Doherty功放的高级设计方法

Doherty功放的高级设计方法
Doherty功放的高级设计方法

Advanced Design Methods of Doherty Ampli?er for Wide Bandwidth,High Ef?ciency Base Station

Power Ampli?ers

Jangheon Kim1,Jeonghyeon Cha1,Ildu Kim1,Sang Yeon Noh2,Cheon Seok Park2,and Bumman Kim1

1Department of Electrical Engineering,Pohang University of Science and Technology,

Gyeongbuk,790-784,Korea,Tel:+82-54-279-5584,Fax:+82-54-279-8115

E-Mail:rage3k@postech.ac.kr,bmkim@postech.ac.kr

2R&D Center,Wave Electronics Co.,Ltd.,Gyeonggi,441-814,Korea

Tel:+82-31-269-0010,Fax:+82-31-291-9640

Abstract—We have proposed advanced design methods of Do-herty ampli?er for high ef?ciency base station power ampli?ers with wide bandwidth.First,we develop Doherty ampli?er with uneven power drive which is provided more input power to the peaking cell than the carrier cell for full power operation and appropriate load modulation.Second,we optimize the matching circuits of the carrier and peaking cells individually to enhance the linearity and ef?ciency.Third,we optimize the bias circuit to solve an asymmetric ACLR(Adjacent Channel Leakage Ratio) characteristics for wideband signals such as WCDMA4FA.The proposed design methods are applied to implement Doherty ampli?er using a MRF5P21180.For a2.14GHz WCDMA4FA signal,the ampli?er is optimized at25W average output power. The drain ef?ciency and ACLR measured at the power are 33%and-41dBc,which represent about 1.3%and3dB improvements,respectively,compared to the Doherty ampli?er with even power drive.Additionally,the PEP of the ampli?er is about180W,while that of the comparable Doherty ampli?er is about165W.The difference of ACLR with the bias circuit optimization between lower and upper ACLR is reduced below 2dB at whole average output power range.

I.I NTRODUCTION

The current wireless communication systems are progressed to increase the bandwidth and number of carriers for high data rate capabilities.Besides,these systems are intended to minimize the size and the cost.In order to accomplish these requirements,the techniques that can improve the linearity and ef?ciency of the base station power ampli?er and overcome the wideband effect are hot issues in the research community. Doherty ampli?er having the high linearity and ef?ciency across the wideband signal has been studied extensively for the application[1]-[5].

A2.14GHz high power Doherty ampli?er with wideband and high power has been reported[1]-[4].The reference[1] delivers excellent ef?ciency performances,but have a problem to improve the linearity over broad power levels.The problem is caused by the undesired characteristics,such as the memory effect related to wide bandwidth and incomplete modulation due to the under-driving of the peaking ampli?https://www.360docs.net/doc/8c13694945.html,ually,in a conventional Doherty ampli?er,the load impedances of both cells cannot be fully modulated to the optimum impedance and the peaking cell cannot generate full power because of the class C bias.Thus,the bias adaptation technique is a good approach to solve the problem.However,it increases the complexity due to the external control circuitry and enhances the memory effect[7],[8].

In this paper,we propose advanced design methods to solve the memory effect for wideband signal and the under-modulation problem of the conventional Doherty ampli?er. The data described in this paper show clearly that Doherty ampli?er based on the proposed methods is far superior to previous Doherty ampli?ers.

II.A DVANCED D ESIGN M ETHODS OF D OHERTY

A MPLIFIER

The fundamental operation principle of Doherty ampli?er has been well described in previous literature[6].The am-pli?ers have two cells with identical size devices,matching circuits,and input drives.Because the peaking cell has been biased lower than the carrier cell,the current level of the peaking cell at the maximum input drive can not reach the maximum allowable current level.Thus,the load impedances of both cells can not be fully modulated to the optimized impedance,and they are larger than the optimum values.As a result,the conventional Doherty ampli?er has been heavily saturated,and it degrades linearity and produces far less power. In our earlier works,we have demonstrated that the linearity of the ampli?er is improved by IM3cancellation from the two cells at proper gate biases[5].For high power and wideband applications,it is dif?cult to improve the linearity of Doherty ampli?er due to the memory effect[1]. Therefore,we propose the following three design methods for wide bandwidth,high linearity,and high power applications;

1)Uneven power drive.

