具有弱信号放大能力的低频功率放大器的放大部分的设计――1

具有弱信号放大能力的低频功率放大器的放大部分的设计――1

具有弱信号放大能力的低频功率放大器的放大部分的设

计――1

关于《具有弱信号放大能力的低频功率放大器的放大部分的设计与调试心得》文章是原创的文章,分为两个章节进行说明:

本版块是文章之一:主要是说明设计任务的基本要求和设计方案的选择。一、设计任务和基本要求:

设计并制作具有弱信号放大能力的低频功率放大器的放大部分,其基本要求:

在放大通道的正弦信号输入电压幅度为2~700mV,等效负载电阻R 为

8Ω下,放大通道应满足:

1. 额定输出功率Por≥10W;

2. 带宽BW≥800~10000Hz;

3. 在Por 下和BW 内的非线性失真系数≤3%;

4. 在Por 下的功率≥55%;

在前置放大输入端交流接到地时,R=8Ω上的交流声功率≤10mW。

二、方案的实现

根据题目设计要求,可供选择的功率放大器可由分立元件组成,也可由集成电路完成。由分立元件组成的功放,如果电路选择得好,参数恰当,元件性能优越,且制作和调试得好,则性能很可能高过较好的集成功放。许多优质功放均是分立功放。但其中只要有一个环节出现问题或者搭配不当,则性能很可能低于一般集成功放,为了不至于因过载、过流、过热等损坏还得加复杂的保护电路。现在市场上有许多性能优异的集成功放芯片,如

TDA2040A、LM1875、TDA1514 等。集成功放具有工作可靠,外围电路简单,

低频功率放大器电路设计

参加全国大学生电子设计大赛的同学们加 油了! 低频功率放大器设计与总结报告 作者:王汉光 一、任务 设计并制作一个低频功率放大器,要求末级功放管采用分立的大功率MOS 晶体管。 二、要求 1.基本要求 (1)当输入正弦信号电压有效值为5mV时,在8Ω电阻负载(一端接地)上,输出功率≥5W,输出波形无明显失真。 (2)通频带为20Hz~20kHz。 (3)输入电阻为600Ω。 (4)输出噪声电压有效值V0N≤5mV。 (5)尽可能提高功率放大器的整机效率。 (6)具有测量并显示低频功率放大器输出功率(正弦信号输入时)、直流电源的供给功率和整机效率的功能,测量精度优于5%。

2. 发挥部分 (1)低频功率放大器通频带扩展为10Hz~50kHz。 (2)在通频带内低频功率放大器失真度小于1%。 (3)在满足输出功率≥5W、通频带为20Hz~20kHz的前提下,尽可能降低输入信号幅度。 (4)设计一个带阻滤波器,阻带频率范围为40~60Hz。在50Hz频率点输出功率衰减≥6dB。 (5)其他。 摘要: 本系统采用了NE5534p作为前级的电压放大电路来给低通功率放大电路提供输入电压,通过低通功率放大电路将功率放大,由双踪示波器对整个系统的输入输出端进行监测,调节可变电阻,使输出波形无明显失真,从而使输出功率达到指定的输出功率要求。输入的频率范围为20Hz~20kHz。 一.概述: 本系统通过信号发生器输入电压为5mV,频率在20Hz~20kHz范围内的信号,对信号进行功率放大,低通功率放大器模块由+/-15V的直流电源提供,通过前级放大电路将输入电压放大,再由低通功率放大电路进行功率放大。在此期间,用示波器监测低通功率放大模块的输入输出端,观察波形是否失真,以及测量最大最小不失真频率。 二.系统工作原理及分析: 此系统由三部分组成,分别为电源模块、前级放大模块、低频功率放大模块。 如图所示:

微弱信号的检测方案设计

微弱信号的检测方案设计 一、原理分析 针对微弱信号的检测的方法有很多,比如滤波法、取样积分器、锁相放大器等。下面就针对这几种方法做一简要说明。 方案一:滤波法。 在大部分的检测仪器中都要用到滤波方法对模拟信号进行一定的处理,例如隔离直流分量,改善信号波形,防止离散化时的波形混叠,克服噪声的不利影响,提高信噪比等。常用的噪声滤波器有:带通、带阻、高通、低通等。但是滤波方法检测信号不能用于信号频谱与噪声频谱重叠的情况,有其局限性。虽然可以对滤波器的通频带进行调节,但其噪声抑制能力有限,同时其准确性与稳定性将大打折扣。 方案二:取样积分器 取样积分法是利用周期性信号的重复特性,在每个周期内对信号的一部分取样一次,然后经过积分器算出平均值,于是各个周期内取样平均信号的总体便呈现出待测信号的真实波形。由于信号的取样是在多个周期内重复进行的,而噪声在多次重复的统计平均值为零,所以可大大提高信噪比,再现被噪声淹没的波形。 其系统原理图如图2-1所示。 Vo(t) Vr(t)

