20W单端纯甲类功放

20W单端纯甲类功放
20W单端纯甲类功放

20W单端纯甲类功放

概述:20W单端纯甲类功放电路图,电路十分简单,所用元件很少。符合“简洁至上”的原则,用料普通,易于仿制。

最近,好友赠送一幅20W单端纯甲类功放电路图,电路十分简单,所用元件很少。符合“简洁至上”的原则,用料普通,易于仿制,看到好多的发烧友对单端纯甲类功放感兴趣,不敢独享,特撰写此文,与广大的音响发烧友交流。原理图如下所示

电路原理和设计思路,整机电路可以分为四部分:

输入级:核心电路是由两只BC559组成的差分放大电路,22K对地电阻为三极管的偏置电阻,它的大小同时决定了整个功放的输入电阻。8.2K电阻是差分对管的公共发射极电阻,决定了差分电路的共模抑制比和本级的静态工作电流。经过输入级放大的电流在流经1K可调电阻时产生的电压信号,直接输送到下一级。1UF电容是整机的输入电容,其容量的大小和制造材料对音质的影响很大。根据理论计算,1UF的电容与输入电阻22K组成了一个高通滤波电路,它的低端转折频率可以用下式计算:f=1000/(2*3.14*22*1)=7.2HZ。(在过去将放大器的低端频响定位在20HZ时,还是可接受以的。现在数码音源大行其道的今天,看来还是高了一些,低端转折频率定在1HZ以下还是可以接受的。)由于该电容的重要性,一定要选择品质优良的进口音频专用耦合电容,在国产的电容中,新德克的品牌还是值得信任的,经过笔者和朋友的试用,效果令人满意,只是体积稍大了些,在设计电路板时要考虑是否能安装得下。

8.2K电阻决定了输入级的晶体管静态工作电流,可以由下式进行估算(两管值):VCC/8.2K=20/8.2=2.4MA。由于输入级的晶体管静态工作电流对音质有较大的影响,可以调整该电阻的大小来满足自己的要求。(晶体管静态工作电流小,信噪比高,但是音质发干,低音单薄。如果电流大一些,音质温暖,低音厚实,但是晶体管特有的高频噪声和反映在音频内的电流声也会增加,使信噪比下降。本机取2.4MA还是比较合适的。

电压放大级:为了简化电路,本机使用一只三极管BD139,采用共射放大电路,还采用了自举电路。本级的静态电流可以由下式进行估算:VCC/(1.5k+1.5k)=6.8MA。100P的小电容是做频率补偿用的,容量要尽可能的小,如果没有高频自激,可以不用。(当然由于这个小电容的存在对音质有微妙的调节作用,具体怎样处理,看自己的喜好了。

为了保证大信号输出时的幅度特性和线性,同时又不增加太多的元件,本机采用了自举电路,由100UF电容和两个1.5K 电阻的分压电路组成。在音响界对于自举电路的批评较多,认为它是一种正反馈,对音质的负面影响较大。由于本电路的出道年代较早,设计前提是“简洁至上”,也许在这里考虑的不是那么全面。

输出级:在原理图的上部的两只MJE2955和周边的元件组成了单端纯甲类放大电路,下半部分以两只MJE2955为核心组成了大电流恒流源电路。其恒流电流值就是输出级的静态电流。可以根据下式估算:0.65/0.25=2.6A。(其中的0.65V是硅三极管的发射结的PN结正向导通压降)通过改变0.25电阻阻值的大小可以调整输出级的功放管静态工作电流。本电路中,要求在8欧负载上有20W的纯甲类输出,2.6A这个电流显得有点大了,实际上有公式可以估算:P=2*I*I*RL,这样一来有大约为1.1A就可以满足设计要求,但是我们的扬声器的阻抗并不是象纯电阻一样保持不变的,有时候在特定的频率和极端的情况下,阻抗可能会降得很低。按照电路的设计如果使用4欧的负载,输出40W的纯甲类也是完全能达到!仅仅这种设计的科学态度和严谨的思路是值得我们学习的。

扬声器阻抗补偿电路:因为我们采用的扬声器是感性负载,为了使放大器的负载接近纯电阻,在功放的输出端对地一般都有电阻和电容串联的补偿电路,其电阻的阻值和扬声器的标称阻抗相当,电容的取值为0.1UF-0.22UF,这里不再详述。

安装调试注意事项:电源部分:由于纯甲类单端功放的共模抑制能力很差,又加之本机的静态电流很大,因此对电源的要求很高,最好采用电感滤波电路,但是对于电感的制作和应用后产生的电磁干扰的处理都很让人头痛,采用稳压电路也是很好的选择,只是成本和散热问题也来了,还是忍痛舍弃吧。最终不得已选择了电容滤波电路,变压器的容量要在1000W 以上,次级电压为四线并绕的四组15-18V,电流容量在10A以上,两两串联成两组双电压,分别供给左右声道,整流全桥要

选择电流25A以上的,耐压不必太高有200V就足够了。滤波电容的容量每声道正负电源每边不得小于2.2万UF,当然是越大越好了,不过要注意最好用多个小容量的电容并联起来,达到所要求的容量,至于要并联小容量的高频特性好的无极性电容更是必须的。虽然成本增加了,但是效果可是好多了,好在25V的电解电容的价格较低。因为“在好的功放里,电源的成本要占一半!”笔者十分欣赏这个观点。如果采用双单声道设计,从变压器--整流滤波电路--放大电路--输出,各自都是独立的就更好了。

