丙类功率放大器的设计与研究业论文

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（论文）专科毕业设计科毕业设计（论文）设计（ 2010 届）

题学专班学

目院业级号

丙类功率放大器的设计与研究物理与电子工程学院应用电子技术 07 应用电子技术（1）班 0705510033 张志斌杨金伟讲师 20010 年 3 月

学生姓名指导教师完成日期

台州学院毕业设计（论文）

丙类功率放大器的设计与研究

Class C power amplifier design and research

学生姓名：张志斌 Student:Zhang Zhibin 指导老师：杨金伟讲师 Adviser: Lecturer Yang Jinwei

台州学院物理与电子工程学院

School of Physics & Electronics Engineering Taizhou University Taizhou, Zhejiang, China

2010 年 3 月

March 2010

II

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摘要

本文主要概述丙类功率放大器的工作原理。高频功率放大器根据其不同的工作状态，可以分为甲类、乙类和丙类三种工作状态，其中丙类的工作效率最高，但在要求非线性失真很小的场合，高频功率放大器不宜采用丙类工作状态；高频功率放大器的主要技术指标包括输出功率、效率功率增益、电流波形、负载特性等等；此外还对于电路方案的确定和电路板的制作方法和制作过程等做了简单的介绍；另外还有丙类功率放大器的技术指标的测试方法和测试结果。

关键词

高频；放大器；丙类，

III

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Abstract

This paper outlines a Class C power amplifier works. High-frequency power amplifier according to their different working conditions, can be divided into A, B and C are three working conditions, including the highest efficiency class C, but required a small nonlinear distortion occasion. High-frequency power amplifier working status should not be used C; high frequency power amplifier key technical indicators including output power, efficiency, power gain, current waveform, load characteristics, etc.; the program also determine the circuit and circuit board production methods and production and made the process simple introduction; Class C power amplifier in addition to the technical specifications of test methods and test results.

Key words

High frequency；Amplifiers；C-class

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目

录

1. 引言...... 1 2．设计方案...... 1 3．丙类放大器的硬件电路...... 2 3.1.丙类放大器电路...... 2 3.2.丙类谐振功率放大器工作原理...... 3 4．丙类放大器的主要技术指标 (6)

5．丙类放大器的测试方法…… 8 6．丙类放大器的测试数据记录…… 9 7．PCB 板的设计与制作…… 10 7.1．硬件电路的制作…… 10 7.2．电路板制作的注意事项…… 11 8．结论……

15 参考文献...... 16 谢辞 (17)

附件 (18)

V

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1. 引言

顾名思义,高频功率放大器用于放大器高频信号并获得足够大的输出功率, 常又称为射频功率放大器(Radio Frequency Power Amplifier)。它广泛用于发射机、高频加热装置和微波功率源等电子设备中。无论是广播通信，还是其他通信，发射机发射信号都需要有一定的功率。特别是传递传送信号的距离越远，需要的发送功率越大。在高频电路中，为使待发送的高频信号获得足够的功率，需要设置高频功率放大器。高频功率放大器主要有三个任务：1、输出足够的功率；2、具有高效率的功率转换；3、减小非线性失真。高频功率放大器的输出功率是从电源供给功率中转换而来的，所以在马努功率输出需要的同时，必须注意提高功率的转换效率。利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振功率放大器，这是无线电发射机中的重要组成部分[3]。根据放大器电流导通角θ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θ愈小，放大器的效率η愈高。如甲类功放的θ=180，效率η最高也只能达到 50%，而丙类功放的θ<90，效率η可达到 80%，所以，甲类功率放大器适合作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器。丙类功率放大器通常作为末级功率功放以获得较大的输出功率和较高的效率[4]。

[2] [1]

2．设计方案

确定放大器的工作状态

计算谐振回路及耦合回路的参数

计算基极偏置电路参数

按原理图制版排线

电路由两级组成：激励级由甲类功放组成，功放级由丙类功放组成，电源供电为 12V，甲类功放使用 3DG12C，丙类功放用 C1514。

1

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高频功率放大器的主要技术指标:输出功率 P0 ≥125 mW,工作中心频率 f0=10.7 MHz,效率η>50%,负载 RL=50Ω.在 VCC=+12 V 的条件下,晶体管 3DG12 的主要参数为 PCM=700 mW,ICM=300 mA,UCES≤0.6 V,β≥30,fT≥150 MHz,放大器功率增益 Aρ≥6 dB.为了获得较高的效率及最大的输出功率,选丙类功率器的工作状态为临界状态,取θ=60°[5]。

3．丙类放大器的硬件电路

3.1.丙类放大器电路

+12V 1K TE2 C1 0.1u 2 R1 3K C2 120P R2 3 TE1 C6 0.1U C5 120P R8

GND 3

5K WE1 1 1 B

1

2

D1 LED

E1

W QE1 3DG12C QE2 3DG12C

C

GND L1 2.2UH

R3 1.5K

2 R5 10 R4 300

E

R6 10 R7 20 R9 75 R10 240 R11 560

CE2 0.01U

CE3 0.01U

GND

图 3-1 丙类谐振功率放大器

激励级 QE1 采用甲类放大，因此基极偏压采用固定偏压形式，静态工作点 ICQ=7mA。直流负反馈电阻 300Ω，交直流负反馈电阻为 10Ω，集电极输出由变压器耦合输出到下一级。谐振电容取 120P，根据前面的理论推导，变压器 TEI 参数为 N 初级：N 次级=2.56，初级取 18 匝，次级取 7 匝。功放级 QE2 采用丙类放大。导通角为 700，基极偏压采用发射级电流的直流分量 IEQ 在发射级偏置电阻 Re 上产生所需要的 VBB，其中直流反馈电阻为 30Ω，

2

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交直流反馈电阻为 10Ω，集电极谐振回路电容为 120P，负载为 50Ω，输出由变压器耦合输出，采用中间抽头，以利于阻抗匹配。它们的匝数分别为 N3=6 匝， N1=9 匝，N2=23 匝。

[6]

3.2.丙类谐振功率放大器工作原理

高频功率放大器的工作原理图如 3-2 所示

图 3-2 高频功率放大器的工作原理图

各元件作用： LC 谐振网络为放大器的并联谐振网络。谐振网络的谐振频率为信号的中心频率。作用：滤波、匹配。 VBB :基极直流电压作用:保证三极管工作在丙类状态。 VBB 的值应小于放大管的导通电压 U on ，通常取 VBB ≤ 0 。 VCC ：集电极直流电压,作用：给放大管合理的静态偏置，提供直流能量高频功率放大器电压电流波形如图 3-3 所示

3

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图 3-3 高频功率放大器电压电流波形

晶体管开启电压 Uon（硅管 0.5～0.7v，锗管 0.2～0.3v）当 UBB +Ubmcosωt≤ Uon 时，放大器无外加激励时，晶体管截止。通常当 UBB 设为为负值或为小于 Uj 的正电压，放大器工作在丙类

设 ub＝Ubm cosωt

uBE＝UBB＋Ubm cosωt

当 uBE >Uj 时，晶体管才导通，才有电流通过。电流 iC 为周期性的余弦脉冲，用傅里叶级数展开得 iC＝IC0＋IC1m cosωt＋IC2m cos2ωt ＋…＋ICnm cosnωt 当输出回路的选频网络谐振于基波频率时，iC 只有基波电流才产生压降，因此输出电压 uCE 近似为余弦波形，且与输入电压 ub 同频、反相。谐振电阻 RP＝ω0LQ L= QL/ ω0C 工作原理：高功放输入完整余弦波，由于放大器工作在丙类状态，产生的 iC 为周期性余弦脉冲波，但负载为调谐回路，谐振于基波频率，可选出 iC 的基波。故在负载两端得到的电压仍为与输入信号同频的完整余弦波。 u i → u BE → i B → i C → u C u i 为余弦电压，可表示为u i =Uim cos ωt 则： u BE = VBB +u i = VBB + Uim cos ωt UCm＝IC1m RP 图 3-4

i C 波形

4

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根据三极管的转移特性可得到集电极电流 i C ，为余弦脉冲波，如图 3-4 所示：根据傅立叶级数的理论， i C 可分解为： i C =IC0 +i c1 +i c2 +i c3 +L +i cn + L 式中：IC0 为直流电流分量 i c1 为基波分量， i c1 =Icm1 cos ωc t i c2 为二次谐波分量， i c2 =Icm2 cos 2ωc t i cn 为 n 次谐波分量， i cn =Icmn cos nωc t 其中，它们的大小分别为： IC0 =i Cmaxα 0 (θ ) Icm1 =i Cmaxα1 (θ ) Icmn =i Cmaxα n (θ ) i Cmax 是 i C 波形的脉冲幅度，α 0 (θ ) 、α1 (θ ) 和α n (θ ) 分别为直流分解系数、基波分量分解系数和 n 次谐波分量分解系数，α n (θ ) 的大小可根据余弦脉冲分解系数表查。 IC 信号的导电角可以用下面的公式进行计算

