功率放大器实习报告

第1篇：功率放大器

高频电子技术论文

题 目：高频功率放大器的设计及调

指导老师：靳孝峰

班 级：应用电子4班

专 业：应用电子技术基础

学 院：机电工程学院

姓 名：周超勇

2013年10月21日

摘 要:高频功率放大器是发射机的重要组成部分,因而也是通信系统必不可少的环节。介绍了高频功率放大器应用和基本原理,并利用电子设计工具软件 Multisi m2001对丙类功率放大器电路从方案选择、单元电路设计、元器件参数选取等方面进行具体设计分析 ,同时对电路进行仿真测试 ,通过仿真结果分析电路特性 ,使电路得到进一步完善。

关键词：高频功率放大器应用、功率放大器原理、高频功率放大器仿真设计 高频功率放大器是无线电发射机末端的重要部件 ,是评价通信系统性能的重要参数。近年来 ,针对功率放大器设计的各种研究不断涌现 ,对功率放大器的性能进行优化的算法不断出现。利用 Multisi m软件工具进行高频功率放大电路的设计 ,通过仿真结果对电路的特性进行分析 , 并逐步完善电路。1．高频功率放大器应用

功率放大器简称功放，可以说是各类音响器材中最大的一个家族了，其作用主要是将音源器材输入的较微弱信号进行放大后，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各不相同。以其主要用途来说，功放可以分做两大类别，即专业功放与家用功放。在体育馆场、影剧场、歌舞厅、会议厅或其它公共场所扩声，以及录音监听等场所使用的功放，一般说在其技术参数上往往会有一些独特的要求，这类功放通常称为专业功放。而用于家庭的hi－fi音乐欣赏，av系统放音，以及卡拉ok娱乐的功放，通常我们称为家用功放。随着行动电话、WLAN(Wirele Local Area Network)、蓝芽(Bluetooth)的普及化，高频电子设备已经成为生活中的必需品，而电子设备使用的频率也从过去的1GHz逐渐朝5GHz甚至更高频方向发展。由于FET等主动电子组件与电容、电感等被动电子组件性能的提升，使得高频电路的特性获得大幅的改善。以往GHz的电路大多是由micro strip line等分布定数电路所构成，最近因为电子组件芯片化，因此高频电路以集中定数电路居多，不过即使高频电路已经进入集中定数电路时代，然而设计者却还未意识到配线长度、组件形状等分布定数性对高频电路的影响。此外电子组件芯片化之后若单靠是集中定数设计电路，势必会遭遇到设计上的极限，因此必需借助计算机仿真技术，针对pattern与组件的形状、配置(layout)等物理性尺寸进行精密的分析、设计，有鉴于此本文将探讨有关高频电路设计。

2．功率放大器原理

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，而是以频率响应很宽的传输线作负载。这样，它可以在很宽的范围内变换工作频率，而不必重新调谐。综上所述可见，高频功率放大器与低频功率放大器的共同之点是要求输出功率大，效率高；它们的不同之点则是二者的工作频率与相对频宽不同，因而负载网络和工作状态也不同。

高频功率放大器的主要技术指标有：输出功率、效率、功率增益、带宽和谐波抑制度（或信号失真度）等。这几项指标要求是互相矛盾的，在设计放大器时应根据具体要求，突出一些指标，兼顾其他一些指标。例如实际中有些电路，防止干扰是主要矛盾，对谐波抑制度要求较高，而对带宽要求可适当降低等。功率放大器的效率是一个突出的问题，其效率的高低与放大器的工作状态有直接的关系。放大器的工作状态可分为甲类、乙类和丙类等。为了提高放大器的工作效率，它通常工作在乙类、丙类，即晶体管工作延伸到非线性区域。但这些工作状态下的放大器的输出电流与输出电压间存在很严重的非线性失真。低频功率放大器因其信号的频率覆盖系数大，不能采用谐振回路作负载，因此一般工作在甲类状态；采用推挽电路时可以工作在乙类。高频功率放大器因其信号的频率覆盖系数小，可以采用谐振回路作负载，故通常工作在丙类，通过谐振回路的选频功能，可以滤除放大器集电极电流中的谐波成分，选出基波分量从而基本消除了非线性失

真。所以，高频功率放大器具有比低频功率放大器更高的效率。高频功率放大器因工作于大信号的非线性状态，不能用线性等效电路分析，工程上普遍采用解析近似分析方法——折线法来分析其工作原理和工作状态。这种分析方法的物理概念清楚，分析工作状态方便，但计算准确度较低。以上讨论的各类高频功率放大器中，窄带高频功率放大器：用于提供足够强的以载频为中心的窄带信号功率，或放大窄带已调信号或实现倍频的功能，通常工作于乙类、丙类状态。宽带高频功率放大器：用于对某些载波信号频率变化范围大得短波，超短波电台的中间各级放大级，以免对不同fc的繁琐调谐。通常工作于甲类状态。.3．高频功率放大器仿真设计.3.1 对功率放大器的要求

功率放大器是通过将直流输入功率转换化为交流功率输出 ,以提高发射信号能量 ,便于接收机接收的电路 ,因而要求输出功率大 ,效率高 ,同时 ,输出中的谐波分量应该尽量小 ,以免对其他频道产生干扰。根据电流导通角的不同 ,功率放大器分为甲类、乙类、丙类等 ,电路由馈电电路、输入匹配、输出匹配及级间耦合 4部分组成。对电路设计要求如下:工作频率为 14.5 MHz,要求带宽为 1.5MHz,输出功率为不小于 20W。3.2 电路结构设计

设计分析为了在较宽的通带内使功率放大器增益相对稳定 ,电路由甲类、丙类两级功率放大器组成。甲类功率放大器的输出信号作为丙类功率放大器的输入信号 ,丙类功率放大器作为发射机末级功率放大器以获得较大的输出功率和较高的效率。电路原理如图 1所示。根据设计要求和晶体管实际参数,采用 Phili p s公司的 NPN型高压晶体管 2N5551作为放大管 ,三极管Q

1、电感 L

1、电容 C2组成甲类功率放大器 ,工作在线性放大状态。三极管 Q2和由电感 L

3、电容 C

7、C6构成的负载回路组成丙类功率放大器。R

1、R

2、R

3、R4组成第 1级静态偏置电阻 ,调节R

2、R3可改变放大器的增益。L

1、C2组成一级调谐回路 ,L

2、R

5、C4组成的部分在丙类功率放大器基极处产生负偏压馈电 , R7为射级反馈电阻 ,调整 R7可改变丙类功率放大器的增益。C

6、C

7、L3组成末级调谐回路 , C6用来微调谐振频率以获得最佳工作状态。C

8、C9和 L4组成滤波回路 ,起到改善波形的作用。R9和 C

10、R11和 C11以及 R8和 C12均为负载回路外接电阻。集电极可选择连接不同的负载。当基极输入的正弦信号频率取值在 L

1、C2谐振频率附近时 ,集电极输出正弦信号电压增益最大。C5为射级旁路电容 ,有效地控制了可能由于射级电阻R

3、R4过大而引起电压增益下降的问题。当甲类功率放大器输出信号大于丙类功率放大器三极管 Q2的be间负偏压时 , Q2才导通工作。当L

3、C7处谐振频率与从甲类功率放大器集电极获得的放大输出正弦信号的频率一致时 ,丙类功率放大器工作于谐振状态 ,集电极将获得最大的电压增益 ,达到功率放大的目的。

3.3 元件参数选取

a)功率放大器管:选用 Phili p s公司的 NPN型高压晶体管(2N5551)作为放大管。

b)直流电源:根据设计要求放大器的电源电压初始值均取 + 12V。c)甲类功率放大器的调谐回路由 L1和 C2组成 , 根据谐振频率公式:f = 12π LC及工作中心频率为 14.5 MHz,取参数为 L1 = 1.0μH,C2 = 120 pF,丙类功率放大器的调谐回路由 L

3、C

6、C7组成 ,为使甲类功率放大器集电极的输出信号能在丙类功率放大器产生谐振 ,两功率放

大器调谐回路的谐振频率应一致 ,因此 ,取 L3 = 1.0μH, C7 = 120 pF。C6(最大值取 30 pF)用来微调调谐回路的谐振频率 ,保证丙类功率放大器的输入信号产生谐振。

d)甲类放大器参数选取

甲类功率放大器的静态偏置由 R

1、R

4、R2和 R3组成。R

1、R2一般在同一数量级 ,取 R1 = 10 k Ω, R2最大值为 50 k Ω,通过调节 R2改变三极管基极 Q点电压 ,即改变放大器增益 , R2取值越大时 Q点电压越大。取 R4 = 51Ω, R3最大值为 1 k Ω,通过调节 R3 改变输出信号增益 , R3不宜过大 ,否则会影响增益。此外 , C5为射极旁路电容 ,有效地控制了由于射极电阻 R

3、R4而引起电压增益下降的问题。在高频电路中射极旁路电容取值一般较小 ,这里取 C5 = 10 nF e)丙类功率放大器参数选取丙类功率放大器三极管 Q2的 be间负偏压由 L

2、R

5、C4组成的电路产生 , L2起到传送直流、隔离交流的作用 ,使得 R5两端为直流电压。取L2 = 1 0 0μH ,R5 = 51Ω, C4 = 10 nF。Q2射极电阻由 R

6、R7组成 ,取 R6 = 51 Ω, R7 最大值为 1 k Ω,通过调节 R7改变丙类功率放大器增益 , R7取值不宜过大 ,否则会降低增益。L

4、C

8、C9组成滤波回路 ,减小集电极输出信号的失真。C

8、C9一般取等值 ,这里取 C8 = C9 = 10 nF,L4 = 470μH。

f)外接负载分别取 51Ω, 150Ω, 680Ω。3个电阻的取值差异较大是为了后面仿真测试丙类功率放大器的特性做准备。

g)C

1、C3以及 C

10、C

11、C12均为隔直电容 ,其作用是传送交流 ,隔离直流。在高频电路中隔直电容取值一般较小 ,这里取 C1 = 51 pF, C3 = 10 nF, C10 =C11。=C12 =10nF。

3.4 仿真测试及结果分析

a)甲类功率放大器的调谐测试

改变基极输入正弦信号的频率 ,当取 f = 1 /(2 π/RC)≈14.5MHz(L

1、C2回路谐振频率)时 ,集电极获得最大的电压增益 ,这时再改变静态偏置电阻 R

3、R4的大小可获得更大的电压增益[ 2 ]。测试可得 , R2取 2.5 k Ω、R3 取 50Ω时获得最大电压增益约为 30倍。b)丙类功率放大器工作状态的测试分析

调整丙类功率放大器电源电压为 12 V,不接负载电阻。将基极与甲类功率放大器断开 ,从基极处输入2V(P2 P)、14.5 MHz的高频信号 ,用万用表测量三极管 Q2 be间的电压 ,测得该电压为负偏压 ,改变输入电压振幅 ,该偏压随之改变。此时 ,接在集电极处的示波器上可看到放大输出信号 ,如图 2所示。下面的波形(信道 B)为基极输入信号 ,上面的波形(信道 A)为集电极输出信号 ,电压增益约为 12倍。若使基极激励信号 ,Ub = 0。则测得负偏压也为 0,由此可看出丙类功率放大器工作状态的特点。

c)测试调谐特性

调整参数使电路正常工作 ,保持功率放大器管的输入信号为 2 V(P2 P)左右 ,不接负载电阻 ,改变输入信号从 8MHz～20MHz，,输出电压值如表 1所示。