一个取样积分器的核心组件式是取样门和积分器,通常采用取样脉冲控制RC 积分器来实现,使在取样时间内被取样的波形做同步积累,并将累积的结果保持到下一次取样。 取样积分器通常有定点式和扫描式两种工作模式。定点式是测量周期信号的某一瞬态平均值,经过m 次取样平均后,其幅值信噪比改善为ni si n s V V m V V ;扫描式取样积分器利用取样脉冲在信号波形上延时取样,可用于恢复与记录被测信号的波形,由于其采样过程受到门脉冲宽度的限制,只有在门宽范围内才能被取样。 方案三:锁相放大器 锁相放大器也称为锁定放大器(Lock-In-Amplifier,LIA )。它主要作为一个极窄的带通滤波器的作用,而非一般的滤波器。它的原理是基于信号与噪声之间相关特性之间的差异。锁相放大器即是利用互相关原理设计的一种同步相关检测仪,利用参考信号与被测信号的互相关特性,提取出与参考信号同相位和同频率的被测信号。锁定放大器可在比被测信号强100dB 的噪声干扰中检测出有用信号。其原理框图如图2-3。 锁相放大器的核心部件是鉴相器,它实现了被测信号与参考信号的互相关运算。它把输入信号与参考信号进行比较,当两个信号相位完全 放大器 带通滤波 鉴相器 低通滤波器 移相器 本地振荡器 Vs(t)+Vn(t V o

音频功率放大器设计详解

音频功率放大器设计 一、设计任务 设计一个实用的音频功率放大器。在输入正弦波幅度≤5mV,负载电阻等于8Ω的 条件下,音频功率放大器满足如下要求: 1、最大输出不失真功率P OM≥8W。 2、功率放大器的频带宽度BW≥50Hz~15KHz。 3、在最大输出功率下非线性失真系数≤3%。 4、输入阻抗R i≥100kΩ。 5、具有音调控制功能:低音100Hz处有±12dB的调节范围,高 音10kHz处有±12dB的调节范围。 二、设计方案分析 根据设计课题的要求,该音频功率放大器可由图所示框图实现。 下面主要介绍各部 分电路的特点及要求。 图1 音频功率放大器组成框图 1、前置放大器 音频功率放大器的作用是将声音源输入的信号进行放大,然后输

出驱动扬声器。声音源 的种类有多种,如传声器(话筒)、电唱机、录音机(放音磁头)、CD唱机及线路传输等,这些声音源的输出信号的电压差别很大,从零点几毫伏到几百毫伏。一般功率放大器的输入灵敏度是一定的,这些不同的声音源信号如果直接输入到功率放大器中的话,对于输入过低的信号,功率放大器输出功率不足,不能充分发挥功放的作用;假如输入信号的幅值过大,功率放大器的输出信号将严重过载失真,这样将失去了音频放大的意义。所以一个实用的音频功率放大系统必须设置前置放大器,以便使放大器适应不同的的输入信号,或放大,或衰减,或进行阻抗变换,使其与功率放大器的输入灵敏度相匹配。另外在各种声音源中,除了信号的幅度差别外,它们的频率特性有的也不同,如电唱机输出信号和磁带放音的输出信号频率特性曲线呈上翘形,即低音被衰减,高音被提升。对于这样的输入信号,在进行功率放大器之前,需要进行频率补偿,使其频率特性曲线恢复到接近平坦的状态,即加入频率均衡网络放大器。 对于话筒和线路输入信号,一般只需将输入信号进行放大和衰减,不需要进行频率均衡。前置放大器的主要功能一是使话筒的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配;二是使前置放大器的输出电压幅度与功率放大器的输入灵敏度相匹配。由于话筒输出信号非常微弱,一般只有100μV~几毫伏,所以前置放大器输入级的噪声对整个放大器的信噪比影响很大。前置放大器的输入级首先采用低噪声电路,对于由晶体管组成的分立元件组成的前置放大器,首先要选择低

低频功率放大器毕业设计论文

低频功率放大器 毕业设计论文 【摘要】实用低频功率放大器主要应用是对音频信号进行功率放大,本文介绍了具有弱信号放大能力的低频功率放大器的基本原理、内容、技术路线。整个电路主要由稳压电源、前置放大器、功率放大器、波形变换电路和保护电路共五部分构成。稳压电源主要是为前置放大器、功率放大器提供稳定的直流电源。前置放大器主要是电压的放大。功率放大器实现电流、电压的放大。波形变换电路是将正弦信号电压变换成规定要求的方波信号。设计的电路结构简洁、实用,充分利用到了集成功放的优良性能。实验结果表明该功率放大器在带宽、失真度、效率等方面具有较好的指标、较高的实用性,为功率放大器的设计提供了广阔的思路 本设计的低频功率放大器同时还具有测量显示功率输出、电源供给功率和整机效率的功能。本文首先对功率放大器的课题背景作简要的说明,随后对功率放大器的一些基础知识进行介绍。最后,本文具体叙述实用低频功率放大器的安装与调试,并对电路在工作中易出现的失真情况做了细致的分析。 关键字:前置放大;功率放大;稳压电源电路;

Low frequency power amplifier design graduate paper 【 abstract 】 practical low frequency power amplifier is mainly used for audio signal power amplifier, this paper introduces the weak signal amplifier ability has the low frequency power amplifier, the basic principle of content, the technical route. The main circuit by manostat, preamplifier, power amplifiers, wave transform circuit and the protection circuit of five parts. Manostat primarily for pre-amplifier, power amplifier provide stable dc power. The preamplifier mainly is the voltage scaling. Power amplifier realize current, voltage scaling. Wave transform circuit is will sine signal voltage transform into the requirements of square wave signal. The design of the structure is simple, practical circuit, make full use of the performance of the integrated amplifier. The experimental results show that the power amplifier in bandwidth, distortion degree, efficiency has good index, higher practicability, for power amplifier design offers wide thinking The design of the low frequency power amplifier and at the same time also has measurement shows power output, power supply power and the efficiency of the function. This paper first to power amplifier background of the topic be briefly and then some basic knowledge of power amplifier is introduced. Finally, this paper describes the low frequency power amplifier specific practical installation and commissioning, and in the work of circuit to occur during the distortion of the situation did meticulous analysis. Key word: preamplifier; Power amplifier; Stabilized voltage power supply circuit;