制作、调试:正是由于电路简洁,所以音质几乎就是由原器件的特性所决定的。图中标示的晶体管,现在看来已经不太发烧了,读者可以根据现在的流行趋势进行代换。由于电路的发热量较高,要求元件的可靠性一定要高,电阻一律选用1/2W 的金属膜电阻,所用电容由于用量较少,一定要选用精品。只要原器件的质量和焊接技术能够保证,整机的调试十分简单,通电前先把1K的可调电阻置于中间位置,在通电以后,调整该电阻使输出端对地电位尽量接近0V即可,其余都由电路和原器件保证。保持空载半小时以上,观察散热器的温度不太高,其他元件无异常,复测输出端电位不是太大,就可以投入使用了。由于功放的元件还需要老化,可能你要听到靓声,还需要一段很长时间的煲机过程。

本文中没有涉及保护电路,为了保护您昂贵的扬声器系统,强烈建议加装安全可靠的喇叭保护电路。

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

音频功率放大器电路

TDA2030集成电路功率放大器设计 一、设计题目集成电路功率放大器 二、给定条件 设计一款额定输出功率为10 ~ 20W的低失真集成电路功率放大器,要求电路简洁,制作方便、性能可靠。性能主要指标: 输出功率:10 ~ 20W(额定功率); 频率响应:20Hz ~ 100kHz(≤3dB) 谐波失真:≤1% (10W,30Hz~20kHz); 输出阻抗:≤0.16Ω; 输入灵敏度:600mV(1000Hz,额定输出时) 三、设计内容 1.根据具体电路图计算电路参数 2.选取元件、识别和测试。包括各类电阻、电容、变压器的数值、质量、电器性能的准确判断、解决大功率放大器散热的问题。 3.了解有关集成电路特点和性能资料情况 4.根据实际机壳大小设计1:1印刷板布线图 5.制作印刷线路板 6.电路板焊接、调试(调试步骤可以参考《模拟电子技术实验指 导书》有关放大器测试过程 7.实训期间必须遵守实训纪律、听从老师安排和注意用电安全。 四、功率放大电路的测试基本内容 注意:将输入电位器调到最大输入的情况。 1.测量输出电压放大倍数A u 测试条件:直流电源电压14v,输入信号1KHz 70 mv(振幅值100mv),输出负

载电阻分别为4Ω和8Ω。 2.测量允许的最大输入信号(1KHz)和最大不失真输出功率测试条件:①直流电源电压14v,负载电阻分别为4Ω和8Ω。 ②直流电源电压10v,负载电阻为8Ω。 3.测量上、下限截止频率f H 和f L 测试条件:直流电源电压14v,输入信号70mv(振幅值100mv),改变输入信号频率、负载电阻为8Ω。 五、参考资料 TDA2030简介:TDA 2030 是一块性能十分优良的功率放大集成电路,其主要特点是上升速率高、瞬态互调失真小,在目前流行的数十种功率放大集成电路中,规定瞬态互调失真指标的仅有包括TDA 2030 在内的几种。我们知道,瞬态互调失真是决定放大器品质的重要因素,该集成功放的一个重要优点。 TDA2030 集成电路的另一特点是输出功率大,而保护性能以较完善。根据掌握的资料,在各国生产的单片集成电路中,输出功率最大的不过20W,而TDA 2030的输出功率却能达18W,若使用两块电路组成BTL电路,输出功率可增至35W。另一方面,大功率集成块由于所用电源电压高、输出电流大,在使用中稍有不慎往往致使损坏。然而在TDA 2030集成电路中,设计了较为完善的保护电路,一旦输出电流过大或管壳过热,集成块能自动地减流或截止,使自己得到保护(当然这保护是有条件的,我们决不能因为有保护功能而不适当地进行使用)。 TDA2030 集成电路的第三个特点是外围电路简单,使用方便。在现有的各种功率集成电路中,它的管脚属于最少的一类,总共才5端,外型如同塑封大功率管,这就给使用带来不少方便。 TDA2030 在电源电压±14V,负载电阻为4Ω时输出14瓦功率(失真度≤0.5%);在电源电压±16V,负载电阻为4Ω时输出18瓦功率(失真度≤0.5%)。该电路由于价廉质优,使用方便,并正在越来越广泛地应用于各种款式收录机和高保真立体声设备中。该电路可供低频课程设计选用。 双电源供电BTL音频功率放大器 工作原理:用两块TDA2030 组成如图1所示的BTL功放电路,TDA 2030(1)为同相放大器,输入信号V in通过交流耦合电容C1馈入同相输入端①脚,交流闭环增益为K VC①=1+R3 / R2≈R3 / R2≈30dB。R3 同时又使电路构成直流全闭环组态,确保电路直流工作点稳定。TAD 2030(2)为反相放大器,它的输入信号是由TDA 2030(1)输出端的U01经R5、R7分压器衰减后取得的,并经电容C6 后馈给反相输入端②脚,它的交流闭环增益K VC②=R9 / R7//R5≈R9/R7≈30dB。由R9=R5,所以TDA 2030(1)与TDA 2030(2)的两个输出信号U01 和U02 应该是幅度相等相位相反的,即: U01≈U in·R3 / R2

