功放电路十篇

功放电路篇1

摘要:本文总结了电子设计实验中常用的几种功率放大电路的设计方案,针对不同的设计要求和设计条件从电路搭建、注意事项及测试结果进行了说明,能满足大多数实验电路设计的需要。

关键词:功率放大;推挽输出;丙类功放

一.前言

在电子电路设计中,很多系统需要对输出信号进行放大,以提高其带负载能力,驱动后级电路,因此就要对信号进行功率放大。功率放大器的主要性能指标有输出功率及效率,其按照电流导通角的不同,可分为甲、乙、丙三类工作状态。甲类放大器电流的通角为180度,适用于小信号低频放大,效率最低;乙类放大器的通角约为90度,适于宽带大功率工作,大多数集成运放的末级输出都采用乙类推挽形式;丙类放大器的电流的通角则小于90度,电流波形失真太大,只适于以调谐回路为负载的窄带放大,但效率较甲、乙类高。【1】

二.电路设计

(一)大电流高摆幅运放

若不考虑成本限制,可直接采用大输出电流、高摆幅运算放大器作为输出级。设计重点在于运放的选择及电路连接。市面上有各种性能的buffer以及可用以驱动的运放,它们能满足大多数设计的要求。专门的驱动芯片如buf634,其输出电流达250ma,摆率为2000v/us。美国德州仪器公司也有许多相关产品,如ths3121,输出电流可达450ma,摆率达1500v/us。设计的关键在于芯片的正确使用,由于大多数为电流型运放,故反馈电阻的选取很重要,另外由于处理的是高频信号,所以电源去耦,电路布线方面也须十分注意。经实验测试,ths3121在反馈电阻取470ω、增益为2时在50ω负载时小信号-3db带宽达100mhz,-0.1db带宽达30mhz,并且在电压峰-峰值为10v的输出状态下,频率大于10mhz时仍无失真现象。

(二)互补对管推挽输出

若对功率放大要求不高,可采用分立元件搭建,以互补对管推挽电路作为输出级。设计的关键在于根据系统要求选择合适的互补对管。互补对管采用2sd667和2sb647,其特征频率为140mhz,集电极功率耗散为0.9w,适合低频功率放大。前级放大负反馈由输出引入,使得通频带更加平坦。

(三)直接功率合成

在手头没有合适的驱动芯片时,可以采用三极管直接搭建,虽在实际应用中较少,但在实验室条件下仍是不错的选择。直接功率合成的先决条件是各路参数要对称。要求vt1和vt2、vt3和vt4参数对称,r2=r3,r4=r5,r11=r12等。输入功率在a点一分为二,分两路分别进行放大,在c点合二为一。

(四)单管丙类功率放大

以上三种都是宽频带非谐振功率放大,效率较低,而在无线通信设计中,效率是发射机的主要性指标之一,丙类谐振功率放大较甲类、乙类相比具有更高的效率。三极管基极采用自给偏压电路,集电极采用rlc并联谐振回路,滤除谐波分量,采用π网络作为输出滤波匹配网络,实际参数值可根据所要求的谐振频率具体设计,在此不赘述。

结语

本文通过对不同条件下功率输出级设计提出相应的方案,并经过实际实验测试,效果良好。但在电子设计实验中,较少涉及电力系统,对信号的功率放大要求不是很高,本文仅对系统中常用的简单功率放大进行总结与实验验证,而实际应用中的功率放大电路远不止如此简单。

参考文献:

【1】董尚斌,等。电子线路(1)。北京:清华大学出版社,2006.

功放电路篇2

【关键词】LM3886音频功放电路调试

LM3886TF是美国NS公司推出的新型的大功率音频放大集成电路（TF为全绝缘封装）。其特点有：输出功率大（连续输出功率68W）、失真度小（总失真加噪声

以下为LM3886TF的电气参数及引脚封装：

LM3886TF在Vcc=Vee=28V、4Ω负载时能达到68W的连续平均功率，在Vcc=Vee=35V，8Ω负载时能达到50W的平均功率。

总谐波失真+噪声：60W 20Hz≤F≤20kHz

转换速率（SLEW RATE）：VIN=2.0Vp-p、tRISE=2ns时的值为19V/us

总静态电流：50mA输入偏流：0.2uA

增益带宽乘积：8MHZ

实用电路图如下图所示：

功放电路篇3

【关键词】施密特电路 静态耗电 干扰信号 间接控制方式

1 控制方案的设计思路

在本控制方案中新型音频功率放大器信号检测控制电路（以下简称控制电路）主要是控制交流220V音频功率放大器的电源，接收输入到功放的信号源、接收音频功率放大器用户开关机信号，并对输入信号进行处理，如图1所示。

2 系统控制电路的设计

系统的控制电路由电源电路、信号采集电路、单片机信号处理三部分组成。

（1）电源电路采用传统的小功率变压器把220V的交流电转变成9V的交流电，然后经过桥式整流滤波电路变成直流12V的电压，该12V电压用于信号采集电路工作电源；12V的直流电源再通过低压差的HT7550稳压芯片输出稳定在5V电压提供给单片机芯片工作。其电路原理图如图2所示。

（2）信号采集电路是采用两级信号放大和光耦隔离的方式最大程度的减少功率放大器和控制核心芯片直接的干扰。如图3所示，P2为信号输入端，音频信号通过C15耦合到三极管Q2放大，放大后的信号由光电耦合器传递到Q3进行二次放大并把该信号输出到单片机的检测芯片引脚。

（3）单片机信号处理部分是对采集的音频信号进行分析判读的关键部分，芯片的工作电压是5V，S1是功放的开关机按键，LED1是功放接通电源的指示灯。KT是输出控制继电器的信号，而经过大后的音频信号输入到单片机的P00/INT0引脚，如图4所示。

3 系统软件设计

（1）在本项目中对输入的音频信号进行采样分析是关键所在，音频信号的频率范围是20HZ～20KHZ，一般情况下采样频率至少是被测频率的一倍以上。这就决定了我们采样的频率不得低于40KHZ。程序框架图5如下。

（2）单片机程序对输入的两种信号进行设别判断，当开关按键按下时单片机检测到该信号后直接开启功放的电源，并且同时启动定时器计数当时间超过3分钟仍然没有检测到音频信号的输入（无信号超时 ），那么单片机会发出关闭功放电源的指令；如果3分钟内有音频信号输入单片机将计数器清零。

4 结束语

该新型音频功率放大器信号检测控制电路研发成功并以应用在功放成品上实际使用效果良好。

参考文献

[1]华成英，童诗白主编模拟电子技术基础[M].高等教育出版社，2006.

