1.1,1.2概述、甲类功放

1.1,1.2概述、甲类功放
1.1,1.2概述、甲类功放

u

u i

o

+

-

第一章 功率电子线路

1.1概述

包括:功率放大器、电源变换电路(整流、稳压)、功率合成等 1.1.1功率放大器

多级放大器的最后一级(驱动负载)一般都是功率放大器 一、功率放大器的主要性能要求

对小信号放大器主要要求:增益要高;输入输出电阻要合适;失真要小;通频带要宽;性能要稳定。

而对功率放大器的要求是: 1、 输出功率o P 要大------负载L R 上的交流电压的幅度要大,交流

电流的幅度也要大。

如用右图,很难做到L R 上的电压电流幅度都很大。 2、 效率c η要高

放大器实际上是能量转换装置,将直流电源的直流功率部分地转换为交流输出信号的功率。

如直流电源CC V 提供的直流功率为D P (总) 负载

L R 上的交流信号的功率为o P (有用) 三极管的耗散功率为C P

C R 上耗散功率为C R P ,如略去偏置电路,则C

D o C R P P P P =++。

效率:o

c D

P P η=

。要使c η↑,则要求C P ↓,不用C R 。 3、 失真要小

晶体管是非线性器件(特性曲线不是直线),所以当输入是单一频率的正弦波时,输出不是理想的正弦波,即除了基波外还有各种谐波。

定义非线性失真系数:γ=

其中0P :基波功率,0n P :谐波总功率。一般要求5%γ<。 4、 要安全工作,不要损坏三极管

(1) 实际的最大值不要超过三个极限参数(BR CEO V ()、CM I 、CM P ) (i )max CE BR CEO v V ≤()

其中max CE v 为实际加在C 、E 间的最大电压,BR CEO V ()为允许加在C 、E 间的最大电压。 (ii )max C CM i I ≤

其中max C i 为实际流过C 极的最大电流,CM I 为允许流过C 极的最大电流。 (iii) max C CM P P ≤

其中max C P 为集电结实际耗散功率,CM P 为集电结允许耗散功率。

CM P 与使用的环境有关,jM a

CM th

T T P R -=

,其中jM T 为集电结最

高允许结温,Si :150o

到175o

C 。a T 为环境温度,

th R 为热阻。散热越好,th R 越小,CM P 越大。

(2) 二次击穿问题(p17)

A 点是一次击穿,只要限制c i ,则一次击穿是可逆的。但如不限制c i ,会在极短时间内从A

B

C

D →→→。高压小电流变为低压大电流,不可逆的,三极管损坏。

B 点:二次击穿点,相应的功率称二次击穿耐量SB P 。

二次击穿的原因:集电结电流密度不均匀,局部高温熔化。 不同B I ,SB P 不同。 (3) 安全工作区

C CM i I <

()CE BR CEO v V <

C C E C M

i v P ?< C C E S B i v P ?< ,即右图阴影线表示的区域。

1.2变压器耦合甲类功率放大器 一、电路 如右图

二、直流分析

1、 直流通路

2、直流负载线和Q 点 其中()

CC BE on BQ B

V V I R -=

三、交流分析

1、 交流通路

2'L L R n R = , 1

2

w n w =

为变压器变比 CM

I (BR)CEO

V C v

i CE

.=P CM

C v

i CE

.=P SB

C

i CE

v

L R v o

+

-

w2

RB

Vcc

CE

I

2、交流负载线(过Q 点,斜率为1'

L R -),当'L R 取不同值时,交流负载线在横轴截距不同。 3、最佳负载(匹配负载)

当'L R 为最佳负载时,交流负载线在横轴截距为2CC V (这时Q 点在交流负载线的中点)

4、理想条件:0CEO I =,()0CE sat V =

在输入信号作用下,瞬时工作点将沿着交流负载线移动。当考虑到CEO I 和()CE sat V 时,瞬时工作点最大移动范围为Q1和Q2之间。为了分析方便,设:0CEO I =、()0CE sat V =(理想条件),则瞬时工作点最大移动范围可到达纵轴和横轴即

Q3、Q4点。 5、工作波形

设基极的交流激励电流为:sin b bm i I t ω= 则集电极交流电流为:sin c cm i I t ω=

集电极交流电压为:sin ce cm v V t ω=- 其中bm I 、cm I 、cm V 分别为它们的振幅。 而且'cm cm L V I R =? , 'CC CEQ L V I R =? 四、性能计算(最佳负载、理想条件时)

1、输出功率

'L R 两端交流电压是L R 两端交流电压的n 倍,而流过L R 交流电流是流过'L R 交流电流

的n 倍,所以'L R 上功率(交流电压×交流电流)就是L R 上功率。又从交流通路看出,'L R 两端交流电压为ce v ,流过'L R 的交流电流为c i .