KSA50甲类功放详细制作流程

这里是事先声明: (1)我是第一次装机子而且是甲类机---别人会问:第一次就装甲,你厉害啊----不是甲我有必要装么?我以前用的国产乙类,甲乙类厂机。 (2)买了四块KSA50---烧毁了一块,另外一块电源接反烧了俩二极管以及电源输入线路上的铜箔,重新弄好,正式上机是后来的两块,板子是惠州老刘的KSA50 (3)我的目的是听音乐,不是焊机为娱乐滴人----我不折腾,可能的话一块线路调到我要的声音,如果可能的话。 (4)老鸟可以无视我的经验,以下的只对菜鸟起作用,因为我连电路图差不多都看不懂,我是个吃现成的人---老鸟可以鄙视下 (5)发帖的目的是为了别人少走弯路,以下经验所诉只针对KSA50,以前开过贴不全面问题没有表述清楚,这次汇总下,终于挂上双声道了----这说明声音接近自己调试目的了,这点很重要。目的是个人准备给滤波电容最后拍定,测试声场定位,高中音 表现很理想了已经。(个人意见) 以下是正文: (1)选择之前很困惑,到底什么线路好?论坛上放水得多,冒充大侠的不少,真理只在少部分人手里---我相信这句话,但是群总的眼睛是雪亮的—我也相信这句话。既然 卖了那么多,买了那么多,存在即是道理,所以我选择了KSA50(也是因为群里的 朋友在推荐),想装PASS但是很多人对低音有微词,所以暂不考虑, (2)备料----KSA50整个淘宝就那么几款板子,直刻原厂的还是算了吧,我自问没那水平,我要的是KSA50基本框架,有些卖家适当的改进未必不见得是坏事,适合国情。 滤波电容的选择因为之前只对ELNA有所耳闻所以找了几个库存全新的JVC定制品 (这是第一次买料),机箱找遍淘宝只能是这个小甲箱(散热面积最大),那些个动 辄几十斤散热的大侠你还是别忽悠了,除非你想让你的散热片工作在50度以下!经过推算,淘宝上卖的最多的大甲箱A1000A998之类的绝对可以对付50W甲类!但 是由于是多块拼接所以紫铜均热板是必需的!!越大越好!(当然这样搞成本很高) 以之前对于音响系统的了解,双单声道无疑是最好的,干扰最低,而且这样搞散热 也很大---事实证明我的选择是对的!变压器是定制的,基本不叫—开机一瞬间微哼,后面听不到了,初级和次级大电流线径很重要,国内的牛和外国的还是有差距,因 为做的是甲类,线径不到大电流输出不能保证,我定制的是800W36V四线线径不 过1.5mm而已,勉强达标。IR桥上面散热片是用硅胶粘的牢靠的很(记住是硅胶不是硅脂)另外又买了一小盒含银硅脂,桥装在底板或者上盖板散热效率确实比 散热片强些,当然大型的散热片除外,桥的发热比散热片低,要是劣质产品那就超 标了。第二次备料----日化滤波18000uf四只,飞利浦23000uf四只,尼康BP-S 无极一堆,思碧等等小容量电容一堆,还有负反馈各种各样(我就不说了,个人听 音取向不同选择不同)。整流桥我都是买的IR,整个淘宝适合IR的整流桥电路板就一家,我后来发现很多朋友选择的螺栓型无电路板滤波和整流其实是很方便的,用电源板局限性很大。。。线材的选择---这里有必要说下,淘宝里铜镀银特氟龙基本都是很硬的那种,多股线芯很粗铜质有待考证,而且不符合线径一定线芯越多越 好的原则。老刘的和另外两家都一样,说实话我很不喜欢,因为我的是引线连接, 硬线非常不好用,后来别家买了软的特氟龙(有点水,不是说线水,线很好铜的纯 度高很软,这个外皮是透明的不燃但是60W烙铁温度高了外皮会化的很软但是还没融掉)最终测试用的是这种,对于外接线的大管要像我这样给上标记,我用的是热 缩管,避免线接错的悲剧发生。喇叭走线是4mm的怪兽,这线也不能焊,物理直连。 开关是红波的19mm开孔自复位开关,因为有软启动,没有软启动的选择机箱自带

【CN110098809A】一种氮化镓功率放大器时序保护供电装置【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910391971.6 (22)申请日 2019.05.13 (71)申请人 大唐终端技术有限公司 地址 300203 天津市滨海新区空港经济区 西三道158号金融中心4号楼1单元 602-3 (72)发明人 刘渊 李晓辉 李松辉 刘兆军  (74)专利代理机构 北京中企鸿阳知识产权代理 事务所(普通合伙) 11487 代理人 徐晶石 (51)Int.Cl. H03F 1/30(2006.01) H03F 1/52(2006.01) H03F 3/21(2006.01) H03F 3/24(2006.01) (54)发明名称 一种氮化镓功率放大器时序保护供电装置 (57)摘要 本发明提出了一种氮化镓功率放大器时序 保护供电装置,包括:处理器的输出端与栅压供 电模块的输入端连接,栅压供电模块的输出端与 氮化镓功放模块的栅极连接,栅压供电模块的输 出端通过第一组分压电阻后与第一比较器的差 分反向输入端连接,栅压供电模块的输出端通过 第二组分压电阻与第二比较器的差分同向输入 端连接,处理器通过与栅压供电模块相连的信号 接口,输出用于预设栅压值对应的数字编码信 号;处理器通过与漏压供电模块相连的信号接 口,使能漏压供电模块向氮化镓功放模块的漏极 供电,使功放处于工作状态。本发明可以实现功 率放大器供电时序保护,可靠并反应迅速,实施 监控功放工作温度和工作电流。权利要求书2页 说明书5页 附图1页CN 110098809 A 2019.08.06 C N 110098809 A

共源极放大器电路及原理

共源极放大器电路及原理 1)静态工作点的测试 上图为场效应管共源极放大器实验电路图。该电路采用的自给偏压的方式为放大器建立静态工作点,栅极通过R1接地,因R1中无电流流过,所以栅极与地等电位。即VG=0,可用万用表测出静态工作点IDQ和VDSQ值。 2)输入输出阻抗的测试 (1)输入阻抗的测量 上图是伏安法测试放大电路的连接图。其在输入回路中串接一取样电阻R,输入信号调整在放大电路用晶体管毫对地的交流电压VS与Vi,这样求得两端的电压为VR=VS-Vi,流过电阻R的电流实际就是放大电路的输入电流Ii。