基极输入正弦信号频率取 f = 1 /(2π RC)≈14.5MHz(C

6、C

7、L3

回路谐振频率)时集电极获得最大的电压增益 ,约为 12.5倍 ,这就说明了丙类功率放大器的调谐特性。

4.小结

利用电子设计工具软件 Multisi m2001设计了高频功率放大器 ,并对所设计的功率放大器性能进行了仿真实验 ,仿真结果表明所设计的放大器满足设计要求 ,性能良好。参考文献：

[ 1 ]张肃文 , 陆兆熊.高频电子线路 [M ].北京:高等教育出版社 , 1992.[ 2 ] 陈松 , 金鸿.电子设计自动化技术 Multisi m2001 & Protel99 se[M ].南京:东南大学出版社 , 2001.[ 3 ]路勇.电子电路实验及仿真 [M ].2版.北京:清华大学出版社 , 2004.庄海军(19742),男 ,讲师 ,工程师 ,主要研究方向为电子技术及其应用。[4 ]曾兴雯,《高频电路原理与分析》（第三版）编 西安电子科技大学出版社 2001 通讯地址：焦作大学

第2篇：功率放大器

低频功率放大器设计

要求输入级使用差分放大器，输出级使用乙类功放电路，同时达到如下指标：（1）负载8Ω；

（2）输入信号电压为5~700m；

（3）额定输出功率为POR≥10W；（4）非线性失真≤3%；（5）电源效率≥55%；

（6）交流噪声功率≤10mW

电路参数设计

一．电源电压

由于输出功率pO10WUOPORL1088.94V取UO9V,UOm=29=12.73VIOPO/RL=10/81.12AICM=21.12=1.58AVCCUces0.5IcmUom10.51.5812.7314.52V取VCC=18V

二．OCL电路设计

T1,T2:T1,T2的hfe20则T1基极电流Ib1Icm1.5879mAhfe20T2的基极电位Vb2Ube20.5IcmUom0.60.5*1.5812.7314.12V取Vb115VUBRCEO40V,ICM1.5A,PCM选 TIP31C,TIP32CT5: NPN管取共射放大器T4的发射极电流：Ie4150mAhfe100,Ib41.5mAUBRCEO40V,Icm150mA选 901

4V22RLT3:UBRCEO1.2V,ICM150mA选901

3 电阻RP2,R,R:3B取iR41150ie4(使ib可以忽略)mA15mA310100.6VRB40,取3915mARP2取100可调18V15V20150mAIb1=79mA,取Ie6Ic6100mAR3Re61,Re62两端的电压为2V，取Re61Re6220，Re615,Re6215T6集电极电压在0V左右，振幅最大16.6V=166, 取Rc6160100mAR该电路的交流放大倍数A=c632Re61Rc6为了满足设计规格的频率特特性，Ce61000uFRB16,RB26起到决定T6基极电位的作用，为了使发射极电位为2V，基极电位取为2.6V。设RB16,RB26上流过的电流为1mA，RB163.3KRB26220，实际电路中RB16可用滑动变阻器，方便调节T6的静态工作点。

三． 射极跟随器

Rc7，Re7

Ib61mA,取流经Rc7,Re7的电流为10mA，可确定Rc7Re73600

取Rc7100，Re73K

四．差动放大电路设计

T5,T6,T7：ICM>2mA,UBRCEO40V均选 2SC1815静态工作点： 恒流源T5的发射极电阻R8的压降希望在1V以上（考虑到Tr3VBE的温度变化），令UR8=2V。T与0.1至数毫安，在这里设为1mA,因此,6T集电极电流通常设为7恒流电路的电流必须设定在2mA。R8UBE5UR81K2mA0.6V,则R6362.633.4VR72.62.6V 为了使T5上的基极电流可以忽略，在R6与R7上流过的电流有必要比基极电流大10倍以上。hFE100,Ie52mA,Ib50.02mA所以R6在R7与上流过10倍的电流，0.2mA33.4V=167K0.2mA2.6VR7==13K0.2mA 对于没有输出信号时，T6与T7的发射极电位Ve6，由于基极电位为0，VBE6V0.6V，R6=则Ve60.6V，若将的压降设定在该Ve与+VCC(+18V)的重点附近，就能够获得最大的输出振幅。取UR10=9.1VR10=9.1V=9.1K1mA*R*b1与Rb2是决定输入阻抗的，*取R*b1=Rb210KVe49.10.69.7V189.7Ie40.15AR4R456

调试

1.

差动级输出正负半周严重不对称，加调零电阻RP1可以改善不对称程度，但RP1影响差动级Au1，使Au1大幅下降，因此选用阻值小的RP1，由于（100）实验室最小的可调电阻为2K可在上并联两个18电阻，即：

经调试测得差动级电压放大倍数为50倍。

2.

初步设计中共射级与差动级直接相连，调试中发现共射级使得前级（差动极）放大倍数大幅下降，达不到总的电压增益要求，分析其原因，得到如下结论：

多级放大电路前后级互相影响：

输入电阻ri63.3K//220//[rbe6(1)*20],较小。两级不连接时：Au1

Rc91Rc9//[rbe9(1)*Rp1]2Rc9//ri6'两级连接时：Au 11Rb9//[rbe9(1)*Rp1]2

'由于共射级电路输入电阻小，使得Au1比Au1小得多。

解决办法：

在差动与共射之间加上射极跟随器，隔离使得Au=Au1*Au

2 经调试证明方法可行，效果理想。

3.

共射的发射极加电容Ce9可提高交流电压放大倍数，调试中输出出现大量高频分量（500KHZ），在共射级输出（图中A、B两处）加滤波器，可以滤除。

110KHZ

fT2RC 4.采用乙类功率放大，添加电压倍增环节即T5部分，可以使功率管微导通，消除交越失真。

初次设计电路中只采用一对功率管，由于电流大，功率管发热严重，电流随温度升高很快。调试后改用两对功率管(T1,T2,T3,T4),明显改善发热问题，但由于散热片没有使用专门的1w散热器，电流仍然会随温度上升，但上升缓慢。

B两点的电压，即可调节功率管的空载电流，上电前（不RP2可以调节A、加信号时），必须将RP2先调到零，上电后，慢慢增大RP2，直到功率管空载电流上升到30mA为止。否则，若RP239 时直接上电，UAB大于

UBE1+UBE2,空载电流很大，功率管发热严重，电流很快会上升到1A以上，不及时断电，会烧毁功率管。

5.

必须给功率管加保险丝保护，不然调试过程中容易烧坏功率管。

6.布线对电路性能有很大影响，引线要短，不要走平行线，输出大电流要远离输入信号线，大电流与小电流部分要分区。采用一点接地。在共射放大级的b与c之间跨接电容可以很好的消除高频自激振荡。7.接上8负载后uo失真比较严重，将Rb16,Rb26分别减小一半，使T6基极能获得更大电流，再接负载，失真有所改善，但还不理想。调试过程中，共射放大的三极管发热严重，耗散功率大，不能长时间工作。用两对功率管改为复合管接法，则功率管总的电流放大系数为2020400倍，则共射放大管的静态电流只需要大于1.58A/400=5mA，取20 mA即可。这样可以大大减小共射放大管的耗散功率，改善输出波形及稳定性。8．提高输出效率的方法：

1)满足输出的情况下，减小共射放大的静态电流（即电流富裕量不需太大）。2)减小空载电流，只要消除交越失真即可。3)减小功率管发射极电阻

第3篇：功率放大器原理 功率放大器原理图

功率放大器原理 功率放大器原理图

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。

功率放大器原理

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，而是以频率响应很宽的传输线作负载。这样，它可以在很宽的范围内变换工作频率，而不必重新调谐。综上所述可见，高频功率放大器与低频功率放大器的共同之点是要求输出功率大，效率高；它们的不同之点则是二者的工作频率与相对频宽不同，因而负载网络和工作状态也不同。

高频功率放大器的主要技术指标有：输出功率、效率、功率增益、带宽和谐波抑制度（或信号失真度）等。这几项指标要求是互相矛盾的，在设计放大器时应根据具体要求，突出一些指标，兼顾其他一些指标。例如实际中有些电路，防止干扰是主要矛盾，对谐波抑制度要求较高，而对带宽要求可适当降低等。功率放大器的效率是一个突出的问题，其效率的高低与放大器的工作状态有直接的关系。放大器的工作状态可分为甲类、乙类和丙类等。

为了提高放大器的工作效率，它通常工作在乙类、丙类，即晶体管工作延伸到非线性区域。但这些工作状态下的放大器的输出电流与输出电压间存在很严重的非线性失真。低频功率放大器因其信号的频率覆盖系数大，不能采用谐振回路作负载，因此一般工作在甲类状态；采用推挽电路时可以工作在乙类。高频功率放大器因其信号的频率覆盖系数小，可以采用谐振回路作负载，故通常工作在丙类，通过谐振回路的选频功能，可以滤除放大器集电极电流中的谐波成分，选出基波分量从而基本消除了非线性失真。所以，高频功率放大器具有比低频功率放大器更高的效率。高频功率放大器因工作于大信号的非线性状态，不能用线性等效电路分析，工程上普遍采用解析近似分析方法——折线法来分析其工作原理和工作状态。这种分析方法的物理概念清楚，分析工作状态方便，但计算准确度较低。

以上讨论的各类高频功率放大器中，窄带高频功率放大器：用于提供足够强的以载频为中心的窄带信号功率，或放大窄带已调信号或实现倍频的功能，通常工作于乙类、丙类状态。宽带高频功率放大器：用于对某些载波信号频率变化范围大得短波，超短波电台的中间各级放大级，以免对不同fc的繁琐调谐。通常工作于甲类状态。

功率放大器原理图

功率放大器原理图一

功率放大器原理图二

功率放大器原理图三

第4篇：各类功率放大器

各类功率放大器总结

功率放大器（英文名称：power amplifier），简称“功放”，是指在给定失真率条件下，能产生最大功率输出以驱动某一负载（例如扬声器）的放大器。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。工作原理

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。经过不断的电流放大，就完成了功率放大。编辑本段主要种类

传统的数字语音回放系统包含两个主要过程：

1、数字语音数据到模拟语音信号的变换（利用高精度数模转换器DAC）实现；

2、利用模拟功率放大器进行模拟信号放大，如A类、B类和AB类放大器。从1980年代早期，许多研究者致力于开发不同类型的数字放大器，这种放大器直接从数字语音数据实现功率放大而不需要进行模拟转换，这样的放大器通常称作数字功率放大器或者D类放大器。A类放大器： A类放大器的主要特点是：放大器的工作点Q设定在负载线的中点附近，晶体管在输入信号的整个周期内均导通。放大器可单管工作，也可以推挽工作。由于放大器工作在特性曲线的线性范围内，所以瞬态失真和交替失真较小。电路简单，调试方便。但效率较低，晶体管功耗大，效率的理论最大值仅有25%，且有较大的非线性失真。由于效率比较低。B类放大器：

B类放大器的主要特点是：放大器的静态点在（VCC，0）处，当没有信号输入时，输出端几乎不消耗功率。在Vi的正半周期内，Q1导通Q2截止，输出端正半周正弦波；同理，当Vi为负半波正弦波，所以必须用两管推挽工作。其特点是效率较高（78%），但是因放大器有一段工作在非线性区域内，故其缺点是“交越失真”较大。即当信号在-0.6V~ 0.6V之间时，Q

1、Q2都无法导通而引起的。所以这类放大器也逐渐被设计师摒弃。AB类放大器：

AB类放大器的主要特点是：晶体管的导通时间稍大于半周期，必须用两管推挽工作。可以避免交越失真。交替失真较大，可以抵消偶次谐波失真。有效率较高，晶体管功耗较小的特点。D类放大器：