cos θ≈ U on ? U BB U bm U on ? U BB U bm

θ≈ arccos

当 i C 信号通过谐振网络时，由于谐振网络的作用，可得其谐振网络压降为：

u c =RIcm1cosωc t=U cm cosωc t

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图 3-5 波形图

各信号的波形如图 3-5 所示：功率关系：功率关系：直流功率：PV=VCCICO 输出功率： P O= 放大管功耗：效率：η= PO/PV

1 2

Icm1Ucm PT=PV-PO

4．丙类放大器的主要技术指标

1、输出功率高频功率放大器的输出功率是指放大器的负载 RL 上得到的最大不失真功 6

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率。如图所示的电路中，由于负载 RL 与丙类功率放大器的谐振回路之间采用变压器耦合方式，实现了阻抗匹配，则集电极回路的谐振阻抗 R0 上的功率等于负载 RL 上的功率，所以将集电极的输出功率视为高频放大器的输出功率，即Pc=1/2Uc1mIc1m=1/2I2c1mR0=U2c1m/2R0 测量功率放大器的主要技术的连接电路如图所示，其中高频信号发生器提供激励信号电压与谐振频率，示波器监测波形失真，直流毫安表 mA 测量集电极的直流电流，高频电压表 V 测量负载 RL 的端电压。只有在集电极回路处于谐振状态时才能进行各项技术指标的测量。可以通过高频电压表 V 及直流毫安表 mA 的指针来判断集电极回路是否谐振，即电压表 V 的指示为最大，毫安表 mA 的指示为最小时集电极回路处于谐振。当然用频扫仪测量回路的幅频特性曲线，使中心频率处的幅值最大也可以。[7]

放大的输出功率可以由下式计算： P0=u2L/RL 式中，uL 为高频电压表 V 的测量值。 2、效率高频功率放大器的总效率由晶体管集电极的效率和输出网络的传输效率决定。而输出网络的传输效率通常是由电感、电容在高频工作时产生一定损耗而引起的。放大器的能量转换效率主要由集电极的效率所决定。所以常将集电极的效率视为高频功率放大器的效率，用η表示，即η=PC/PD 利用图所示电路，可以通过测量来计算功率放大器的效率，集电极回路谐振时，η的值由下式计算：η=PC/PD=U2L/RL/Ic0Ucc 式中，UL 为高频电压表的测量值；Ico 为直流毫安表的测量值。 3、功率增益放大器的输出功率 Po 与输入功率 Pi 之比称为功率增益，用 Ap（单位： dB）表示，如下式： Ap=Po/Pi

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5．丙类放大器的测试方法

+12V 1K TE2 C1 0.1u 2 R1 3K C2 120P R2 3 TE1 C6 0.1U C5 120P R8

GND 3

GND

5K WE1 1 INE1 1 B

1

2

D1 LED

E1

W QE1 3DG12C QE2 3DG12C

C

GND L1 2.2UH

2

E

TTE2 R5 10 R4 300 R6 10 R7 20 R9 75

TTE1

R3 1.5K

R10 240

R11 560

CE2 0.01U

CE3 0.01U

GND

图 5-1 高频功率放大器的电路图

先调节 WE1，使 QE1 的静态工作点为 ICQ =7mA（VE=2.2V）。再从 INT1 处输入 10.7MHz 的载波信号（此信号是由高频信号源提供），信号大小为：从示波器上看 Vp-p=500mV，用示波器探头在 TTE1 处观察输出波形，调节 TE1、TE2，使输出波形不失真且最大。然后从INE1 处输入 10.7MHz 载波信号，信号大小从示波器上看 Vp-p=0mV 开始增加，用示波器探头在 TTE2 上观察电流波形，直至观察到有下凹的电流波形为止（此时如果下凹波形的电流波形左右不对称，则微调 TE1 即可）。如果再继续增加输入信号的大小，则可以观测到下凹的电流波形的下凹深度增加。观察放大器的三种工作状态使回路谐振在 10.7MHz，输入信号大小不变（Vp-p=500mV），改变负载 RL，会使 Rp’发生变化，分连接别 R9、R10、R11 使负载电阻依次变化，并用示波器探头在 TTE2 上观察不同负载时的电流波形。同时，在 TTE1 处观察不同负载时的输出电压波形。测负载特性时，用高频电压表测量负载电阻上的电压，改变负载 RL，记下相应的电流 ICQ 和电压 VL，并且计算当 RL=51 欧时的功率和

效率。最后

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改变激励电压的幅度，观察对放大器的工作状态的影响。使 RL=50 欧，用示波器观察QE2 发射极上的电流波形，改变输出信号大小，观察放大器三种状态的电流波形。

6．丙类放大器的测试数据记录

VE=2.207

5.4 格 1.2 格

3.8 格

F

5.4 格*0.707=3.8 格通频带：1.2*1MHz=1.2MHZ QE1：9.625V QE2：11.988V 用高频毫伏表：扫频信号：0.7V 都不接 R9、R10、R11 时：TTE1：1.6V 只接 R9 时：接 R9、R10 时：R9、R10、R11 都接时： TTE1：1.3V TTE1：1.2V TTE1：1.1V

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Ucm 10MHz 11MHz

f 10.7MHz

当 R9、R10、R11 都接上时 RL= R9//R10//R11=1/（1/75+1/240+1/560）=51.85 欧 P0=U L/RL=1.1 /51.85=0.023W η=PC/PD=U L/RL/Ic0Ucc=0.023/0.007*12=27.38% 测试结果分析：甲类功放：θ=180，有静态偏置，效率低。丙类功放：θ<90，无静态偏置或反偏，效率高。高频谐振功放应工作在临界状态，其判断是 Ucc-Ucem=Uces。

2 2 2

7．PCB 板的设计与制作

印制电路板的设计是以电路原理图为根据，实现电路设计者所需要的功能。印刷电路板的设计主要指版图设计，需要考虑外部连接的布局。内部电子元件的优化布局。金属连线和通孔的优化布局。电磁保护。热耗散等各种因素。优秀的版图设计可以节约生产成本，达到良好的电路性能和散热性能。简单的版图设计可以用手工实现，复杂的版图设计需要借助计算机辅助设计(PROTEL)实现。[8]

7.1．硬件电路的制作

首先用 PROTEL 软件根据所需要的功能画出电路原理图，再以电路原理图画

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出 PCB 图；然后再用打印机将 PCB 图打印在热转印纸上（在打印之前应在软件中设置好各种参数），再然后用热转印的方法将 PCB 图转印到覆铜板上，再转印之前应先用砂纸将覆铜板的那面（有铜的那一面）擦干净；接着再将热转印好的覆铜板上的热转印纸撕下，一定要趁热撕下，同时，看看热转印的效果，如果有很多断线则应该用砂纸将转印好的覆铜板擦掉重新转印；在热转印好之后将覆铜板放入盐酸和双氧水的混合液中，一边腐蚀一边观察，以防止过量腐蚀，而导致电路板报废，当露在外面的覆铜全被腐蚀后就可以将电路板从混合液中捞出来，但在捞的过程中注意安全，因为混合液中含有盐酸，具有很强的腐蚀性，所以应该用其他物件来捞，捞出来后再用清水冲洗，然后再用手拿，当再腐蚀过程中不慎碰到混合液应该及时用大量清水冲洗；当腐蚀好电路板后，再将电路板擦干，接着再用钻孔机将电路板上的需要焊接电子元件的焊盘打好孔，注意焊盘的大小，如果焊盘上没有铜会导致后面的焊接无法进行；再用砂纸将电路板上的打印机的墨擦掉，并洗好擦干，这样电路板就做好了。在电路板做好后，还要用万用表进行电路连接测试，测试电路板上的覆铜是否

导通，因为在制作过程中可能存在导致电路板上的线路有断开，所以此时要用万用表进行测试；在测试好后，接着就是在电路板上焊接电子元件了，在焊接时要注意不要虚焊和漏焊，在焊好后再减掉电子元件上多余的引脚。然后就可以进行硬件的测试和调试了。

7.2．电路板制作的注意事项 7.2．

印刷电路板图设计的基本原则要求 1．印刷电路板的设计，从确定板的尺寸大小开始，印刷电路板的尺寸因受机箱外壳大小限制，以能恰好安放入外壳内为宜，其次，应考虑印刷电路板与外接元器件（主要是电位器、插口或另外印刷电路板）的连接方式。印刷电路板与外接元件一般是通过塑料导线或金属隔离线进行连接。但有时也设计成插座形式。即：在设备内安装一个插入式印刷电路板要留出充当插口的接触位置。对于安装在印刷电路板上的较大的元件，要加金属附件固定，以提高耐振、耐冲击性能。 2．布线图设计的基本方法