根据输入电阻的定义得 2)输出阻抗的测量 放大器输出阻抗的大小,说明该放大器带负载的能力。用伏安法测试放大电路的输出阻抗的测试电路如下图所示。放大器输出阻抗的大小,说明该放大器带负载的能力。用伏安法测试放大电路的输出阻抗的测试电路如下图所示。 输入信号的频率仍选择在放大电路的中频段,输入信号的大小仍调整到确保输出信号不失真为条件,因此仍须用示波器监视输出信号的波形。 第一步在不接负载RL的情况下,用毫伏表测得输出电压V01。 第二步在接上负载RL的情况下,用毫伏表测得输出电压V02。则 3)高输入阻抗Zi的测试. 前面讲了一般放大器输入阻抗的测量方法,下面以场效应管源极跟随器为例,介绍高输入放大器的输入阻抗的测试方法。 类似于源极跟随器这样的高输入阻抗放大器的输入阻抗.往往可以等效成一个输入电阻Zi和一个输入电容Ci的并联形式,因此,必须分辨测出Ri和Ci的值才能确定输入阻抗Zi的值。 测量Ri,由于被测电路的输入阻抗很高,可以和毫伏表的输入阻抗相比拟,若将毫

一个简单功放设计制作与电路图分析

一个简单功放设计制作与电路图分析|电路图 - dickmoore的日志 - 网易博客 默认分类 2009-11-09 19:01 阅读32 评论0 字号:大中小 一个简单功放设计制作与电路图分析|电路图 电子资料 2009-11-06 11:15 功放电路图 一个简单功放设计制作与电路图分析 我的电脑音响坏了快一年了,每次看电影都用耳机,每次用的耳朵都痛,很不爽.因此就想亲手做一个小功放用用,前几天又去了趟电子市场发现有LM386,很便宜,所以干脆用386做了一个单声道的功放先用着,有时间把另外一个声道也加上.在这里把功放设计到调试基本完成的过程写写,纪念这个过程. 1.设计 我们是听听就算的门外汉,对20~20K的音域也不是完全敏感.所以幅频特性不用考虑太多,但是自己要用得爽声音一定要大,因此LM386一般的输出功率肯定是不够拉(好像极限功率也就1W左右,具体还是看芯片资料吧),所以就浪费些多加个LM386做成BTL电路,提高一倍再说.设计出来的电路就是这个样子,原理很简单,就不说了 2.调试 a. 两个104的电容本来是用来隔直的,不过好像电脑主板和声卡上出来的音频都不带直流成份,而且用104时输入电平 比较高的时候声音有失真,(估计是低频过滤在输入电平高的时候人听起来比较明显).于是去掉两个104的电容. b. 在这个时候上电(我用的是12V),接上我的MP3一听,嗯!还不错,可是就是杂声比较厉害,调了调R1的大小,当R1被 调到最大的时候杂声没有了,最小的时候也没有了(这不是废话么,最小的时候输入都没有了 .把连接到功放的音频线拔了也没杂音了,原因可能有两个音频线上有电容在输入电阻R1比较小的时候,和LM386自激产生杂音,一放大就不得了了.于是决定R1就直接调到50K,音量就让MP3调去吧. c. 好像一切都没有问题了,拿到电脑上吧,刚接上去,嗯声音停大,不错!!刚以为要完事,电脑里一首歌就放完了,本来该是安静的却听见喇叭里噼噼啪啪,这个噪声奇了怪了,开始还是以为是R1的问题,索性就把R1去掉(反正LM386也不希罕从前级得到能量),噪音仍然存在,怀疑是主板上的高频噪声,于是在输入端并上一个102的电容---不起作用.这个电容也不敢并大了,大了要影响高频特性.又怀疑是功率大了C1吃不消,于是又在电源上并了一个100uF的电容,还是不行....... d. 就在这个时候用手一抓我的功放输入端的焊点,好了!没杂音了,仔细一想,原来是这样:我从电脑接出来的线是一个声