[2]李永春，连光耀，陈建辉，刘仲权.基于虚拟样机的仿真测试技术研究[J].仪表技术，2008（09）.

[3]罗承廉编著，继电保护及自动化新原理、新技术研究及应用[M].华中科技大学出版社， 2005.

[4]薛超耀.增益可调的免滤波D类音频功放芯片的设计[D].西安电子科技大学，2013.

[5]窝蓿张兴鲁，孙秋花，王学俊.基于Proteus的单片机原理及应用实验教学改革与实践[J].教育教学论坛，2016（32）.

作者简介

饶光洋（1981-），男，硕士学位。广东省南雄市人。电子工程师、高级技师。主要研究方向为自动化控制技术、单片机的应用技术。

功放电路篇4

【关键词】项目教学法；OTL电路；自主学习

一、项目教学法

项目教学法起源于职业教育领域，而且由来已久。到了20世纪70年代至80年代，项目教学在德国企业职业教育领域再度复兴，在系统化理论教学的引导下，项目教学促进了学生职业技能的提高，并推动了当时职业教育教学从学科课程教学转向注重实际动手能力的教学。自此，项目教学以其独特的教学方式和显著优势被广泛地应用到职业教育中。项目教学法，是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。项目是计划好的有固定的开始时间和结束时间的工作。原则上项目结束后应有一件可以看到的产品。

二、项目教学法的实施过程

项目教学法与传统的教学法相比，有很大的区别，主要表现在改变了传统的三个中心，由以教师为中心转变为以学生为中心，由以课本为中心转变为以“项目”为中心，由以课堂为中心转变为以实际操作为中心。项目教学法强调了“教师的主导地位，学生的主体地位”。它促进学生主动学习，提高学生学习的兴趣，让各类学生都能亲身经历知识的发生过程及分析问题的构建过程；把专业理论与实训课结合在一起，采用“项目”方式，从实际操作入手，围绕一定的模块，讲授相关的知识内容，通过小组学习和教师的适当指导完成相应教学任务。这样既增加了学生的学习兴趣，也降低了课程的难度，同时转变学生的学习方式。随着现代科学技术及生产组织形式对职业教育要求的提高，人们更多地采用小组工作的方式，即共同制定计划、共同或分工完成整个项目。项目教学的流程为

三、项目总结与评价

在项目教学中追求的不是学习成果的唯一正确性，因为评价解决问题方案的标准并不是“对”与“错”，而是“好”与“更好”。因此，在项目教学中，学习的成果不是唯一的，而是多样化的。

多元性主要表现为评价方式、标准和主体的多元性。在评价方式上，项目教学不仅用传统的笔试、口试的方式考核学生掌握知识的程度，而且更强调运用完成项目的方式，考核学生综合运用知识与技能，解决实际问题的能力。在评价标准上，灵活运用绝对评价，主要评价学生是否达到项目教学的目标要求，关注学生在项目教学中的进步程度，这样有利于学生的职业能力、实践能力和创新能力的培养。在评价主体上，鼓励学生主动、客观地评价自己的学习成果，鼓励学生之间的相互评价，通过相互评价，促进对自身学习成果的反思。在这里我采用了如下表格对学生实践项目进行总结与评价。

四、结束语

项目教学法所代表的新教育理念的先进性和时代性，在目前我国教育关注学生创新能力、解决问题能力的形势下，特别是在职业教育强调以理论实践相结合的人才培养目标定位下，具有显著的现实意义。我国职业教育改革的先驱黄炎培先生提出：“职业教育，将使受教育者各得一技之长，以从事于社会产生事业，藉获适当之生活。”鉴于此期望从事职业教育的教师积极参与，加强实践与研究，不断总结，培养出大批适应社会主义市场经济需要的高技能应用性专门人才。

参考文献：

[1]吴言.项目教学法.职业技术教育，2003，（7）.

功放电路篇5

【关键词】 深空探测 X频段固放 切换输出功率 小型化

本文将提出一种新型的X波段固态放大器设计方案。本固放可实现0.5W/10W功率切换输出，且功耗较低。同时，固放内部包含DC-DC电源电压转换电路，实现一体化设计。该款固态功放将应用于某型号深空探测测控、数传分系统中。

1 技术要求

X波段固态放大器主要性能指标见表1所示。

2 任务分析及电路组成

固态放大器主要实现以下功能：（1）接收输入信号，送入固放进行功率放大；（2）通过遥控指令对固放电源开关进行控制；（3）通过遥控指令对固放的输出功率进行选择，选择0.5W或10W输出。

3 固放设计关键技术

3.1 小型化微波链路设计技术

微波放大链路部分主要由输入隔离器、输出隔离器、驱动放大器与功率放大模块组成。末级功率放大部分采用我所自研的功率放大模块，该模块主要功能为微波信号的功率放大，器件为一路输入、两路输出的结构形式，两路微波功率输出可独立加电。器件采用微组装工艺技术（MCM）进行设计，具有小型化、高集成等优点。

3.2 输出功率切换技术

由于在深空探测过程中，在单机内气压未完全释放时，单机输出高功率可能会引起低气压放电等现象，损坏内部设备，因此在单机内气压未完全释放时，设置单机输出功率为0.5W，防止设备损坏。继电器在得到固放开机遥控指令后进行电源模块的开关控制，在得到切换0.5W/10W遥控指令后进行DC-DC电源转换电路输出电压的切换，通过继电器的切换，电源模块可将一次母线的28V电压转换成0.5W/10W输出功率时微波链路中各级放大管的工作电压，继而完成输出功率切换实现。