所以输出功率:221

1'22'2cm O cm cm cm cm cm L L

V P V I I V I I R R =?=

=== 2、 最大输出功率max o P

当cm CC V V =、cm CQ I I =(称为满激励或充分激励)时,输出功率最大,为

max 111

222

O cm cm CC CQ D P V I V I P ===

2Vcc

Vcc

CE

I I C E(sa t)

C

Q 2Vcc

Vcc

CE

I

CE

B

t

C

t

t

Vcc

Icm

Ibm

Vcm

CQ

Vcm = Icm * RL'BQ

i I I i Vcc = ICQ * RL '

3、直流电源流出的电流波形如右图,其平均值:CQ I =D i

4、D CC D CC CQ P V i V I =?=?直流电源提供功率:

5、1

2

C D O CC CQ cm cm P P P V I V I =-=?-?集电极耗散功率:

220

11()(sin )(sin )()22C C CE CQ cm CC cm P i v d t I I t V V t d t π

π

ωωωωπ

π=

?=+?-?

?

6、max C D P P =集电极最大耗散功率: 0

O P =(当:) 7、1

2cm cm

O C D CC CQ

V I P P V I η==集电极效率: 8、max

max 50%O C D

P P η=

=最大集电极效率: 9、甲类:在输入信号一个周期内,三极管始终是导通的(0c i ≠),即导通角为360o 五、安全问题:实际的应 < 允许的 (max C CM P P ≤,max CE BR CEO v V ≤(),max C CM i I ≤) 1、 已知电路'()CC L V R CQ 、I 、

求三极管的CM BR CEO CM P V I ()、、。

max CM c D CC CQ P P P V I ≥==?, ( 当0O P =时)

max (2

BR CEO CE CC CC cm V v V V V ≥=+=()最大) max (2CM C CQ CQ cm I i I I I ≥=+=最大)

2、已知三极管的CM BR CEO CM P V I ()、、 求max o P

max

(1112

1111222228CM o CC CQ cm cm BR CEO CM BR CEO CM P P V I V I V I V I ??

≤????=?=?????≤??=?????

最大)(最大)

()() 取较小者

例:已知1,30,0.3CM BR CEO CM P W V V I A ===(),变压器耦合甲类功放,求max o P

解:'