D类（数字音频功率）放大器是一种将输入模拟音频信号或PCM数字信息变换成PWM（脉冲宽度调制）或PDM（脉冲密度调制）的脉冲信号,然后用PWM或PDM的脉冲信号去控制大功率开关器件通/断音频功率放大器，也称为开关放大器。具有效率高的突出优点。数字音频功率放大器也看上去成是一个一比特的功率数模变换器.放大器由输入信号处理电路、开关信号形成电路、大功率开关电路（半桥式和全桥式）和低通滤波器（LC）等四部分组成。D类放大或数字式放大器。系利用极高频率的转换开关电路来放大音频信号的。优点：

1）具有很高的效率，通常能够达到85%以上； 2）体积小，可以比模拟的放大电路节省很大的空间； 3）无裂噪声接通；

4）低失真，频率响应曲线好。外围元器件少，便于设计调试。A类、B类和AB类放大器是模拟放大器，D类放大器是数字放大器。B类和AB类推挽放大器比A类放大器效率高、失真较小，功放晶体管功耗较小，散热好，但B类放大器在晶体管导通与截止状态的转换过程中会因其开关特性不佳或因电路参数选择不当而产生交替失真。而D类放大器具有效率高低失真，频率响应曲线好。外围元器件少优点。AB类放大器和D类放大器是音频功率放大器的基本电路形式。T类放大器：

T类功率放大器的功率输出电路和脉宽调制D类功率放大器相同，功率晶体管也是工作在开关状态，效率和D类功率放大器相当。但它和普通D类功率放大器不同的是：

首先，它不是使用脉冲调宽的方法，Tripath公司发明了一种称作数码功率放大器处理器“Digital Power Proceing（DPP）”的数字功率技术，它是T类功率放大器的核心。它把通信技术中处理小信号的适应算法及预测算法用到这里。输入的音频信号和进入扬声器的电流经过DPP数字处理后，用于控制功率晶体管的导通关闭。从而使音质达到高保真线性放大。

其次，它的功率晶体管的切换频率不是固定的，无用分量的功率谱并不是集中在载频两侧狭窄的频带内，而是散布在很宽的频带上。使声音的细节在整个频带上都清晰可“闻”。

此外，T类功率放大器的动态范围更宽，频率响应平坦。DDP的出现，把数字时代的功率放大器推到一个新的高度。在高保真方面，线性度与传统AB类功放相比有过之而无不及。编辑本段基本组成功率放大器通常由3部分组成：前置放大器、驱动放大器、末级功率放大器。

1、前置放大器起匹配作用，其输入阻抗高（不小于10kΩ），可以将前面的信号大部分吸收过去，输出阻抗低（几十Ω以下），可以将信号大部风传送出去。同时，它本身又是一种电流放大器，将输入的电压信号转化成电流信号，并给予适当的放大。

2、驱动放大器起桥梁作用，它将前置放大器送来的电流信号作进一步放大，将其放大成中等功率的信号驱动末级功率放大器正常工作。如果没有驱动放大器，末级功率放大器不可能送出大功率的声音信号。

3、末级功率放大器起关键作用。它将驱动放大器送来的电流信号形成大功率信号，带动扬声器发声，它的技术指标决定了整个功率放大器的技术指标。编辑本段选购技巧

选择功率放大器的时候，首先要注意它的一些技术指标：

1、输入阻抗：通常表示功率放大器的抗干扰能力的大小，一般会在5000-15000Ω，数值越大表示抗干扰能力越强；

2、失真度：指输出信号同输入信号相比的失真程度，数值越小质量越好，一般在0.05%以下；

3、信噪比：是指输出信号当中音乐信号和噪音信号之间的比例，数值越大代表声音越干净。

另外，在选购功率放大器的时候还要明确购买意愿，如果希望加装低音炮，最好购买5声道的功放，通常2声道和4声道扬声器只能推动前后扬声器，而低音炮只能再另配功放，5声道功放就可以解决这个问题，功率放大器的输出功率也要尽量大于扬声器的额定功率。编辑本段常见种类 射频功率放大器：

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的小，以避免对其他频道产生干扰。高频功率放大器：

高频功率放大器用于发射级的末级，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级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。

功率放大器（图4）

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。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）。

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，功率放大器（图5）

它不采用选频网络作为负载回路，而是以频率响应很宽的传输线作负载。这样，它可以在很宽的范围内变换工作频率，而不必重新调谐。综上所述可见，高频功率放大器与低频功率放大器的共同之点是要求输出功率大，效率高；它们的不同之点则是二者的工作频率与相对频宽不同，因而负载网络和工作状态也不同。

高频功率放大器的主要技术指标有：输出功率、效率、功率增益、带宽和谐波抑制度（或信号失真度）等。这几项指标要求是互相矛盾的，在设计放大器时应根据具体要求，突出一些指标，兼顾其他一些指标。例如实际中有些电路，防止干扰是主要矛盾，对谐波抑制度要求较高，而对带宽要求可适当降低等。功率放大器的效率是一个突出的问题，其效率的高低与放大器的工作状态有直接的关系。放大器的工作状态可分为甲类、乙类和丙类等。为了提高放大器的工作效率，它通常工作在乙类、丙类，即晶体管工作延伸到非线性区域。但这些工作状态下的放大器的输出电流与输出电压间存在很严重的非线性失真。低频功率放大器因其信号的频率覆盖系数大，不能采用谐振回路作负载，因此一般工作在甲类状态；采用推挽电路时可以工作在乙类。高频功率放大器因其信号的频率覆盖系数小，可以采用谐振回路作负载，故通常工作在丙类，通过谐振回路的选频功能，可以滤除放大器集电极电流中的谐波成分，选出基波分量从而基本消除了非线性失真。所以，高频功率放大器具有比低频功率放大器更高的效率。高频功率放大器因工作于大信号的非线性状态，不能用线性等效电路分析，工程上普遍采用解析近似分析方法——折线法来分析其工作原理和工作状态。这种分析方法的物理概念清楚，分析工作状态方便，但计算准确度较低。以上讨论的各类高频功率放大器中，窄带高频功率放大器：用于提供足够强的以载频为中心的窄带信号功率，或放大窄带已调信号或实现倍频的功能，通常工作于乙类、丙类状态。宽带高频功率放大器：用于对某些载波信号频率变化范围大得短波，超短波电台的中间各级放大级，以免对不同fc的繁琐调谐。通常工作于甲类状态。

编辑本段主要指标 技术指标

1、额定功率（rate power）：是指连续的正弦波功率，在1kHz正弦波输入及

功率放大器（图6）

一定的负载下，谐波失真小于1%所输出的功率，表示成W/CH（瓦/声道）。一般来说，额定功率越大，造价越高。

2、总谐波失真（THD）：是指高次谐波占基波的百分比，总谐波失真越小越好，好的功率放大器的总谐波失真能达到0.02%

3、转换率（slew rate）：单位时间上升的电压幅度，单位为伏/微秒，它反映了功率放大器对瞬态声音信号的跟踪能力，是一种瞬态特性指标。

4、阻尼因子（damping factor）：其定义为功率放大器的负载阻抗（大功率管内部电阻加上音箱的接线线阻），例如8Ω：0.04Ω=200：1，一般要求比值比较大，但不能太大，太大会觉得扬声器发声单薄，太小则会使声音混浊，声音层次差，声像分布不佳。

5、输出阻抗（output impedance）（或称额定负载阻抗）：通常有8Ω、4Ω、2Ω等值，此值越小，说明功率放大器负载能力越强。就单路而言，额定负载为2Ω的功率放大器，可以带动4只阻抗为8Ω的音箱发声，并且失真很小。性能指标

无论AV放大器和Hi-Fi功放对功率放大器要求十分严格，在输出功率、频率响应、失真度、信噪比、输出阻抗和阻尼系数等方面都有明确要求。输出功率：

输出功率是指功放电路输送给负载的功率。人们对输出功率的测量方法和

功率放大器（图7）

评价方法很不统一，使用时注意。

1、额定功率（RMS）：它指在一定的谐波范围内功放长期工作所能输出的最大功率（严格说是正弦波信号）。经常把谐波失真度为1%时的平均功率称为额定输出功率或最大有用功率、持续功率、不失真功率等。很显然规定的失真度前提不同时，额定功率数值将不相同。

2、最大输出功率：当不考虑失真大小时，功放电路的输出功率可远高于额定功率，还可输出更大数值的功率，它能输出的最大功率称为最大输出功率，前述额定功率与最大输出功率是两种不同前提条件的输出功率。

3、音乐输出功率（MPO）：音乐输出功率MPO是英文Music Power Outpur的缩写，它是指功放电路工作于音乐信号时的输出功率，也就是输出失真度不超过规定值的条件下，功放对音乐信号的瞬间最大输出功率。

音乐输出功率可以用来评价功放的动态听音效果，功率放大器（图8）

例如在平稳的音乐过程后面突然出现了冲击性强的打击乐器声音，有的功放电路可在瞬间提供很大的输出功率给以力度感有使不完的劲；有的功放却显得力不从心底气不足。为了反映这瞬间突发性输出功率的能力可以用音乐输出功率来量度。

4、峰值音乐输出功率（PMPO）：它是最大音乐输出功率，是功放电路的另一个动态指标，若不考虑失真度功放电路可输出的最大音乐功率就是峰值音乐输出功率。

通常峰值音乐输出功率大于音乐输出功率，音乐输出功率大于最大输出功率，最大输出功率大于额定输出功率，经实践统计，峰值音乐输出功率是额定输出功率的5-8倍。频率响应：

频率响应反映功率放大器对音频信号各频率分量的放大能力，功率放大器的频响范围应不低于人耳的听觉频率范围，因而在理想情况下，主声道音频功率放大器的工作频率范围为20-20kHz。国际规定一般音频功放的频率范围是40-16kHz±1.5dB。失真：

失真是重放音频信号的波形发生变化的现象。波形失真的原因和种类有很多，主要有谐波失真、互调失真、瞬态失真等。动态范围：

放大器不失真的放大最小信号与最大信号电平的比值就是放大器的动态范围。实际运用时，该比值使用dB来表示两信号的电平差，高保真放大器的动态范围应大于90dB。

自然界的各种噪声形成周围的背景噪声，而周围的背景噪声和演奏出现的声音强度相差很大，在通常情况下，将这个强度差称为动态范围，优良音响系统在输入强信号时不应产生过载失真，而在输入弱信号时，有不应被自身产生的噪声所淹没，为此好的音响系统应当具有较大的动态范围，噪声只能尽量减少，但不可能不产生噪声。信噪比：

信噪比是指声音信号大小与噪声信号大小的比例关系，将攻放电路输出声音信号电平与输出的各种噪声电平之比的分贝数称为信噪比的大小。

输出阻抗和阻尼系数：

1、输出阻抗：功放输出端与负载（扬声器）所表现出的等效内阻抗称为功放的输出阻抗；

2、阻尼系数：阻尼系数是指功放电路给负载进行电阻尼的能力。 编辑本段相关术语 工作范围

工作范围是指功率放大器在规定的失真度和额定输出功率条件下的工作频带宽度，即功率放大器的最低工作频率至最高工作频率之间的范围，单位Hz（赫兹）。放大器实际的工作频率范围可能会大于定义的工作频率范围。工作模式