4 固放设计方案

微波功率放大链路为固放的必须电路部分，它将实现微波信号功率放大。微波放大链路见图1所示。

0.5W工作模式：输入信号功率P=0～5dBm，经隔离器、压控衰减器后，微波信号进入驱动放大进行放大；放大后的信号进入末级功率放大模块，设置功率模块的两路漏压一路关闭，一路开通，模块放大后输出功率为28dBm。经隔离器的衰减后，最终链路输出功率为27.5dBm（0.56W），满足指标要求。

5 测试验证与指标复算

本固放中，主要的功率器件为末级自研功率放大模块，方案中，对该模块进行电压降额设计，第一可降低芯片工作结温，第二可以减少整机的功耗。

对该放大模块中单路组件进行漏级电源拉偏测试，按器件热阻为4℃/W计算，测试数据见表2所示。

从测试结果中可以看出：（1）当单路功率组件的漏极为+7V，输入功率为2dBm时，输出功率38.3dBm，再通过后续的合成器，功率放大模块可以输出41dBm的功率；（2）当单路功率组件的漏极为+4V，输入功率为-8dBm时，输出功率31.5dBm，再通过后续电路，功率放大模块可以输出28dBm的功率。

因此，通过电源转换模块调整功率放大模块的漏极电压，从+7V调整到+4V，可以实现固放输出功率在10W和0.5W之间切换的功能，并且在切0.5W时固放的功耗明显降低。

6 结语

本文提出一种新型的X波段固态放大器设计方案，固放可实现0.5W/10W功率切换输出，且功耗较低。同时，固放内部包含DC-DC电源电压转换电路，实现一体化设计。通过对自研功率放大模块进行电源拉偏测试，进一步验证设计方案的合理性和可行性。各项指标均符合分系统技术指标要求，可用于深空探测X波段固态功放的研制工作。

参考文献：

[1]Raymond Basset High-Power GaAs FET Device Bias Considerations， Fujitsu application note number 110.

功放电路篇6

关键词： 泰克诺；电视发射机；AV62模块；控制单元；使能信号EN+

中图分类号TN948 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）53-0173-02

AV62是泰克诺全固态1kW电视发射机上的功率放大模块，一台1kW的设备上都存在两个AV62功放，一个负责图像功率放大，一个负责伴音功率放大，在1kW发射机的播出使用过程中，故障多半数会集中在AV62功放上，现列举两例在实际维护工作中遇到的故障，解释分析判断故障的思路，以及解决故障的措施和方法。

故障一：设备无告警，直流开关电源无输出

故障现象：在例行的每周二窗口检修时间，检修过程仅仅是对两个功放模块做了除尘保洁，功放恢复原位后，负责图像通道的AV62在上电后出现了DC/DC 3.5kW直流开关电源无输出，但设备无告警信号的故障。

故障分析：AV62是由功率放大通道，逻辑控制单元，DC/DC3.5kW直流开关电源三大块组成的；AV62内部结构如下方框图图1：

图1 AV62功放内部逻辑方框图

在功率放大通道中，射频经过功率放大模块A1、A2后，由三路分配器分三路各自给A3、A4、A5放大器放大，各自放大后经过三路合成器合成后输出，A1主要负责增益控制、相位控制，射频功率没放大，A2放大量是200W，A3、A4、A5各500W，整个AV62功放射频输入功率是10W，最大输出1500W。

AV62控制单元的作用是为直流开关送出使能EN+高电平开启信号，开启DC/DC直流电源工作；为功率模块A1提供功放模块V-BIAS信号，以达到动态控制输出增益。AV62模块内设功放自我保护电路，在信号放大通道流经的每一级都设置了不同参数的取样传感器电路，传感器收集到的信号转换成模拟电平，或与基准参考电压比较，或后级与前级比较，通过运算放大器的电压比较电路，工作状态异常时，输出告警信号，后续的告警处置电路先判断故障性质，当设备存在恶性告警故障危及功放自身安全情况下，报警回路会送出BLOCK封锁控制信号，或者功放内部温度到达许可的极限，或者反射功率太大，均能切断使能EN+信号送出，导致3.5kW开关电源无输出，开关电源得不到使能信号允许，电源无法开启工作；这是电源不工作、会告警的一种情况；而3.5kW开关电源不工作、也无告警信号，只能是三个原因：

1）要么开关电源自身有问题；

2）要么是控制单元没有将开启开关电源的使能EN+信号送达；

3）要么是电源不工作，是有告警了，而告警指示信号因线箔腐蚀阻断。

为了区分故障范围，试着将数据线WF2拆卸后，如图2，使用跳线，将GR7开关电源的P3接口的pin7与pin8短接、pin9与pin10脚短接，目的是给P3接口提供一个仿真的高电平使能EN+信号，以开启开关电源工作，上电之前，将图2中的几个保险管卸下，卸下的目的是，由于WF2被卸下，此时控制单元已经被彻底甩掉了，开关电源失去控制单元保护电路的保护，万一负载存在短路，会影响电源自身安全，引起故障扩大。

图2 短接法速判开关电源好坏

上电后测量DC/DC有32V输出，说明开关电源没有问题，故障可能是EN+信号没送达开关电源，范围缩小到控制单元与控制单元连接的14芯的数据线WF2。拆下14芯WF2数据线测量，一对一连通，只能继续查控制单元使能EN+信号回路。恢复WF2连接，上电后的回路如下图3：

图3 控制单元输出En+信号示意图

经测试，T3的“e”极有10伏的电压，说明设备正常，T3才会导通，EN+信号有送达GR8控制单元的J2口pin8，第三种指示回路线路板铜箔断的情况也不可能了，因为EN+正常，设备状态本身说明很正常，更不需要告警指示显示报警了，那就很奇怪了，既然J2有使能EN+有效的信号，为什么送不到端口P3去？J2与P3唯一的通路就是数据线WF2了，难道数据线WF2存在问题？回头再测量WF2的时候，重复折叠、拉直数据线动作，发现存在有时不通现象。原来，回装WF2连接开关电源与控制单元时，为了拐弯且平整的要求，扁平数据线平时都是折叠成直角平贴在内壁上，检修除尘时会拆卸拉伸平直，究其原因，可能与年久老化有关，除尘清洁的拆装过程只是使线路开路的隐患加剧，数据线经不起多次折叠，乃至加重了隐患促成了开路。查明原因后，更换数据线WF2后， 3.5KW开关电源开启正常。