2)Individually optimized matching circuits.

3)The bias circuit optimization.

First,the uneven power drive,applying more power to the peaking cell,can open the peaking cell fully and modulate the optimum load impedances completely.The ampli?ers with uneven power drive operate more linearly and produce more power than that with an even drive.Second,in an improper load modulation,the power matching circuits of both cells should be appropriately designed to have low load impedances for better linearity.Due to the lower bias point of the peaking cell,the power matching circuit of the peaking cell should be designed to have lower load impedance than that of the carrier

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Fig.1.Schematic diagram of the Doherty ampli?er applying the advanced design methods.

cell.Moreover,the matching circuits of both cells should be individually optimized to induce the IM cancellation over whole power ranges for wideband signals.

Third,the bias circuit should be designed to minimize the memory effect[9]-[11].The linearizing techniques such as Doherty ampli?er and PD,which improve the linearity using the IM cancellation mechanism,are restricted to a low cancellation limit because the memory effect brings about the different low and upper spurious emissions.To reduce the memory effect,the bias circuit is optimized using a quarter-wave bias line and decoupling capacitors for each frequency. The tantalum capacitors are inserted within a quarter-wave bias line for the short at the envelope frequencies.Additionally,the biases of both cells are properly adjusted for maintaining the optimized linearity and ef?ciency.

III.I MPLEMENTATIONS AND M EASUREMENT R ESULTS In the previous section,we have proposed advanced design methods with uneven power drive,individually optimized matching,and bias circuit optimization.A2.14GHz Doherty ampli?er is implemented using Motorola’s MRF5P21180LD-MOSFET.Fig.1shows a schematic diagram of the imple-mented Doherty ampli?er applying the advanced methods. The uneven power drive is implemented using an Anaren’s 1A1305-5(5dB directional coupler)which delivers4dB more input power to the peaking cell than the carrier cell. The individual matching of the Doherty ampli?er is further optimized to achieve high ef?ciency and linearity at25W(44 dBm)average output power.In the experiments,the suitable offset line is80.4?,and the transformed output impedance is 502?.Quiescent biases for the carrier cell and peaking cell are set to V C=3.938V(1.1A)and V P=1.713V at V DD=27 V,respectively.We optimize the bias circuit to minimize the memory effect and improve the linearity and ef?ciency.For the performance comparison,we fabricate Doherty ampli?er with even power drive also,and the ampli?er is optimized using the individual matching and bias circuit to get the linearity and ef?ciency as high as possible.

Fig.2shows the measured IMD3of the Doherty ampli?er with even and uneven power drives for a two-tone signal.We measure a peak envelope power(PEP)using two-tone signal

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Fig.2.Two-tone measurement results of Doherty ampli?er with even and uneven power drives.

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Fig.3.Measured power gain performance of Doherty ampli?er with even and uneven power drives for WCDMA4FA signal.

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Fig.4.Measured ACLR performance of Doherty ampli?er with even and uneven power drives for WCDMA4FA signal.

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Fig.5.Measured ACLR performance of the Doherty ampli?er according to the bias circuit optimization(B/O).

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Fig. 6.Output spectrum of the Doherty ampli?er with uneven power drive at an average output power of 44dBm according to the bias circuit optimization(B/O)for WCDMA 4FA signal.

with 1MHz tone spacing.The PEP of the ampli?er with uneven drive is improved by 15W,from 165W to 180W,compared to even case.This result implies that the Doherty ampli?er with uneven power drive generates full power from both cells.

Fig.3shows the power gain characteristics over average output powers using WCDMA 4FA signal.The uneven power drive delivers more input power to the peaking cell than carrier cell and the power gain of the overall Doherty ampli?er is lower because the peaking cell is off-state at a low power region,and the peaking cell has lower gain than the carrier cell at a high power region.We have experienced that the power gain of the uneven case is degraded by about 0.5dB compared to the even drive case.

Fig.4shows the measured ACLR’s of Doherty ampli?er for the even and uneven cases.In comparison with the even case,the Doherty ampli?er with uneven power drive delivers signi?cantly improved ACLR performance,by 3dB at the average output power of 44

dBm.Additionally,the Doherty ampli?er applying the proposed design methods delivers sig-ni?cantly improved linearity performance compared to the

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Fig.7.Measured drain ef?ciency of the Doherty ampli?er with even and uneven power drives according to the bias circuit optimization(B/O)for WCDMA 4FA signal.