KU波段GaN MMIC功率放大器的研究

第41卷第5期2018年10月 电子器件 ChineseJournalofElectronDevices Vol.41 No.5Oct.2018 收稿日期:2017-09-13 修改日期:2017-11-11 ResearchoftheKu-BandGaNMMICPowerAmplifier SUNJiaqing,ZHENGWeibin,QIANFeng? (NanjingElectronicDevicesInstitute,Nanjing210096,China) Abstract:Thattheharmonicsourceimpedanceiscriticaltodeviceperformanceandcansignificantlyaffectdeviceoutputperformanceisprovedbytesting,andtheinfluenceofharmonicsinthematchingoffundamentalwavescannotbeignored.AKu-band12GHz~17GHzpoweramplifierMMIChasbeendevelopedutilizing0.25μmgalliumnitrideHEMTtechnologyaddingsecondharmonictuned.Inthelaterstage,somemethodsforimprovingthechipareputforwardthroughthetestoftheshellandperformanceofthelatersimulationanalysis.TheMMIChasbeendesignedusingatwo-stagestructure.Powermatchinghasbeenusedintheoutputstagetoimprovethepowerandefficiency.Andsecondharmonictunedhasbeenusedinthemiddlestageinordertoimprovetheefficiency.Lossmatchinghasbeenusedinbothinputandmiddlestageforstability.At12GHz~17GHz,theMMICshowsanoutputpowerof35dBm,powergain14dB~15dBandthemaximumpoweraddedefficiencygreaterthan40%.Keywords:GaNMMIC;Ku-band;impedancematching;loadpull;harmonicEEACC:1220 doi:10.3969/j.issn.1005-9490.2018.05.012 KU波段GaNMMIC功率放大器的研究 孙嘉庆,郑惟彬,钱 峰? (南京电子器件研究所,南京210096) 摘 要:测试验证了谐波的源端阻抗对于器件的性能以及输出特性有很大的影响,所以基波匹配中不能忽视谐波的影响三 基于此研制了一款采用0.25μm工艺GaN功率MMIC12GHz~17GHz放大器芯片,源端加入了谐波控制的部分三后期通过管壳测试以及后仿真分析功放的性能,提出一些改进芯片的方法三芯片采用二级放大的结构三末级匹配电路采用功率匹配,兼顾功率和效率;级间考虑二次谐波的匹配,进一步提高效率三输入和级间均采用有耗匹配,提高稳定性三芯片在12GHz~ 17GHz范围内漏压28V,输出功率35dBm,功率增益14dB~15dB,最大功率附加效率大于40%三 关键词:GaNMMIC;Ku波段;阻抗匹配;负载牵引;谐波 中图分类号:TN722.75 文献标识码:A 文章编号:1005-9490(2018)05-1141-04 MMIC功率放大器虽然成本较高,但是由于其体积小二高增益二高效率以及良好的一致性可以广泛量产并应用在航天雷达等领域中[1-2]三同时,相比于GaAs,GaN材料由于具有更大的禁带宽度二更高的热导率和击穿场强,在大功率应用中具有很大的潜力,因此GaNMMIC功率放大器近年来已经成为研究热点三射频功率放大器作为收发信机主要耗能模块,其工作效率的提高存在重要的意义,因此同时覆盖多个频带的高效率射频功率放大器成为研究的热门三尤其Ku波段在卫星通信领域存在着很大优势,相比于C波段的地面干扰很小,频率高,一般在12.5GHz~18GHz之间,不易受微波辐射干扰,大大 地降低了对接收环境的要求三 本文综合考虑GaNMMIC的优势,利用阻抗匹配的原理来实现功放的设计,同时加入了二次谐波调制的部分,用来进一步提高效率[3-6]三后期分别测试了芯片的效率和功率,根据测试的性能,静态电流,与实际仿真的结果,以及管芯的小信号和负载牵引(load-pull)结果进行对比,综合考虑如何进一步改进芯片三 1 电路设计 测试实验证明,基波的源阻抗牵引(Sourcepull)阻抗点对于基波负载牵引(Loadpull)的最佳功率或者最佳效率阻抗点的位置没有太多影响,几乎没有改变三相反,源端的二次谐波阻抗对于输出端二次谐波阻抗最佳功率效率点的位置影响很大,最大效率相差 万方数据

功率放大器原理功率放大器原理图

袁蒁膃蚇腿肀肃功率放大器原理功率放大器原理 图 芃蚆葿艿袂薇蒆要说功率放大器的原理,我们还是先来看看功率放大器的组成:射频功率放大器(RF PA)是各种无线发射机的重要组成部分。在发射机的前级电路中,调制振荡电路所产生的射频信号功率很小,需要经过一系列的放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级,获得足够的射频功率以后,才能馈送到天线上辐射出去。为了获得足够大的射频输出功率,必须采用射频功率放大器。 射频功率放大器是发送设备的重要组成部分。射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。除此之外,输出中的谐波分量还应该尽可能地小,以避免对其他频道产生干扰。 螆肇葿蚄蚆芈羁功率放大器原理 衿蚈膂袆袆膁螁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;宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路,因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能量转换器件,它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出。在“低频电子线路” 课程中已知,放大器可以按照电流导通角的不同,将其分为甲、乙、丙三类工作状态。甲类放大器电流的流通角为360o,适用于小信号低功率放大。乙类放大器电流的流通角约等于180o;丙类放大器电流的流通角则小于180o。乙类和丙类都适用于大功率工作。丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。 高频功率放大器大多工作于丙类。但丙类放大器的电流波形失真太大,因而不能用于低频功率放大,只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力,回路电流与电压仍然极近于正弦波形,失真很小。除了以上几种按电流流通角来分类的工作状态外,又有使电子器件工作于开关状态的丁类放大和戊类放大。丁类放大器的效率比丙类放大器的还高,理论上可达100%,但它的最高工作频率受到开关转换瞬间所产生的器件功耗(集电极耗散功率或阳极耗散功率)的限制。如果在电路上加以改进,使电子器件在通断转换瞬间的功耗尽量减小,则工作频率可以提高。这就是戊类放大器。 我们已经知道,在低频放大电路中为了获得足够大的低频输出功率,必须采用低频功率放大器,而且低频功率放大器也是一种将直流电源提供的能量转换为交流输出的能量转换器。高频功率放大器和低频功率放大器的共同特点都是输出功率大和效率高,但二者的工作频率和相对频带宽度却相差很大,决定了他们之间有着本质的区别。低频功率放大器的工作频率低,但相对频带宽度却很宽。例如,自20至20000 Hz,高低频率之比达1000倍。因此它们都是采用无调谐负载,如电阻、变压器等。高频功率放大器的工作频率高(由几百kHz一直到几百、几千甚至几万MHz),但相对频带很窄。例如,调幅广播电台(535-1605 kHz的频段范围)的频带宽度为10 kHz,如中心频率取为1000 kHz,则相对频宽只相当于中心频率的百分之一。中心频率越高,则相对频宽越小。因此,高频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。由于这后一特点,使得这两种放大器所选用的工作状态不同:低频功率放大器可工作于甲类、甲乙类或乙类(限于推挽电路)状态;高频功率放大器则一般都工作于丙类(某些特殊情况可工作于乙类)。 近年来,宽频带发射机的各中间级还广泛采用一种新型的宽带高频功率放大器,它不采用选频网络作为负载回路,而是以频率