功率放大器的工作模式主要有以下几种： 时分双工（TDD）模式：

在TDD模式的移动通信系统中，接收和传送在同一频率信道（即载波）的不同时隙，用保证时间来分离接收和传送信道。TDD系统有如下特点：

1、不需要成对的频率，能使用各种频率资源，适用于不对称的上下行数据传输速率，特别适用于IP型的数据业务；

2、上下行工作于同一频率，电波传播的对称特性使之便于使用智能天线等新技术，达到提高性能、降低成本的目的。 时分多址（TDMA）模式：

TDMA是时分多址（Time Division Multiple Acce）的英文缩写。同一频率的载波在某一特定时间内，分成若干相等的小时间段，供多个不同号码的用户使用不同的小时间段来实现连接的通信方式。简而言之，它是将一个狭窄的无线频道分割成框架性的时间片断（特别是3和8），并将每一个时间片断分配给每一个用户的数字无线技术。传输增益 指放大器输出功率和输入功率的比值，单位常用“dB”（分贝）来表示。功率放大器的输出增益随输入信号频率的变化而提升或衰减。这项指标是考核功率放大器品质优劣的最为重要的一项依据。该分贝值越小，说明功率放大器的频率响应曲线越平坦，失真越小，信号的还原度和再现能力越强。输出功率

功率放大器的功率指标严格来讲又有标称输出功率和最大瞬间输出功率之分。前者就是额定输出功率，它可以解释为谐波失真在标准范围内变化、能长时间安全工作时输出功率的最大值；后者是指功率放大器的“峰值”输出功率，它解释为功率放大器接受电信号输入时，在保证信号不受损坏的前提下瞬间所能承受的输出功率最大值。接收增益

增益是天线的主要指标之一，它是方向系数与效率的乘积，是天线辐射或接收电波大小的表现。增益大小的选择取决于系统设计对电波覆盖区域的要求，简单地说，在同等条件下，增益越高，电波传播的距离越远。而功率放大器的接收增益值越大，则接收性能越强。避雷保护

常见的直击避雷保护措施：

避雷针：避雷针用来保护工业与民用高层建筑以及发电厂、变压所的屋外配电装置、输电线路个别区段、在雷电先导电路向地面延伸过程中，由于受到避雷针畸变电路的影响，会逐渐转向并击中避雷针，从而避免了雷电先导向被保护设备，击毁被保护设备和建筑的可能性。由此可见，避雷针实际上是引雷针，它将雷电引向自己，从而保护其它设备免遭雷击。

避雷线：避雷线也叫架空地线，它是沿线路架设在杆塔顶端，并具有良好接地的金属导线，避雷线是输电线路的主要防雷保护措施。避雷带、避雷网：在建筑物上沿屋角、屋脊、檐角和屋檐等易受雷击部位敷设的金属网格，主要用于保护高大的民用建筑。浪涌保护

浪涌也叫突波，顾名思义就是超出正常工作电压的瞬间过电压。本质上讲，浪涌是发生在仅仅几百万分之一秒时间内的一种剧烈脉冲。可能引起浪涌的原因有：重型设备、短路、电源切换或大型发动机。而含有浪涌阻绝装置的产品可以有效地吸收突发的巨大能量，以保护连接设备免于受损。

浪涌保护器，也叫信号防雷保护器，是一种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护的电子装置。当电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时，浪涌保护器能在极短的时间内导通分流，从而避免浪涌对回路中其他设备的损害。编辑本段注意事项

对于主要作用是向负载提供功率的放大电路通常称为功率放大电路，其主要特点如下：

1、输出功率是指交变电压和交变电流的乘积，即交流功率；

2、交流功率是在输入为正弦波、输出波形基本不失真时定义的；

3、输出功率大，因而消耗在电路内的能量和电源提供的能量也大；

4、晶体管常常工作在极限应用状态，由此要考虑必要的散热措施和过电流、过电压的保护措施。 阻抗匹配

在所有电子音像设备中，都有一个功率输出的最佳方案问题，即为了获得最大的功率输出而又不增加电路的投资经费，这就是功率放大器与扬声器系统的最佳组合。

功率放大器组合的目的是为了达到最小的设备投资而获得最大的功率输出。

为了达到最大输出功率，所以负载的大小应该使功率管的电流输出和电压输出的乘积最大，这时的状态称为功率匹配状态。在音响设备的扬声器系统中音响的输出阻抗应为扬声器组合状态的总阻抗，这样音响的输出功率才是标明的额定标准功率，否则音响的输出功率就达不到要求。

例如：音响标准接头上标明是4Ω、100W，那么该接头上的阻抗就是两个8Q扬声器的并联，每个扬声器可得到50W，这样综合扬声器系统，就是4Ω、100W，否则不能实现100w的功率输出。防护措施

功率管是功率放大电路中最容易受到损坏的器件，损坏的大部分原因是由于管子的实际耗散功率超过了额定数值。另外，若功率放大器与扬声器失配或扬声器使用中长期过载，也极易损坏扬声器（或音箱），因此，在音响设备中，防护的目的是保护昂贵的功放和扬声器，所以对电源、功放、音箱的过载和短路保护是完全必要的。

1、电源保护：当使用开关电源时，则有专门的保护控制端，只要输入过电流或过电压信号，即可达到保护目的。

2、功放级晶体管保护：功率放大晶体管除在使用中必须注意环境温度及选用合适的散热器外，主要是考虑过电流和过电压保护问题，应用的集成电路都设有限流保护和热切断保护功能，所以在自制功放时须注意过压保护。

3、音箱扬声器系统保护：音响系统的保护有两种意义：一种是音响扬声器的过载；另一种不是音频功率的过大、而是直流电位的偏移，导致无电容隔离的OCL或BTL电路扬声器烧毁。编辑本段主要特点

功率放大器简称功放，以其主要用途来说，功放可以分做两个主要类别，即专用功放与民用功放。在体育馆场、影剧场、歌舞厅、会议厅、公共场所扩声，以及录音监听等处所使用的功放，一般说在其技术参数上往往会有一些独特的要求，这类功放通常称之为专用功放或是专业功放。[1] 而用于家庭的Hi-Fi音乐欣赏，AV系统放音，以及卡拉OK娱乐的功放，通常称为民用功放或是家用功放。

专用功放与民用功放尽管在一些特性参数上有所差别，但也很难说有一条泾渭分明的界线，比如用于音乐录音监听的功放很可能就是一台可用于家庭Hi-Fi甚至是Hi-end功放。Hi-Fi功放与AV功放：

Hi-Fi功放与AV功放是家用功放中的两个主要类别。这两类功放用于不同的用途，设计的侧重也不相同。Hi-Fi功放用于欣赏音乐，使用者追求的是尽可能的"原汁原味".而AV功放的使用者追求的是与画面相配合的“现场”效果，甚至是夸张了的“现场”效果。这两类功放不太好直接比较孰优孰劣，比如价位同为三千多元的Hi-Fi功放与AV功放，Hi-Fi功放的成本投入只在两个声道上，而AV功放的成本投入则要兼顾5-6个声道，还要具有一定的效果处理功能。如果仅看其两个主声道的投入，肯定低于Hi-Fi功放两个声道的投入。其放音效果的差异是显而易见的。但是无论是Hi-Fi功放还是AV功放，都有高档精品型与超值普及型之分。

一般来说，很难能有一台可以对Hi-Fi、AV全兼容的AV功放，AV功放兼顾Hi-Fi音乐欣赏是有条件的，这一条件就是使用者欣赏音乐时的要求与标准，如果使用者仅是用来欣赏一些休闲音乐，或是只要求能够听到乐曲的旋律，AV功放是比较容易满足的，但是要是对音乐欣赏有较高的要求，一般的AV功放就难于满足了。晶体管功放与电子管功放：

用于Hi-Fi欣赏的功放可以分作晶体管功放和电子管功放两大类，以前还有用集成电路或是模块电路的Hi-Fi功放，但现已经不多见。音响技术超级论坛 晶体管功放和电子管功放并不存在着优劣的差异，只不过应用的器件不同（一是晶体管，一是电子管），由于两类器件不同，其物理基理与电路特点也不相同。

电子管的电流是电子在真空中受电场力的吸引，运动形成的。而晶体管的电流是半导体元素的外层电子在电场力的作用下转移位置形成的。这种物理基理的不同，造成在实际应用中电路特点也不同。相对来说，电子管功放的工作电压较高，但工作电流比较小，而晶体管功放的工作电压较低，工作电流都比较大。电子管功放与晶体管功放的音色确是有一定的差异，两者对瞬态信号的响应也不相同。这种不同都又分别适应了不同类别的音乐和不同的音乐欣赏者，所以Hi-Fi功放中形成了晶体管功放和电子管功放并存的情况。不过，若是以品牌、型号、数量而言，晶体管功放所占的份额仍是绝对大于电子管功放。

甲类功放与乙类功放：

晶体管功放输出级晶体管的工作状态，可以分做甲类与乙类。所谓甲类，简单地说就是使输出级晶体管在正弦交流信号的正负半周时均工作在线性区，而乙类则是仅使输出级的晶体管在正弦交流信号的正半周（或是负半周）工作在线性区。由于输出级晶体管的工作状态不同，使得输出级的电源利用效率（即输出功放与耗电功率之比）也不同。在实用的输出电路中，乙类的效率要比甲类的效率高2-3倍。甲类功放不存在交越失真，而且不论实际输出功率大小，输出级晶体的内阻均为恒定。而乙类功放总会有一定的交越失真（尽管这种失真可能极小），另外，在大输出时输出级晶体管的内阻较小，但在小输出时输出级晶体管的内阻却比较大。这些不同，造成听感上也有不同，甲类功放的声音相对乙类功放而言比较柔和，另外对音箱的低频控制力也比乙类功放强，尤其是在小音量时低音的质感要好一些。甲类功放的这些特点，使得甲类功放在实际应用中不需要很大的输出功率余量，一台20W-30W的甲类功放已经能够把大多数的音箱推动得很不错了。

前面提到了甲类功放的电源效率低，这一原因造成甲类功放工作时要散发大量的热量。为了使晶体管的工作温度不超过一定限度，需要较大体积和面积的散热器，这使得甲类功放的体积、重量都比较大。纯后级功放与单声道功放：

常见的功放都是把放大小信号的前置放大器（前级）与功率放大器（后 级）做在一个机壳中，这种功放常被称为“合并功放”，合并功放使用方便，又有比较好的性能价格比。但这种合并功放有它一些固有的缺点，其中最不好克服的就是前级与后级之间的相互干扰问题了。为了解决这一问题，于是便把前级与后级分别做在两个机壳中，这样就有了纯后级功放。大多的纯后级功放都是双声道的结构形式，但这种结构形式使得两个声道相互干扰问题又不太好解决，为了解决两个声道相互间的干扰便又出现了把两个声道分开的单声道纯后级功放。把功率放大器这样一块块地分割开，最主要的意义是要提高功放的素质，而不是追求这种形式。如果仅仅在形式上实现了相互分开，尽管可以解决相互干扰问题，但其它参数并未明显改善，那么这种分开对功放提高整体素质来说还是有限的。

功率放大器有晶体管与电子管之分，前级同样也有晶体管和电子管之分。对于音响爱好者与音乐爱好者而言，在选用前级与后级上有多种的组合形式，而不同的组合形式又有不同的音效特点，这使得使用者又多了一些选择的空间。与纯后级功放配接的前级对整个音响系统的优劣影响比较大。首先它必须具有一定的素质，否则，纯后级或是单声道的优点便发挥不出来，甚至有可能把一台劣质前级的“毛病”突出出来，整体音效反而更差了。再有，不同的前级后级配合其音色特点不同，使用者可以根据个人的偏爱选择不同的组合形式。

比如，很多音响与音乐爱好者就喜欢用“胆前、石后”（即电子管前级，晶体管后级）的组合方式，觉得这样组合既发挥了晶体管后级功率输出大，瞬态响应好的特点，又领略了电子管前级音色甜美、醇厚的“韵味”，不过这种搭配也并不是“金科玉律”,因为具体的前级与后级都有各自的特点，而对音色的偏爱又因人而异，使用者可以依据具体的情况找出自己所喜爱的组合方式。Hi-Fi功放应有多大的输出功率：