m

a x

1110.522o CM P P W ≤

=?=,''max 11300.3 1.1388

o BR CEO CM P V I W ≤?=??=() 'm a x m a x

0.5o o

P P W ∴==

iD=iC

Icm

t

ICQ

CE

i

B

t

i Ibm

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

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

【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

功率放大器的技术指标

功率放大器的技术指标: 1) 输出功率:1额定输出功率:是指在一定的谐波失真系数和一定频率范围下所测的功率放大器的输出功率。 2最大输出功率:是指在一定的负载上,功率放大器在规定的谐波失真系数时,采用1000Hz 的正弦波检测信号所得到的连续最大的输出功率。业余条件下,功率放大器的额定输出功率可以通过下式进行换算: 额定输出功率=最大输出功率×0.8 额定输出功率=峰值功率×0.5 2) 放大增益:也为放大倍数,放大器的电压增益是指输出电压和输入电压之比,电流增益是指输出电流和输入电流之比,功率增益是指输出功率与输入功率之比。 3) 频率响应:反应了功率放大器对各种频率信号放大的情况。品质较高的功率放大器能够重放频率较宽的信号。一般的放大器频率响应均应在20Hz~20KHz 4) 信噪比:是指信号电平与噪声电平的比率,用S/N表示。S为信号电平,N为噪声电平。信噪比越高噪声越低。 5) 失真:是指放大器的输入信号与输出信号在几何形态上发生了变化。 其主要有:1谐波失真:由于放大器的非线性而产生的,会使声音走调。 2互调失真:是由各个频率信号之间相互调制而产生的,会使声音尖刺、混浊。 3相位失真:是由于放大器对于不同频率产生的相移不均而产生的。 4瞬态失真:会使声音变抖动、不清晰。 5交越失真:会使重放声产生间歇感。 6) 动态范围:是指放大器的最高输出电压与无信号时的噪声之比。其表示了功率放大器的重放声的动态范围和对微弱信号的表现能力。其会受输出功率的影响。 7) 瞬态响应:是指放大器对脉冲信号(瞬时大信号)的跟随能力。从声音的重放角度来看,瞬态响应较好,重放时就会干净、利落。否则会含糊不清。一般用转换速率SR来表示。转换速率是指在单位时间内信号电压的变化量,其单位是V/μs 。一般前置放大器的SR能够达到5V/μs就可以满足前置放大器的要求。一般功率放大器的SR能够达到50V/μs就可以达到高保真瞬态的要求。 8) 阻尼系数:是表示功率放大器的内阻的指标,它与扬声器的阻抗成正比,通常阻尼系数越大,扬声器的失真就越小。

制作晶体管靓声甲类功放电路图

制作晶体管靓声甲类功放电路图

制作晶体管靓声甲类功放电路 许多发烧友都乐于制作功放,但多局限于一些单片集成功放如LM1875、LM3886、LM4766、TDA7294等,用这些IC制作的功放其音质要好于市面上一些中、低档功放,但与一些高档Hi-Fi功放相比,音质仍有较大的差距。这里推荐几款容易制作的靓声甲类功放电路以供参考。其组成框图如图1所示。 该电路具有如下特点:1.采用板块积木式组合,可根据自身经济状况适当增减。2.电压放大部分与电流放大部分分开设计、布版,便于烧友采用高、低压两组电源分开供电,可选择众多特色的后级电路搭配,也便于安装固定散热片,为发烧友摩机提供方便。3.采用无大环负反馈设计,可进一步改善扬声器负反馈电动势对音质的影响。 限于篇幅,这里简介电压放大部分与电流放大部分。以下均为双声道设计,仅给出一个声道的原理图,另一声道、电源与保护电路图略。 一、电压放大部分使用厂家提供的成品板。该板双声道设计,采用双面镀金线路板制作,板上大量使用发烧器件,如五环金属膜电阻、ELNA发烧电容、音频专用高频管、低噪声恒流源专用场效应管等。原理简图如图2所示。使用孪生场效应管NPD5565输入,采用共源共基电路、有源负载及差分电路,与马兰士公司的HDAM模块电路及国内一些厂家生产的电压放大模块电路相比,本电路显得设计更趋于该电压放大板对电源适应范围较宽,±35V~±60V都可工作,建议电压放大部分供电采用并联式稳压电源,且比电流放大部分电压高出5V~10V。完善,音质也更理想。 二、电流放大部分有多种电流放大板可与上述电压放大板配套,下表列出所用功率管的部分参数供发烧友参考。 1.2SK2013/2SJ313推动3对2SK1529/J200,原理图如图3所示。 2.2SK2013/2SJ313推动3对2SC5200/2SA1943,原理图略,可参考图3,装配时只需把K1529/J200换为C5200/A1943即可。 3.2SC5171/2SA1930推动6只2SK851,原理图如图4所示,超大电流MOS场效应管2SK851具有开关速度快、导通电阻小、失真率低等特点。目前仍无场效应管与之配对,该电路采用准互补输出的形式,2SK851曾在天龙PWA-2000N功放中使用过。 4.2SC5171/2SA1930推动6只2SD1037,原理图略,可参考图4,装配时,只需把K851换为D1037即可。该电路采用准互补输出,只要设计得当,准互补输出电路同样可出靓声。比如深受好*的LM3886、LM4766内部就采用准互补输出电路。 5.采用3对三肯复合管SAP15N、SAP15P,原理图如图5所示。 6.2SK2013/2SJ313推动8对大功率场效应管或三极管(图略),方便发烧友制作100W×2纯甲类。 三、调试以上6种后级电路可根据P甲=2I02RL计算其所需甲类功率或末级静态电流,从而根据需要调试末级静态电流。如一台在8Ω负载下输出功率为80W的纯甲类机,末级静态电流为Io=2.236,则流过每管的静态电流为Io′=Io/n=2.236/3A=0.745A,即0.25Ω/5W电阻上直流压降为V=Io′?R=745×0.25≈186(Mv)。 虽然纯甲类功放声音柔和、甜美,但是它对变压器、滤波电容、功率管及散热片都有极其严格的要求。听一个月下来,电费负担重。在这种情况下,不妨把功放制作成高偏置甲乙类功放,比如20W以下为甲类输出,20W~100W为甲乙类输出。此时功放总静态电路为Io=1.118A,其实一般居室环境,20W左右的纯甲类输出,可满足大多数烧友的听音要求。 由于电压放大部分已被厂家调试好,只需装配好末级电流放大部分及相关接口。微调电压放大部分的W1使输出为0mV,再调节电流放大部分的多圈电位器W2,测量0.25Ω/5W电阻两端的直流电压,使其符合自己的要求,对图3、图4可直接测量0.25Ω/5W两端的电压,对图5应测量SAP15N④、⑤脚或SAP15P①、②脚两端的电压。 若测试一切正常,即可煲机1~2小时,重复检查各项参数,若无误,即可放音试听。若想装配纯甲类功放,可把整机先调成高偏置甲乙类功放,试听正常,再逐步加大静态电流至所需值,使该机成为纯甲类功放。 以上五种电流放大板,所配散热器尺寸均为360mm×120mm×50mm,成品板均调试成高偏置甲乙类功放(甲类20W+20W),若要装配80W+80W纯甲类功放,只需换掉散热片,把功放板装入两边外露散热器式专业功放机箱(480mm×430mm×150mm)调试好即可。 以上线路,稍作调整(如改变变压器功率及供电电压、功率管对数及静态电流)即可有多种用途使用。如:制作大功率功放(250W/4Ω);制作电子分频功放;制作高品质耳机放大器(用本电压放大板推动K214/J77或K2013/J313);用电压放大部分对一些分立元件中、低档功放进行摩机;制作顶级8声道纯后级功放(如用4块电压放大板,共用电源,每声道一对三肯2SC3858、2SA1494等)