TABLE I

M EASURED

P ERFORMANCE AT A VERAGE O UTPUT P OWER =44d B m FOR 2.14GH Z WCDMA 4FA S IGNAL AND PEP

Gain Ef?ciency ACLR [dBc ]PEP [dB ]

[%]-5MHz /+5MHz [W ]Even Drive

10.531.7-38.3/-38.1~165Uneven Drive

10.1

33

-41.0/-41.0

~180

previous results [1].

Fig.5shows the measured ACLR performance of the un-even case according to the bias circuit optimization.The drain bias circuit is incorporated a quarter-wave line and several decoupling capacitors which consist of 10pF for the RF and 22uF,10uF,1uF,1nF,150nF for the envelope frequency.The tantalum capacitors(22uF,1uF)located within a quarter-wave bias line are especially important to minimize the memory effect,while the impedance at the RF is reduced by these capacitors.Thus,we have optimized the bias circuit along with the matching circuit considering these effects.As a result,the bias circuit becomes an active matching circuit,and the difference of ACLR with the bias circuit optimization between lower and upper ACLR is reduced below 2dB at the whole average output powers.Fig.6shows the spectrum of Doherty ampli?er with uneven power drive at an average output power of 44dBm according to the bias circuit optimization.

Fig.7shows the drain ef?ciencies of Doherty ampli?er with even and uneven power drive for WCDMA 4FA signal.The drain ef?ciency of uneven case is slightly improved over the even case.

These results represent that the Doherty ampli?er with uneven power drive based on the individually optimized matching circuit and the bias optimization provides highly ef?cient and linear operation due to the appropriate load modulation,and the results are summarized in Table I.We can also see that the proposed design technology is required

to achieve Doherty ampli?er with the high performances over a wideband signal.

IV.C ONCLUSIONS

We have proposed advanced design methods for the highly ef?cient and linear Doherty ampli?er operation across a wide bandwidth and have implemented the Doherty ampli?er using Motorola LDMOS MRF5P21180.The ampli?er utilizes the uneven power drive,individually optimized matching,and bias circuit optimization.For a2.14GHz WCDMA4FA signal, the Doherty ampli?er has ACLR of-41dBc and the drain ef?ciency of33%at average output power of44dBm.The difference of ACLR with the bias circuit optimization between lower and upper ACLR is reduced below2dB at whole average output powers.

These experimental results clearly demonstrate the superior performance of the Doherty ampli?er applying the advanced design methods.The proposed design methods are the most suitable to design Doherty ampli?er for wide bandwidth and high power operation.

A CKNOWLEDGEMENT

This work is supported by Brain Korea21projects of the ministry of education in Korea.

R EFERENCES

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放大电路的组成及工作原理

2、4 放大电路的组成及工作原理 参考教材:《模拟电子技术基础》孙小子张企民主编西安:西安电子科技大学出版社 一、教学目标及要求 1、通过本次课的教学,使学生了解晶体管组成的基本放大电路的三种类型,掌 握放大电路的组成元器件及各元器件的作用,理解放大电路的工作原理。 2、通过本节课的学习,培养学生定性分析学习意识,使学生掌握理论结合生活 实际的分析能力。 二、教学重点 1、共发射极放大电路的组成元器件及各元器件作用; 2、共发射极放大电路的工作原理。 三、教学难点 1、共发射极放大电路的组成元器件及各元器件作用; 2、共发射极放大电路的工作原理。 四、教学方法及学时 1、讲授法 2、1个学时 五、教学过程 (一)导入新课 同学们,上节课我们已经学习了晶体管内部载流子运动的特性以及由此引起的晶体管的一些外部特性,比如说晶体管的输入输出特性等,在这里,我要强调一下,我们需要把更多的注意力放在关注晶体管的外部特性上,而没有必要细究内部载流子的特点。由晶体管的输出特性,我们知道,当晶体管的外部工作条件不同时,晶体管可以工作在三个不同的区间。分别为:放大区、截止区、饱与区,其中放大区就是我们日常生活中较为常用的一种工作区间。大家就是否还记得,晶体管工作在放大区时所需要的外部条件就是什么不(发射结正偏,集电结反偏)?这节课,我们将要进入一个晶体管工作在放大区时,在实际生活中应用的新内容学习。 2、4放大器的组成及工作原理 一、放大的概念 放大: 利用一定的外部工具,使原物体的形状或大小等一系列属性按一定的比例扩大的过程。日常生活中,利用扩音机放大声音,就是电子学中最常见的放大。其原理框图为: 声音声音 扩音器原理框图 由此例子,我们知道,放大器大致可以分为:输入信号、放大电路、直流电源、输出信号等四部分,它主要用于放大小信号,其输出电压或电流在幅度上得到了放大,输出信号的能量得到了加强。对放大电路的基本要求:一就是信号不失真,二就是要放大。 二、基本放大电路的组成

