直耦式寬頻帶功率放大器的設(shè)計(jì)與調(diào)試
作者：
時(shí)間：2010-12-21
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)
收藏
加入技術(shù)交流群
掃碼加入
和技術(shù)大咖面對(duì)面交流
海量資料庫(kù)查詢(xún)
測(cè)得電路的頻率響應(yīng)如圖3所示(電壓放大倍數(shù)約為230時(shí)的曲線(xiàn))，圖形上部是幅頻響應(yīng)，圖形下部是相頻響應(yīng)。由圖可見(jiàn)，上限頻率大于4 MHz，低頻段內(nèi)相移為O。由于電壓增益受負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)控制，導(dǎo)致電路的通頻帶寬度與電路的增益有關(guān)，增益越高，頻帶越窄。仿真結(jié)果表明，輸出功率為2 W時(shí)，電路的上限頻率大于2 MHz；輸出功率為9 W時(shí)(電壓放大倍數(shù)約為500)，電路的上限頻率仍大于100 kHz。根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合，需要合理選擇輸出功率和帶寬。電路的最大輸出功率和帶寬主要由反饋系數(shù)調(diào)整。
應(yīng)用Multisim進(jìn)行仿真分析能夠?yàn)橛布?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/調(diào)試">調(diào)試指明方向，提高工作效率。
3 電路的硬件調(diào)試與測(cè)試
3．1 電路布局與制作
本文所討論的電路既包括弱小信號(hào)放大電路，又包含大信號(hào)大電流電路，輸出級(jí)的大電流對(duì)弱信號(hào)電路的影響不容忽視。因此，電路布局十分重要，制作印刷電路板是一種較好的選擇。如果采用通用版制作，則元件布局和走線(xiàn)對(duì)電路性能影響特別大，連線(xiàn)應(yīng)該盡量短，地線(xiàn)應(yīng)該盡量粗(多股并聯(lián))，還要注意電源的去耦等。否則，輸出級(jí)的大電流容易干擾輸入級(jí)而導(dǎo)致電路不能正常工作。
差分對(duì)管T1、T2的參數(shù)要盡量對(duì)稱(chēng)，以保證電路有較好的共模抑制比；輸出對(duì)管的參數(shù)不對(duì)稱(chēng)將會(huì)導(dǎo)致波形失真，選擇輸出三極管時(shí)也要酌情考慮；三極管的耐壓值也應(yīng)予以關(guān)注。
3．2 靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試與調(diào)整
本文所討論的電路是一個(gè)直接耦合多級(jí)放大器，靜態(tài)工作點(diǎn)互相牽連，調(diào)試難度較大，只有遵循正確的調(diào)試步驟和方法，才能獲得成功。否則，容易損壞三極管而導(dǎo)致失敗。
為解決靜態(tài)工作點(diǎn)的前后牽連問(wèn)題，可將RF與輸出點(diǎn)0斷開(kāi)，即斷開(kāi)反饋環(huán)，使電路處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)，這樣就避免了輸出級(jí)對(duì)前級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響(電路在粗調(diào)時(shí)，輸出點(diǎn)的電壓一般是偏離正常值的)。當(dāng)然，前級(jí)對(duì)后級(jí)的影響任然存在，靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)整可以從前往后順序調(diào)整。斷開(kāi)反饋環(huán)后，為了模擬RF右端與0點(diǎn)連接的靜態(tài)環(huán)境(O點(diǎn)靜態(tài)電壓值為O V)，可將RF右端與地暫時(shí)相連，同時(shí)，為了避免功放管在調(diào)試中損壞而引起連鎖不良反應(yīng)，應(yīng)將R6的阻值調(diào)到O。
將運(yùn)算放大器U1的輸入端對(duì)地短路，調(diào)節(jié)R10，使T1、T2的集電極電流相等。這時(shí)，T1的集電極電位應(yīng)為14．2 V左右(UC1=VCC-IC1R2)，前置放大管T3的發(fā)射極電位約為14．9 V。調(diào)節(jié)R5，使T3的集電極電流約為3 mA(見(jiàn)式(2))，再微調(diào)R7(R6，R7均使用線(xiàn)性精密電位器)，使T3的集電極電位UC3約為0．7 V，這時(shí)輸出點(diǎn)O的電位為0 V。將RF右端由地改接O點(diǎn)(閉環(huán))，微調(diào)R7，使O點(diǎn)電壓為0 V，靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)整完畢。
3．3 動(dòng)態(tài)調(diào)試與測(cè)試
在輸入端接入小信號(hào)(頻率為1 kHz，幅度為10 mV正弦波)，分別在空載和額定負(fù)載條件下，用示波器觀(guān)察輸出信號(hào)，輸出信號(hào)應(yīng)為不失真正弦波。如果出現(xiàn)交越失真，可反復(fù)微調(diào)R6和R7，既消除交越失真，有保證靜態(tài)工作點(diǎn)正確。
用頻率特性測(cè)試儀或“點(diǎn)頻法”測(cè)出電路的上限頻率和下限頻率。更換三極管(功放管)和運(yùn)算放大器U1的型號(hào)，電路的上限頻率會(huì)隨之改變，這與理論計(jì)算和軟件仿真的結(jié)果都是相符的。
值得注意的是，在測(cè)試電路的電壓放大倍數(shù)以及頻率響應(yīng)時(shí)，在接入負(fù)載的情況下，往往會(huì)伴隨強(qiáng)烈的自激振蕩現(xiàn)象，使測(cè)試無(wú)法進(jìn)行。解決的方法是在幾個(gè)功放管的集電極和基極之間各接入一個(gè)中和補(bǔ)嘗電容(容量為幾十皮法至幾百皮法)，從而消除自激振蕩現(xiàn)象。
4 結(jié)論
(1)實(shí)驗(yàn)表明，圖1所示電路的輸出功率可達(dá)10 W以上，改變供電電源電壓，可以獲得更大的輸出功率。上限頻率隨功放管和運(yùn)算放大器U1型號(hào)的不同而存在較大差異，選擇高頻大功率三極管和高速運(yùn)放，可以使上限頻率達(dá)到1 MHz以上。
(2)圖l所示電路可以應(yīng)用于音響放大器，也可應(yīng)用于信號(hào)發(fā)生器的放大通道。
(3)本文所介紹的仿真分析和硬件調(diào)試方法適合于TTL、OCL等功率放大電路以及IC設(shè)計(jì)等工程應(yīng)用領(lǐng)域。
本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/187677.htm
評(píng)論