故障二：冷却故障

故障现象：图像AV62功放温度指示灯亮，功率下降。

故障分析：温度指示灯亮，应重点查看感温回路，以及温控回路，冷却负载。

温控采用两档控制，开机后，常温到极限温度范围内，控制单元靠输出V-BIAS控制电压的大小调控A1的增益，温度渐升时，V_BIAS电压渐降，控制放大模块A1输出功率下降，内部温度达到平衡，A1输出功率随之平衡；冷却系统失衡情况下，内温平衡不能持续保持，温度马上接近并升到极限承受温度时，图3的最大温度支路的电压比较器输出高电平，带动T5导通，连锁触发T3截止，使能EN+信号回路被切断，功放丢失去电源，功率就为0，就不是功率下降的故障了，因此故障二的现象只会是发生在常温与极限温度范围内的故障。

功放内部通过温度传感器收集温度状态，四个热敏电阻沿着散热器紧贴内壁安装,数据通过扁平数据线WF3接口，再送到控制板上的风扇冷却控制系统，如图4：

图4 GR8控制单元冷却风扇回路输出控制示意图

风扇的正端电源通过一组并联的电阻接在+24V的输入端，四个2.2Ω2W的电阻R197/R198/R219/R220并联，风扇的负端接在T1的漏极。初始状态，设备上电后，温度电阻采集到的电平不足以使IC22B运放输出高电平，MOS管T1栅极无触发电平，T1截止，风扇回路断开，初始温度不高的时候，风扇是不会转的；设备运行一段时间后，功放工作产生热量，温度传感器采集到的电平超过风扇启动的参考电平时，运放IC22B输出高电平，T1栅极G高电平，漏极通过由R189/R190/R193/R194四个2.2Ω2W的电阻并联下地，风扇回路闭合，启动风扇工作。

温度传感器亮红灯，说明功放散热已经不好才会告警，要么风扇不工作，要么风扇转速下降，导致功放内部升温,温度传感器采集电压上升,触发指示电路指示温度告警。风扇不转的原因有两种情况：

1）放大模块中风机自身老化损坏；如电机线圈开路/短路、转子轴承油少造成抱轴;

2）控制电路失控。

风机自身原因的判断很简单：可以使用万用表的直流电压档测量风机的电源输入端，U=24V时风机不转，则需更换新风机。

控制电路失控的确认方法是测量风扇负载的两端电压，如果低于24V或没有电压，就要判断MOS管T1的好坏，在路可用一个10k的电阻将+7V直接搭接在J7的MOS管T1的G级上，风机工作，表明MOS管正常；不工作，MOS管坏需更换；MOS管都没问题就要倒退查运放IC22B，线路板TP4测试点是运放的7V电压，输出不正常说明运放有问题，应更换运放芯片；MOS管、运放、风扇均正常情况下，就应该查输入的测试电压回路，温感的电压不正常，也会导致运放不能输出高电平。

风扇转速下点查输入电压是否24V，欠压转速会下降。

经检查后，确认故障是由于J7的接线柱端子接触不良，松动后虚接造成G级电压过不去，造成的原因可能是除尘时，拆卸板卡触碰造成的松动。拧紧J7的螺丝，紧固T1的接线脚。恢复播出，告警解除，功率明显提升。

参考文献

功放电路篇7

【关键词】高频功率放大器；电子管；直通；反作用；中和；调整方法

1.前言

以真空电子管为核心放大器件的大功率高频功率放大器，理论上电子管栅极电压对阴极的控制作用，完全是通过栅极电压所产生的电场对阴极发射出的电子加速作用而实现的，但实际上由于电子管极间电容的存在，尤其是板极和栅极之间的极间电容，使电子管的栅极回路和板极回路互相耦合，引起高频功放电路直通和反作用的不良影响，从而引起高频功放工作不稳定。板栅极间电容对高频功放电路的影响程度与放大器使用频率有关。在长波发射机中，由于频率低，板栅极间电容的影响可以忽略不计；对中波机来说就要考虑其影响，对于短波机特别是超短波发射机来说，不但要考虑极间电容的影响，还要考虑引线电感的影响，这主要是随着工作频率的升高，极间电容容抗会随之变小，而引线电感的感抗会随之产生且逐渐变大。所以，在实际工作中，必须采取有效的措施，采用中和电路的方式，消除电子管极间电容及线路引线等效电感对高频功放的危害，使高频功率放大器安全、稳定的运行。

2.极间电容所产生的不良影响

2.1 直通作用

如图1-1（a）所示为电子管共阴电路，电路中除有用的激励电压Ug和板极谐振回路外，还有元件结构性引起的极间电容，板极和栅极之间的板栅极间电容Cag，板极和阴极之间的板阴极间电容Cak，栅极和阴极之间的栅阴极间电容Cgk等寄生参量。Cak、Cgk可分别合并为输入和输出回路，而Cag跨接在两个回路之间，这样激励信号产生的高频电流的一部分通过Cag直接送到了板极回路，在谐振回路两端产生压降，等效电路如图1-1（b）所示，其工作频率越高，则影响越大，这个现象就叫直通。

直通作用所造成的不良影响是，当电子管的板极电流截止时，由于直通的存使激励信号产生的高频电流的一部分会通过Cag直接送到了板极回路，使板极回路的电流不能完全的截止，当有调幅时，得不到100%的调幅，造成调幅信号的失真，同时也增加了激励信号的功率消耗。

2.2 反作用

在探讨电子管极间电容对高频功放电路的反作用之前，首先对电子管高频功率放大器典型的、被广泛使用的电路形式进行一下说明，电子管高频功率放大器以电子管的阴极作为高频公共点，信号被送到栅极和阴极之间，从板极和阴极之间输出，以谐振回路作为负载，工作在丙类（效率高）状态，具有较高功率增益，板极谐振回路形式多用并联谐振回路。高频功率放大器要实现最大功率值输出，就是主要完成板极回路电容、电感的调谐，满足其并联谐振的条件。在回路谐振时，电路中的电压、电流参量有如下特征：栅压和板压反相1800；板流直流分量和栅流直流分流量变化相反，板流直流分量最小与栅流直流分流量最大值应同时出现。