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首先需要对所选用元件器及各种插座的规格、尺寸、面积等有完全的了解；对各部件的位置安排作合理的、仔细的考虑，主要是从电磁场兼容性、抗干扰的角度，走线短，交叉少，电源，地的路径及去耦等方面考虑。各部件位置定出后，就是各部件的连线，按照电路图连接有关引脚，完成的方法有多种，印刷线路图的设计有计算机辅助设计与手工设计方法两种。最原始的是手工排列布图。这比较费事，往往要反复几次，才能最后完成，这在没有其它绘图设备时也可以，这种手工排列布图方法对刚学习印刷板图设计者来说也是很有帮助的。计算机辅助制图，现在有多种绘图软件，功能各异，但总的说来，绘制、修改较方便，并且可以存盘贮存和打印。接着，确定印刷电路板所需的尺寸，并按原理图，将各个元器件位置初步确定下来，然后经过不断调整使布局更加合理，印刷电路板中各元件之间的接线安排方式如下：（1）印刷电路中不允许有交叉电路，对于可能交叉的线条，可以用“钻”、“绕”两种办法解决。即，让某引线从别的电阻、电容、三极管脚下的空隙处“钻”过去，或从可能交叉的某条引线的一端“绕”过去，在特殊情况下如何电路很复杂，为简化设计也允许用导线跨接，解决交叉电路问题。（2）电阻、二极管、管状电容器等元件有“立式”，“卧式”两种安装方式。立式指的是元件体垂直于电路板安装、焊接，其优点是节省空间，卧式指的是元件体平行并紧贴于电路板安装，焊接，其优点是元件安装的机械强度较好。这两种不同的安装元件，印刷电路板上的元件孔距是不一样的。（3）同一级电路的接地点应尽量靠近，并且本级电路的电源滤波电容也应接在该级接地点上。特别是本级晶体管基极、发射极的接地点不能离得太远，否则因两个接地点间的铜箔太长会引起干扰与自激，采用这样“一点接地法”的电路，工作较稳定，不易自激。（4）总地线必须严格按高频－中频－低频一级级地按弱电到强电的顺序排列原则，切不可随便翻来复去乱接，级与级间宁肯可接线长点，也要遵守这一规定。特别是变频头、再生头、调频头的接地线安排要求更为严格，如有不当就会产生自激以致无法工作。调频头等高频电路常采用大面积包围式地线，以保证有良好的屏蔽效果。

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（5）强电流引线（公共地线，功放电源引线等）应尽可能宽些，以降低布线电阻及其电压降，可减小寄生耦合而产生的自激。（6）阻抗高的走线尽量短，阻抗低的走线可长一些，因为阻抗高的走线容易发笛和吸收信号，引起电路不稳定。电源线、地线、无反馈元件的基极走线、发射极引线等均属低阻抗走线，射极跟随器的基极走线、收录机两个声道的地线必须分开，各自成一路，一直到功效末端再合起来，如两路地线连来连去，极易产生串音，使分离度下降。印刷板图设计中应注意下列几点 1．布线方向：从焊接面看，元件的排列方位尽可能保持与原理图相一致，布线方向最好与电路图走线方向相一致，因生产过程

中通常需要在焊接面进行各种参数的检测，故这样做便于生产中的检查，调试及检修（注：指在满足电路性能及整机安装与面板布局要求的前提下）。 2．各元件排列，分布要合理和均匀，力求整齐，美观，结构严谨的工艺要求。 3．电阻，二极管的放置方式：分为平放与竖放两种：（1）平放：当电路元件数量不多，而且电路板尺寸较大的情况下，一般是采用平放较好；对于 1/4W 以下的电阻平放时,两个焊盘间的距离一般取 4/10 英寸， 1/2W 的电阻平放时,两焊盘的间距一般取 5/10 英寸；二极管平放时， 1N400X 系列整流管,一般取3/10 英寸;1N540X 系列整流管,一般取 4～5/10 英寸。（2）竖放：当电路元件数较多，而且电路板尺寸不大的情况下，一般是采用竖放，竖放时两个焊盘的间距一般取 1～2/10 英寸。 4．电位器：IC 座的放置原则 (1)电位器：在稳压器中用来调节输出电压，故设计电位器应满中顺时针调节时输出电压升高，反时针调节器节时输出电压降低；在可调恒流充电器中电位器用来调节充电电流折大小，设计电位器时应满中顺时针调节时，电流增大。电位器安放位轩应当满中整机结构安装及面板布局的要求，因此应尽可能放轩在板的边缘，旋转柄朝外。 (2)IC 座：设计印刷板图时，在使用 IC 座的场合下，一定要特别注意 IC 座上定位槽放置的方位是否正确，并注意各个 IC 脚位是否正确，例如第 1 脚只能位于 IC 座的右下角线或者左上角，而且紧靠定位槽（从焊接面看）。

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5．进出接线端布置 (1)相关联的两引线端不要距离太大，一般为 2～3/10 英寸左右较合适。 (2)进出线端尽可能集中在 1 至 2 个侧面，不要太过离散。 6．设计布线图时要注意管脚排列顺序，元件脚间距要合理。 7．在保证电路性能要求的前提下，设计时应力求走线合理，少用外接跨线，并按一定顺充要求走线，力求直观，便于安装，高度和检修。 8．设计布线图时走线尽量少拐弯，力求线条简单明了。 9．布线条宽窄和线条间距要适中，电容器两焊盘间距应尽可能与电容引线脚的间距相符； 10．设计应按一定顺序方向进行，例如可以由左往右和由上而下的顺序进行 PCB 及电路抗干扰措施： 1.电源线设计根据印制线路板电流的大小，尽量加租电源线宽度，减少环路电阻。同时、使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致，这样有助于增强抗噪声能力。 2.地段设计地线设计的原则是； (1)数字地与模拟地分开。若线路板上既有逻辑电路又有线性电路，应使它们尽量分开。低频电路的地应尽量采用单点并联接地，实际布线有困难时可部分串联后再并联接地。高频电路宜采用多点串联接地，地线应短而租，高频元件周围尽量用栅格状大面积地箔。 (2)接地线应尽量加粗。若接地线用很纫的线条，则接地电位随电流的变化而变化，使抗噪性能降低。因此应将接地线加粗，使它能通过三倍于印制板上的允许电流。如有可能，接地线应在 2~3mm 以上。 (3)接地线构成闭环路。只由数字电路组成的印制板，其接地电路布成团环路大多能提高抗噪声能力。 3.退藕电容配置 PCB 设计的常规做法之一是在印制板的各个关键部位配置适当的退藕电容。退藕电容的一般配置原则是： (1)电源输入端跨接 10~100uf 的电解电容器。如有可能，接 100uF 以上的更好。

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(2)原则上每个集成电路芯片都应布置一个 0.01pF 的瓷片电容，如遇印制板空隙不够，可每 4~8 个芯片布置一个 1~10pF 的但电容。 (3)对于抗噪能力弱、关断时电源变化大的器件，如 RAM、ROM 存储器件，应在芯片的电源线和地线之间直接接入退藕电容。 (4)电容引线不能太长，尤其是高频旁路电容不能有引线。此外，还应注意以下两点： (1 在印制板中有接触器、继电器、按钮等元件时．操作它们时均会产生较大火花放电，必须采用附图所示的 RC 电路来吸收放电电流。一般 R 取 1~2K，C 取2.2~47UF。 (2CMOS 的输入阻抗很高，且易受感应，因此在使用时对不用端要接地或接正电源。

8．结论

经过自己的努力和指导老师的悉心教导，已经完成了对丙类功率放大器技术指标的测试和记录，通过这次设计能进一步的理解谐振功率放大器的工作原理及负载阻抗、激励电压和集电极电源电压发生变化对其工作状态的影响。希望这个课题在以后能更得到很大的改善，能进一步的完善其功能，随着科学技术的不断发展对于丙类功率放大器的研究也将不断的深入，希望以后人们能设计更好的放大器电路，有更高的工作效率。

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参考文献

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谢

辞

时间过得真快，转眼我已毕业，毕业设计是我大学时代的最后一次作业，通过这次的毕业设计，我学会了很多很多，它既是对学校所学知识的全面总结和综合应用，又为今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好开端，毕业设计是我对所学知识理论的检验与总结，能够培养和提高设计者独立分析和解决问题的能力。论文得以完成，要感谢的人实在太多，首先要感谢学校给我们提供了很好的设计环境和条件，让我们能够安心的进行设计研究。感谢我的毕业指导老师李睿，感谢他在实验过程中耐心的指导，以及为我提供宝贵的建议，使我的设计能够顺利地进行。论文的顺利完成，还要感谢在大学期间所有传授我知识的老师，是你们的悉心教导使我有了良好的专业课知识，这也是论文得以完成的基础。在整个的毕业设计和撰写论文期间，我要特别感谢那些帮助过我的同学们，感谢你们认真地帮我解答了大量的疑问，提供很多设计上的意见和建议，是你们的帮助使我度过一个个难关，顺利完成毕业设计。通过这次的论文，使我学到了很多在课堂里学不到的知识。在论文的子而作过程中，通过查找相关的资料和搜集相关的文献，培养了动手能力和自学能力。由原来的被动接受知识转化为主动寻求知识，这在学习方法上是一个很大的突破在以往的传统的学习模式下，我们可能会记住很多的书本知识，但是通过毕业论文，我们学会了如何将学到的知识转化为自己的东西，学会了怎么更好的处理知识和实践相结合的问题。在论文的写作过程中也学到了做任何事情都要有良好的心态，首先我明白了做事情要一丝不苟，对于出现的任何问题和偏差都不要轻视，要通过正确的途径去解决，在做事情的过程中要有耐心和毅力，不要一遇到困难就打退堂鼓，只要坚持下去就可以找到思路去解决问题的。在工作中要学会与人合作的态度，认真听取别人的意见，这样做起事情来就可以事倍功半。