基于GaN器件射频功率放大电路的设计解读

基于GaN器件射频功率放大电路的设计 本文主要是基于氮化镓(GaN)器件射频功率放大电路的设计,在S波段 频率范围内,应用CREE公司的氮化镓(GaN)高电子迁移速率晶体管(CGH40010和CGH40045)进行的宽带功率放大电路设计。主要工作有以下几个方面:首先,设 计功放匹配电路。在2.7GHz~3.5GHz频带范围内,对中间级和末级功放晶体管 进行稳定性分析并设置其静态工作点,继而进行宽带阻抗匹配电路的设计。本文采用双分支平衡渐变线拓扑电路结构,使用ADS软件对其进行仿真优化,设计出 满足指标要求的匹配电路。具体指标如下:通带宽度为800MHz,在通带范围内 的增益dB(S(2,1))>10dB、驻波比VSWR1<2、VSWR2 同主题文章 [1]. 宋登元,王秀山. GaN材料系列的研究进展' [J]. 微电子学. 1998.(02) [2]. 秦志新,陈志忠,周建辉,张国义. 采用N_2-RF等离子体氮化 GaAs(001)(英文)' [J]. 发光学报. 2002.(02) [3]. 谢崇木. 短波长半导体激光器开发动向' [J]. 半导体情报. 1998.(04) [4]. Robert ,Green. 现代通信测试设备必须适合多种手机标准——谈如 何选择射频功率分析测试仪器' [J]. 今日电子. 2003.(04) [5]. 宋航,Park,S,H,Kang,T,W,Kim,T,W. 分子束外延高Mg掺杂GaN的发光特性' [J]. 发光学报. 1999.(02) [6]. 付羿,孙元平,沈晓明,李顺峰,冯志宏,段俐宏,王海,杨辉. 立方相GaN 的高温MOCVD生长(英文)' [J]. 半导体学报. 2002.(02) [7]. 段猛,郝跃. GaN基蓝色LED的研究进展' [J]. 西安电子科技大学学报. 2003.(01) [8]. 郎佳红,顾彪,徐茵,秦福文. GaN基半导体材料研究进展' [J]. 激光 与光电子学进展. 2003.(03) [9]. 曾庆明,刘伟吉,李献杰,赵永林,敖金平,徐晓春,吕长志.

20-1000MHz 100W GaN宽带功率放大器研制

电子设计工程 Electronic Design Engineering 第26卷Vol.26第3期No.32018年2月Feb.2018 收稿日期:2017-06-18 稿件编号:201706117 作者简介:侯钧(1983—),男,重庆人,硕士研究生,工程师。研究方向:射频微波功率放大器。 功率放大器是通信系统发射链路中的重要组成部分。目前很多军、民用电台,广播电视等发射系统都工作在20~1000MHz 频段。随着宽带通信、干扰和测试系统的发展,对能覆盖整个频段的功率放大器需求非常迫切。20~1000MHz 有近6个倍频层,受制于Bode-Fano 准则,在如此宽的频段内进行匹配会面临极大挑战。微带线和电容电感相结合的方式适用于高频[1-3],若需兼顾低频,输出功率往往难以 大于10W [4]。单纯运用传输线变压器(transmission line transformer ,TLT )也不能达到需要的带宽[5-8],因此,解决20~1000MHz 频段宽带功率放大器的研制问题具有重要的应用价值。 1TLT 及磁芯的应用 TLT 具有宽的带宽、低的损耗、高的功率容量等 20~1000MHz 100W GaN 宽带功率放大器研制 侯钧1,方建新1,黄亮1,蒋超2 (1.成都四威功率电子科技有限公司四川成都611730;2.西南电子设备研究所四川成都610036)摘要:随着通信、对抗和测试设备的工作带宽逐渐增加,对相应功率放大器的带宽要求也越来越宽,而基于第三代半导体材料的GaN HEMT 具备宽工作频带的特性,有满足新需求的潜力。运用传输线变压器(Transmission Line Transformer ,TLT )加载铁氧体磁芯的技术对GaN HEMT 进行宽带匹配,研制了工作于20~1000MHz 的功率放大器。通过建立和优化TLT 模型,拓展频率低端,最终测试结果表明,在整个带宽内,输出功率≥107W ,增益≥11.3dB ,功率附加效率≥34.5%,成功将此功率量级的宽带功率放大器工作倍频层由3拓展到5以上。此功率放大器适用于同时要求宽带宽和高功率的系统中,如EMC 测试、电子对抗和宽带通讯等。 关键词:功率放大器;宽带匹配;GaN HEMT ;传输线变压器;铁氧体磁芯中图分类号:TN722.75 文献标识码:A 文章编号:1674-6236(2018)03-0111-05 100W broadband GaN power amplifier design over 20MHz to 1000MHz bandwidth HOU Jun 1,FANG Jian?xin 1,HUANG Liang 1,JIANG Chao 2 (1.Chengdu SWIEE Power Electronics Technology Co.,Ltd.,Chengdu 611730,China ;2.Southwest China Research Institute of Electronic Equipment ,Chengdu 610036,China ) Abstract:As the working bandwidth of communication ,electronic warfare and test equipment increases ,the bandwidth requirements of the corresponding power amplifiers are also increasing.The GaN HEMT based on the third-generation semiconductor material ,has the characteristics of broadband operating ,which has the potential to meet the demands of new https://www.360docs.net/doc/7c9020211.html,ing the transmission line transformer (TLT )with ferrite core to match GaN HEMT ,designed a broadband power amplifier working in the 20MHz to 1000MHz band.The model of TLT with ferrite core is established ,and its parameters are optimized by simulation ,which expands the low frequency of the power amplifier.The test results show that in the entire bandwidth ,the output power≥107W ,gain≥11.3dB ,power additional efficiency≥34.5%.Successfully expand operation octave from 3to above 5.This power amplifier is suitable for EMC testing ,electronic warfare ,broadband communication and other systems with wide bandwidth and high-power requirements. Key words:power amplifier ;broadband impedance march ;GaN HEMT ;transmission line transformer ; ferrite core - -111