下面我们就探讨电子管极间电容对高频功放电路的反作用，反作用就是板极电流的一部分通过Cag反馈到本级栅极回路，引起输入回路阻抗变化而失谐的影响。

如图1-1（a）所示，反作用电流为，反作用电流对激励电压的影响可用导纳来表示，即。由于在谐振时，栅极回路电压与板极回路的相角差为零，故有。这说明反作用是输入导纳变成容性，输入电容的数值为，它使放大器的输入阻抗变化，且因起前级板极回路失谐，工作不稳定。对于本级板流来说，因栅极失谐，使谐振时板流的最小值和栅流的最大值不同时出现。这就是电子管极间电容对高频功放电路的反作用。

除了电子管极间电容，板极和栅极之间还会存在其他的杂散耦合，还有板极、栅极元件布局，各槽路间高电位和低电位之间，也都会产生类似极间电容那样的寄生耦合。

3.消除极间电容不良影响的方法

电子管的极间电容，放大器各级和板、栅极之间产生寄生耦合，都会因直通和反作用影响高频功率放大器的稳定工作。而消除此不良影响的方法有以下几种：

采取中和电路。就是在原电路中加入另外一个电路，其作用与Cag作用相反，以抵消其对电路所产生的影响。

选用隔离效果更好的四、五极是电子管。虽然Cag不大，但还是可能产生不稳定现象，所以也必须加中和电路。

采用倍频法。由于倍频器的栅极和板极回路的谐振频率相差很远，因此，直通和反作用将大为减弱。但此法应用有限，一般仅在激励器中使用。

采用栅极接地电路，即栅地电路。在这种电路中，板栅极间电容不再是板极电路和栅极电路的主要耦合元件，耦合元件是板极和阴极之间的极间电容。因为栅地电路的这个优点，故被广泛应用。但即使板阴极间电容很小，但在工作频率很高时，有时还是需要针对板阴极间电容而加中和电路。

4.中和电路的调整

为了高频功率放大器设备的安全，消除电子管极间电容及线路引线等效电感的危害，特别是大、中型的高功放发射机，在调试时，必须首先调整好中和电路后，然后才能加板压，使高频功率放大器工作。

在实际工作中，由于制造、安装和电子管参量误差等原因，实际的极间电容，中和电容，引线电感等数值，不可能是一个定值。因而中和元件一般都做成可以调整的，以便按照实际情况进行适当调整。一般的方法是，首先从消除直通开始，然后在消除反作用。

下面介绍几种调整中和的方法。

4.1 栅流凹落中和法

调整时利用放大器本身的栅流表作为指示器，不加板压，开启灯丝，加适当的激励电压。观察栅流表，调谐板极回路，若电路中中和不完善，则栅流表的变化如图3-1。

原理：当板极回路调谐到栅极激励电压频率时，由直通效应送到板极回路的功率最大，结果使前级板极回路（本级的栅极回路）的电压最小，因而使激励电压减小。因为栅极电流与栅极激励电压成比例的，所以在调整板极回路时，有栅流凹陷，且在谐振点最小。

调整方法：调整中和电容，使栅流慢慢回升，同时必须保持前级回路处于谐振状态，如此反复调整，直到完全消除直通。即在谐振点附近调整板极回路，栅流不再变动。为什么要反复调整呢？因为中和电容的引入，其阻抗构成前级板极回路的一部分，因此在调整中和电容的同时，前级板极回路也就发生了失谐变化，所以在调整中和电容消除直通作用的同时，必须得同时调整前级板极回路的其它调谐元件，使前级始终处于谐振状态，即调整前级板级回路，使栅流始终处于最大点。

4.2 观测板极槽路电压法

原理：理论上讲在功率放大器电路中直通被抵消后，不加板压的中和级功率放大器，板极槽路中应该没有高频电压存在。所以实际中可以用多种方法对这个高频电压进行监测，调整中和电容，使高频电压监测指示最小，此时中和电容器值就是中和点，这样就认为中和被调好了。

方法：在功率放大器板极槽路两端接示波器或高频电压表作为监测仪器，加激励电压，灯丝电压可加可不加，不加板压。

先将中和电容减到最小，调谐板极槽路，使监测有明显的高频电压指示，再逐渐增加中和电容，观测高频电压指示，直到高频电压指示最小。和上一方法一样，当中和电容的调整影响前级板极回路谐振时，必须反复调整前级板极回路调谐元件使其始终处于谐振状态。

4.3 板栅流反向检查法

按照上述两种方法消除了直通现象以后，为更细致的检查中和是否完善，应进一步检查是否还存在反作用。

原理：理论上讲，在中和良好的高频功率放大器电路中，电子管板极回路处于谐振状态，回路电压达最大值，而电子管板压为最小值，栅极电压达最大值，故板流最小值和栅流最大值应该同时出现如图3-2。如果存在反作用，栅极的输入阻抗将随反作用电流而变化，使前级工作状态发生变化，因此调谐板极回路时，板流最小值和栅流最大值不同时出现。

方法：功率放大器电路加上正常的板压、栅压和激励电压，在调谐点附近转动板极回路电容，同时观察板流和栅流的情况，板流最小值和栅流最大值不同时出现，则应重新调整中和电容，直到其两者同时出现。

5.结束语

电子管由于其结构性极间电容的存在，在以其为核心放大元件的高频功率放大器中，必然产生着寄生耦合，引起放大器的不稳定工作。引入中和电路，能有效的消除了极间电容造成的不良影响，从而使高频功率放大器正常稳定的工作。

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，2000，9.

[2]方建邦，宁帆，高立.通信电子电路基础[M].北京：人民邮电出版社，2000，5.

[3]张学田.广播电视手册[M].北京：国防工业出版社， 2000，6.

