摘要:本文總結(jié)了電子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中常用的幾種功率放大電路的設(shè)計(jì)方案,針對(duì)不同的設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)條件從電路搭建、注意事項(xiàng)及測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了說(shuō)明,能滿足大多數(shù)實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)的需要。

　　關(guān)鍵詞:功率放大;推挽輸出;丙類功放

　　一.前言

　　在電子電路設(shè)計(jì)中,很多系統(tǒng)需要對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行放大,以提高其帶負(fù)載能力,驅(qū)動(dòng)后級(jí)電路,因此就要對(duì)信號(hào)進(jìn)行功率放大。功率放大器的主要性能指標(biāo)有輸出功率及效率,其按照電流導(dǎo)通角的不同,可分為甲、乙、丙三類工作狀態(tài)。甲類放大器電流的通角為180度,適用于小信號(hào)低頻放大,效率最低;乙類放大器的通角約為90度,適于寬帶大功率工作,大多數(shù)集成運(yùn)放的末級(jí)輸出都采用乙類推挽形式;丙類放大器的電流的通角則小于90度,電流波形失真太大,只適于以調(diào)諧回路為負(fù)載的窄帶放大,但效率較甲、乙類高。

　　二.電路設(shè)計(jì)

　　(一)大電流高擺幅運(yùn)放
　　若不考慮成本限制,可直接采用大輸出電流、高擺幅運(yùn)算放大器作為輸出級(jí)。設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于運(yùn)放的選擇及電路連接。市面上有各種性能的Buffer以及可用以驅(qū)動(dòng)的運(yùn)放,它們能滿足大多數(shù)設(shè)計(jì)的要求。專門的驅(qū)動(dòng)芯片如BUF634,其輸出電流達(dá)250mA,擺率為2000V/us。美國(guó)德州儀器公司也有許多相關(guān)產(chǎn)品,如THS3121,輸出電流可達(dá)450mA,擺率達(dá)1500V/us。設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于芯片的正確使用,由于大多數(shù)為電流型運(yùn)放,故反饋電阻的選取很重要,另外由于處理的是高頻信號(hào),所以電源去耦,電路布線方面也須十分注意。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試,THS3121在反饋電阻取470Ω、增益為2時(shí)在50Ω負(fù)載時(shí)小信號(hào)-3dB帶寬達(dá)100MHz,-0.1dB帶寬達(dá)30MHz,并且在電壓峰-峰值為10V的輸出狀態(tài)下,頻率大于10MHz時(shí)仍無(wú)失真現(xiàn)象。

　　(二)互補(bǔ)對(duì)管推挽輸出
　　若對(duì)功率放大要求不高,可采用分立元件搭建,以互補(bǔ)對(duì)管推挽電路作為輸出級(jí)。設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于根據(jù)系統(tǒng)要求選擇合適的互補(bǔ)對(duì)管?；パa(bǔ)對(duì)管采用2SD667和2SB647,其特征頻率為140MHz,集電極功率耗散為0.9W,適合低頻功率放大。前級(jí)放大負(fù)反饋由輸出引入,使得通頻帶更加平坦。

　    (三)直接功率合成
　　在手頭沒(méi)有合適的驅(qū)動(dòng)芯片時(shí),可以采用三極管直接搭建,雖在實(shí)際應(yīng)用中較少,但在實(shí)驗(yàn)室條件下仍是不錯(cuò)的選擇。直接功率合成的先決條件是各路參數(shù)要對(duì)稱。要求VT1和VT2、VT3和VT4參數(shù)對(duì)稱,R2=R3,R4=R5,R11=R12等。輸入功率在A點(diǎn)一分為二,分兩路分別進(jìn)行放大,在C點(diǎn)合二為一。

　　(四)單管丙類功率放大
　　以上三種都是寬頻帶非諧振功率放大,效率較低,而在無(wú)線通信設(shè)計(jì)中,效率是發(fā)射機(jī)的主要性指標(biāo)之一,丙類諧振功率放大較甲類、乙類相比具有更高的效率。三極管基極采用自給偏壓電路,集電極采用RLC并聯(lián)諧振回路,濾除諧波分量,采用π網(wǎng)絡(luò)作為輸出濾波匹配網(wǎng)絡(luò),實(shí)際參數(shù)值可根據(jù)所要求的諧振頻率具體設(shè)計(jì),在此不贅述。

　　三、結(jié)語(yǔ)
　　本文通過(guò)對(duì)不同條件下功率輸出級(jí)設(shè)計(jì)提出相應(yīng)的方案,并經(jīng)過(guò)實(shí)際實(shí)驗(yàn)測(cè)試,效果良好。但在電子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中,較少涉及電力系統(tǒng),對(duì)信號(hào)的功率放大要求不是很高,本文僅對(duì)系統(tǒng)中常用的簡(jiǎn)單功率放大進(jìn)行總結(jié)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,而實(shí)際應(yīng)用中的功率放大電路遠(yuǎn)不止如此簡(jiǎn)單。

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