17

台州学院毕业设计（论文）

附件

附件一硬件实物图

附件二原理图

+12V 1K TE2 C1 0.1u 2 R1 3K C2 120P R2 3 TE1 C6 0.1U C5 120P R8

GND 3

GND

5K WE1 INE1 1 1 B

1

2

D1 LED

E1

W QE1 3DG12C QE2 3DG12C

C

GND L1 2.2UH

2

E

TTE2 R5 10 R4 300 R6 10 R7 20 R9 75

TTE1

R3 1.5K

R10 240

R11 560

CE2 0.01U

CE3 0.01U

GND

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台州学院毕业设计（论文）

附件三

PCB 图

附件四元器件清单

A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 名称电阻电阻电阻电阻电阻电阻电阻电阻电阻电容

B 07 毕业设计元器件清单型号数量 1 1 2 1 1 1 1 1 1 3 备注 3K 5K 10 300 20 75 240 560 1K 0.1uf

C D

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台州学院毕业设计（论文）

13 14 15 16 17 18 19 20

电容电容三极管电感发光二极管中周可变电容开关 3DG12C

2 2 2 1 1 2 2 2

120p 0.01uf

2.2uh

20

1

丙类功放 效率

丙类功放效率 1. 引言 丙类功放（Class D amplifier）是一种高效率的功率放大器，被广泛应用于音频 和无线通信领域。相比传统的A类、B类和AB类功放，丙类功放具有更高的效率 和更小的体积，成为现代电子设备中的重要组成部分。本文将详细介绍丙类功放的原理、特点、应用以及效率的相关内容。 2. 丙类功放原理 丙类功放采用了数字脉冲宽度调制（PWM）的技术，通过将输入信号转换为高频脉 冲信号来实现放大。其基本原理是根据输入信号的幅值控制开关管的导通时间，从而实现信号的放大。 丙类功放由两个关键部分组成：脉冲调制器和功率放大器。脉冲调制器负责将输入信号转换为高频脉冲信号，而功率放大器则负责放大脉冲信号以产生输出信号。脉冲调制器通常采用比较器和参考信号发生器来实现，而功率放大器则由开关管和输出滤波器组成。 3. 丙类功放特点 3.1 高效率 丙类功放的最大特点就是高效率。传统的A类、B类和AB类功放在输出信号小的 情况下，功耗仍然较高，效率较低。而丙类功放通过将开关管迅速切换，减少了功率损耗，因此能够实现更高的效率。一般情况下，丙类功放的效率可达到90%以上，远高于传统功放。 3.2 小体积 丙类功放由于采用了数字脉冲宽度调制技术，使得整个功放电路变得简洁而紧凑。相比传统功放，丙类功放的体积更小，更适合应用于体积有限的场合，如便携式音频设备、手机和汽车音响等。 3.3 低失真 丙类功放在放大过程中，由于开关管的导通和截断，产生了一定的失真。然而，通过合理设计和优化，丙类功放的失真可以控制在很低的水平上。尤其在高频范围内，丙类功放的失真表现更加优越，能够满足高品质音频的需求。

丙类功率放大器

图1 谐振功率放大器原理电路 1 丙类功率放大器原理 利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振功率放大器。如图１所示。它是无线电发射机中的重要组成部分。根据放大器电流导通角c θ的范围可以分为甲类、乙类、丙类等不同类型的功率放大器。电流导通角c θ愈小，放大器的效率η愈高。 如甲类功放的?=180c θ，效率η最高也可达到50%，而丙类功放的?<90c θ，效率η也可达到80%。甲类功率放大适合作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器。丙类功率放大器通常作为末级功率功放以获得较大的输出功率和较高的效率。本实验所使用的电路为丙类谐振功率放大器，实验所研究的是丙类功率放大器的工作原理及基本特性。 1.1丙类谐振功率放大器的功率与效率 功率放大器是依靠激励信号对放大管电流的控制，起到集电极电源的直流功率变换成负载回路的交流功率的作用。在同样的直流功率的条件下，转换的效率越高，输出的交流功率越大。 1.1.1集电极电源cc V 提供的直流功率 cc cc I V P == 式中0c I 为余弦脉冲的直流分量。 )(00c cm c I I θα= 式中，cm I 为余弦脉冲的最大值；)(0c θα为余弦脉冲的直流分解系数。 式中，bz U 为晶体管的导通电压；bb U 为晶体管的基极偏置；bm U 为功率放大器的激励电压振幅。 1.1.2集电极输出基波功率 式中，cm U 为集电极输出电压振幅；m c I 1为余弦电流脉冲的基波分量；p R 为谐振 电阻。 bm bb bz c U V U -=arccos θp cm P m c m c o R U R I I U P cm 22 11212121= == u CC U BB U

浅谈功率放大电路的设计

浅谈功率放大电路的设计 摘要：本文主要阐述了功率功能放大电路设计的理念、思路和方法及设计的原理用途，重点从四个方面阐述了大电流高摆幅运放、互补对管推挽输出、直接功率合成、单管丙类功率放大设计理念和思路，最后分析其在应用中的不足和注意的问题。 关键词：功率放大电路互补对管直接功率 随着科技的飞速发展，各种信息量的徒增，原有的电器设备功率放大成为每个人追求的目标。我们作为物理系的莘莘学子更感到任重而道远。为此我在此方面做了一些探究，现将自己的设计方案，概述如下，仅供同仁斧正。 一、设计的理念 功率放大电路的任务是：最大输出功率、最高效率及功率三极管的安全工作参数。在分析方法上，由于管子处于大信号下工作，故通常采用图解法，以提高效率。效率h是负载得到的有用信号功率（即输出功率Po）和电源供给的直流功率（PV）的比值。要提高效率，就应将电源供给的功率大部分转化为有用的信号输出功率。 在电子电路设计中,很多系统需要对输出信号进行放大,以提高其带负载能力,驱动后级电路,因此就要对信号进行功率放大。功率放大器的主要性能指标有输出功率及效率,其按照电流导通角的不同,可分为甲、乙、丙三类工作状态。甲类放大器电流的通角为180度,适用于小信号低频放大,效率最低;乙类放大器的通角约为90度,适于宽带大功率工作,大多数集成运放的末级输出都采用乙类推挽形式;丙类放大器的电流的通角则小于90度,电流波形失真太大,只适于以调谐回路为负载的窄带放大,但效率较甲、乙类高。 二、设计思路与方法 在甲类放大电路中，为使信号不失真，需设置合适的静态工作点，保证在输入正弦信号的一个周期内，都有电流流过三极管。因此当有信号输入时，电源供给的功率一部分转化为有用的输出功率，另一部分则消耗在管子（和电阻）上，并转化为热量的形式耗散出去，称为管耗。而在没有信号输入时，这些功率全部消耗在管子（和电阻）上。甲类放大电路的效率是较低的，可以证明，即使在理想情况下，甲类放大电路的效率最高也只能达到50%。 (一)大电流高摆幅运放 若不考虑成本限制,可直接采用大输出电流、高摆幅运算放大器作为输出级。设计重点在于运放的选择及电路连接。

毕业设计203数字钟设计论文

摘要 利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振功率放大器，这是无线电发射机中的重要组成部分。根据放大器电流导通角θ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θ愈小，放大器的效率η愈高。如甲类功放的θ =180，效率η最高也只能达到50%，而丙类功放的θ< 90o，效率η可达到80%，甲类功率放大器适合作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器。丙类功率放大器通常作为末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。 关键词：丙类谐振功率放大器；谐振功率放大器；高频放大器

目录 引言 (2) 1 谐振功率放大器 (3) 1.1定时系统 (3) 1.1.1 举例 (3) 1.1.2 定时器的结构 (5) 1.1.3 TMOD (6) 1.2 引脚工作原理 (7) 1.2.1 P1端口的结构和工作原理 (7) 1.2.3 P3端口的结构和工作原理 (9) (9) 2 电路设计与制作电路板 (11) 2.1 电路设计 (12) 2.1.1电路原理图 (12) 2.2.1 画PCB图 (12) 2.2.2 制作电路板 (14) 3 系统软件设计 (14) 4 电路的调试 (27) 4．1 显示日期和时间 (27) 4.2 闹铃功能 (27) 5 结论 (27) 谢辞 (28) 参考文献 (29)

引言 本论文是丙类谐振功率放大器的一个应用实例。并简要的介绍了丙类谐振功率放大器的工作原理。动态特性和电路组成。 在通信系统中，高频功率放大电路作为发射机的重要组成部分，用于对高频已调波信号进行功率放大，然后经天线将其辐射到空间，所以要求输出功率很大。功率放大电路是一种能量转换电路，即将直流电源能量转换为输出信号能量，同时必然有一部分能量损耗。从节省能量的角度考虑，效率显得更加重要。因此，高频功放常采用效率较高的丙类工作状态。同时，为了滤除丙类工作是产生的众多高次谐波分量，常采用LC谐振回路作为选频网络，故称为丙类谐振功率放大电路。