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.

功率放大器技术指标概述

功率放大器技术指标概述 工作频率范围Operating Frequency 放大器满足或优于指标参数时的工作频率范围。 输出功率Output Power: 放大器的输出功率有两种表示方式:饱和功率和1dB压缩点输出功率。前者是输出的最大功率,后者则是指增益下降1dB时的输出功率,前者一般大于后者。对脉冲放大器有峰值功率和平均功率之分,前者表示有信号时的输出功率,后者则是按时间平均后的功率,两者之间的关系与信号的占空比有关。 增益Gain 功放输入输出功率的比值。 增益平坦度Gain flatness 表示放大器在工作频段内功率增益的波动。 噪声指数Noise Figure 指的是功放输出端和输入端信噪比的比值。

输入输出三阶截取点IIP3,OIP3 反映放大器的线性特性的指标。具体指三阶谐波与输入端基波电平相同时对应的输入/输出功率电平。此指标与输入电平的大小和放大器的增益无任何关系。 电压驻波比VSWR 放大器通常设计或用于50Ω阻抗的微波系统中,输入/输出驻波表示放大器输入端阻抗和输出端阻抗与系统要求阻抗(50Ω)的匹配程度。用下式表示:VSWR = (1+|Γ|)/(1-|Γ|) 其中Γ=(Z-Z0)/(Z+Z0) VSWR:输入输电压出驻波比 Γ:反射系数 Z:放大器输入或输出端的实际阻抗 Z0:需要的系统阻抗

效率Efficiency 指输入电流×输入电压=总功率 效率=实际输出射频功率/总功率×100% 临道功率比ACPR (Adjacent Channel Power Ratio) 用来衡量主信道的功率泄漏到相邻信道的多少,和放大器的线性、信号的调制等多因素有关。主要应用在象CDMA这样的宽频谱信号的研究上。 脉冲波的上升沿时间和下降沿时间Rise Time and Fall Time 上升沿时间:从脉冲波上升沿10%上升到90%所经历的时间; 下降沿时间:从脉冲波下降沿90%下降到10%所经历的时间; 脉冲宽度:两个脉冲幅值的50%的时间点之间所跨越的时间。 占空比Duty Cycle 在一串理想的脉冲序列中(如方波),正脉冲的持续时间(脉冲宽度pulse width)与脉冲总周期(Pulse cycle)的比值。

[整理]NE5532并联驱动的20W纯甲类功放.