OCL功率放大器的设计报告

课程设计报告 题目:由集成运放和晶体管组成的OCL 功率放大器的设计 学生:郭二珍 学生学号:1008220107 系别:电气学院 专业:自动化 届别:2015年 指导教师:廖晓纬 电气信息工程学院制 2014年3月

OCL功率放大器的设计 学生:郭二珍 指导老师:廖晓纬 电气学院10级自动化 1、绪论 功率放大器(简称功放)的作用是给音频放大器的负载R L(扬声器)提供一定的输出功率。当负载一定时,希望输出的功率尽可能大,输出信号的非线性失真尽可能地小,效率尽可能高。 OCL是英文Output Capacitor Less的缩写,意为无输出电容的功率放大器。采用了两组电源供电,使用了正负电源。在输入电压不太高的情况下,也能获得较大的输出频率。省去了输出端的耦合电容,使放大器的频率特性得到扩展。OCL功率放大器是一种直接耦合的功率放大器,它具有频响宽、保真度高、动态特性好及易于集成化等特点。性能优良的集成功率放大器给电子电路功放级的调试带来了极大的方便。集成功率放大电路还具有输出功率大、外围元件少、使用方便等优点,因此在收音机、电视机、扩音器、伺服放大电路中也得到了广泛的应用。 功率放大器可分为三种工作状态:(1)甲类工作状态Q点在交流负载的中点,输出的是一种没有削波失真的完整信号,但效率较低。(2)乙类工作状态Q点在交流负载线和IB=0输出特性曲线的交界处,放大器只有半波输出,存在严重的失真。(3)甲乙类工作状态Q点在交流负载线上略高于乙类工作点处,克服了乙类互补电路产生交越失真,提高了效率。

因此,本设计可采用甲乙类互补电路。 2、容摘要 本设计中要求设计一个由集成运放和晶体管组成的OCL功率放大器。在输入正弦波幅度Ui等于200mV,负载电阻R L等于8Ω的条件下最大输出不失真功率P o≥2W,功率放大器的频带宽度BW≥80Hz~10KHZ 功率放大电路实质上是能量转换电路,它主要要求输出功率尽可能大,效率尽可能的高,非线性失真尽可能要小,功率器件的散热较好。 本设计选用的是双电源供电的OCL互补推挽对称功放电路。 此推挽功率放大器的工作状态为甲乙类,其目的是为了减少“交越失真”。 由于两管的工作点稍高于截止点,因而均有一很小的静态工作电流I CQ。这样,便可克服管子的死区电压,使两管交替工作处的负载中电流能按正弦规律变化,从而克服了交越失真。 OCL互补推挽对称功放电路一般包括驱动级和功率输出级,前者为后者提供一定的电压幅度,后者则向负载提供足够的信号频率,以驱动负载工作。

低频功率放大器报告

2013年课程设计实验报告实用低频功率放大器 学院: 班级: 姓名: 学号: 序号: '

一、任务: 设计并制作具有弱信号放大能力的低频功率放大器。其原理示意图如下: 二、技术指标: 1.基本要求: (1)在放大通道的正弦信号输入电压幅度为(50~700)mV,等效负载电阻RL为8Ω下,放大通道应满足: a.额定输出功率POR≥10W; b.带宽BW≥(50~10000)HZ; c.在POR下和BW内的非线性失真系数≤3%; ~ d.在POR下的效率≥55%; e.在前置放大处级输入端交流短接到地时,RL=8Ω上的交流声功率≤10mV (2)自行设计满足本设计任务要求用的稳压电源,画出实际的直流稳压电源原理图即可。 2.发挥部分 (1)放大器的时间响应: a.方波产生由外供正弦信号源经变换电路产生正、负极性的对称方波;频率为 1000HZ;上升和下降时间≤1us;峰—峰值电压为200mVP-P。用上述方波激励放 大通道时,在RL=8Ω下,放大通道应满足。 b. 额定输出功率POR≥10W; c.在POR下输出波形上升和下降时间≤12us; d.在POR下输出波形顶部斜降≤2%; e.在POR下输出波形过冲量≤5%; (2)放大通道性能指标的提高和实用功能的扩展(例如:提高工作效率、减小非线性失真) 3., 4.要求: 设计与总结报告;方案设计与论证,理论分析与计算,电路图,测试方法与数据,结果分析,要有特色与创新 主要参考元件:LM1875、LF353、LM311、UA741、NE5532

三、方案设计: 1.波形转换电路 先经过前级放大后再直接采用施密特触发器进行变换与整形。而施密特电路可用高精度、高速运算电路搭接而成,利用稳压管将电压稳定在6.2 V左右,然后利用电阻分压得到要求的正负对称的峰一峰值为200 mV 的方波信号。运放选用NE5532,施密特电路采用高精度、高速运算放大器LF357。 用multisim软件画电路图如下: 仿真后波形如下: 产生方波 #