高频丙类功率放大器的设计要点

1引言 (1) 2丙类功率放大器原理 (2) 2.1谐振功率放大器 (2) 2.1.1谐振功率放大器的基本电路 (2) 2.1.2线路特点 (2) 2.1.3关系式 (2) 2.2谐振功率放大器的功率和效率 (2) 2.2.1放大器的功率 (2) 2.2.2放大器的集电极效率 (3) 2.3功率放大器的负载特性 (3) 2.3.1欠压状态 (4) 2.3.2临界状态 (4) 2.3.3过压状态 (4) 2.4丙类谐振功率放大器的偏置电路 (4) 3丙类功率放大器电路设计 (5) 3.1确定放大器的工作状态 (5) 3.2丙类功率放大器的偏置电路： (5) 3.3选频网络 (5) 3.4各参量的确定 (5) 4丙类功率放大器电路的仿真与分析 (7) 4.1EWB软件简介 (7) 4.2仿真结果与分析 (9) 4.2.1仿真电路与测试 (9) 4.2.2 丙类功率放大器的负载特性 (12) 4.2.3 输入信号幅度的变化对功率放大器的影响 (13) 4.2.4 直流电压源电压对功率放大器的影响 (14) 5总结 (16) 参考文献 (17)

高频功率放大器的主要功用是放大高频信号，并且以高效输出大功率为目的。主要应用于各种无线电发射机中。高频信号的功率放大，实质是在输入高频信号的控制下将电源直流功率转换成高频功率，因此除要求高频功率放大器产生符合要求的高频功率外，还应要求具有尽可能高的转换效率。 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。谐振功率放大器通常工作于丙类工作状态，属于非线性电路丙类功率放大器半导通角θ＜90?，理想效率η＞78.5%，负载为选频回路。 电子实习，是以学生自己动手动脑，并亲手设计、制作、组装与调试为特色的。它将基本技能训练，基本工艺知识和创新启蒙有机结合，培养我们的实践能力和创新精神。作为信息时代的大学生，仅会书本理论是不够的，基本的动手能力是一切工作和创造的基础和必要条件。 鉴于无线通信技术的高速发展，本次课设对于通信专业的学生意义重大。 本次课设研究内容包括： 在理解丙类放大器工作原理的基础上，设计丙类功率放大器并利用电路仿真软件EWB对功放的主要性能指标进行相关测试，同时观察高频丙类功率放大器的负载特性及研究输入信号幅度的变化对功率放大器的输入功率、输出功率、总效率的影响并且研究直流电源电压对高频丙类功率放大器工作状态的影响。

丙类功率放大器

hqan 丙类功率放大器设计报告 题目：丙类功率放大器课程设计 院系：电气信息工程系专业：通信工程 组长：学号： 组员 1 ：韩路云学号：20090602022 组员 2 ：信勇学号：20090602023 组员 3 ：韩硕学号·20090602024 组员 4 ：赵丹学号：20090602025 组员 5 ：张红菊学号：20090602026 指导教师：陈永志 2011年12月27日

实践课名称设计报告 一、选题目的和意义： 在低频电子线路中，为了获得足够大的输出功率必须采用低频功率放大器。这种低频功率放大器一般工作在甲类或是乙类（推挽输出）或甲乙类的放大器，效率不会超过78.5%，同样的在高频电子线路中，为了获得足够大的输出功率，也必须采用高频功率放大器。不过，由于高频功率放大器的特殊性，高频功率放大器既可以工作在甲类或甲乙类状态，也可以工作在丙类或是丁类甚至是戊类，效率可以高过78.5%，比如在调幅信号发射机中，高频功率放大器把已调波的功率放大到足够的大，使调幅广播计划的覆盖地区能够正常的接听。在通信方面，常常也需要高频功率放大器如闭路电视。由此可见，高频功率放大器是通信发送设备的重要组成部分，广泛应用在发射机、高频加热装置和微波功率源等待脑子设备中。 高频功率放大器的技术指标包括输出功率、效率、功率增益。带宽和谐波抑制等。这几项指标往往是相互矛盾的，对于不同应用，要有所兼顾。它的主要技术指标是输出功率和效率。由于高频功率放大器的输出功率比较大，耗能比较多，所以工作效率就显得比较重要。放大器的基本原理都是利用输入基极或栅极的信号区控制集电极或是漏极或阳极的直流电源，让这个直流电源输出的功率转变为与输入信号频谱结构相同的输出信号的功率。显然，这个转换的效率不能到100%，因为电子元器件本身还要消耗功率，比如电阻、晶体管、场效应管、电子管等。事实上，这个直流电源输出的功率一部分转化为了交流输出，另一部分主要以热能的形式被集电极或是漏极或阳极所消耗。称为耗散功率。工作效率的提高意味着更加的节能。 学生姓名任务分工学生姓名任务分工学生姓名任务分工韩路云信勇韩硕 赵丹张红菊

实验3 丙类高频功率放大器

实验3 丙类高频功率放大器仿真 高频功率放大电路通常在发射机末级功率放大器和末前级功率放大器中，主要对高频信号的功率进行放大，使其达到发射功率的要求。 在硬件实验中，我们已经对高频功率放大器的幅频特性、负载特性及电路效率进行了测试。在仿真实验中，我们将对放大器的其它特性进行进一步的仿真研究。 一、实验电路： 电路特点：晶体管基极加0.1V的负偏压，电路工作在丙类，负载为并联谐振回路，调谐在输入信号频率上，起滤波和阻抗变换作用。 二、测试内容 （一）高频功率放大电路原理仿真 1、集电极电流Ic与输入信号之间的非线性关系 晶体管工作在丙类的目的是提高功率放大电路的效率，此时晶体管的导通时间小于输入信号的半个周期。因此，集电极电流Ic将是周期的余弦脉冲序列。（1）、当输入信号的振幅有效值为0.75V时，对晶体管集电极电流Ic进行瞬态分析。 设置：起始时间为0.03S，终止时间为0.03005S，输出变量为I(V3)仿真分析。 记录并分析实验结果。 （2）、当输入信号振幅为1V时，对晶体管集电极电流Ic进行瞬态分析，设置同上。 记录并分析实验结果，指出输出信号波形顶部凹陷失真的原因是什么？ 2、输入信号与输出信号之间的线性关系 将电路中R1改取30K，重复上述过程，使用示波器测试电路输出电压波形。 记录并分析实验结果，指出输出信号波形与步骤1的实验结果有何区别？为什么？ （二）高频功率放大电路外部特性仿真测试 1、调谐特性 调谐特性指在R1、V1、V BB、Vcc不变的条件下，高频功率放大电路的Ico、Ieo、Uc等变量随C变化的关系。 将C1改用可变电容器，调C1使电路处于谐振状态（C1=50%），回路阻抗最大，呈纯阻，电流最小，此时示波器显示输出信号幅度最大，电流表显示电流最小值；当改变C1值，回路失谐，回路阻抗变小，回路电流变大,输出波形出现失真。

功率放大电路毕业设计(精华)

功率放大电路设计 目录 1、课程发展史 第一章放大电路的性能指标 1.1 放大倍数 1.2 输入电阻Ri (3) 输出电阻Ro 1.3 输出电阻Ro 1.4 通频带 1.5 失真度 1.6 频率响应 1.7 音调控制范围 1.8 信噪比 第二章功率放大电路概述 2.1 功率放大电路的特点 2.2 主要技术指标 2.3 功率放大电路中的晶体管 2.4 功率放大电路的分析方法 第三章功率放大电路的组成 3.1 为什么共射放大电路不宜用作功率放大电路 3.2 变压器耦合功率放大电路 3.3 无输出变压器的功率电路 3.4 无输出电容的功率放大电路 3.5 桥式推挽功率放大电路 第四章互补功率放大电路 4.1 OCL电路的组成及工作原理

4.2 OCL电路的输出功率及效率 4.3 OCL电路中晶体管的选择 第五章集成功率放大电路 5.1 集成功率放大电路分析 5.2 集成功率放大电路的主要性能指标 5.3 集成功率放大电路的应用 第六章集成功率放大电路的应用 6.1 放大电路的静态分析 6.2 放大电路的动态图解分析 6.3 三极管的低频小信号模型 6.4 共射组态基本放大电路微变等效电路分析法 6.5 共集组态基本放大电路 6.6 共基组态基本放大电路 放大电路中常见问题及答案 本课题小结论 心得 致谢 参考文献 1、课程发展史 模拟电子技术课程的开设近50年，每当电子科学和电子工业发展的关键时刻，教研组都在模拟电子技术课程内容体系上作重大的改革，并及时总结教学改革的经验，进行教材的更新，选用的教材均具有开创性，学科内容始终处于领先水平，在引导和推动我校电子技术教学体系和内容的改革中起着重要作用。

高频实验三 高频丙类谐振功率放大器实验报告

高频实验三高频丙类谐振功率放大器实验报告实验目的： 1. 理解高频振荡电路的谐振条件，并掌握它的基本工作原理； 2. 理解高频功率放大器的基本原理； 3. 掌握高频振荡电路的调谐方法； 4. 熟练掌握高频功率放大器的参数选择和调试方法。 实验器材： 1.高频发生器 2.谐振电路板 3.二级元件（J310晶体管、VMMK-2203二极管、0.2Ω15W电阻） 4.射频电阻 5.多用表 6.示波器 7.功率计 8.负载 实验原理： 1.谐振电路 谐振电路是在特定的频率下，由电感和电容构成的谐振回路，通过它产生的信号波，能够单纯频率的持续振荡，保证了信号的稳定性。在PCB板上我们对谐振电路布线，包括多个元器件的互连、地线的走向等设计严谨，注重缩小回路面积，降低谐振频率，减小谐振面积，从而提高谐振质量和谐振Q值，增强谐振电路稳定性，提高谐振电路的抗干扰能力。 谐振频率的计算公式f=1/(2π（LC）^0.5) 2.高频功率放大器