功放电路篇8

关键词 DAM发射机 B-电源 功放模块 开关时间

一、引言

B-电源在DAM-10KW发射机中起着非常重要的作用，它不仅给所有功放模块的开通提供偏置电压，而且通过改变功放模块开关的响应时间，使功放模块组在任何时刻的开关时间保持一致，从而减少发射机的噪声输出。若发射机B-电源设置不合适，某一时刻一组功放模块开通时间比相邻上一组模块关断时间提前，将会使发射机输出包络信号产生一个“尖峰”，而经音频调制后的B-电源就会避免这种现象的发生，使各组功放模块在任何时刻的开关响应时间取得一致。

二、B-电源电路原理分析

发射机B-电源主要由音频+直流输入电路、稳压电路和输出保护电路三部分组成，其核心组件为N3集成电路（型号为UC3834），它是一个高效的线性稳压块，N3集成块内部设有误差放大器，通过对输出电压与参考电压进行比较，从而实现对输出电压的调整。当电源电压升高时，稳压集成块13脚的输出电流减少，导致输入到V5基极的电流减少，使输出电压下降。当电源电压下降时，V5基极的电流增大，使输出电压升高。从而保证当外电压或负载在一定范围内变化时，保持输出电压基本不变。发射机B-电源详细电路如图一所示：

1.音频+直流输入电路。来自音频处理板的音频+直流信号，从J4-10端子输入，该输入电路由二极管VD12、VD10及削波调整电位器RP39、电阻R21、R22、R23组成。二极管VD7为嵌位二极管，VD6为保护二极管防止意外正电压的串入。B-电源中的音频+直流输入电路工作于非线性状态，当音频+直流输入信号较小时，N3-9脚的参考电压基本上按比例与输入信号进行变化，当音频+直流输入信号变得更负时，则削波就越来越厉害，输入信号的变化对N3-9脚参考电压和调制B-输出电压的影响也越小。

2.稳压电路。稳压电路由集成块N3和晶体管V5组成，-8VDC电源分别通过保险F3和电阻R25加到晶体管V5的发射极和N3集成块的5脚，电容C12、C13为高、低频旁路电容，N3中的误差放大器对8、9两脚输入端电压进行比较，产生一控制电压控制外接晶体管V5的基级，从而控制输出电压的变化，输出电压的大小取决于发射机输出功率及瞬时调制电平。N3供电电压由+8VDC通过R36接到N3的1脚。R37、C11组成的补偿网络，C10为故障报警延时电容，其延时时间长短由电容容量的大小决定，+8VDC电源通过电阻R19为报警电路提供正电压。

3.输出保护电路。VD9、VD11为瞬间保护和箝位电路，防止负载受损坏。电压保护电路由V4、R28-R31组成，故障时N3-16脚输出高电平，V4导通，-5VDC电源通过R28-R31并联后到地，使输出电压降低。

调整管的保护由VD8完成，正常时VD8截止，当瞬间有反压加到V5的发射极，VD8将导通，从而保护外接晶体管，C14、C15为旁路电容。

三、B-电源在发射机电路中的作用

DAM-10KW发射机功放模块开通或关闭的数量和顺序由调制编码板控制，每块功放模块内部的两半桥分别设有三极管控制电路，控制电压为负电压时功放模块开启。发射机在高调幅正峰期开通模块数多，负荷重。在调幅负峰区，开通模块少，负荷较轻。因此B-电源作为所有功放模块开通时的偏置电压，采用受音频信号调制的负电源，电压大小随音频信号的变化而变化。

以DAM-10KW机为例，在10KW载波、100%正峰调制时，有36块功放模块被打开；10KW载波、无音频时，有18块功放模块被打开。因此，在低功率（包括负峰调制）情况下，只有少量的大台阶模块导通，这时每个功放模块的负载很轻，当更多的模块加入导通后，负载显著地加重，模块的负载电流变化很大，从而使所需的开关响应时间发生变化，这就需要调整模块的开关响应时间。同时，发射机在功率较高的情况下，模块负载的变化没有功率较小时变化快，即负载变化更缓慢，模块开通与关闭的响应时间对负载电流的影响变小。因此，B-电源必须以一种非线性且与音频相对应的方式变化。

在DAM-10KW机中的具体做法是：用来自音频处理板的音频+直流信号去调制直流稳压板上的B-电源，这个受控的B-电源最终送到功放模块，与功放开关控制信号一起控制功放模块的开通和关闭。在输出功率10KW、调制度为100%时，B-的瞬时电压大约在-2V至-6V之间变化。在输出功率为0时，B-电压近似于-2.5VDC直流电平。在100%负峰调制时，B-瞬时电压约为-2.7V。在100%正峰调制时，B-瞬时电压约为-5.7V。这一电压范围还随着输出功率的降低而减少。也可以这样说，受音频调制后的B-电源可以对冲掉因开通模块总数目的变化而导致的功放模块开关响应时间的变化，使各功放模块在任何开关时刻的响应时间取得一致。

功放电路篇9

1 前言

北京广播器材厂在TBH-522型150kW短波发射机的1A8A4音频通路板中，大量运用了LF353NJFET输入型双运放集成电路。音频通路板的主要作用是把从发射机PSM小盒的输入输出板来的音频信号进行初期处理，以利于后期的A/D变换处理。初期处理是将音频信号和一个直流和一个超音频三角波叠加，复合成一个复合信号输出至1A8A6（快速变换器单元）。它还包含有末级帘栅压控制电路、浮动载波电路、2.25MHz时钟发生电路及快速变换器基准电压产生电路等。LF353N集成电路在音频通路板中大部分应用于电压跟随器和信号放大器。

2 介绍LF353N集成电路

LF353N JFET输入型双运放集成电路是把两个通用型运算放大器集成在一个单片上，其特点是：具有增益高，共模抑制比高、共模范围宽、补偿简单、工作稳定，两运放之间温度稳定性好等特点。两运放在各自的输入、输出，电源及校正电容引出端，使用方便。可广泛用于各种模拟运算器，有源滤波器，波形发生器，数据放大器等大量使用运放的场合。