微弱信号检测的前置放大电路设计

微弱信号检测的前置放大电路设计 摘要:针对精准农业中对微弱信号检测的技术需求,论文设计了以电流电压转换器,仪表放大器和低通滤波器为主要结构的微弱信号检测前置放大电路。结合微弱信号的特点讨论了电路中噪声的抑制和隔离,提出了电路元件的选择方法与电路设计中降低噪声干扰的注意事项。本文利用集成程控增益仪表放大器PGA202设计了微弱信号检测前置放大电路,并利用微弱低频信号进行了测试,得到了理想的效果。 1、引言 精准农业主要是依据实时获取的农田环境和农作物信息,对农作物进行精确的灌溉、施肥、喷药,最大限度地提高水、肥和药的利用效率,减少环境污染,获得最佳的经济效益和生态效益[1]。农田环境和农作物信息的准确获取取决于可靠的生物传感技术。如常规精准灌溉主要关注空气的温度、湿度和土壤的含水量,利用这些参数的变化控制对农作物的灌溉,而作物自身产生的一些信号能够更准确的反映其自身的生理状况,通过检测这些信号控制灌溉可以使灌溉更精确。目前精准灌溉技术正朝着以环境信息和农作物生理信息相结合为控制依据的方向发展,为此各种生物传感器如植物电信号传感器、植物茎流传感器等应运而生。但一般作物自身生理状况产生的信号极其微弱,往往电流信号只能达到纳安级,电压信号也只能达到微伏级。为有效的利用这些信号,应首先对其进行调理,本文根据植物生理信号的特点设计了适合此类微弱信号检测的前置放大电路。 2、电路基本结构 生物传感器所产生的信号一般为频率较低的微弱信号,检测不同的植物生理参数,可能得到电压或电流信号。对于电流信号,应首先把电流信号转换成为电压信号,通过放大电路的放大,最后利用低通滤波器,滤除混杂在信号中的高频噪声。微弱信号检测前置放大电路的整体结构如图1。 考虑到传感器产生的信号非常微弱,很容易受到噪声的污染,所以放大电路选择仪表放大器结构。仪表放大器拥有差分式结构,对共模噪声有很强的抑制作用,同时拥有较高的输入阻抗和较小的输出阻抗,非常适合对微弱信号的放大。另外为了使输出电压在高频段以更快的速度下降,提高低通滤波器滤除噪声的能力,这里选择了二阶低通滤波器。微弱信号检测前置放大电路原理图如图2。生物传感器产生的生物信号通常具有很大的动态范围,达到几个数量级,原理图中R2 为可变电阻,通过改变R2 的阻值,可以改变仪表放大器的放大倍数,从而适应放大不同大小的微弱信号。

大功率功率放大器电路的设计

大功率功率放大器电路设计 大功率功率放大器电路设计 一. 设计理念及实现方式 (1)能推4Ω、2Ω等双低音的“大食”音箱以及专业类大粗音圈的各类专业箱。 (2)要省电、噪声小,发热量小。 (3)音质要好,能适合家居使用和专业使用。 第一点的实现就是要有大的推动功率。由于目前居室客厅面积有不断扩大的趋势,100W ×2以下功放已显得有些“力不从心”,所以本功放设计为4ΩQ 时360W ×2,2Ω时720W ×2。 第二点的实现就是电路工作在静态时的乙类小电流,靠大水塘级电容和电阻进行滤波降噪,使功放级噪声极小。而电路的工作状态又决定了电路元件的发热量很小,与一般乙类电路相当。配备的大型散热系统是为了应付连续大功率、低阻抗输出时的安全、可靠。 第三点的实现是本功放板的主要目标。目前公认的是:甲类、MOS、电子管音质好,所以本功放要达到甲类、MOS、电子管的音质。 二.大功率输出的实现 要实现大功率,首先是电源容量要大。本功放配置的电源是在截面积为35mm ×60mm的环形铁心上绕制的环牛。一次侧为1.0mm线绕484圈,二次侧为1.5mm双线并绕100圈。 整流为两只40A全桥做双桥整流,滤波为4只47000 uF电容 2只2.7kΩ电阻并接在正负电源上,使电压稳定在±62V。如电压过高可减小电阻到2.2kΩ,过低可加大电阻到3kΩ,功率用3W以上的。 除电源外,要实现大功率输出,特别是驱动“大食”音箱,要求功放输出电流能力要强,本功放每声道选用6对2SD1037管做准互补输出,可驱动直流电阻低达0.5Ω的“大食”音箱。所以4Ω时360W×2、2Ω时720W×2是有保障的。 三. 甲类、MOS、电子管音质的实现 目前人们公认的甲类、MOS、电子管的音质最好,所以本功放电路设计动态时工作于甲类的最佳状态,偏流随信号大小而同步增减,所以音质是有技术保障的。而在此工作状态下,即使更换几只一般的MOS管,对音质的提高也不明显。下面给出其原理图,如图1所示。从图1上可见到本原理图相当简洁,比一般乙类或甲乙类准互补电路还节省元件。而通过在电路板上改变一只电阻的接法就可方便地在本电路与准互补乙类或甲乙类之间变换。 四.绿色环保概念的实现 对本功放来说,实现低耗电、低噪声污染、低热辐射污染是通过以下措施实现的: (1)本功放空载时只有小电流级工作,而功率管基极电压只有0.45V,基本上是截止的,所以比一般乙类耗电少,属节电型功放。