高频功率放大器是在HF频段（3MHz~30MHz）内的放大器，在电视机、收音机、通信设备等广泛应用中，常采用的是质子放大器，它所具有的功率放大、稳定性好等性能，能胜任各种业余通信需求。 实验步骤： 1.按照谐振电路图在PCB板上完成电路组装，安装元器件之间要严谨紧密。 2.将负载连接到电路的输出端，连接电源，连接示波器和功率计。 3.改变高频发生器的频率，寻找谐振点。 4.调谐谐振电路的电感和电容，使其达到最佳状态。 5.检验电路的信号质量、放大系数和输出功率。 实验结果： 1.通过调谐谐振电路，我们最终定位到了谐振点，稳定的输出正弦波。 2.经过功率计测量，我们发现功率输出效果较为满意。 实验分析： 1.在谐振电路的制作过程中，需要仔细考虑各个元器件之间的互连，并且严格控制回路面积，以提高谐振质量和谐振Q值。 2.对于高频功率放大器的参数调试，需要对电感和电容等元器件进行仔细调谐，以找到最佳状态。

高频丙类功率放大器

实验一：高频丙类功率放大器 前言 在高频范围内为获得足够大的高频输出功率，必须采用高频放大器，高频功率放大器主要用于发射机的未级和中间级，它将振荡产生的信号加以放大，获得足够高频功率后，再送到天线上辐射出去。另外，它也用于电子仪器作未级功率放大器。 高频功率放大器要求功率高，输出功率大。丙类放大器它是紧紧围绕如何提高它的效率而进行的。高频功率放大器的工作频率范围一般为几百KHZ—几十MHZ。一般都采用LC 谐振网络作负载，且一般都是工作于丙类状态，如果要进一步提高效率，也可工作于丁类或戊类状态。 一．实验目的及要求 （一）实验目的 1．进一步了解高频丙类功率放大器的工作原理和调试技术。 2．熟悉负载变化对放大器工作状态的影响及各指标的测试方法。 3．掌握输入激励电压，集电极电压，基极偏置电压变化对放大器工作状态的影响。 （二）实验要求 1．认真阅读本实验教材及有关教材内容 2．熟悉本实验步骤，并画出所测数据表格。 3．熟悉本次实验所需仪器使用方法。 （三）实验报告要求 1．写出本次实验原理及原理框图 2．认真整理记录测试数据及绘出相应曲线图。 3．对测试结果与理论值进行比较分析，找出产生误差的原因，提出减少实验误差的方法。 4．详细记录在调谐和测试过程中发生的故障和问题，并进行故障分析，说明排除过程和方法。 5．本次实验收获，体会以及改进意见。 二．实验仪器及实验板 1．双踪示波器（CA8020）一台 2．高频信号发生器（XFG-7）一台 3．晶体管直流稳压电源一块 4．数字万用表一块 5．超高频毫伏表（DA22）一台 6．直流毫安表一块 7．高频丙类功率放大器实验板一块

丙类高频功率放大器实验报告

[实验报告] 实验名称：丙类高频功率放大器实验 实验目的： 了解丙类功率放大器的工作原理和特点。 掌握丙类功率放大器的电路设计和搭建方法。 测试丙类功率放大器的频率响应和功率输出特性。 实验器材和材料： 电源供应器 变压器 电容器、电阻器、电感器 二极管 功率晶体管 示波器 频谱分析仪 连接线等 实验步骤： 按照设计要求，搭建丙类高频功率放大器电路。 连接电源供应器和变压器，调整电源电压和电流，确保电路工作在适当的参数范围内。 连接示波器和频谱分析仪，用于观察和分析电路的输出波形和频谱。 运行电路，调整输入信号的频率和幅度，记录输出信号的频率响应和功率输出特性。 分析实验结果，总结丙类高频功率放大器的工作性能和优缺点。 实验结果： 测试结果显示，丙类高频功率放大器具有较高的功率放大能力和频率响应范围。 输出信号的失真较小，但存在一定的非线性失真，尤其在低频部分。 功率输出特性受到电源电压和负载阻抗的影响，需要合理调整和匹配以达到最佳性能。 实验结论：通过本实验，我们深入了解了丙类高频功率放大器的工作原理和特点。该放大器具有高功率放大能力和宽频率响应范围，适用于许多高频应用场景。然而，由于其非线性特性，需要注意功率输出的失真问题，并且需要合理调整电源和负载以优化性能。 实验中可能存在的误差和改进方法： 实验中的测量误差和器件非理想性可能会对结果产生一定影响。可以采用更精密的测量仪器和优质的元器件来减小误差。 可以进一步优化电路设计，改进反馈机制和调整工作参数，以提高放大器的线性度和效率。实验参考文献：[列出使用的参考文献和资料] 附注：实验过程中请遵循实验室安全规范，注意电路连接的正确性和稳定性，避免发生意外和设备损坏。 以上为丙类高频功率放大器实验的基本报告框架，具体内容和格式可以根据实验要求和指导老师的要求进行调整。

简述丙类功率放大器的原理

简述丙类功率放大器的原理 丙类功率放大器是一种常见的功率放大器，它的原理可以概述为通过将输入信号分为两个部分，一个部分用于控制开关管的导通，另一个部分则用来控制开关管的关断，从而实现对输入信号的放大。这种设计使得丙类功率放大器具有高效率和低失真的特点，被广泛应用于音频放大、射频通信等领域。 丙类功率放大器的原理基于晶体管（或管子）的非线性导通特性。晶体管的导通和关断是通过基极电流进行控制的。在丙类功率放大器中，晶体管通常使用开关型晶体管（如MOSFET）或具有延迟特性的双极型晶体管（如BJT）。开关型晶体管具有高开关速度和低导通电阻，适用于高频率的应用；而双极型晶体管的导通特性更加符合音频信号的放大需求。 丙类功率放大器的输入信号被分为两个部分，一个部分用于控制晶体管的导通，另一个部分则用来控制晶体管的关断。这样，晶体管只在输入信号正半周期与负半周期的过渡点才会被导通，而在信号的保持期则关闭，从而减小了功率放大器在无信号输入时的功耗。 具体实现时，丙类功率放大器通常采用交叉耦合的方式。即将输入信号通过耦合电容分为正信号和负信号，分别作用于两个晶体管的控制端。在正信号过程中，正信号晶体管导通，负信号晶体管关闭；在负信号过程中，负信号晶体管导通，正信号晶体管关闭。这样，输入信号就被放大到输出端。

需要注意的是，由于丙类功率放大器在正负信号过程中只有一个晶体管处于导通状态，因此输出信号将会出现截止失真。为了解决这个问题，一般会在输出端引入一个滤波电路，对输出信号进行滤波和重构。滤波电路通常由电感和电容组成，用于将输出信号的截止部分滤除，使得输出信号更加接近于原始信号。 总结起来，丙类功率放大器的原理是通过将输入信号分为控制导通和关断的两个部分，利用晶体管的开关特性对输入信号进行放大。由于只有一个晶体管处于导通状态，使得丙类功率放大器具有高效率和低失真的特点。通过引入滤波电路，可以进一步改善输出信号的质量。这种放大器常用于音频放大、射频通信等领域，是一种常见且实用的功率放大器设计。

音频功率放大器毕业论文

音频功率放大器毕业论文 毕业论文：设计并实现一款高保真音频功率放大器 摘要：本文设计并实现了一款高保真音频功率放大器，基于分立元器件构成，采用双极性晶体三极管作为功率输出器件，具有高传输速度、低失真、高带宽等特点。本文首先对音频功率放大器的基本原理进行了介绍，然后对电路的设计方案进行了阐述。通过仿真和实验验证了此音频功率放大器的性能表现。结果表明，所设计的音频功率放大器具有良好的失真和信噪比，达到了高保真放大的要求。 关键词：音频功率放大器、高保真、双极性晶体三极管、失真、信噪比 一、导言 音频功率放大器是音频系统的核心组成部分之一。其作用是为低电平信号提供必要的电流或功率增益，使信号能够在扬声器上正常发声。因此，在音频系统中，音频功率放大器的好坏直接影响着音响的声音质量。目前市场上流行的音频功率放大器多采用集成电路作为输出器，尽管其具有体积小、功耗低等优点，但是其音质表现却无法和分立元器件构成的功率放大器相媲美。因此，本文采用分立元器件构成音频功率放大器，力图实现高保真的声音放大。 二、音频功率放大器的基本原理