LF353N工作稳定，适用于具有很高放大倍数的电路单元。在实际工作电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。LF353N的内部电路设计简洁，此类电路设计在目前的功率运算放大器集成电路设计中大量使用：输入放大级是由两只P沟道JFET组成的共源极差分电路，并且用镜像恒流源做负载来提高增益；在输入差分放大级和主电压放大级之间是一个由射极跟随器构成的电流放大级，用来提高主电压放大级的输入阻抗和共源极差分电路的负载增益；主电压放大级是一个简单的单级共射极放大电路，为了保证放大器的稳定性，在主电压放大级的输出端到输入差分放大级的输出端加入了一个电容补偿网络，跟补偿电容并联的二极管保证单级共射极放大电路构成的主电压放大级不进入饱和状态工作；输出电流放大级是NPN和PNP构成的互补射极跟随器，两个100Ω的电阻用来稳定输出电流放大级的静态电流，200Ω的电阻用来限制输出短路电流。其电路结构图如图1所示。

3 LF353N在TBH-522型150kW短波发射机中的运用

LF353N JFET输入型双运放集成电路作为线路驱动器主要用在音频信号的控制通路中，如图2。在电路中输入a信号为发射机的音频+直流+三角波的复合信号，在送到U3-LF353N集成电路的3脚“+输入”之前，加了一个允许输入控制，当发射机在正常工作且有功率输出后b信号工作指令低电平，Q16工作在截止状态，信号通过U3射级跟随器送到U2-LM393N比较器的负输入端，开始对a信号进行比较。当音频+直流+三角波的复合信号峰值超过9.2Vp-p时，比较器U2动作，输出低电平，发射机进行切顶的流程，触发降功率电路自动降功率，另一路送到RS触发器，在没有复位信号的时候，点亮面板的降功率指示灯，同时这个指示灯在降功率结束后依然点亮，需要人工复位后才熄灭。当发射机在非正常时工作或者没有功率输出的情况下，b信号工作指令为高电平，Q16导通，将送到U3射级跟随器的a信号接地，确保U2比较器的“-输入”端不受a信号的影响。

4 LF353N电路故障时在TBH-522型150kW短波发射机中的现象和处理方法

4.1 发射机切顶指示故障灯常亮

故障现象：发射机在停机检修后试机，发现过荷保护及PSM控制装置小盒的切顶故障灯常亮，复位后故障等依然常亮。关断发射机的灯丝和风水电源后，将整机低压电源断电1分钟，重新加低压电源后切顶故障消失，等过5、6分钟后故障灯又出现。

故障处理：根据故障现象，可以判断为3种原因，首先是过荷保护及PSM控制装置小盒逻辑错误，更换后小盒后加电故障依然存在；跟换PSM控制小盒A4音频通路板，故障依然存在；用三用表测量PSM控制小盒A4音频通路板集成电路U2-LM393N的5、6、7脚电压，5脚为9.2V，6脚为13.1V，7脚输出为0.13V，说明U2工作正常，比较器的“-输入端”大于“+输入端”，输出为低电平；测量U3-LF353N的1、2、3脚电压，3脚为0.1V，2脚为13.1V，1脚输出为13.1V，说明U2工作不正常，射级跟随器的输出电压应该等于输入电压；跟换一个LF353N集成电路后测量，故障依然不真常；测量其供电电源，8脚为15.1V，4脚为0.17V，4脚供电不正常，应该是-15V负电源；往前测量A4音频通路板的-15V电源通路，测量稳压集成电路U20-7915CT的1、2、3脚的电压，1脚为0V，2脚为0.17V，3脚输出为0.17V，说明U20的输入电源不正常；测量PSM控制小盒的低压电源板，发现稳压管U2-CW7924CK的输出为0V，正常工作为-24V。更换PSM控制小盒的低压电源板后，发射机工作正常。

故障分析：为了更好的判断故障，在检修间搭起了PSM控制小盒的平台，将U3-LF353N的一脚和2脚跳开与管座的连接，单独将集成电路1脚与2脚连在一起，并通过1kΩ的电阻接地，断开PSM控制小盒的低压电源板的-24V后测量，发现切顶的故障信号又出现。查找该集成电路的参数，LF353N的供电是共模输入电压相等的正电源负电源，当负共模电压波动在3V的负电源时，放大器工作在正常放大模式；当负共模输入电压失调，即超过了规定的共模电压的门限，无论是输入是多少，运放将迫使输出到一个高状态，可能导致一个反转的输出阶段。而当共模供电电压恢复正常时，锁存器解锁，因次允许输入信号正常输入，从而LF353N运算放大器工作在在一个正常的运行模式。

维护和改进方法：首先应将原来的PSM控制小盒的低压电源板进行改进，将电压的输出进行监测，用表针或数字表头来指示电压，能减少判断故障的时间；第二是将LF353N集成电路更换成LF353P，经过测试，LF353P在负电源供电电压变化超过门限时，输入电压只要大于负电源电压，输出电压等于输入电压，避免了判断集成电路故障的时间。当发射机开机时，由于切顶故障会动作发射机降功率，所以在加功率时必须功率复位或者按手动升功率，发射机功率才能恢复到正常状态。

4.2 发射机播出时切顶指示故障灯常闪亮

发射机播出时切顶指示故障灯常闪亮，发射机降功率。出现此类故障有两种情况：一是当调制器功率模块损坏超过8块时，（载波功率正常时开通20块，100%调制时开通40块，）为了保证100%调制信号的正常输出，需要将发射机的功率自动降低，载波开通模块数减少，调制开通模块也相应减少，满足100%调制时发射机输出射频信号的波形不发射畸变。第二种是当a信号过大，超过载波电平9.2V时，发射机切顶动作，降低发射机功率，保证调幅信号的正常输出，确保高末电子管的屏级电压不过压保护或者过流保护。

5 总结

我们通过描述LF353N的工作状态和性能，和在TBH-522型150kW短波发射机中的运用和引起的故障描述，提高我们对LF353N集成电路的认识，增强对其在TBH-522型150kW短波发射机中的作用，提高我们对TBH-522型150kW短波发射机的维护能力。

参考文献

[1]黄晓兵等编著.TBH-522型150kW短波发射机维护手册[M].北京：新闻出版广电总局无线局出版，2005.

[2]郭宝玺编著.大功率新型短波发射机射放技术[M].北京：新闻出版广电总局无线局出版，2012.

