高频放大电路的设计电信077尹哲

1、东 北 石 油 大 学课 程 设 计课 程 高频电子线路 题 目 高频功率放大器的设计 院 系 电子科学学院 专业班级 电信07-7班 学生姓名 尹哲 学生学号 070901140722 指导教师 2011年 3月 4日东北石油大学课程设计任务书课程 高频电子线路题目 高频功率放大器的设计专业 电子信息工程 姓名 尹哲 学号070901140722主要内容、基本要求、主要参考资料等1、主要内容 利用所学的高频电路知识，设计一个高频功率放大器。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。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。2、基本要求 设

2、计一个高频功率放大器，主要技术指标为： (1) 工作中心频率； (2) 输出功率； (3) 负载电阻； (4) 效率。3、主要参考资料 1 阳昌汉. 高频电子线路. 哈尔滨：高等教育出版社，2006. 2 张肃文，陆兆雄. 高频电子线路(第三版). 北京：高等教育出版社，1993. 3 谢自美. 电子线路设计·实验·测试. 武汉：华中科技大学出版社，2000. 4 高吉祥. 电子技术基础实验与课程设计. 北京：电子工业出版社，2002.完成期限 2月28日-3月4日 指导教师 专业负责人 2011 年 2 月 25 日一、电路基本原理：高频功率放大器是发送设备的重要组成部分

3、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。二、电路原理图： 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>1

4、00mw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 >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，其中甲类功放选用晶体管3DG12，丙类功放选择晶体管3DA1。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，如果电流导通角选定，则放大器的工作状态只取决于集电极回

5、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。整个电路的原理图如图1.1所示：图1.1 2级高频功率放大器三、设计过程(相关数据计算及电路工作状态的确定)1、所需器件：器件类别主要参数1、晶体管3DG123DA12、电阻各阻值电阻若干3、电容各值电容若干4、高频磁环镍锌铁氧体磁环（NX-100），10mm×6mm×5mm5、漆包线0.31mm6、电源+

6、UCC=12V2、丙类功率放大器的设计(1)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:=551.25集电极基波电流振幅:0.019A集电极电流最大值为：=0.019/0.436=43.578mA其直流分量为：=*=43.578*0.253=11.025mA电源供给的直流功率PD =Ucc*Ico=132.3mW集电极损耗功率P= PD - PC =32.3mW转换效率= PC/PD=100/132.3=75.6%当本级增益=13dB即20倍放大倍数，晶体管的直流=10时，有：输入功率为：P1=P0/AP=

7、5mW 基极余弦电流最大值为：IBM =ICM /4.36mA 基极基波电流振幅：=4.360.436=1.9mA 输出电压的振幅为UBM=2P1/ IB1M 5.3V(2)计算谐振回路和耦合回路参数丙类功放输入、输出回路均为高频变压器耦合方式，其中基极体电阻Rbb<25,则输入阻抗87.1则输出变压器线圈匝数比为：0.37则这里，我们假设取N3=3和N1=8若取集电极并联谐振回路的电容为C=100pF，则60H用10mm×6mm×5mm磁环来绕制输出变压器，有其中=100H/m , A=, =25mm, L =60H 20(3)基极偏置电路参数计算基极直流偏置电压(

8、其中U10.6V ) UB=U1-UbM COS -1.1V 则射极电阻RE2=/100 取高频旁路电容CE2=0.01f3、甲类功率放大器的设计(1)计算电路性能参数综上所述，知甲类功率放大器输出功率等与丙类功放的输入功率，即：PH=P1=5mW 输出负载等于丙类功放输入阻抗，即RH=87.1 设甲类功率放大器的电路的激励级电路，如图1.2(变压器效率取0.8)图1.2甲类高频功率放大器则集电极输出功率PC=6.25mW ；若取放大器的静态电流ICC=ICM=5mA则集电极电压振幅UCM=2PC/ ICM=2.5V 最佳负载电阻为=0.5k则射极直流负反馈电阻1780 (ICM) 则输出变压