NE5532并联驱动的20W纯甲类功放 这个电路由爱山乐水网友提供。好象是来源于日本发烧友 国外有很多制作精良的功率放大器,输出功率并不大,但其甜美优雅的音乐往往是很多大功率放大器所无法比拟的。 本文介绍的这款功放,虽然它的元件用得可算一般,其输出功率也只有20W,但其音乐表现力却极为出众,特别是对于古典音乐的重放尤其神韵。 【电路原理】 电路如图6-1所示,本机电路中使用两组独立的运算放大器(NE5532)分别构成两路完整的单端放大器,它们都工作在纯甲类方式下,各自独立构成性能优良的全波形放大器。放大后的信号在输出点再有机地混合,有效地降低了对音质危害极大的奇次谐波失真。激励级的双极二极管(VT1和VT2)作为电流控制器件,直接从运放的输出端吸取所需的基极电流,是一种较为理想的使用方式。VT3和VT4分别用作VT2、VT1的恒流源负载,保证了整机的稳定性,也使得本机可免去麻烦的调试手续。 激励级的VT1、VT2与输出级的两个大功率三极管构成交叉耦合方式。由于各二极管工作点之间的钳位作用,使得此电路的稳定性极好,在电源接通瞬间也不会出现冲击电流声。交叉耦合的另一个好处是激励级和输出级分别从正负电源端索取工作电流,这对提高放大器的共模抑制比十分有利。激励级的工作电流高达85mA,输出级的工作电流更是高达 1.7A 之巨(两管并联)。由于本机电流很大,制作时一定要给每一个三极管(包括激励级和恒流源负载三极管)都加上足够大的散热器,且电源变压器一定要有充足的余量(推荐为150W)。由于本机对电源的适应性很强,故电源电路只需简单的整流、滤波即可。有条件者可在供电

回路串入1~2H的电感以获得更佳的效果。

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/4f18201267.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