音频功率放大器负责将输入信号放大到足够的电平，以驱动扬声器发声。音频功率放大器一般分为三级：前置放大器、驱动放大器和功率放大器。其中，前置放大器将输入的低电平信号放大到足够的电平，驱动放大器将其转换为更大的电流信号，而功率放大器则将其进一步放大，使之达到足够的功率以驱动扬声器发声。 音频功率放大器的输出电路通常采用直流耦合方式，即将输出电路直接耦合到扬声器，使之能够输出正弦波。此外，为了防止QT失稳，输出电路通常采用反相式。为了提升性能，一般会对输出电路进行并联、图桥、毛细管等方式的设计。 三、电路设计方案 1、前置放大器 前置放大器的作用是将输入的信号放大到足够的电平，为后续放大器提供足够的电流。此处采用了双差分放大器作为前置放大器，其电路如下图所示： （图1） 其中，Q1、Q2为输入级，Q3、Q4为相容器，R1、R2为电流源，C1、C2、C3为耦合电容，R3、R4、R5、R6、R7为偏置电阻。 2、驱动放大器 驱动放大器的作用是将前置放大器输出的电流信号转换为电压信号，以便于功率放大器的处理。此处采用了双P极度驱动电路，其电路如下图所示： （图2）

基于丙类谐振功放负载特性分析与调试的探讨

基于丙类谐振功放负载特性分析与调试 的探讨 摘要:丙类功率放大是高频电子线路的重点,文章根据丙类谐振功放电路负 载功能,分析和研究了负载特征对功放线路输出功率和效能的作用，给出了丙型 谐振功放电路调试方案,为电路设计组装提供依据。 关键词:丙类谐振功放;负载特性;分析与调试 0 引言 高频功率放大器的作用是扩大高频信息,并以有效传递大能量信息为目的,它主要使用在各类无线广播发送机中。在数据通信体系中,高频功率放大电路成为 发射器的主要部分,用来对高频信号已调波信息加以能量释放,再经天线使之传播到空中,从而需要输入输出能量较大。输入输出能量较大,从节约电能的角度考虑,效率显得尤为关键。所以,高频功率放大器通常选择效率较大的丙型工作状态,即晶体管集电极电流导通时间等于输入信号零点五个周期的工作状态。同时,对于 滤波掉丙型工作时形成的许多高次谐波信号分量,通过LC谐振输出电路用作选频网络,故称之为丙型谐振功率放大电路。 1丙类谐振功放基本原理 放大高频大讯号使发射器末级得到一定大的发送输出功率，其实质就是一个电能转化。把开关电源供给的直流输出功率转变成交流信号功率输出。一般高频输入功率输出信号放大应用中必须克服的两个问题,一个是高效率输入输出,另一个则是高功率输出。 所谓丙类工作状态是指每一次工作周期内,晶体管集电极的个数在只有小于 零点五个周期之后,才通电流(通过角θ<90°)。集成电路设置在丙型中的最主要

目的就是为了缩短晶体管的基极运行周期,进而减少管耗,并提高输出功率的可靠性。 图1丙类谐振功放基本原理图 图1是丙型谐振功放的原理电路图,包括晶体管、谐振供电回路、输入回路。电路主要由四部分所组成。VCC和VBB指集电极的基区的最大直流输出电源电压。要使膨胀三极管运行在丙类温度下,VBB值必须小于膨胀三极管的最大导通压力uBE(on),当没有输入信号后,电晶体保持在截止状态,即ic=0。 L、C组成滤波匹配网络，RL组成并联谐振电路，主要用于晶体管集电极负载。因为RL值比较大，谐振电路的品质因数比较小，不影响谐振电路对谐波因 子的抑制。 当集电极电路在输入频率快速调谐到ω时（即与高频输入信号的基波谐振时），此谐振传输电路对于基波电流等于纯电压Re。但对于其他任何级别的次高 频谐波，如果输出电路会因失谐而产生小电抗,则可视作故障。直流分量只经过 传输的电感线圈,因此直流电阻很低,也可以看成短路电压。就这样,脉冲电流ic 通过谐振供电回路时,只有在基波输出时才能形成负载下降【1】。 2丙类谐振功放负载特性 从图1可知,VBB、uc、VCC、负载电阻R∑的变化都将对整个集成电路的输出 功率和质量造成影响。由于结晶管集阴极是谐振负载,因为要求高质量的大输出 功率,在电路设计的同时也必须改进,而且R∑的变化也将对结晶管集阴极的质量 产生直接的影响。以下对丙类谐振功放负载特点的研究。

丙类谐振功率放大电路(精)

丙类谐振功率放大电路 3.1 概述 3.2 丙类谐振功率放大与低频功率放大电路一样, 输出功率,效率和非线性失真同样是高频功率放大电路的三个最主要的技术指标.不言而喻, 安全工作仍然是首先必须考虑的问题.在通信系统中, 高频功率放大电路作为发射机的重要组成部分, 用于对高频已调波信号进行功率放大, 然后经天线将其辐射到空间, 所以要求输出功率很大.输出功率大, 从节省能量的角度考虑, 效率更加显得重要.因此, 高频功放常采用效率较高的丙类工作状态, 即晶体管集电极电流导通时间小于输入信号半个周期的工作状态. 同时, 为了滤除丙类工作时产生的众多高次谐波分量, 采用LC谐振回路作为选频网络, 故称为丙类谐振功率放大电路. 显然,谐振功放属于窄带功放电路.对于工作频带要求较宽, 或要求经常迅速更换选频网络中心频率的情况, 可采用宽带功率放大电路.宽带功放工作在甲类状态, 利用传输线变压器等作为匹配网络, 并且可以采用功率合成技术来增大输出功率. 本章着重讨论丙类谐振功放的工作原理,动态特性和电路组成, 对于甲类和乙类谐振功放的性能指标也作了适当介绍, 接着再讨论高频宽带功率放大电路, 最后给出了集成高频功率放大电路的一些实例. 3.2丙类谐振功率放大电路 3.2.1 工作原理 图3.2.1是谐振功率放大电路原理图. 假定输入信号是单频正弦波, 输出回路调谐在输入信号的相同频率上. 根据基尔霍夫电压定律, 可得到以下表达式: uBE=VBB+ub=VBB+Ubmcosωt (3.2.1) uCE=VCC+uc=VCC-Ic1mR∑cosωt=VCC-Ucmcosωt (3.2.2) 其中ub和uc分别是输入信号和输出信号,R∑是回路等效总 PD=VCCIC0 (3.2.3) Po= Ic1mUcm= η= PC=PD-Po 从公式(3.2.1)～(3.2.5)可知, 如果要增大输出功率, 在回路等效总电阻不变的情况下, 需增大Ic1m, 当器件确定时, 就是要增大输入信号振幅Ubm;如果要提高效率, 需增大Ic1m或减小IC0(减小IC0即减小集电极功耗, 通过降低静 态工作点可以实现).所以, 增大输入信号振幅和降低静态工作点是实现大功率高效率的两条重要途径. 图3.2.2是三种不同静态工作点情况时晶体管转移特性分析.其中QA,QB和QC 分别是甲类,乙类和丙类工作时的静态工作点. 在甲类工作状态时, 为保证不失真, 必须满足Ic1m≤I C0, 又Ucm≤VCC(忽略晶体管饱和压降), 所以由公式(3.2.5)可知, 最高效率为50%. 在乙类工作状态时, 集电极电流是在半个周期内导通的尖顶余弦脉冲, 可以用傅氏级数展开为: iC=IC0+Ic1mcos 2ω0t+Ic2mcos2ω0t+…

丙类功率放大器

丙类功率放大器仿真分析 一、概述 随着无线通信技术的高速发展，市场对射频电路的需求越来越大，同时对射频电路的性能要求也越来越高。丙类谐振功率放大器是位于无线发射机末端的重要部件，它通常被用作末级功放，以使发射信号获得较大的输出功率和较高的效率。 在通信电路中，为了弥补信号在无线传输过程中的衰耗要求发射机具有较大的功率输出，通信距离越远，要求输出功率越大。为了获得足够大的高频输出功率，必须采用高频功率放大器。高频功率放大器是无线电发射没备的重要组成部分。在无线电信号发射过程中，发射机的振荡器产生的高频振荡信号功率很小，因此在它后面要经过一系列的放大，如缓冲级、中间放大级、末级功率放大级等，获得足够的高频功率后，才能输送到天线上辐射出去。实际上高频功率放大器不仅仅应用于各种类型的发射机中，而且高频加热装置、高频换流器、微波炉等许多电子设备中都得到了广泛的应用。 本论文对EDA 软件PSPICE 进行了系统的研究，从而掌握了丙类谐振式功率放大器的仿真设计方法。首先，根据电路的性能指标要求，对丙类谐振式功率放大器的电路参数进行工程估算；然后，利用软件对估算的电路进行进一步的精确模拟分析，通过观测、分析丙类谐振式功放的负载特性、放大特性、调制特性的基础上，调整电路路的参数，从而达到优化电路参数的目的，以使电路的各项性能指标满足预期的设计要求。 高频功率放大器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； 谐振功率放大器的特点： ①放大管是高频大功率晶体管，能承受高电压和大电流。 ②输出端负载回路为调谐回路，既能完成调谐选频功能，又能实现放大器输出端负载的匹配。 ③基极偏置电路为晶体管发射结提供负偏压，使电路工作在丙类状态。 ④输入余弦波时，经过放大，集电极输出电压是余弦脉冲波形。