2.4G放大器电路原理图

2.4G 射频双向功放的设计与实现 在两个或多个网络互连时,无线局域网的低功率与高频率限制了其覆盖范围,为了扩大覆盖范围,可以引入蜂窝或者微蜂窝的网络结构或者通过增大发射功率扩大覆盖半径等措施来实现。前者实现成本较高,而后者则相对较便宜,且容易实现。现有的产品基本上通信距离都比较小,而且实现双向收发的比较少。本文主要研究的是距离扩展射频前端的方案与硬件的实现,通过增大发射信号功率、放大接收信号提高灵敏度以及选择增益较大的天线来实现,同时实现了双向收发,最终成果可以直接应用于与IEEE802.11b/g兼容的无线通信系统中。 双向功率放大器的设计 双向功率放大器设计指标: 工作频率:2400MHz~2483MHz 最大输出功率:+30dBm(1W) 发射增益:≥27dB 接收增益:≥14dB 接收端噪声系数:< 3.5dB 频率响应:<±1dB 输入端最小输入功率门限:

功率放大器,功率放大器的特点及原理

功率放大器,功率放大器的特点及原理是什么? 利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。因为声音是不同振幅和不同频率的波,即交流信号电流,三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍,β是三极管的交流放大倍数,应用这一点,若将小信号注入基极,则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍,然后将这个信号用隔直电容隔离出来,就得到了电流(或电压)是原先的β倍的大信号,这现象成为三极管的放大作用。经过不断的电流及电压放大,就完成了功率放大。 功率放大器,简称“功放”。很多情况下主机的额定输出功率不能胜任带动整个音响系统的任务,这时就要在主机和播放设备之间加装功率放大器来补充所需的功率缺口,而功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用,在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。 一、功率放大器的特点 向负载提供信号功率的放大器,通常称为功率放大器。功率放大器工作时,信号电压和电流的幅度都比较大,因此具有许多不同于小信号放大器的特点。 l.功率放大器的效率 功串放大的实质是通过晶体管的控制作用,把电源提供给放大器的直流功率转换成负载上的交流功率。交流输出功串和直流电源功率息息相关。一个功率放大器的直流电源提供的功率究竟能有多少转换成交流输出功率呢?我们当然希望功率放大器最好能把直流功率(PE= EcIc)百分之百转换成交流输出功率(Psc=Uscisc)实际上却是不可能的。因为晶体管自身要有一定的功率消耗,各种电路元件(电阻、变压器等)要消耗一定的功率,这就有个效率问题了。放大器的效率η指输出功率Psc与电源供给的直流动率PE之比,即通常用百分比表示: η=Psc/PE 通常用百分比表示: η=Psc/PE×100% 效率越高,表示功率放大器的性能越好。 晶休管在大信号工作条件下,工作点会上下大幅度摆动。一旦工作点跳出输入或输出特性曲线的线性区,就会出现非线性失真。所以对声频功率放大器来说,输出功率总要和非线性失真联系在一起考虑。一般声频功率放大器都有两个指标棗最大输出功率和最大不失真输

功放的工作原理与作用

功放的工作原理与作用 功放的作用就是把来自音源或前级放大器的弱信号放大,以推动扬声器放声。一套良好的音响系统功放的作用功不可没。 功放作为各类音响器材中的大块头,它主要是将音源器材输入的较弱信号进行放大后,产生足够大的电流去推动扬声器进行声音的重放。由于考虑功率、阻抗、失真、动态以及不同的使用范围和控制调节功能,不同的功放在内部的信号处理、线路设计和生产工艺上也不尽相同。 汽车功放电路图 汽车音响系统跟家用音响一样,使用功率放大器才能使整个系统完整。如果是刚接触汽车音响的人,对于在汽车中也安装功率放大器,甚至是安装多个功率放大器,可能会觉得不可思议。这个要从汽车自身来讲开,因为汽车的电源电压一般只有14.4V,功率(P)=电压(U)x电流(I),最多能达到4x55W。如果只用主机自身的功率放大器,只能推动功率小的扬声器,而且音量开大就会失真,声音听起来生硬,缺乏弹性。人耳听觉是有限度的,其下限比所能听到的音量上限还要少,这个可解释为何声音在一开始时感觉比较强烈,慢慢会觉得微弱下去。要让任何声音达到最逼真的状态,对于目前技术还无法解决。挡风玻璃,内装饰,发动机以及车底盘和轮胎在路面行驶时所发出的噪音,对聆听环境造成不可忽视的影响。只能加装功率放大器,才能解决低声压级和后级功率不足的缺陷,来重播音乐的全部信息。如果车用功率放大器内部使用逆变电源,将电源电压提高到40V左右,功率也会随之得到提高,这样便可推动大功率扬声器。由于储备功率加大,提高音量就不会产生失真,音质有力且富有弹性。尤其在推动大尺寸的低音扬声器时,低音区更加延伸,声音变得丰满,这样这个难题就能迎刃而解。

实际上功放是高保真地还原音频信号。我们来打个简单的比方,其实功放就好比复印机工作。为何要把这两个风马不相及的概念扯在一块,听我仔细一一道来。它们的实质作用都是复制某物,正如复印机可以把较小的纸张复印成较大的纸张。假如你去复印A4的纸张原件,那么你除了可以得到A4纸张的复印件,还可以得到A3或A1,甚至更大的纸张,新的复印件其实就是就是原件的放大版,这个你自己根据需要可以去控制调节。功放酷似复印机,复印件并非本源的原件。经过功放加工的信号就是原音频的还原加强版,音量比源音频输入要大。它改变的只是音频输入的音量,而音色并无改变。如果它的音色也改变了.那么它的波长及频率也相应有所改变。对于此话题本文将不做详细且有深度的阐述。这个比方通俗易懂,恰如其分。现在,我想大家对于功放应该有了大致的认识。总而言之.车载功放就是把输入端(主机、CD播放机等等)的音频输入还原放大,同时使它达到足够的强度,以至于能够带动喇叭工作。 功率放大器的工作原理就是靠电压来控制电流通道的大小来达到控制电流大小的目的。利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。因为声音是不同振幅和不同频率的波,即交流信号电流,三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍,β是三极管的交流放大倍数,应用这一点,若将小信号注入基极,则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍,然后将这个信号用隔直电容隔离出来,就得到了电流(或电压)是原先的β倍的大信号,这现象成为三极管的放大作用。经过不断的电流及电压放大,就完成了功率放大。而场效应管则是用栅极电压来控制源极与漏极的电流,其控制作用用跨导表示,即栅极变化一毫伏,源极电流变化一安,就称跨导为1,功率放大器就是利用这些作用来实现小信号控制大信号,从而使多级放大器实现了大功率的输出,并非真的将功率放大了!它们是转化的电源功率,而不是对能量的放大。以我们目前的技术我们还是要遵守能量守恒定律的。