功放技术参数的分析

音响技术基础知识 A Vtechnology 艺术团体经常进行巡回演出,音响器材尤其是功率放大器要经过火车、汽车运输,各种地形复杂的道路会带来振动,所以要求功率放大器结构非常结实、抗振特性良好、设计科学、加工工艺精细。在不同城市、乡镇进行的文艺演出还会遇到各种意想不到的复杂情况,如演出剧场或现场的电网电压不稳定,或临时演出由于观众较多,需要加大额定输出功率提高现场演出的响度以满足室外演出的需要等。因此要求功率放大器有适应多种功能的能力,除要求功能全外,更主要的还要有很高水平的音色质量表现,如对美声演唱要求有很宽的频带(频率通带)才能把美声歌曲优美的泛音表现出来,从而丰富声乐音色的艺术表现,而对于音乐中各种乐器的个性色彩的表现又要求功放有极低的本底噪声,即有很高的信噪比和极低的失真度,才能将各种不同乐器的乐音细节明朗地表现出来。这就要求功率放大器有很高水平的技术参数来做保证。 1 技术参数 1.1 功率放大器的额定功率 额定功率指在规定的总谐波条件下功率放大器长期承受额定负载阻抗上的输出功率,是适用的功率。 最大输出功率是在不考虑失真的情况下,给功率放大器输入足够大的信号电平,将音量开至最大时,功率放大器所能输出的最大功率。这是短时间使用的功率。 峰值功率是指功率放大器在处理音乐信号时能够在瞬间输出的最大功率。峰值功率反映功率放大器处理音乐信号的能力,是一个参考功率。 提高功率放大器输出功率的方法有两种方法。一种是降低负载阻抗。输出电压不变的情况下将8 Ω改变成4 Ω,理论上输出功率会增加2倍,但因功率放大器内部直流电源容量和晶体管耗数功率的限制,实际上可提高功率为1.6倍。另一种采用桥式跨接法,双通道立体声可选用桥接方式进行跨接使用。 双通道立体声桥接后理论上是每声道的4倍功率,实际上的输出功率约为3倍。这种模式可选用但并不提倡。电路电桥要求每个双声道放大器的技术指标完全相同,保持0点电位始终保持0电位。如某个电位有点偏离,某个电路稍有点不平衡,一只功率放大器就会驱动另一只功率放大器,两只功率放大器就会产生相位差和电平差,使输出波形产生严重的失真。当不平衡状态严重时,由于相互“倒灌”可导致功率放大器的损坏。所以临时现场扩声的应急时可采用桥式接法,室内固定专业音响系统均不选用。 1.2 频率响应范围 频率响应是指功放对音频信号的各个频率分量的放大能力,他表明功放在通频带宽度内各个频率分量的不均匀程度特性等。 理想的频率特性曲线是平直的,即功放的输出电平在各个频率都比较平直,说明功放对各个频率分量的放大能力是均匀的。如功放的频率特性曲线有波峰波谷,说明功放对某频率放大能力过强(形成波峰),对某频率的放大能力过弱(形成波谷)。如果功放的频率特性有较大的波峰和波谷,放音的音色就会变差,所以一般波峰波谷的存在不准许超过3 dB,严格的指标是±2 dB。 人耳听觉的频率范围是20 Hz~20 kHz,如果频响范围达到这个标准则为高水平。 为完美地表现乐音的表现力,充分地表现出高频泛音的频率空间,要求功放有足够频带的宽度,以表现音色的个性,对频带的上限要有适度的扩张频带,20 kHz以上也要有一定的空间。 对频带的下限扩张可保证次低音的重放。如果功放频带不够宽,则音色会变得干涩、生硬,以致于当一些音色相近的乐器同时演奏时,代表他们各自音色特点的泛音被削波损失,从而造成辨别不出到底是哪种乐器发出的声音。 1.3 阻尼系数 大口径的低音扬声器,因为音圈运动的惯性而不能与音频的驱动信号同步,纸盆的余振使扬声器重放声音混浊不清。尤其是400 Hz以下的频率影响最大。 功放技术参数的分析李鸿宾

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

功率放大器技术参数的测量

功放技术参数的测 一.常用测试仪器 信号源:GOOD WILL INSTRUMENT公司(固伟)GFG-8015G 宁波中策电子有限公司X010A 毫伏表:GOOD WILL INSTRUMENT公司(固伟)GFG-417B 宁波中策电子有限公司DF2173B 示波器:IWATSU ELECTRIC公司(日本)SS-7802A 失真仪:宁波中策电子有限公司DF4121A 二.频率响应的测量 术语:增益限制的有效频率范围 是指在振幅允许的范围内功放系统能够重放的频率范围,以及在此范围内信号的变化量,称为频率响应。 在该频率范围内,实际频响与所要求的频响的偏差不得超过规定限度。 1.将各仪器按上图所示方法连接(可不使用示波器),功放输出端接入一额定负载。 2.由函数发生器输入1KHz正弦信号,调节电位器,从毫伏表读取电压值,使功放输出为 额定输出电压。 并以此为电压参考点。

3.缓慢调节信号源上的频率旋钮,从功放规定的频率下限至频率上限,其输出电压变化范 围不得超过±3dB。 4.若连接示波器,看观测输出电压波形。 三.失真度的测量 理想的放大器应该是把输入的信号放大后,毫无改变的还原出来。但是由于各种原因经功放放大后的信号与输入信号相比较,往往产生了不同程度的畸变,这个畸变就是失真。用百分比表示,其数值越小越好。 1.将各仪器按上图所示方法连接,功放输出端接入额定负载。 2.由函数发生器输入1KHz正弦信号,调节电位器,使功放输出为额定电压。 3.对失真仪进行相对电平(0 dB)校准。 4.测量失真度,读出并记录此测量值。 5.可使用示波器监测输出波形是否异常。 四.输入灵敏度的测量 输入灵敏度:功放在额定负载上,输出额定电压时的输入激励电压称为输入灵敏度。

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