Hi-Fi功放应有的输出功率受很多因素影响，首先这一输出功率与所配接的音箱关系较大，其次还与功放的自身素质有关，再有就是与所使用的环境，也就是房间的空间体积有关。

音箱有一项参数叫作灵敏度，它的单位是dB/m?W,所代表的意义是当音箱得到1W的电功率时距离音箱1m处产生的声压（dB）。如果某款音箱的灵敏度是90dB,那么在1m处得到90dB的声压需有1W的功率来推动。要得到100dB的声压，那就需要10W的功率来推动了。但如果音箱的灵敏度是80dB（如ATC的SCM-10）要想达到100dB的声压则需要100W的功率来推动了。大多数音箱的灵敏度约为85dB-90dB,对这些音箱来说，有10W-30W的不失真功率已经能够有足够的声压了。

功放自身的素质，与功放应有的输出功率关系较大。功放的参数中有一项称为阻尼系数，这是表示对音箱控制能力的一项参数，但这一参数有一个适度范围，而且又和具体的音箱有直接关系。一般说来，如果一台功放的素质很好，在30 W输出时仍能保持其性能参数在一定的水准。那么就没有必要去要求功放有更大的功率输出。可是如果功放的素质不很理想，当输出功率增加时会引起其性能参数的劣化，那么就应当使功放的输出功率有一定的余量，以保证在实用的输出功率下仍有一定的良好参数。通常情况下，当功放为甲类输出或是电子管功放，则不需要有过多的输出功率余量，20W-30W的输出功率已经够用了。但如果是乙类功放或是素质较差的功放，这时应使功放的输出功率有较大的余量。另外，如果配接的音箱是大型倒相式，也应使功放有较大的输出功率余量。在从功放自身的素质考虑功放应有的输出功率时，将功率余量选得大些确实能改善功放与音箱的适配情况。选择输出功率较大的功放主要的意义，不是因为需要那样大的声压，而是要改善功放对音箱的适配状态。如果一台输出功率适度的功放已经能够把音箱控制的得心应手，那么就没有必要对这台功放提出更高的输出功率要求。

使用环境，也就是房间的空间体积与功放应输出的功率也有一定的关系，以上所谈及的输出功率大小，是以房间的空间体积在40以下而言，如果房间的空间体积较大，那么功放的输出功率则应加大一些。电子管功放输出级的特点： 电子管功放的功率输出级有三种电路类型，一类是有输出变压器的推挽输出电路。这类输出电路类型在电子管功放中占了绝大多数。在推挽电路中的输出变压器中直流成分很少，二次谐波失真也很小，这类电路的输出功率可以做得比较大，所以适用范围也比较大。一般说对胆机音色有兴趣的音响爱好者来说，这类输出级的胆机很合适。不过这类功放的，输出变压器的设计与工艺至关重要，如果输出变压器的设计与工艺上有不足之处，往往这类功放的频率响应，瞬态响应就不太理想。另外由于输出变压器的制约，所以配接音箱的适应范围较小。另一类功率输出级的电路类型是单端甲类电路。这类电路也有变压器，但这类电路的输出变压器中有很大的直流成分，对输出变压器的要求比推挽输出电路中输出变压的要求要高。另外对供电电源的要求也比较高。这类输出电路的特点是二次谐波成分比较多，尽管这是一种谐波失真，但对音乐信号来说，二次谐波是高度的谐合音，所以听起来很入耳。这一特点使得这种输出电路的功放在声音的音色上很有特点，尤其是当功放级采用三极管时，人声听起来很甜美，室内乐中的弦乐听起来也很细腻，或者说，这类功放的声音很有味道。但是这类功放的输出功率不容易做得大，所以如果配用的音箱灵敏度较低，在放送大型管弦乐曲时就比较勉强了。这类电子管功放都很受一些音响玩家的欢迎，往往在备有一台大功率晶体管功放之外，又备有一台此类功放，想来是在音色上互有所补，不过，这也说明此类功放的音色特点确有动人之处。

还有一类电子管功放的输出级电路是OTL电路，所谓OTL电路就是无输出变压器电路。现代的晶体管功放输出级几乎全是OTL电路或是OTL电路的改进型。电子管和晶体管的特性参数与工作状态不同，晶体管功放很容易适合配阻抗为4-8的音箱，而电子管功放要想不需要输出变压器去适配4-8的音箱就要费些周折了。电子管OTL功放由于去掉了输出变压器，所以在技术参数上比前面提到的那两类电路有很大的提高，这类输出电路的功放声音极有特色，和前面两类输出电路相比，它有宏伟的气势和宽阔的声场，和晶体管功放相比它的音色又温暖、细腻。这类功放由于没有输出变压器，所以能够适应较宽范围的音箱阻抗。但是这类输出级的功放电源效率低，设计、工艺、调试都比较复杂，这类输出电路的功放仅见于一些高档机种中，很难见到低价位的普及型机种。电流特点：

对功放电路的了解或评价，主要从输出功率、效率和失真这三方面考虑。

1、为得到需要的输出功率，电路须选集电极功耗足够大的三极管，功放管的工作电流和集电极电压也较高。电路设计使用中首先要考虑怎样充分地发挥三极管功能而又不损坏三极管。由于电路中功放管工作状态常接近极限值，所以功放电流调整和使用时要小心，不宜超限使用。

2、从能耗方面考虑，功放输出的功率最终是由电源提供的，例如收音机中功放耗电要占整机的2/3，因此要十分注意提高电路效率，即输出功率与耗电功率的比值。

3、功放电路的输入信号已经几级放大，有足够强度，这会使功放管工作点大幅度移动，所以要求功放电路有较大的动态范围。功放管的工作点选择不当，输出会有严重失真。主要应用

无论在全球移动通信系统、第三代移动通信系统、无线局域网等民用领域，还是在雷达、电子战、导航等军用领域，射频功率放大器作为这些系统中的前端器件，对其低耗、高效、体积小的要求迅速增加。众所周知，功率放大器是射频电路众多模块中功率损耗最大的，作为系统的核心和前端部分，它的效率将直接影响系统效率，因此效率问题成为现代功率放大器的研究热点。在大多数功率放大器中，功率损耗的主要是晶体管损耗，主要由电压和电流产生的，从而提出开关类功率放大器，主要有D类，E类和F类。其中F类功率放大器专门设计一个谐波网络来实现漏极电压和电流波形控制。理论上，F类功率放大器的漏极效率为100%，被称为新一代功率放大器。传统功率放大器由于输出电路上的功率消耗，其工作效率很低。为增加传统功率放大器的工作效率，理想的F类功率放大器使用输出滤波器对晶体管输出电压或电流中的谐波成分进行控制，归整晶体管输出的电压和电流波形。从而实现集电极电流的角度参数为90°，即保持集电极波形为半个正弦波，集电极电压波形为方波，并且两者的相位差是λ/4，这样集电极电压和电流的波形就没有交叠区，从而达到100%的理想效率。

第5篇：高频功率放大器

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了类放大和戊类放大。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，而是以频率响应很宽的传输线作负载。这样，它可以在很宽的范围内变换工作频率，而不必重新调谐。

综上所述可见，高频功率放大器与低频功率放大器的共同之点是要求输出功率 大，效率高；它们的不同之点则是二者的工作频率与相对频宽不同，因而负载网络和工作状态也不同。高频功率放大器的主要技术指标有：输出功率、效率、功率增益、带宽和谐波抑制度（或信号失真度）等。这几项指标要求是互相矛盾的，在设计放大器时应 根据具体要求，突出一些指标，兼顾其他一些指标。例如实际中有些电路，防止干扰是主要矛盾，对谐波抑制度要求较高，而对带宽要求可适当降低等。功率放大器的效率是一个突出的问题，其效率的高低与放大器的工作状态有直接的关系。放大器的工作状态可分为甲类、乙类和丙类等。为了提高放大器的工作效率，它通常工作在乙类、丙类，即晶体管工作延伸到非线性区域。但这些工作状态下的放大器的输出电流与输出电压间存在很严重的非线性失真。低频功率放大器因其信号的频率覆盖系数大，不能采用谐振回路作负载，因此一般工作在甲类状态；采用推挽电路时可以工作在乙类。高频功率放大器因其信号的频率覆盖系数小，可以采用谐振回路作负载，故通常工作在丙类，通过谐振回路的选频功能，可以滤除放大器集电极电流中的谐波成分，选出基波分量从而基本消除了非线性失真。所以，高频功率放大器具有比低频功率放大器更高的效率。高频功率放大器因工作于大信号的非线性状态，不能用线性等效电路分析，工程上普遍采用解析近似分析方法——折线法来分析其工作原理和工作状态。这种分析方法的物理概念清楚，分析工作状态方便，但计算准确度较低。以上讨论的各类高频功率放大器中，窄带高频功率放大器：用于提供足够强的以载频为中心的窄带信号功率，或放大窄带已调信号或实现倍频的功能，通常工作于乙类、丙类状态。宽带高频功率放大器：用于对某些载波信号频率变化范围大得功放(功率放大器)的原理就是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！率放大器选购

选择功率放大器的时候，首先要注意它的一些技术指标：

1、输入阻抗：通常表示功率放大器的抗干扰能力的大小，一般会在5000-15000Ω，数值越大表示抗干扰能力越强；

2、失真度：指输出信号同输入信号相比的失真程度，数值越小质量越好，一般在0.05％以下；

3、信噪比：是指输出信号当中音乐信号和噪音信号之间的比例，数值越大代表声音越干净。

另外，在选购功率放大器的时候还要明确自己的购买意愿，如果您希望加装低音炮，最好购买5声道的功放，通常2声道和4声道扬声器只能推动前后扬声器，而低音炮只能再另配功放，5声道功放就可以解决这个问题，功率放大器的输出功率也要尽量大于扬声器的额定功率。

功率放大器的性能指标

无论AV放大器和Hi-Fi功放对功率放大器要求十分严格，在输出功率、频率响应、失真度、信噪比、输出阻抗和阻尼系数等方面都有明确要求。

（一）、输出功率

输出功率是指功放电路输送给负载的功率。目前人们对输出功率的测量方法和评价方法很不统一，使用时注意。

1、额定功率（RMS）

它指在一定的谐波范围内功放长期工作所能输出的最大功率（严格说是正弦波信号）。经常把谐波失真度为1%时的平均功率称为额定输出功率或最大有用功率、持续功率、不失真功率等。很显然规定的失真度前提不同时，额定功率数值将不相同。

2、最大输出功率

当不考虑失真大小时，功放电路的输出功率可远高于额定功率，还可输出更大数值的功率，它能输出的最大功率称为最大输出功率，前述额定功率与最大输出功率是两种不同前提条件的输出功率

3、音乐输出功率（MPO）

音乐输出功率MPO是英文Music Power Outpur的缩写，它是指功放电路工作于音乐信号时的输出功率，也就是输出失真度不超过规定值的条件下，功放对音乐信号的瞬间最大输出功率。

音乐输出功率可以用来评价功放的动态听音效果，例如在平稳的音乐过程后面突然出现了冲击性强的打击乐器声音，有的功放电路可在瞬间提供很大的输出功率给以力度感有使不完的劲；有的功放却显得力不从心底气不足。为了反映这瞬间突发性输出功率的能力可以用音乐输出功率来量度。