数字电子钟设计

课程设计报告 题目数字电子钟设计 课程名称数字电子技术 院部名称 专业电气工程及其自动化班级 学生姓名 学号 课程设计地点 C105 课程设计学时1周 指导教师 金陵科技学院教务处制成绩

目录 第1章绪论 (3) 1.1 相关背景知识 (3) 1.2 课程设计目的 (3) 1.3课程设计任务 (3) 第2章数字电子钟基本原理 (4) 2.1总原理框图 (4) 2.2总体设计仿真电路图 (4) 第3章单元电路设计 (5) 3.1秒脉冲发生器 (5) 3.2 秒、分、时计数显示 (7) 3.3 秒、分、时译码显示 (9) 3.4 校时电路 (11) 第4章实验室调试及总结体会 (12) 4.1 实验电路调试 (12) 4.2 心得体会 (13) 附录一原件清单 (13) 附录二实物图..............错误!未定义书签。参考文献.. (13)

第1章绪论 1.1 相关背景知识 电子课程设计是电子技术学习中非常重要的一个环节,是将理论知识和实践能力相统一的一个环节,是真正锻炼学生能力的一个环节。 电子钟是一种高精度的计时工具,它采用了集成电路和石英技术,因此走时精度高,稳定性能好,使用方便,且不需要经常调校。电子钟根据显示方式不同,分为指针式电子钟和数字式电子钟。指针式电子钟采用机械传动带动指针显示;而数字式电子钟则是采用译码电路驱动数码显示器件,以数字形式显示。这些译码显示器件,利用集成技术可以做的非常小巧,也可以另加一定的驱动电路,推动霓红灯或白炽灯显示系统,制做成大型电子钟表。因此,数字式电子钟用途非常广泛。 1.2 课程设计目的 1、学习基本理论在实践中综合运用的初步经验,掌握数字电路系统设计的基本方法、设计步骤,进一步熟悉和掌握常用数字电路元器件的应用。 2、学习和练习在面包板上接线的方法、技术、注意事项。 3、学习数字电路实物制作、调试、测试、故障查找和排除的方法、技巧。 4、培养细致、认真做实验的习惯。 5、培养实践技能,提高分析和解决实际问题的能力。 1.3课程设计任务 1.准确计时,以数字形式显示时、分、秒的时间。 2.小时计时采用24进制的计时方式,分、秒采用60进制的计时方式。 3.具有快速校准时、分、秒的功能。

数字功放原理

数字功放原理 数字功放也称D类功放,与模拟功放的主要差别在于功放管的工作状态。传统模拟放大器有甲类、乙类和甲乙类、丙类等。一般的小信号放大都是甲类功放,即A类,放大器件需要偏置,放大输出的幅度不能超出偏置范围,所以,能量转换效率很低,理论效率最高才25% 。乙类放大,也称B类放大不需要偏置,靠信号本身来导通放大管,理想效率高达78.5%。但因为这样的放大,小信号时失真严重,实际电路都要略加一点偏置,形成甲乙类功放,这么一来效率也就随之下降,虽然高频发射电路中还有一种丙类,即C类放大,效率可以更高,但电路复杂、音质差,音频放大中一般都不用,这几种模拟放大电路的共同的特点是晶体管都有工作在线性放大区域中,它按照输入音频信号大小控制输出的大小,就像串在电源与输出间的一只可变电阻,控制输出,但同时自身也在消耗电能。 数字功放的功放管工作在开关状态,理论状态晶体管导通时内阻为零,两端没有电压,当然没有功率消耗;而截止时,内阻无穷大,电流又为零,也不消耗。所以作为控制元件的晶体管本身不消耗功率,电源的利用率就特别高。 图1是数字D类功放的工作原理框图。D类功放处理的是经脉宽调制(PWM)的音频数字信号,声音信息埋藏在脉冲的占空比或脉冲密度中。 图示是音频信号的一种PWM调制方法,最为直观;较多采用的是以脉冲密度来表示信号大小的,脉冲密度大的地方,表示电压高;稀的地方,电压就低。双向信号可用其它方式调制,如占空比50%,即脉冲