高频小信号放大器实验报告

基于Multisim的通信电路仿真实验 实验一高频小信号放大器 1.1 实验目的 1、掌握高频小信号谐振电压放大器的电路组成与基本工作原理。 2、熟悉谐振回路的调谐方法及测试方法。 3、掌握高频谐振放大器处于谐振时各项主要技术指标意义及测试技能。 1.2 实验内容 1.2.1 单调谐高频小信号放大器仿真 图1.1 单调谐高频小信号放大器 1、根据电路中选频网络参数值,计算该电路的谐振频率ωp。 ωp=1/(L1*C3)^2=2936KHz fp=ωp/(2*pi)=467KHz 2、通过仿真,观察示波器中的输入输出波形,计算电压增益Av0。

下图中绿色为输入波形,蓝色为输出波形 Avo=Vo/Vi=1.06/0.252=4.206 3、利用软件中的波特图仪观察通频带,并计算矩形系数。 通频带BW=2Δf0.7=7.121MHz-28.631KHz=7.092MHz 矩形系数Kr0.1=(2Δf0.1)/( 2Δf0.7)= (14.278GHz-9.359KHz)/7.092MHz=2013.254 4、改变信号源的频率(信号源幅值不变),通过示波器或着万用表测量输出

电压的有效值,计算出输出电压的振幅值,完成下列表,并汇出f~Av 相应的图,根据图粗略计算出通频带。 Fo(KHz ) 65 75 165 265 365 465 1065 1665 2265 2865 3465 4065 Uo(mV ) 0.66 9 0.76 5 1 1.05 1.06 1.06 0.97 7 0.81 6 0.74 9 0.65 3 0.574 0.511 Av 2.65 5 3.03 6 3.96 8 4.16 7 4.20 6 4.20 6 3.87 7 3.23 8 2.97 2 2.59 1 2.278 2.028 5、在电路的输入端加入谐振频率的2、4、6次谐波,通过示波器观察图形,体会该电路的选频作用。 2次谐波 4次谐波

常用低频功率放大器

常用低频功率放大器

第4章低频功率放大器 【课题】 4.2常用低频功率放大器 【教学目的】 1.会识读OTL、OCL功放电路的电路图。 2.理解OCL和OTL功放电路的工作原理。 3.理解产生交越失真原因、掌握消除交越失真的方法。 4.会计算OCL、OTL功放电路的最大输出功率。 5.了解功放器件的选用及安全使用常识。 【教学重点】 1.OCL和OTL功放电路组成、主要元件的作用及工作原理。 2.消除交越失真的方法。 3.计算OCL、OTL功放电路的最大输出功率。 4.功放器件的选用及安全使用常识。 【教学难点】 1.产生交越失真的原因及消除方法。 2.OCL功放电路主要元件的作用及工作原理。 3.OTL功放电路主要元件的作用及工作原理。【教学参考学时】

4学时 【教学方法】 讲授法、分组讨论法。 【教学过程】 一、引入新课 复习低频功率放大器的分类。 二、讲授新课 4.2.1 OCL功率放大器 一、未设偏置电路的OCL功放电路 1.电路组成特点 (1)由一对特性参数基本相同,导电类型不同的功放管V1(NPN管)和V2(PNP管)组成的射极输出器构成,如图4.2所示。 (2)电路输出端采用直 接耦合。 (3)电路采用双电源供 电。 (4)电路未设置偏置电 V c 路,静态时两功放管均处于截止状态,即电路工作在乙类状态。

2.电路工作原理 (1)静态时,由于V 1和V 2特性相同,供电电源对称,使功放管发射极到地的电压,即中点电位V A =0,功放管V 1、V 2均截止,电路中无功率损耗。 (2)当输入交流信号v i 为正半周期时, V 1正偏导通,V 2反偏截止, 信号经V 1管放大,V 1管集电极电流i c1流经负载R L ,在R L 上形成输出电压v o 的正半周,如图4.3(教材图4.6)所示,其电流方向如图 4.2中箭头所示。 (3)当v i 为负半周时,V 1反偏截止,V 2正偏导通, 信 号经V 2管放大,V 2管集电极电流i c2流经R L ,在R L 上形成输出电压v o 的负半周,电流方向与正半周相反。 因此,在输入信号变化一个周期内,V 1、V 2交替半周导通,犹如一推一挽,在负载上合成完整的信号波形。 3.电路存在交越失真 (1)交越失真 输出波形在正、负半周的交替处产生失真称为交越失真,如图4.3所示。 (2)产生交越失真的原因 电路未设置偏置电路,功放管因静态电流为零,处于截止状态。在输入信号v i 小于死区电压时,三极管不能导通,造成两功放管在输出信号的正、负半周交接处 V c 交越 图

高频小信号放大器的设计

高 频 小 信 号 放 大 器 设 计 学号:320708030112 姓名:杨新梅 年级:07电信本1班 专业:电子信息工程 指导老师:张炜 2008年12月3日

目录 一、选题意义 (3) 二、总体方案 (4) 三、各部分设计及原理分析 (7) 四、参数选择 (11) 五、实验结果 (17) 六、结论 (18) 七、参考文献 (19)