4、峰值音乐输出功率（PMPO）

它是最大音乐输出功率，是功放电路的另一个动态指标，若不考虑失真度功放电路可输出的最大音乐功率就是峰值音乐输出功率。

通常峰值音乐输出功率大于音乐输出功率，音乐输出功率大于最大输出功率，最大输出功率大于额定输出功率，经实践统计，峰值音乐输出功率是额定输出功率的5-8倍。

（二）、频率响应

频率响应反映功率放大器对音频信号各频率分量的放大能力，功率放大器的频响范围应不底于人耳的听觉频率范围，因而在理想情况下，主声道音频功率放大器的工作频率范围为20-20kHz。国际规定一般音频功放的频率范围是40-16 kHz±1.5dB。

（三）、失真

失真是重放音频信号的波形发生变化的现象。波形失真的原因和种类有很多，主要有谐波失真、互调失真、瞬态失真等。

（四）、动态范围

放大器不失真的放大最小信号与最大信号电平的比值就是放大器的动态范围。实际运用时，该比值使用dB来表示两信号的电平差，高保真放大器的动态范围应大于90 dB。

自然界的各种噪声形成周围的背景噪声，而周围的背景噪声和演奏出现的声音强度相差很大，在通常情况下，将这个强度差称为动态范围，优良音响系统在输入强信号时不应产生过载失真，而在输入弱信号时，有不应被自身产生的噪声所淹没，为此好的音响系统应当具有较大的动态范围，噪声只能尽量减少，但不可能不产生噪声。

（五）、信噪比

信噪比是指声音信号大小与噪声信号大小的比例关系，将攻放电路输出声音信号电平与输出的各种噪声电平之比的分贝数称为信噪比的大小。

（六）、输出阻抗和阻尼系数

1、输出阻抗

功放输出端与负载（扬声器）所表现出的等效内阻抗称为功放的输出阻抗。

2、阻尼系数

阻尼系数是指功放电路给负载进行电阻尼的能力。

放大器参数说明 工作频率范围（F）：指放大器满足各级指标的工作频率范围。放大器实际的工作频率范围可能会大于定义的工作频率范围。功率增益（G）：指放大器输出功率和输入功率的比值，单位常用“dB”。增益平坦度(ΔG)：指在一定温度下，在整个工作频率范围内，放大器增益变化的范围。增益平坦度由下式表示（见图1）: 图1 ΔG=±（Gmax-Gmin）/2dB ΔG：增益平坦度 Gmax：增益——频率扫频曲线的幅度最大值 Gmin：增益——频率扫频曲线的幅度最小值 噪声系数(NF)：噪声系数是指输入端信噪比与放大器输出端信噪比的比值，单位常用“dB”。噪声系数由下式表示：NF=10lg(输入端信噪比/输出端信噪比）在放大器的噪声系数比较低（例如NF

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 ZO：需要的系统阻抗 工作电压/电流：指放大器工作时需要供给的电源电压和放大器工作时要求供给的电流值。放大器增益窗的定义：在本产品手册中，放大器的增益定义采用增益窗的定义方法（不含窄带功率放大器）。增益窗的定义方法是根据放大器允许的最大增益（Gmax），放大器允许的最小增益（Gmin），放大器的增益波动（ΔG）等三个增益指标对放大器的增益允许的波动和变化范围作明确定义（见图5）： 射频功率放大器的线性化技术 射频功率放大器的非线性失真会使其产生新的频率分量，如对于二阶失真会产生二次谐波和双音拍频，对于三阶失真会产生三次谐波和多音拍频。这些新的频率分量如落在通带内，将会对发射的信号造成直接干扰，如果落在通带外将会干扰其他频道的信号。为此要对射频功率放大器的进行线性化处理，这样可以较好地解决信号的频谱再生问题。射频功放基本线性化技术的原理与方法不外乎是以输入RF信号包络的振幅和相位作为参考，与输出信号比较，进而产生适当的校正。实现射频功放线性化的常用技术有三种：功率回退、预失真、前馈。

1、功率回退 这是最常用的方法，即选用功率较大的管子作小功率管使用，实际上是以牺牲直流功耗来提高功放的线性度。功率回退法就是把功率放大器的输入功率从1dB压缩点(放大器有一个线性动态范围，在这个范围内，放大器的输出功率随输入功率线性增加。随着输入功率的继续增大，放大器渐渐进入饱和区，功率增益开始下降，通常把增益下降到比线性增益低1dB时的输出功率值定义为输出功率的1dB压缩点，用P1dB表示。)向后回退6-10个分贝，工作在远小于1dB压缩点的电平上，使功率放大器远离饱和区，进入线性工作区，从而改善功率放大器的三阶交调系数。一般情况，当基波功率降低1dB时，三阶交调失真改善2dB。功率回退法简单且易实现，不需要增加任何附加设备，是改善放大器线性度行之有效的方法，缺点是效率大为降低。另外，当功率回退到一定程度，当三阶交调制达到-50dBc以下时，继续回退将不再改善放大器的线性度。因此，在线性度要求很高的场合，完全靠功率回退是不够的。

2、预失真 预失真就是在功率放大器前增加一个非线性电路用以补偿功率放大器的非线性失真。预失真线性化技术，它的优点在于不存在稳定性问题，有更宽的信号频带，能够处理含多载波的信号。预失真技术成本较低，由几个仔细选取的元件封装成单一模块，连在信号源与功放之间，就构成预失真线性功放。手持移动台中的功放已采用了预失真技术，它仅用少量的元件就降低了互调产物几dB，但却是很关键的几dB。预失真技术分为RF预失真和数字基带预失真两种基本类型。RF预失真一般采用模拟电路来实现，具有电路结构简单、成本低、易于高频、宽带应用等优点，缺点是频谱再生分量改善较少、高阶频谱分量抵消较困难。数字基带预失真由于工作频率低，可以用数字电路实现，适应性强，而且可以通过增加采样频率和增大量化阶数的办法来抵消高阶互调失真，是一种很有发展前途的方法。这种预失真器由一个矢量增益调节器组成，根据查找表(LUT)的内容来控制输入信号的幅度和相位，预失真的大小由查找表的输入来控制。矢量增益调节器一旦被优化，将提供一个与功放相反的非线性特性。理想情况下，这时输出的互调产物应该与双音信号通过功放的输出幅度相等而相位相反，即自适应调节模块就是要调节查找表的输入，从而使输入信号与功放输出信号的差别最小。注意到输入信号的包络也是查找表的一个输入，反馈路径来取样功放的失真输出，然后经过A/D变换送入自适应调节DSP中，进而来更新查找表。

3、前馈 前馈技术起源于"反馈"，应该说它并不是什么新技术，早在二三十年代就由美国贝尔实验室提出来的。除了校准(反馈)是加于输出之外，概念上完全是"反馈"。前馈线性放大器通过耦合器、衰减器、合成器、延时线、功分器等组成两个环路。射频信号输入后，经功分器分成两路。一路进入主功率放大器，由于其非线性失真，输出端除了有需要放大的主频信号外，还有三阶交调干扰。从主功放的输出中耦合一部分信号，通过环路1抵消放大器的主载频信号，使其只剩下反相的三阶交调分量。三阶交调分量经辅助放大器放大后，通过环路2抵消主放大器非线性产生的交调分量，从而了改善功放的线性度。前馈技术既提供了较高校准精度的优点，又没有不稳定和带宽受限的缺点。当然，这些优点是用高成本换来的，由于在输出校准，功率电平较大，校准信号需放大到较高的功率电平，这就需要额外的辅助放大器，而且要求这个辅助放大器本身的失真特性应处在前馈系统的指标之上。前馈功放的抵消要求是很高的，需获得幅度、相位和时延的匹配，如果出现功率变化、温度变化及器件老化等均会造成抵消失灵。为此，在系统中考虑自适应抵消技术，使抵消能够跟得上内外环境的变化。射频小信号

放大器参数说明 工作频率范围（F）：指放大器满足各级指标的工作频率范围。放大器实际的工作频率范围可能会大于定义的工作频率范围。功率增益（G）：指放大器输出功率和输入功率的比值，单位常用“dB”。增益平坦度(ΔG)：指在一定温度下，在整个工作频率范围内，放大器增益变化的范围。增益平坦度由下式表示（见图1）: 图1 ΔG=±（Gmax-Gmin）/2dB ΔG：增益平坦度 Gmax：增益——频率扫频曲线的幅度最大值 Gmin：增益——频率扫频曲线的幅度最小值 噪声系数(NF)：噪声系数是指输入端信噪比与放大器输出端信噪比的比值，单位常用“dB”。噪声系数由下式表示：NF=10lg(输入端信噪比/输出端信噪比）在放大器的噪声系数比较低（例如NF

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 ZO：需要的系统阻抗 工作电压/电流：指放大器工作时需要供给的电源电压和放大器工作时要求供给的电流值。放大器增益窗的定义：在本产品手册中，放大器的增益定义采用增益窗的定义方法（不含窄带功率放大器）。增益窗的定义方法是根据放大器允许的最大增益（Gmax），放大器允许的最小增益（Gmin），放大器的增益波动（ΔG）等三个增益指标对放大器的增益允许的波动和变化范围作明确定义（见图5）： 射频功率放大器的线性化技术 射频功率放大器的非线性失真会使其产生新的频率分量，如对于二阶失真会产生二次谐波和双音拍频，对于三阶失真会产生三次谐波和多音拍频。这些新的频率分量如落在通带内，将会对发射的信号造成直接干扰，如果落在通带外将会干扰其他频道的信号。为此要对射频功率放大器的进行线性化处理，这样可以较好地解决信号的频谱再生问题。射频功放基本线性化技术的原理与方法不外乎是以输入RF信号包络的振幅和相位作为参考，与输出信号比较，进而产生适当的校正。实现射频功放线性化的常用技术有三种：功率回退、预失真、前馈。

1、功率回退 这是最常用的方法，即选用功率较大的管子作小功率管使用，实际上是以牺牲直流功耗来提高功放的线性度。功率回退法就是把功率放大器的输入功率从1dB压缩点(放大器有一个线性动态范围，在这个范围内，放大器的输出功率随输入功率线性增加。随着输入功率的继续增大，放大器渐渐进入饱和区，功率增益开始下降，通常把增益下降到比线性增益低1dB时的输出功率值定义为输出功率的1dB压缩点，用P1dB表示。)向后回退6-10个分贝，工作在远小于1dB压缩点的电平上，使功率放大器远离饱和区，进入线性工作区，从而改善功率放大器的三阶交调系数。一般情况，当基波功率降低1dB时，三阶交调失真改善2dB。功率回退法简单且易实现，不需要增加任何附加设备，是改善放大器线性度行之有效的方法，缺点是效率大为降低。另外，当功率回退到一定程度，当三阶交调制达到-50dBc以下时，继续回退将不再改善放大器的线性度。因此，在线性度要求很高的场合，完全靠功率回退是不够的。

2、预失真 预失真就是在功率放大器前增加一个非线性电路用以补偿功率放大器的非线性失真。预失真线性化技术，它的优点在于不存在稳定性问题，有更宽的信号频带，能够处理含多载波的信号。预失真技术成本较低，由几个仔细选取的元件封装成单一模块，连在信号源与功放之间，就构成预失真线性功放。手持移动台中的功放已采用了预失真技术，它仅用少量的元件就降低了互调产物几dB，但却是很关键的几dB。预失真技术分为RF预失真和数字基带预失真两种基本类型。RF预失真一般采用模拟电路来实现，具有电路结构简单、成本低、易于高频、宽带应用等优点，缺点是频谱再生分量改善较少、高阶频谱分量抵消较困难。数字基带预失真由于工作频率低，可以用数字电路实现，适应性强，而且可以通过增加采样频率和增大量化阶数的办法来抵消高阶互调失真，是一种很有发展前途的方法。这种预失真器由一个矢量增益调节器组成，根据查找表(LUT)的内容来控制输入信号的幅度和相位，预失真的大小由查找表的输入来控制。矢量增益调节器一旦被优化，将提供一个与功放相反的非线性特性。理想情况下，这时输出的互调产物应该与双音信号通过功放的输出幅度相等而相位相反，即自适应调节模块就是要调节查找表的输入，从而使输入信号与功放输出信号的差别最小。注意到输入信号的包络也是查找表的一个输入，反馈路径来取样功放的失真输出，然后经过A/D变换送入自适应调节DSP中，进而来更新查找表。