动手制作 再造hood jlh 1969M小甲类功放 教程方法 制作图纸 科技小制作新满多

动手制作再造hood jlh 1969M小甲类功放教程方法制 作图纸科技小制作新满多 讲1969M之前,得讲一下JOHN LINSLEY HOOD 1969这个经典线路。。。 线路原形如下: John Linsley Hood 在1969年发表了这个电路,10W纯甲类功放,电路很简单,每声道由4只晶体管构成,虽然功率不大,但音色优美,吸引了不少DIY爱好者。。。 里不得不说一下老哥DIY过的1969。。。 小风扇起到一定的散热作用

A10的格局 搭焊在电路板上的零件 功放的输出电容,有7个并联在一起一个不太大的变压器 军工钽电容 输入插口 喇叭接线柱

John Linsley Hood 的1969 电路简洁,易于制作,音色也不错,因此衍生了许多个版本的1969。。。 1969M就是其中的一个。。 某高人根据1969设计的1969M(1969MOS)电路如下,因为末级改为场效应管,因此简称1969M,此版本可以工作在AB类,意味着不用那么大的工作电流,功率也比1969大。。。而原形的1969只能工作在纯甲类,效率低,只有10W 的输出,电流大,更需要体积不小的散热片。 为了做好1969M,于是把线路做了一次仿真,按照现有的条件,如电压,使用的管子进行测试,调整参数,使谐波失真达到最小。。 仿真软件是大名鼎鼎的Multisim!!!这是DIY烧友电脑上

必装软件,如果你没有,那就OUT了啊。。 Multim 10 启动画面 Multim 10 工作界面。。。看上去好像很专业。。不过玩几下基本上就能掌握。。。 新完成的1969M电源滤波用两只25V15000U的电容串联,没办法,单只的耐压不够啊。。。内部图 实际应用的电路图。。。 说明一下图中红色圈起来的部分

氮化镓在射频领域的优势

氮化镓在射频领域的优势 氮化镓是一种二元III/V族直接带隙半导体晶体,也是一般照明LED和蓝光播放器最常使用的材料。另外,氮化镓还被用于射频放大器和功率电子器件。氮化镓是非常坚硬的材料;其原子的化学键是高度离子化的氮化镓化学键,该化学键产生的能隙达到3.4 电子伏特。 半导体物理学中,“能隙”是指使电子游离原子核轨道,并且能够在固体内自由移动所需的能量。能隙是一个重要的物质参数,它最终决定了固体所能承受的游离电子和电场的能量。氮化镓的能隙是3.4 电子伏,这是一个比较大的数字。这就是为何氮化镓被称为“大能隙半导体”的原因。 相比之下,砷化镓的能隙为1.4 电子伏,而硅的能隙只有1.1 电子伏。图3-2:在栅极靠近漏极的边缘位置发生机械性能退化。 在本章中,我们将向您介绍氮化镓的基础知识,并且说明氮化镓具有的哪些特性使其成为射频功率放大器和其他高压高频应用的理想材料。 // 氮化镓基础知识 镓是一种化学元素,原子序数31。镓并非自由存在于自然中。恰恰相反,镓是锌和铝生产过程中的一种副产品。压电效应造成的材料结构性能退化。 氮化镓复合物由镓和氮原子排列构成,最常见的是纤锌矿晶体结构。纤锌矿晶体结构(图1-1)是一种六边形结构,其特征是有两个晶格常数(图中标记为a 和 c)。

在半导体领域,通常在高温条件下(大约1,100摄氏度),在异质衬底上(对于射频应用,采用碳化硅作为衬底材料;对于功率电子器件应用,则采用硅作为衬底材料),利用金属有机化学蒸气沉积或分子束外延技术生长氮化镓。 碳化硅基氮化镓方法综合了氮化镓的高功率密度能力,以及碳化硅的超高导热性和低射频损耗。正是因为这一点,碳化硅基氮化镓方法才成为实现高功率密度射频性能的首选方法。今天,碳化硅基氮化镓的衬底直径可以达到6 英寸。 硅基氮化镓组合的导热性能要差很多,并且射频损耗较高,但造价较为低廉。正是因为这一点,硅基氮化镓组合才成为低成本功率电子器件应用的首选方法。今天,硅基氮化镓的衬底直径可以达到8英寸。 // 为何氮化镓性能优于其他半导体材料 尽管与硅和砷化镓等其他半导体材料相比,氮化镓是相对较新的技术,但是对于远距离信号传送或高端功率级别等(例如,雷达、基站收发台、卫星通信、电子战等)高射频和高功率应用,氮化镓已经成为优先选择。 碳化硅基氮化镓在射频应用中脱颖而出的原因如下: 1 高击穿电场: 由于氮化镓拥有大能隙,因此氮化镓材料也拥有高击穿电场,所以氮化镓器件的工作电压可以远高于其他半导体器件。当受到足够高的电场影响时,半导体中的电子能够

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