一、选题的意义 高频小信号放大器是通信设备中常用的功能电路,它所放大的信号频率在数百千赫至数百兆赫。高频小信号放大器的功能是实现对微弱的高频信号进行不失真的放大,从信号所含频谱来看,输入信号频谱与放大后输出信号的频谱是相同的。 高频小信号放大器的分类: 按元器件分为:晶体管放大器、场效应管放大器、集成电路放大器; 按频带分为:窄带放大器、宽带放大器; 按电路形式分为:单级放大器、多级放大器; 按负载性质分为:谐振放大器、非谐振放大器; 其中高频小信号调谐放大器广泛应用于通信系统和其它无线电系统中,特别是在发射机的接收端,从天线上感应的信号是非常微弱的,这就需要用放大器将其放大。高频信号放大器理论非常简单,但实际制作却非常困难。其中最容易出现的问题是自激振荡,同时频率选择和各级间阻抗匹配也很难实现。本文以理论分析为依据,以实际制作为基础,用LC振荡电路为辅助,来消除高频放大器自激振荡和实现准确的频率选择;另加其它电路,实现放大器与前后级的阻抗匹配。

二、总体方案 高频小信号调谐放大器简述: 高频小信号放大器的功用就是无失真的放大某一频率范围内的信号。按其频带宽度可以分为窄带和宽带放大器,而最常用的是窄带放大器,它是以各种选频电路作负载,兼具阻抗变换和选频滤波功能。对高频小信号放大器的基本要求是: (1)增益要高,即放大倍数要大。 (2)频率选择性要好,即选择所需信号和抑制无用信号的能力要强,通常用Q值来表示,其频率特性曲线如图-1所示,带宽BW=f2-f1= 2Δf0.7,品质因数Q=fo/2Δf0.7. 图-1频率特性曲线

功率放大器的设计

功率放大器的仿真设计 0 引言 各种无线通信系统的发展,大大加速了半导体器件和射频功率放大器的研究进程。射频功率放大器在无线通信系统中起着至关重要的作用,它的设计好坏影响着整个系统的性能。因此,无线系统需要设计性能良好的放大器。而且,为了适应无线系统的快速发展,产品开发的周期也是一个重要因素。另外,在各种无线系统中由于不同调制类型和多载波通信的采用,射频工程师为减小功率放大器的非线性失真,尤其是设计无线基站应用的高功率放大器时面临着巨大的挑战。采用EDA工具软件进行电路设计可以掌握设计电路的性能,进一步有环设计参数,同时达到加速产品开发进程的目的。 功率放大器(PA)在整个无线通信系统中是非常重要的一环,因为它的输出功率决定了通信距离的长短,其效率决定了电池的消耗程度及使用时间。 1 功率放大器基础 1.1 功率放大器的种类 根据输入与输出信号间的大小比例关系,功率放大器可分为线性放大器与非线性放大器两种。属于线性放大器的有A类、B类及AB类放大器;属于非线性的则有C类、D类、E类、F类等类型的放大器。 (1) A类放大器是所有类型功率放大器中线性最高的,其功率元件在输入信号的全部周期内均导通,即导通角为360°,但其效率却非常低,在理想状 态下效率仅达到50%,而在实际电路中,则仍限制在30%以下。 (2) B类功率放大器的功率元件只在输入正弦波之半周期内导通,即导通角仅为180°,其效率在理想状态下可达到78%,但在实际电路中所达到的效 率不会超过60%。 (3) AB类功率放大器的特性介于A类和B类放大器之间,其功率元件偏压在远比正弦波信号峰值小的非零直流电流,因此导通角大于180°但远小于360°。一般情况下,其效率介于30%~60%之间。 (4) C类功率放大器的功率元件的导通时段比半周期短,即导通角小于180°。 其输出波形为周期性脉冲,必须并联LC滤波电路后,才可得到所需要的正弦波。在理论上,C类放大器的效率可达到100%,但在实际电路中仅能

功率放大器设计(DOC)

电子电路设计实践 设计题目:直流稳压电源设计 系别:电气工程学院专业:电子信息工程 班级:2011级1 班姓名:腾伟峰 学号:201151746 指导教师:张全禹 时间:2013年3月17日 绥化学院电气工程学院

高频功率放大器 1设计要求 1.1 已知条件 +VCC=+12V,晶体管3DG130的主要参数为PCM=700mW,ICM=300mA,VCES≤0.6V,hfe≥30,fT≥150MHz,放大器功率增益AP≥6dB。晶体管3DA1的主要参数为PCM=1W,ICM=750mA,VCES≥1.5V,hfe≥10,fT=70MHz,AP≥13dB。 1.2 主要技术参数 输出功率P0≥500mW,工作中心频率f0≈5MHz,效率η>50%,负载RL=50Ω。 1.3 具体要求 分析高频功率放大器原理,通过给定的技术指标要求确定甲类功率放大器和丙类谐振功率放大器设计的工作状态和计算出电路中各器件参数,利用电子设计工具软件multisim对电路进行仿真测试,分析电路的特性。

2原理分析 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,并且不干扰相邻信道的通信。高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。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。 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。图 1为丙类谐振功率放大器。 图 1 丙类谐振功率放大器