3、前馈 前馈技术起源于"反馈"，应该说它并不是什么新技术，早在二三十年代就由美国贝尔实验室提出来的。除了校准(反馈)是加于输出之外，概念上完全是"反馈"。前馈线性放大器通过耦合器、衰减器、合成器、延时线、功分器等组成两个环路。射频信号输入后，经功分器分成两路。一路进入主功率放大器，由于其非线性失真，输出端除了有需要放大的主频信号外，还有三阶交调干扰。从主功放的输出中耦合一部分信号，通过环路1抵消放大器的主载频信号，使其只剩下反相的三阶交调分量。三阶交调分量经辅助放大器放大后，通过环路2抵消主放大器非线性产生的交调分量，从而了改善功放的线性度。前馈技术既提供了较高校准精度的优点，又没有不稳定和带宽受限的缺点。当然，这些优点是用高成本换来的，由于在输出校准，功率电平较大，校准信号需放大到较高的功率电平，这就需要额外的辅助放大器，而且要求这个辅助放大器本身的失真特性应处在前馈系统的指标之上。前馈功放的抵消要求是很高的，需获得幅度、相位和时延的匹配，如果出现功率变化、温度变化及器件老化等均会造成抵消失灵。为此，在系统中考虑自适应抵消技术，使抵消能够跟得上内外环境的变化。

第6篇：低频功率放大器

低频功率放大器

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。

三、说明

1．不得使用MOS集成功率模块。

2．本题输出噪声电压定义为输入端接地时，在负载电阻上测得的输出电压，测量时使用带宽为2MHz的毫伏表。

3．本题功率放大电路的整机效率定义为：功率放大器的输出功率与整机的直流电源供给功率之比。电路中应预留测试端子，以便测试直流电源供给功率。

4．发挥部分（4）制作的带阻滤波器通过开关接入。

第7篇：低频功率放大器

湖北民族学院

课程设计报告

课 程： 电子系统设计 专 业： 电子信息科学与技术 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 谭建军

实验一

一、实验要求：

1.设计低频功率放大器，带宽：20HZ-20KHZ，输出功率0.5W，效率：65%，无明显失真。 2.用multisim仿真。

3.搭建电路系统，测试设计主要参 4.写出设计报告。

重点:功率放大器设计方法；电路参数测试。

二、总体方案设计

低频功率放大器的整个电路主要由阻抗匹配电路、前置弱信号放大电路、功率放大电路组成。阻抗匹配电路，即电压跟随器，完成输入信号与放大电路之间的阻抗匹配；前置放大电路主要是对输入信号进行电压放大；功率放大电路完成对电压、电流的放大，为负载提供能量，增加带负载的能力。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。仿真实验结果表明该低频功率放大器在带宽、失真度、效率等方面具有较好的指标。对15HZ—149KHZ的弱信号都具有放大能力，通过调整，可严格控制在20Hz—20kHz，以达到我们我需要的实验要求。

在此次实验中，我们会用分别用到阻抗匹配电路、前置放大电路、功率放大电路。其中，阻抗匹配电路，即阻抗变换。在本电路中，由于输入阻抗可能很小，故采用电压跟随器来作阻抗变换。由于考虑到带宽、噪声等的影响，采用前置放大电路中的运放作为放大器。前置放大电路必须由低噪声、高保真、高增益、快响应、宽带音响集成放大器构成。符合上述条件的集成电路有：LM

324、NE5532等。本系统设计选用NE5532，NE5532是一种双运放高性能低噪声运算放大器, 具有高精度、低噪音、高阻抗、高速、宽频带等优良性能。采用专用的集成功放芯片，TDA2030集成芯片，外围电路简单，且输出功率较大。因此用这三种来完成此次的实验。

三、方案论证

1.低频功率放大电路

方案一：采用分立元件构成低频功率放大器，其电路仿真图如图（1）所示。由图可知： 该电路是由分立元件构成的OTL低频功率放大器。其中，由三极管VT1构成推动级（也称前置放大级），VT

2、VT3是一对参数对称的NPN和PNP型三极管，他们组成互补推挽OTL功率放大电路。由于每个管子都接成射级输出器形式，所以具有输出电阻低、负载能力强等特点，适合于作功率输出级。VT1管工作甲类状态，它的集电极电流Ic由电位器RP1进行调节。Ic1的一部分流经电位器RP2及二极管D1，给VT

2、VT3提供偏置电压。调节RP2，可以使VT

2、VT3得到适合的静态电流而工作于甲、乙类状态，以克服交越失真。该电路总体设计及设计方案带负载能力强、效率高，但所用器件较多，调节不方便且不易调节。

方案二：采用集成芯片TDA2030A构成低频功率放大器。TDA2030A是意大利SGS公司 的产品。它具有输出电流大，谐波失真和交叉失真都很小的特点，其电路内部设有短路保护系统来限制功耗过载，保护输出晶体管处于安全工作状态。TDA2030A能在最低±6V最高±22V的电压下工作在±19V、8Ω阻抗时能够输出16W的有效功率。由它构成的低频功率放大器的电路仿真图如图（2）所示。由图可知：该电路所用器件少，外围简单。因此本仿真系统选用方案二。

图（1）

图（2）

四、单元模块设计

1．阻抗匹配电路

跟随电路具有输入电阻大，输出电阻小的特点，可以做多级放大器的中间级，即缓冲级。即作阻抗变换，使前后级之间实现阻抗匹配。所以两级放大电路前加了跟随电路实现阻抗匹配。

图1 2．前置放大电路

本设计采用的是集成运算放大器方案,设计前置放大器可供选用的集成运算放大器有很多,有LF3

47、OP-

37、NE5532等。为提高前置放大器电路输入电阻和共模抑制性能,减少输出噪声,采用集成运算放大器构成前置放大器电路时,必须采用同相放大电路结构,电路如图3所示

图2 为了尽可能保证不失真放大,图中只采用一级运算放大器电路U2A,该级放大器的增益取决于R1和R2,即Av1=1+R2/R1。为保证前级有较大的电压放大能力，因此可取相应的电阻值，即R2=100KΩ,R1=10KΩ。由上述分析可知,低频功率放大器的放大倍数理论上为11倍，能保证充分发挥线性放大性能并满足带宽要求,从而可保证不失真,即达到保真放大质量。C2为耦合电容,为保证低频响应,要求其容抗远小于放大器的输入电阻。R5各级运放输入端的平衡电阻,对静态工作点具有调节作用。而实际测得当输入V1=0.1时，频率为1kHz时，输出VO=1.06V。鉴于以上情形，可取前级放大A2=10 对于前置放大器,要求信号最强时,输出不失真,即在V2pp=1.00v时, 当输入信号Vi=0.1V，而输出不衰减时 V01=Vi*A1=0.10V*10=1.00V。功率放大要求输出V02≧2V，考虑到元件误差的影响,取V02=3V，而输入信号最小为0.1 V,则第二级放大器倍数为A2=V01/V02=3.75,取A2=4。要求TDA2030具有4倍以上的放大电压的能力。3．功率放大电路

本设计采用集成功率放大电路，该电路具有低频性能好，内部设计具有复合保护电路，可以增加其工作的可靠性，还可外加散热片解决散热问题。以下介绍采用集成芯片TDA2030构成功率放大电路。

图3 TDA2030A是德律风根生产的音频功放芯片，采用V型5 脚单列直插式塑料封装结构，其主要特点有；外接元件非常少。输出功率大，Po=18W(RL=4Ω).内含各种保护电路，因此工作安全可靠。TDA2030A能在最低±6V最高±22V的电压下工作在±19V、8Ω阻抗时能够输出16W的有效功率。无疑，用它来做电脑有源音箱的功率放大部分或小型功放再合适不过了。在电路中，功率放大后从4脚输出加到扬声器R3。R

9、C7串联接在输出端用以抑制高频噪声。R

1、R2和电位器R5组成增益可调的反馈网络；C2为直流负反馈电容；直流负反馈的作用是稳定静态工作点，而对放大电路的各项动态性能没有影响，动态性能指放大倍数、通频带、输入及输出电阻等。R4为输入接地电阻，防止输入时引起感应噪声；电源电压采用双电源供电。在此电路中,A2=1+R4/(R5+R6)。而R4=100K,R5=20K，电位器R6在0~50K之间可变，理论上A2可在2.5~6之间可调。因为要求输出到8Ω电阻负载上的功率Po≥0.5W，而Uom=√2RL*Pc=2.0v,而现测得实际输出电压为VO=2.0V,输出功率为Po=VO2*VO2/2Rl=1.0w.五、功率与效率分析

总功率为电源提供的功率和信号源的功率，由于信号源的功率太小，固主要是电源提供的功率，测得前级电源的电流为1.776uA，功率放大时电源电流为51.23mA 因此可以认为后级电源提供功率就为总功

因此可以认为后级电源提供功率就为总功率为：

PV0.0551.32V V2VCCICM212所以计算效率为：

PO1.0V100%100%75.2%P1.32VV

六、仿真与分析 6.1输入输出波形

输入信号频率为1KHZ时的波形

从波形上看没有出现明显失真，但是输入与输出之间产生了相移，分析原因，可能是由于耦合电容和放大器内部电容构成的高通网络造成的。功率能达到要求，但是从仿真图上可以看出，输入和输出之间有相位差，分析各部分，原因可能是耦合电容和放大器内部电容构成的高通网络，对于频率较低时产生了相移.6.2频率响应分析

如图所示，由波特图测得该系统的同频带为15Hz~149kHz,因此对于20Hz~20kHz的声音信号，有很好的放大能力。

功率参数

题目设计要求输出功率为0.5W,而仿真出来的输出功率为0.493W，能满足题目的设计要求。则效率值为：493×100%=65.9% 能满足题目的设计要求。总结

详细介绍了一种简单实用、价格低的低频功率放大器的电路设计方法，整套设计只需几十元。从实验的各项数据分析，本电路具有很好的频率响应特性，从测得的带宽看出，该功率放大器可以很好的实现对低频功率的放大作用，能较好的达到实际要求，也符合理论上的要求。

第8篇：高频功率放大器

第二章 高频功率放大器

思考题与习题

一、填空题

1、为了提高效率，高频功率放大器多工作在 或 状态。

2、为了兼顾高的输出功率和高的集电极效率，实际中通常取θc =。

3、根据在发射机中位置的不同，常将谐振功率放大器的匹配网络分为、三种。

二 思考题

1、谐振功率放大器工作于欠压状态。为了提高输出功率，将放大器调整到临界状态。可分别改变哪些参量来实现？当改变不同的量时，放大器输出功率是否一样大？

2、为什么高频功率放大器一般要工作于乙类或丙类状态？为什么采用谐振回路作负载？谐振回路为什么要调谐在工作频率？

3、为什么低频功率放大器不能工作于丙类？而高频功率放大器可以工作于丙类？

4、丙类高频功率放大器的动态特性与低频甲类功率放大器的负载线有什么区别？为什么会产生这些区别？动态特性的含意是什么？

5、一谐振功放的特性曲线如图题2-5所示,试为下列各题选取一正确答案：

(1)该功放的通角θ为：(a)θ>90。；(b)θ=90。；(c)θ

o(2)放大器的工作状态系：(a)由Ec、EB决定；(b)由Um、Ubm决定；(c)由uBEmax、uCEmin决定。

(3)欲高效率、大功率,谐振功放应工作于：(a)欠压状态；(b)临界状态；(c)过压状 态

(4)当把图P4.l中的A点往上移动时,放大器的等效阻抗是：(a)增大；(b)不变；(c)减小。相应的工作状态是：(a)向欠压状态变化；(b)向过压状态变化；〈c〉不变。

图思2-5

2-6.采用两管并联运用的谐振功率放大器,当其中一管损坏时,发现放大器的输出功率约减小到原来的1/4,且管子发烫,试指出原来的工作状态。

2-7高频功率放大器当ub=Ubcosωct时,uc=Ucmcos5ωct,试回答下列问题：

(1)若放大器工作在欠压状态,为了使输出功率最大,应调整哪一个参数?如何调整?(2)若放大器工作在欠压状态,在保持P。不变的前提下为进一步提高效率,应如何改 变电路参数?(3)为实现基极调幅,放大器应调整在什么状态?为实现集电极调幅,放大器又应调 整在何状态?(4)若放大器工作在过压状态,分别调整哪些参数可退出过压?如何调整?(5)为实现对输入信号的线性放大,应如何调整电路参数和工作状态?(6)为实现对输入的限幅放大,又应如何调整参数及工作状态?