功放电路篇10

关键词 L波段；大功率固态放大器；组件设计

中图分类号：TN929 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）031-039-01

我国固态雷达实现了从无到有的突破，并已发展成了一定规模。但是对于现有的固态发射机而言，多在低电压条件下运行，发射机末级功放工作电压也多在50 v以内。而固态发射机能有效实现模块化，这也使得固态发射机具有故障弱化功能。而L波段大功率固态放大器组件应用于雷达预警系统之中，工作带宽为100 MHz，脉冲宽度为8 us，产品输出功率也多超过350 W，工作效率达到了30%，能充分发挥BITE功能，并且可靠性较高，能够满足工程的急切需求。对于该组件而言，在T/R部分的应用需要具有体积小、重量轻的特点。为此，应加强对于高效益、大功率工作LDMOS晶体管的运用。但是该种组件在应用过程中所用技术难度相对较高，并且因其结构较为复杂而涉及到一些新的问题。在此，笔者将针对L波段大功率固态放大器组件的设计问题进行以下探讨。

1 方案概述

对于L波段大功率固态放大器组件的应用而言，要求脉冲输出功率要大于350 W，效率超过30%，谐波抑制在-40 dBc以内、杂波抑制在-40 dBc以内，上升下降沿在0.1 us以内，而且消耗功率应在100 W以内，输入输出端还应加环形器进行保护。同时对于该组件而言，能够实现状态自检、高温保护等工作，对于输出波形参数提出了更高层次的要求。在此，我们将对其设计工作进行详细介绍：

组件由电源控制电路、放大链等组成，选LDMOS器件作放大链，电路选择一级为PTF10111、二级PTF10021、三级PTF10125的三级放大电路形式。对于第三级而言，是三个PTF10125器件合成输出。考虑到合成效率方案应满足指标要求，输出功率多超过400 W。而电源控制电路能对组建的工作状态做出检测，产生过温、过驻波等信号，并将这些信号输出到外部计算机。

2 L波段大功率固态放大器组件设计

2.1 放大电路的设计

为了满足整体组件的指标要求，我们选用了LDMOS组件。在微波回路设计过程中，既应满足指标要求，还应确保充足的余量。上文已经提到，电路采用一级为PTF10111、二级PTF10021、三级PTF10125的三级放大电路形式，具体增益分配如下所示：

一级PTF10111，输出功率4 W，增益14 dB；

二级PTF10021、输出功率4 W，增益14 dB；

三级PTF10125，单个器件输出功率为150 W，增益12 dB，三路合成功率在400 W以上。

同时，对于三级管子的选择而言，满足了输入激励功率的要求，能确保功率管脉冲参数输出质量，并能确保整个组件满足低温工作需求，在高温状态下组件顶降不变差。

2.2 功率分配器与合成器的设计

这两种器件是放大器设计的关键部位，对放大器的设计发挥着非常重要的作用。功率合成器能够合成大量的单元相参，能满足输出功率需求。而对分配器而言，能提供具有相同相位和幅度的激励信号，并且其影响是通过输出端激励合成器实现的，为此在对二者具体的设计过程中应重点考虑以下几种重要参数：1）功率。为提升合成功率，应严格降低电路损耗，在具体的设计过程中应对电阻损耗、介质损耗等因素进行综合考虑分析，从而最大限度地降低损耗。2）耐功率。对于所选择的参数而言，需满足承受平均功率与峰值功率而不损坏，在外界条件较为恶劣时也能正常工作。3）故障弱化。在个别放大器失效的情况下，组件需满足继续工作需求。换句话说，当出现该类故障时，不能影响其余器件的匹配。

2.3 固态放大器对于电源的要求

在大信号状态下工作时，固态放大器对电源电压的变化较为敏感。对于其输出信号而言，相移、幅度等将会随电源电压变化而发生变化，这会导致网络损耗增加。因此，固态放大器对纹波角、电源变化稳定度等有着一定要求，同时脉冲雷达发射机对脉冲顶降要求也非常要求。

2.4 放大器结构与电磁兼容设计

2.4.1 放大器结构设计

对于放大器的结构设计而言，主要包括微波通道腔体设计、供电回路腔体设计以及它们之间的连接关系。在该项工作的设计过程中，应注意以下几点：1）在结构设计过程中，应以确保电性能、电磁性能和结构强度等为前提，尽可能增强散热性能。2）微波通道、供电回路等设计应进行分腔、分层，并分别将微波通道与供电回路设计在相应位置。3）在微波通道设计考虑分腔时，将前两级分成一个独立腔体，末端输出合成器为一腔体，而输出电路为一个三等分腔体。同时，该种设计形式除了能够消除多级之间的影响外，还便于对各级电路的单独调试。

2.4.2 电磁兼容设计

在设计电磁电容时，应对放大器与外界接口、二次电源间的连接、串扰等问题认真考虑分析。要将这些问题切实解决，应做好电气与机械设计、PBC电路版图设计等工作。同时，在电气与机械设计过程中，电源对外接口应选择馈通滤波器。此外，还应对盒体进行分腔设计，为有效降低电磁波外泻，应提高机加工精度，确保盖板严密、平整。在设计PBC电路版图时，应确保电路的合理布局，并将电源直流电路与微波电路分开。对于电磁屏蔽设计而言，应在放大器正背面设置独立盖板，以在避免微博信号泄露的同时，防止外部电源干扰，在必要时还可以采取进一步的屏蔽措施。

2.5 可靠性设计

在可靠性设计过程中，应注意以下几个方面：1）尽量简化电路图结构，减少元器件种类，选用质量较好的元器件，并对电路进行优化设计。对于电连接线而言，应采用温性能好的高温导线。2）保护电路的设计。保护电路的设计能确保放大器的正常工作，并且能防止电压的短时间骤变对器件造成的损坏。对于放大器的设计而言，还应设有微波信号出现不正常时，放大器的自动断功能，以对放大器进行有效保护。3）放大器的热设计。对于放大器而言，应在其内侧设置散热凹槽，使其所产生的热量及时发散出去。

3 结束语

总之，L波段大功率固态放大器组件的设计还有很多要注意和考虑的问题，如上的设计是根据多年的工作经验和理论知识总结出来的，要达到设计方案的设计效果，还有许多要测试的项目。在今后的过程中，应加强对于L波段大功率固态放大器组件设计的优化与完善，以设计出更高质量的固态放大器组件。

参考文献