高频小信号放大器与高频功率放大器的仿真分析

1 课程名称: 高频电路原理 实验名称:高频小信号放大器与高频功率放大器的仿真 一、实验目的: 1.进一步掌握高频小信号调谐放大器和高频功率放大器的工作原理和基本电路结构。 2.掌握高频小信号调谐放大器和高频功率放大器的调试方法。 3.掌握高频小信号调谐放大器各项技术参数(电压放大倍数,通频带,矩形系数)的测试方法。 4.熟练掌握multisim 软件的使用方法,并能够通过仿真而了解到电路的一些特性以及各电路原件的作用 二、实验原理 (一)单调谐放大器 小信号谐振放大器是通信机接收端的前端电路,主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大。其实验单元电路如图1-1(a )所示。该电路由晶体管Q 1、选频回路T 1二部分组成。它不仅对高频小信号进行放大,而且还有一定的选频作用。本实验中输入信号的频率f S =12MHz 。基极偏置电阻W 3、R 22、R 4和射极电阻R 5决定晶体管的静态工作点。可变电阻W 3改变基极偏置电阻将改变晶体管的静态工作点,从而可以改变放大器的增益。 表征高频小信号调谐放大器的主要性能指标有谐振频率f 0,谐振电压放大倍数A v0,放大器的通频带BW 及选择性(通常用矩形系数K r0.1来表示)等。 放大器各项性能指标及测量方法如下: 1.谐振频率 放大器的调谐回路谐振时所对应的频率f 0称为放大器的谐振频率,对于图1-1(a )所示电路(也是以下各项指标所对应电路),f 0的表达式为 ∑ = LC f π210 式中,L 为调谐回路电感线圈的电感量;

∑C 为调谐回路的总电容,∑C 的表达式为 ie oe C P C P C C 2 221++=∑ 式中, C oe 为晶体管的输出电容;C ie 为晶体管的输入电容;P 1为初级线圈抽头系数;P 2为次级线圈抽头系数。 谐振频率f 0的测量方法是: 用扫频仪作为测量仪器,测出电路的幅频特性曲线,调变压器T 的磁芯,使电压谐振曲线的峰值出现在规定的谐振频率点f 0。 2.电压放大倍数 放大器的谐振回路谐振时,所对应的电压放大倍数A V0称为调谐放大器的电压放大倍数。A V0的表达式为 G g p g p y p p g y p p v v A ie oe fe fe i V ++-=-=-=∑2 22 1212100 式中,∑g 为谐振回路谐振时的总电导。要注意的是y fe 本身也是一个复数,所以谐振时输出电压V 0与输入电 压V i 相位差不是180o 而是为180o+Φfe 。 A V0的测量方法是:在谐振回路已处于谐振状态时,用高频电压表测量图1-1(a )中输出信号V 0及输入信号V i 的大小,则电压放大倍数A V0由下式计算: A V0 = V 0 / V i 或 A V0 = 20 lg (V 0 /V i ) d B 3.通频带 由于谐振回路的选频作用,当工作频率偏离谐振频率时,放大器的电压放大倍数下降,习惯上称电压放大倍数A V 下降到谐振电压放大倍数A V0的0.707倍时所对应的频率偏移称为放大器的通频带BW ,其表达式为 BW = 2△f 0.7 = f 0/Q L 式中,Q L 为谐振回路的有载品质因数。 分析表明,放大器的谐振电压放大倍数A V0与通频带BW 的关系为 ∑ = ?C y BW A fe V π20 上式说明,当晶体管选定即y fe 确定,且回路总电容∑C 为定值时,谐振电压放大倍数A V0与通频带BW 的乘积为一常数。这与低频放 大器中的增益带宽积为一常数的概念是相同的。 通频带BW 的测量方法:是通过测量放大器的谐振曲线来求通频带。测量方法可以是扫频法,也可以是逐点法。逐点法的测量步骤是:先调谐放大器的谐振回路使其谐振,记下此时的谐振频率f 0及电压放大倍数A V0然后改变高频信号发生器的频率(保持其输出电压V S 不变),并测出对应的电压放大倍数A V0。由于回路失谐后电压放大倍 数下降,所以放大器的谐振曲线如图1-2所示。

低频功率放大器

学科分类号 本科学生电子课程设计论文 题目:低频功率放大器 姓名罗清 学号2006180824 院(系)工学院 专业、年级 0 6 电子技术教育 指导教师兰浩老师 2008年9月5日

指导教师评定成绩 评审基元评审要素评审内涵满分 指导教师 实评分 选题质量15% 目的明确 符合要求 选题符合专业培养目标,体现学科、专业特点和教学 计划的基本要求,达到课程设计论文综合训练的目的。 5 理论意义或 实际价值 符合本学科的理论发展,有一定的学术意义;对经济建 设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进 行研究,具有一定的实际价值。 5 选题恰当题目规模适当,难易度适中;有一定的科学性。 5 能力水平50% 查阅文献 资料能力 能独立查阅相关文献资料,归纳总结本论文所涉及的 有关研究状况及成果。 10 综合运用 知识能力 能运用所学专业知识阐述问题;能对查阅的资料进行整 理和运用;能对其科学论点进行论证。 10 研究方案的 设计能力 整体思路清晰;研究方案合理可行。 5 研究方法和手 段的运用能力 能运用本学科常规研究方法及相关研究手段(如计算机、 实验仪器设备等)进行实验、实践并加工处理、总结信 息。 20 外文应用 能力 能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外 文参考书目(特殊专业除外)体现一定的外语水平。 5 设计论文35% 写作水平论点鲜明;论据充分;条理清晰;语言流畅。15 写作规范 符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量 和单位、各种资料引用规范化、符合标准。 10 论文篇幅5000字左右。10 实评总分成绩等级 指导教师评审意见: 指导教师签名:说明:评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级,实评总分90—100分记为优秀,80—89分记为良好,70—79分记为中等,60—69分记为及格,60分以下记为不及格。