2-8某谐振功放的动特性曲线如图题2-8所示。试回答以下问题:(1)判别放大器的工作类型,并说明工作在何种状态。

(2)为了使输出功率最大,应如何调整负载RL,并画出此时的动特性曲线。

(3)确定调整后的最大输出功率与原输出功率的比值Pomx/Po。

图思2-8

2-9某谐振功率放大器及功放管的输出特性如图题2-9所示。已知u b=1.2cosωt V,测得uo的振幅Um=12V。测得uo的振幅Uom=12V。

(1)画出动特性曲线,说明电路的工作状态。

(2〉为了提高输出功率,将电感抽头A点向上移动。当移到中间点时，放大器刚好工作在临界状态,试画出此时的动特性曲线。

(3)求临界状态下的Po。

(4)若负载RL不慎开路,试问放大器的工作状态、输出电压和输出功率有何变化?

图思2-9

2-10.一谐振功率放大器,原来工作在临界状态,后来发现该放大器性能变化：Po明显下降,而ηc反而增加,但Ec、Ucm、uBEmax不变。试问此时放大器工作在什么状态?导通时间是增大还是减小?并分析其性能变化的原因。

2-11.有一谐振功放,设计时希望其工作于临界状态,然而实测时发现其输出功率Po仅达设计值之20%,集电极交流电压振幅Ucm=0.3EC,而集电极直流电流则略大于设计值,试问该功放实际工作于什么状态?其原因可能是什么?

三、习题

2-1.设一谐振功放,其通角分别为180、90和60。

ooo(1)若上述三种情况下,放大器均工作于临界状态,且Ec、icmax相同,试在同一图上画出各自的动特性,并分别计算它们的效率之比以及输出功率之比(皆取θ=180时为1)。

o(2)放大器的Ec、Re、uBEmax均相同,但仅当θ=180时工作于临界,重复(1)题之计算。

o

2-2 某高频功率放大器，晶体管的理想化输出特性如图题2-2所示。已知Vcc=12V, Vbb=0.4V, ub=0.3cosωtV, uc=10cosωtV 试：（1）作动态特性，画出ic与uce的波形,并说明放大器工作于什么状态?（2）求直流电源Vcc提供直流输入功率P=、高频输出功率Po、集电极损耗功率Pc、集电极效率ηc。

图题2-2

2-3.一谐振功放的输出功率Po=5W,Ec=24V。

(1)当集电极效率=60%时,求其集电极功耗Pc和集电极电流直流分量Ico；

(2)若保持Po不变,将η提高到80%,问此时Pc为多少?

2-4.一谐振功放,偏压EB等于截止电压UB’,分别用图题-4所示的正弦波和方波两种输入信号作激励。若保持两种情况下的激励电压振幅、电源电压Ec相同,且均工作于临界状态,求此两种情况下的集电极效率之比：η正：η方。

图题2-4

2-5.一谐振功放原工作于临界,θ=75,若保持激励信号的幅度不变,但频率降低一半。问：此时将工作于何种状态?并求两者输出功率之比,即PO倍： Po放。

o2-6.一谐振功放的晶体管转移特性如图题2-6所示。

(1)作放大器时,给定icm=500mA, θ=70,求EB Ubm的值；

o(2)作三倍频器时,若icm=500 rnA,试求三次谐波输出最大时的EB Ubm值。

图题2-6

图题2-7 2-7.已知晶体三极管的转移特性如图题2-7(a)所示,管子饱和压降UCES≈1V。不计基调效应,用该晶体管构成的谐振功率放大器如图题2-7(b)所示,与负载耦合的变压器效率ηT=1。

(1)若放大器工作于欠压状态,输入电压的ub=1.2cos2π×10t(V)，RL=4Ω,求输出功率Po、集电极效率η。若要达到输出功率最大,负载电阻RL应如何变化?此时的最大输出功率等于多少?

6(2)若输入信号ub=1.2cos2π×0.5×10t(V),使放大器临界状态工作,LC数值不变,计算：输出功率Po、集电极效率η及相应的负载电阻RL。

2-8.一谐振功放导通期间的动特性曲线如图题2-8中的AB段,坐标为：

A点(uCE=4.5V ic=600mA)B点(uCE=20V ic=0)已知集电极直流电源Ec=24V,试求出这时的集电 极负载电阻Re及输出功率Po的值。

图题2-8

2-9 图题2-9是用于谐振功放输出回路的L型网络,已知天线电阻rA=8Ω,线圈L的品质因数Qo=100,工作频率f=2MHz若放大器要求的Re=40Ω,求L、C。

图题2-9

2-10 一谐振功放工作于临界状态,已知f=175MHz，Re=46Ω,rA=50Ω,Co=40pF,集电极采用如图题3-10，所示的Ⅱ型网络来实现阻抗匹配,试计算C

1、C2和L。

图题2-10

2-11一谐振功放工作于临界状态,电源电压EC=24V,输出电压Ucm=22V,输出功率Po=5W,集电极效率可ηc=55%,求：

(1)集电极功耗Pc,电流Ico、Ic1m，回路谐振电阻Re。

(2)若Re增大一倍,估算Po;若Re减小一倍,估算Po。

(3)若增加一管组成并联型谐振功放,且保持两管均处于临界工作,此时总输出功率Po∑=10w,问此时的回路谐振电阻Re=?

2-12.图题3-12所示电路的负载为RL,则输入阻抗应为多大?

图题2-12

2-13.已知某谐振功率放大器电路及元件参数如图题2-13(a)所示,晶体管特性如图题2-13(b)所示,且EC=26V,EB=UB’,icm=500mA,。问:(1)放大器这时工作于什么状态?画出动特性曲线。

(2)若在放大器输出端接一负载电阻RL=400Ω(如图P4.10(a)中所示),问：此时放大器将工作在什么状态?画出动特性曲线。

图题2-13

2-14.某晶体三极管的转移特性、输出特性以及用该管构成的谐振功率放大器如图题2-14所示。已知该放大器导通期间的动特性为图中之AB段,β=20。求：

(1)放大器的直流偏压EB以及激励电压振幅Ubm；

图题2-14(2)为使放大器输出功率最大,负载电阻RL应改为多大(其他条件不变)?并计算此时放大器输出功率Po、直流电源供给功率PE、集电极效率ηc。

2-15.有两个功率放大器,采用相同的功率管,一个是双电源供电的乙类OTL电路,其集电极负载为RL,另一个是乙类工作的单管谐振功率放大器,在集电极上呈现的谐振电阻为Re。设RL=Re,且两放大器的Ec、Ubm均相同。

(1)若功率管导通时工作在放大区,试画出它们的集电极电流和集电极电压波形,并比较两放大器的输出电压幅值；

(2)增大RL和Re,使功率管进入特性的饱和区,试画出它们的集电极电压和电流波形。

2-16 已知某谐振功率放大器,基极偏置电压EB=-0.2V,晶体管导通电压UB’=0.6V,临界饱和线斜率Scr=0.4S。放大器的电源电压为Ec=24V。集电极回路负载谐振电阻Re=50Ω,激励电压振幅Ubm=1.6V,输出功率Po=lW。

试求：集电极电流最大值icmaz,输出电压幅度Ucm,集电极效率ηc；放大器工作在什么状态? 当Re变为何值时,放大器可以工作于临界状态?这时输出功率Po、集电极效率ηc分别等于多少?

2-17某谐振功率放大器调整在临界状态,输出功率为25W,通角θ=60电源电压Ec=30V,功放管的临界饱和线的斜率Scr=1.8A/V。分解系数αo(60〉和α1〈60)可查表确定。

o

o

o(1)求电源提供功率PE、效率市和管耗PC。

(2)求匹配网络应提供的最佳负载电阻儿Recr。

(3)若负载回路发生失谐,有何危险?

2-18某一晶体管谐振功率放大器,设已知Vcc=24V,Ico=250mA,Po=5W,电压利用系数ξ=0.95。试求P=、ηc、R p、Iclm和θc。

2-19晶体管谐振功率放大器工作于临界状态,Rp=200Ω,Ico =90mA,Vcc=30V,。θc=90。试求Po和ηc。

o

2-20谐振功率放大器的Vcc、Ucm和谐振电阻Rp保持不变,当集电极电流的通角由100减少为60时,效率将怎样变化?变化了多少?相应的集电极电流脉冲的振幅怎样变化?变化了多少?

oo

2-21某一3DA4高频功率晶体管的饱和临界线跨导gcr=0.8S,用它做成谐振功率放大器,选定Vcc=24V,。θc=70,IcM=4.2A,并工作于临界工作状态,试计算:Rp、P=P。、Pc和ηc。o

2-22高频功率放大器的欠压、临界、过压状态是如何区分的?各有什么特点?当Vcc、Ubm、Vbb、和Rp四个外界因素只变化其中一个因素时,功率放大器的工作状态如何变化?

2-23某高频功率放大器工作于临界状态,输出功率Po=3W,θc=70,已知晶体管的gcr=0.33S,gc=0.24S,Ubz=0.65V,Vcc=24V。计算出集电极电流脉冲振幅IcM、Ico、Iclm功率P=、效率ηc、谐振电阻以及Vbb、Ubm等值。

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2-24谐振功率放大器原来工作于临界状态,它的通角θc为70,输出功率为3W,效率为60%。后来由于某种原因,性能发生变化。经实测发现效率增加到68%,而输出功率明显下降,但Vcc、Ucm、ubemax不变,试分析原因,并计算这时的实际输出功率和通角。

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2-25谐振功率放大器原工作于欠压状态。现在为了提高输出功率,将放大器调整到临界工作状态。试问,可分别改变哪些量来实现?当改变不同的量调到临界状态时,放大器输出功率是否都是一样大?

2-26有一谐振功率放大器工作于临界状态,已知Vcc=30V,Vbb=Ubz=0.6V,Ubm=0.35V,5=0.96,ξ =0.4S。试求Rp、Po、Pc、P=和ηc。在调试过程中,为保证管子安全工作,往往将输出功率减小一半,试问在不变动Rp和Vcc的条件下,能采用什么样的措施?

2-27谐振功率放大器工作于临界状态。已知Vcc=18V,gcr=0.6S,θc=90若Po=1.8W,试计算P=、Pc、ηc和Rp。若θc减小到80。,各量又为何值? o

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高频功率放大器实训报告

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