9、器线圈匝数比：2本级功放采用3DG12晶体管，取=30 =13dB即20倍放大倍数则输入功率Pi=P0/AP=0.3125mW，放大器输入阻抗Ri=Rbb+*R3=25+30R3 若取交流负反馈电阻R3=10，则Ri=335，本级输入电压0.46V(2)计算静态工作点综上可知Ui=0时，晶体管射极电位Ueq= Icq * RE1 = 8.9V ,Ubo=9.5VIbo=Ico/=0.17mA 若基极偏置电流I1=5Ibo ，则R2= Ubo/5Ibo11.2k有2.95k 四、电路调试 将上述设计的元件参数，按图1所示电路进行安装(上述未标出的器件参数，以图上标注为准)。先安装第一级放大器，测

10、量调整其静态工作点，使其满足或近似到理论设计值，再安装第二级放大器。测得晶体管3DA1静态时，基极偏置电压Ube=0，静态工作点调整后在进行动态调试。先假定谐振回路已经处于谐振状态，即集电极的负载电阻为纯阻抗。但是回路的初始状态或者在调谐过程中，回出现回路失谐状态，即集电极回路的阻抗呈感性或呈容性，将使回路的等效阻抗下降。这时集电极输出电压减小，集电极电流增大，集电极的耗散功率增加，严重时可能损毁晶体管。为保证元器件安全工作，调谐时可以先将电源电压降低到规定值的，待找到谐振点后，再将升到规定值，然后微调一下回路参数就可以了。回路谐振时，高频电压表的读数应达到最大值，直流毫安表的读数为最小值，示

11、波器检测的波形为不失真基波。五、总结高频功率放大器是发射机的重要组成部分，通过本次设计电路，使我更深刻的认识了，高频功率放大器的工作原理，负载阻抗、输入激励电压、电源电压等对高频谐振功率放大器工作状态的影响；复习了对高频功率放大器的设计方法，并且对高频谐振功率放大器的调谐、调整和主要技术指标的测量方法有了新的认识，使我受益匪浅。本课题采用高频电路知识，根据设计中要实现的功能，在专业指导的老师精心教导下，经过自己认真地分析、实践，确立方案，书写文档，在设计过程中翻阅了大量资料，通过对所得的各种资料的综合分析，提炼出自己需要的信息，从而提高自己的分析能力；通过对主要技术指标的分析，认真体会了设计时

12、的各项技术政策；通过对调试时出现的各种问题的分析与解决，锻炼了独立分析，进行工程设计的能力；通过对电路设计中的某些问题的较为深入的探索，培养了自己的科研工作能力。这次课程设计使我掌握了很多实践知识，在老师和同学的帮助下对专业知识有了进一步的了解。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，进而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。整个设计过程可以说不是很顺利，因为有很多知识已经淡忘，还有很多新的东西没有掌握，所以这次设计在不断的复习、学习中度过，使我受益匪浅，也使我对高频知识有了进一步的了解和掌握，也

13、为今后的学习生活和工作打下良好的基础。参考文献：1 张肃文，陆兆雄. 高频电子线路(第三版). 北京：高等教育出版社，19932 阳昌汉. 高频电子线路. 哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，20003 谢自美. 电子线路设计·实验·测试. 武汉：华中科技大学出版社，20004 高吉祥. 电子技术基础实验与课程设计. 北京：电子工业出版社，20025 诸昌清. 电子线路试验.北京：高等教育出版社，19916 梁宗善. 新型集成电路的应用电子技术基础课程的设计.武汉：华中理工大学出版社，1998东北石油大学课程设计成绩评价表课程名称高频电子线路题目名称高频功率放大器的设计学生姓名尹哲学号070901140722指导教师姓名职称序号评价项目指 标满分评分1工作