基于相关检测的微弱信号放大电路设计

基于相关检测的锁定放大器的设计 颜涛(509100318)吴明赞 (南京理工大学江苏南京 210094) 摘要:相干检测技术是利用参考信号与有用信号具有相关性,而与噪声互不相关的性质,从而通过互相关系运算来削弱噪声,达到提高信噪比的1种微弱信息检测技术。相干检测技术是众多微弱信号检测技术中能够使信噪比改善最大,恢复信号原形的最佳技术。 关键词:微弱信号,相干检测,锁定放大 Correlation-based detection of the design of lock-in amplifier Yan Tao Wu Mingzan (School of Automation,NUST,Nanjing210094,China) Abstract:The coherent detection technology is the use of the reference signal and the useful signal has correlation with the nature of the noise unrelated to the relationship among the operations to weaken through the noise, to improve the signal to noise ratio of 1 kinds of weak information detection technology. Coherent detection technology is the large number of weak signal detection technology that can make the greatest signal to noise ratio to improve and restore the signal prototype of the best technology. Key words: weak signal, coherent detection, Lock-in Amplifier 1 引言 微弱信号是指深埋在背景噪声中的极其微弱的有用信号。随着科学技术的不断发展,被噪声掩盖的各种微弱信号的检测(如、弱光、微温差、微振动、弱磁、微电流等)愈来愈受到人们的重视。而对于众多的微弱量一般都通过各种传感器、放大器作非电量转换的,使检测对象变换成可测的电量。但微弱检测本身的涨落,以及传感器的优劣与检测系统的噪声影响,从而影响总的检测效果。目前,相干检测技术是使信噪比改善最大,恢复信号原形最佳的技术,同时也是众多检测技术中最成熟的技术。 锁相放大器是在50年代发展起来的相 敏检波器的基础上发展起来的新型微弱光 电信号检测仪器,它用于测量深埋在噪声或直流漂移中极其微弱的光电信号,在科学研究和工业生产中得到越来越广泛的应用。本文在分析锁相放大器的电路构成、工作原理和设计要求的基础上,本着精确、实用、稳定、节约开支的原则,提出锁相放大器各部分的设计思路,并由此研制了一款便于自制的锁相放大器。 2 锁定放大原理 锁相放大器采用的是外差式振荡技术,它把被测量的信号通过频率变换的方式转变成为直流。即利用锁相放大器中的信号相关原理,对两个混有噪声的周期信号进行相乘和积分处理后,将信号从噪声中检测出来,并达到通过互相关运算削弱噪声影响的目的。设是伴有噪声的周期信号,即: X(t)= S(t)+N ( t) =sin()() A wt N t +?+ 其中,N(t)为随机噪声, S(t)为有用信号,A为其幅值,角频率为ω,初相角为φ。 参考正弦信号为: Y ( t) = sin()() B wt M t +τ+ 其中,B 为其幅值,τ是时间位移,() M t为

高频电子线路 杨霓清 答案 第二章-高频小信号放大器

第二章 思考题与习题 2.1 试用矩形系数说明选择性与通频带的关系。 2.2 证明式(2.2.21)。 2.3 在工作点合理的情况下,图(2.2.6)(b )中的三极管能否用不含结电容的小信号等效电 路等效?为什么? 2.4 说明图(2.2.6)(b )中,接入系数1n 、2n 对小信号谐振放大器的性能指标有何影响? 2.5 如若放大器的选频特性是理想的矩形,能否认为放大器能够滤除全部噪声,为什么? 2.6 高频谐振放大器中,造成工作不稳定的主要因素是什么?它有哪些不良影响?为使放 大器稳定工作应采取哪些措施? 2. 7 单级小信号调谐放大器的交流电路如图2. T.1所示。要求谐振频率0f =10.7 MHz , 0.7BW =500kHz ,0||A υ=100。晶体管参数为 ie y =(2+j0.5)ms ; re y =0; fe y =(20-j5)ms ; oe y =(20+j40)ms 如果回路空载品质因数0Q =100,试计算谐振回路的L 、C 、R 。 图2. T.1 题2.8图 解:根据电路图可画出放大器的高频等效电路如下图所示。 其中20oe g s μ=,6 6 4010 0.59210.710 oe C pF π-?= =??,22 20520.6fe y m s = += 根据题设要求 0100fe y A g υ∑ ==

则 3 20.610 0.206100 fe o y g m s A υ-∑?= = = 因为 00.7e f BW Q = 所以 00.7 10.721.40.5 e f Q BW = == 因为 01 e Q Lg ω∑ = 所以 6 3 01 1 210.7100.20610 21.4 e L g Q ωπ-∑= = ????? =63.3710 3.37s s μ-?= 由等效电路可知 2 6 2 6 011 65.65pF (2)(210.710) 3.3710 C f L ππ∑-= = =???? 6 6 00 11 44.142210.710 3.3710 100 eo g s f LQ μππ-= = =????? 则 65.650.5965.06oe C C C pF ∑=-=-= 6 6 6 11 7.0520610 2010 44.1410 oe eo R k g g g ---∑= = =Ω--?-?-? 2.8 在图2. T.2中,晶体管3DG39的直流工作点是C E Q V =+8V ,E Q I =2 mA ;工作频率 0f =10.7MHz ;调谐回路采用中频变压器,3~1L =4μH ,0Q =100,其抽头为=23N 5匝, =13N 20匝, =45N 5匝。试计算放大器的下列各值:电压增益、功率增益、通频带(设放 大器和前级匹配s g =ie g )。晶体管3DG39在C E Q V =8V ,E Q I =2mA 时参数如下: ie g =2860 μS ;ie C =18 pF oe g =200μS ; oe C =7pF

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