丙类功率放大器

1 前言 随着无线通信技术的高速发展，市场对射频电路的需求越来越大，同时对射频电路的性能要求也越来越高。丙类谐振功率放大器是位于无线发射机末端的重要部件，它通常被用作末级功放，以使发射信号获得较大的输出功率和较高的效率。本次课设用EWB软件对丙类放大器进行了研究，并掌握丙类谐振功率放大器的仿真设计方法。 高频功率放大器（简称高频功放）主要用于放大高频信号或高频已调波（即窄带）信号。由于采用谐振回路作负载，解决了大功率放大时的效率、失真、阻抗匹配等问题，因而高频功率放大器通常又称为谐振功率放大器。就放大过程而言，电路中的功率管是在截止、放大至饱和等区域中工作的，表现出了明显的非线性特性。但其效果:一方面可以对窄带信号实现不失真放大;另一方面又可以使电压增益随输入信号大小变化，即实现非线性放大。根据功放电流导通角可以分为甲类、乙类、丙类等不同类型的放大器。丙类谐振功率放大器是位于无线发射机末端的重要部件，其效率可达到90%，因此它通常被用作末级功放，以使发射信号获得较大的输出功率和较高的效率。本设计对EWB软件进行了系统的研究，从而掌握了丙类谐振式功率放大器的仿真设计方法。

2 丙类功率放大器原理 2.1 设计题目、内容及要求 设计题目：丙类功率放大器的设计 内容及要求： 1.高频丙类功率放大器的设计 2.用相关仿真软件画出电路并对电路进行分析与测试 3.测量高频功率放大器的主要技术指标 4.观察高频丙类功率放大器的负载特性 5.研究输入信号幅度的变化对功率放大器的输入功率、输出功率、总效率的影响 6.研究直流电源电压对高频丙类功率放大器工作状态的影响 2.2 设计原始资料 模拟电路、高频电路理论基础、EWB 软件、计算机一台 2.3 实验原理 利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振放大器。如:图 1 谐振高频功率放大器原理图所示。它是无线发射机中的重要组成部件。根据放大器电流导通角C θ的范围可以分为甲类、乙类、丙类等不同类型的功率放大器。电流导通角愈小，放大器的效率愈高。如甲类功放的导通角0=180c θ，效率η最高也只能达到50%，而丙类功放的导通角c θ0≤90,效率η可达到80%。甲类功率放大器适合作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器。丙类功率放大器通常作为末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。本课设使用的是丙类功率放大器，研究的是是丙类功率放大器的功率及效率。 图1 谐振高频功率放大器原理图

丙类谐振功率放大器电路设计

丙类谐振功率放大器电路设计

目录 1前言 (1) 2 丙类谐振功率放大器 (1) 2.1 BJT使用注意事项 (1) 2.1.1 集电极最大允许电流I CM (2) 2.1.2 集电极最大允许耗散功率P CM (2) 2.1.3 二极管击穿耐量P SB (2) 2.1.4 发射极开路,集电极-基极间反向击穿电压U(BR)CEO (2) 2.2 丙类谐振功率放大器电路 (2) 2.3 丙类谐振功率放大器工作原理 (4) 2.4 丙类谐振功率放大器电路分析 (5) 2.4.1 丙类谐振功率放大器输入端采用自给偏置电路 (5) 2.4.2 丙类谐振功率放大器输出端采用直流馈电电路 (6) 2.4.3 匹配网络 (6) 2.4.4 V BB、V CM、V BM、V CC对丙类谐振功率放大器性能影响分析 (7) 3 丙类谐振功率放大器电路的设计 (11) 3.1 丙类谐振功率放大器设计 (11) 3.1.1 晶体管的选择 (11)

3.1.2 判别三极管类型和三个电极的方法 (13) 3.1.3 电容的选择 (13) 3.2 电路设计与分析 (15) 3.2.1电路设计基本事项 (15) 3.2.2 电路设计与分析 (16) 3.3 电路仿真 (17) 3.3.1 ELECTRONICS WORKBENCH EDA 简介 (17) 3.3.2 基于EWB电路仿真用例 (17) 4 对丙类谐振功率放大器的展望 (19) 结论 (20) 谢辞 (20) 参考文献 (21)

1前言 电子技术迅猛发展。由分立元件发展到集成电路，中小规模集成电路，大规模集成电路和超大规模集成电路。基本放大器是组成各种复杂放大电路的基本单元。弱电控制强电在许多电子设备中需要用到。放大器在当今和未来社会中的作用日益增加。 高频功率放大器是发送设备的重要组成部分之一，通信电路中，为了弥补信号在无线传输过程中的衰耗，要求发射机具有较大的输出功率，而且，通信距离越远，要求输出功率越大。所以，为了获得足够大的高频输出功率，必须采用高频功率放大器。高频功率放大器是无线电发射设备的重要组成部分。丙类谐振功率放大器在人类生活中得到了广泛的应用，而且能高效率的将电源供给的直流能量转换为高频交流输出，研究它具有很高的社会价值。 这里主要介绍放大器核心部件BJT，丙类谐振功率放大器的电路组成及其原理，设计简单丙类谐振功率放大器电路并进行仿真，以及对丙类谐振功率放大器发展的展望。 2 丙类谐振功率放大器 2.1 BJT使用注意事项 晶体管作为放大器的核心部件，为使电路发挥其更高价值，一定要注意，在使用晶体管时，让其工作在安全工作区内，安全工作区如图2-1-1所示。

音频功率放大器的设计与调试本科毕业论文

毕业设计论文 音频功率放大器的设计与调试 孙梦琳 指导老师姓名：程军武 专业名称：应用电子 班级学号：09131148 论文提交日期： 2011 年月日 论文答辩日期： 2011 年月日 2011年月日

摘要 音响技术是专门研究声音信号的转换，传送，记录和重放的一门技术。现代人对听觉水平要求越来越高，所以对音响的音质真实性要求越来越多高，本立体声功率放大器是以集成电路 TDA2030A为主组成的立体声功率放大器，其采用典型的功率放大电路，具有失真小、外围元件少、稳定性高、频响范围宽、保真度 高、功率大等优点，同时采用四运放 GL324A对输入音频信号进行处理及高、低音进行控制，从而更加保证输出声音的音质。这是一款很适合无线电爱好者和音响发烧友自制的音响套材。本功率放大器实际聆听，高音柔美细腻，低音丰满圆润。 关键词： TDA2030A GL324A功率放大

Abstract Audio technology is devoted to the study of voice signal conversion, transmitted, record and playback of a foreign technology. The modern hearing level requirements more and more high, so the sound quality of audio authenticity wants more and more high, the stereo power amplifier is integrated circuit TDA2030A mainly comprised of stereo power amplifier, and its use of typical power amplifier circuit, which distortion is small, less component periphery, high stability, frequency response wide range, high fidelity, large power, etc, and also the SiYun put GL324A input audio signal processing and high, the bass control, and thereby more guarantee the quality sound output. This is a very suitable for radio enthusiasts and audio fancier homemade audio set of materials. The actual power amplifier to listen to, treble gently beautiful exquisite。 Key words: TDA2030A GL324A power amplifier

音频功率放大器的设计毕业论文

单刀音频功率放大器的设计 摘要 本次课程设计题目为音频功率放大器，简称音频功放，音频功率放大器主要用于推动扬声器发声，凡发声的电子产品中都要用到音频功放。 设计中主要采用OP07进行音频放大器的设计，OP07芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。由于OP07具有非常低的输入失调电压（对于OP07A最大为25μV），所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。设计中的音频功率放大器主要由直流稳压电源、前置放大电路、二级放大电路和功率放大电路组成。前置放大电路采用了反相比例运算放大器，二级放大电路用一个低通滤波器和一个高通滤波器组成一个带通滤波器，功率放大电路采用了OCL电路。直流电源采用桥式电路进行整流，输出则采用了三端集成稳压器。 对前置放大电路和二级放大电路进行了输入、输出分析和频率响应分析。对功率放大电路进行了输入和输出功率分析。对直流电源进行了输出电压验证。最后对总电路进行了输入、输出分析、频率响应分析、噪声分析。 关键词：OP07 音频功率放大器

Abstract The curriculum design entitled the audio power amplifier, referred to as audio amplifier, audio power amplifier is mainly used to promote the speaker sound, and where the sound of electronic products to be used in audio amplifier. The main design using the OP07 audio amplifier design, the OP07 chip is a low-noise, non-chopper-stabilized bipolar op amp IC. OP07 has very low input offset voltage (for OP07A 25μV), OP07 in many applications do not require additional zero measures. The design of audio power amplifier by the DC power supply, preamplifier circuit, two amplification circuit and power amplifier circuit. Preamplifier circuit using a reversed-phase proportion of op amp, two amplifier with a low-pass filter and a high-pass filter composed of a band pass filter, power amplifier OCL circuit. The DC power bridge circuit rectifier, the output uses a three-terminal integrated voltage regulator. Preamplifier and two amplifier input, output and frequency response analysis. Power amplifier input and output power analysis. Validation of the output voltage of DC power. Finally, the total circuit input-output analysis, frequency response analysis, noise analysis. Key words:OP07 audio power amplifier