利用谐振回路的选频作用可输出基波谐振电压、电流。
(1)负载特性:
当功率放大器的电源电压,基极偏置电压,输入电压(或激励电压)确定后,如果电流导通角θ选定,则放大器的工作状态只取决于集电极回路的等效负载电阻。
当交流负载线正好穿过静态特性曲线的转折点A时,管子的集电极电压正好等于管子的饱和管压降,集电极电流脉冲接近最大值。
(2)高频变压器的电感
有关高频变压器的电感推倒,下面对电路的具体估算有详细推算。
(3)功率与效率
关于功率与效率的推算,见后面的参数计算部分。
:
3、设计过程(相关数据计算及电路工作状态的确定)
1)、晶体管参数:
Q1
Q2:
2)、丙类功率放大器的设计
(a)确定放大器工作状态:因为要求获得的效率>60%,放大器的工作状态采用临界状态,取=70°,所以谐振回路的最佳电阻为:
=
集电极基波电流振幅:≈
集电极