【毕业论文】高频功率放大器设计.doc

二○○ 九 ～二○一○ 学年第 二 学期

电子信息工程系

课程设计报告书

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指导教师：

高频功率放大器设计
已知条件： ，晶体管3DG130,晶体管3DA。
性能指标： 输出功率，工作中心频率，效率 ，负载。
设计：从输出功率P0≥500mW来看，末级功放可以采用甲类或乙类或丙类功率放大器，
但要求总效率η＞50%，显然不能只用一级甲类功放，但可以只用一级丙类功放。 如图4所示的电路，其中甲功放选用晶体管3DG12,丙类功放选用3DA1。首先设计丙类功率放大器，再设计甲类功率放大器。

 1.丙类功率放大器设计
    ● 确定放大器的工作状态
    为获得较高的效率η及最大输出功率P0。放大器的工作状态选为临界状态，取，得谐振回路的最佳负载电阻Re为

得集电极基波电流振幅为

得集电极电流脉冲的最大值Icm及其直流分量Ic0，即
                             Icm= Ic1m / α1（）=216mA
                             Ic0= Icm ·α0（）=54mA
得电源供给的直流功率PD为
                             PD=VCCIc0=0.65W
得集电极的耗散功率PC'为
                             PC'=PD-P0=0.15W
得放大器的转换效率η为
                            η=P0/PD=77%
    若设本级功率增益AP=13dB（20倍），输入功率Pi为
                             Pi=P0/AP=25mW
得基极余弦脉冲电流的最大值为Ibm（设晶体管3DA1的直流β=10）
   　　　Ibm=Icm/β=21.6mA
得基极基波电流的振幅Ib1m 为
   　　　Ib1m=Ib1mα1()=9.5mA
得输入电压的振幅Vbm为

 ●计算谐振回路及耦合回路的参数
    丙类功放的输入输出耦合回路均为高频变压器耦合方式，其输入阻抗|Zi|可计算，
    得：　　  
输出变压器线圈匝数比为

　　　　　　取N3=2,N1=3。
    若取集电极并联谐振回路的电容C=100pF，得回路电感为

    若采用的的NXO-100铁氧体磁环来绕制输出耦合变压器，可以计算变压器一次线圈的总匝数N2，即由

可得N2≈8
   需要指出的是，变压器的匝数N1、N2、N3的计算值只能作为参考值，由于电路高频工作时分布参数的影响，与
设计值可能相差较大。为调整方便，通常采用磁心位置可调节的高频变压器。
   ●基极偏置电路参数计算
   　基极直流偏置电压VB为

　　射极电阻RE2为
      RE2=|VB|/ICO=20Ω
　　取高频旁路电容CE2=0.01μF
    2.甲类功率放大器设计
    ●计算电流性能参数
    由丙类功率放大器的计算结果可得甲类功率放大器的输出功率PO'应等于丙类功放的输入功率Pi，输出负
载Re'应等于丙类功放的输入阻抗|Zi|，即PO'=Pi=25mW,Re'=|Zi|=86Ω。
    设甲类功率放大器的电路如图4所示的激励级电路，得集电极的输出功率P0为(若取变压器效率ηT=0.8)
P0=PO'/ηT≈31mW
    若取放大器的静态电流ICQ=Icm=7mA，得集电极电压的振幅Vcm及最佳负载电阻Re分别为
            Vcm=2P0/Icm=8.9V

因射极直流负反馈电阻RE1为
                          取标称值360Ω
得输出变压器匝数比为

若取二次侧匝数N2=2，则一次侧匝数N1=6
    本级功放采用3DG12晶体管，设β=30，若取功率增益AP=13dB（20倍），则输入功率Pi为
            Pi=P0/AP=1.55mW
得放大器的输入阻抗Ri为
            Ri≈rb'b+βR3=25Ω+30×R3
若取交流负反馈电阻R3=10Ω， 则Ri=335Ω
得本级输入电压的振幅Vim为

    ●计算静态工作点
    由上述计算结果得到静态时(Vi=0)晶体管的射极电位VEQ为VEQ=ICQRE1=2.5V
则VBQ=VEQ+0.7V=3.2V，IBQ=ICQ/β=0.23mA
若取基极偏置电路的电流I1=5IBQ，则R2=VBQ/5IBQ=2.8kΩ
取标称值3kΩ。
在实验时可以调整时取R1=5.1kΩ+10kΩ电位器。
    取高频旁路电容CE1=0.022μF，输入耦合电容C1=0.02μF。
    高频电路的电源去耦滤波网络通常采用π形C1=0.002μFLC低通滤波器如图所示，L10,L20可按经验取
50~100μH，C10，C11，C20，C21按经验取0.01μF。L10,L20可以采用色码电感，也可以用环形磁心绕制。
    将上述设计计算的元件参数按照图4所示电路进行安装，然后再逐级进行调整。最好是安装一级调整一级，然后两级进行级联。所示可先安装第一级甲类功率放大器，并测量调整静态工作点使其基本满足设计要求，如测
得VBQ=2.8V,VEQ=2.2V，则ICQ=6mA。再安装第二级丙类功率放大器。测得晶体管3DA1的静态时基极偏置VBE=0。静态工作点调整后再进行动态调试。

设计总结：
课程设计为我们提供了一个既动手又动脑，独立实践的机会，将课本上的理论知识和实际有机的结合起来，锻炼我们的分析解决实际问题的能力。提高我们的适应实际，实践的能力。本次课程设计我选择了高频功率放大器设计，在查阅相关参考资料的情况的基本能够按照要求完成了设计。通过本次课程设计大大的提高了我的独立分析解决问题的能力和自己的动手能力；