宽度与间隔宽度1:1,表示信号幅值为零;占空比大于50% ,幅度为正,这时数值越大,正幅度越高;占空比小于50%,幅度为负,越小越负。因为这种信号并不需要与外接设备直接相连,也就不需要格式完全统一,各厂可按自行研发的最佳方案调制。 音频PWM编码可以从两种途径获得,一是对模拟音频信号进行模数变换直接生成PWM数字音频。二是对其它编码的数字音频,如CD的PCM编码,通过数字信号处理技术变换成PWM码。获得后用此信号去控制大电流的开关型功率MOSFET由功率管输出一个大能量的PWM码。输出电压的大小由电源电压高低决定,输出的电流由负载扬声器的阻抗和电路形式决定。功率管工作在开关状态,只要开关特性好,线性要求几乎没有,制造成本比音响对管低,工业控制上这类MOSFET已用得很普遍,取材方便。由于开关管导通时的饱和压降和截止时的漏电流也会损失一些电能,但总效率仍有百分之九十几,为各类放大电路效率之冠。 开关晶体输出的是脉宽调制波形,要成为可听的模拟音频信号,还需经过一路带宽为20KHz的低通滤波器,滤去脉冲波形中的高频成分,见图3,一般说来功放的输出电压对选取电容的耐压不成问题,只是电感最大允许电流要设计正确。

放大电路原理

放大电路原理 放大器有交流放大器和直流放大器。交流放大器又可按频率分为低频、中源和高频;接输出信号强弱分成电压放大、功率放大等。此外还有用集成运算放大器和特殊晶体管作器件的放大器。它是电子电路中最复杂多变的电路。但初学者经常遇到的也只是少数几种较为典型的放大电路。 读放大电路图时也还是按照“逐级分解、抓住关键、细致分析、全面综合”的原则和步骤进行。首先把整个放大电路按输入、输出逐级分开,然后逐级抓住关键进行分析弄通原理。放大电路有它本身的特点:一是有静态和动态两种工作状态,所以有时往往要画出它的直流通路和交流通路才能进行分析;二是电路往往加有负反馈,这种反馈有时在本级内,有时是从后级反馈到前级,所以在分析这一级时还要能“瞻前顾后”。在弄通每一级的原理之后就可以把整个电路串通起来进行全面综合。 下面我们介绍几种常见的放大电路。 低频电压放大器 低频电压放大器是指工作频率在 20 赫~ 20 千赫之间、输出要求有一定电压值而不要求很强的电流的放大器。 ( 1 )共发射极放大电路 图 1 ( a )是共发射极放大电路。 C1 是输入电容, C2 是输出电容,三极管 VT 就是起放大作用的器件, RB 是基极偏置电阻 ,RC 是集电极负载电阻。 1 、 3 端是输入, 2 、3 端是输出。 3 端是公共点,通常是接地的,也称“地”端。静态时的直流通路见图 1 ( b ),动态时交流通路见图 1 ( c )。电路的特点是电压放大倍数从十几到一百多,输出电压的相位和输入电压是相反的,性能不够稳定,可用于一般场合。

( 2 )分压式偏置共发射极放大电路 图 2 比图 1 多用 3 个元件。基极电压是由 RB1 和 RB2 分压取得的,所以称为分压偏置。发射极中增加电阻 RE 和电容 CE , CE 称交流旁路电容,对交流是短路的; RE 则有直流负反馈作用。所谓反馈是指把输出的变化通过某种方式送到输入端,作为输入的一部分。如果送回部分和原来的输入部分是相减的,就是负反馈。图中基极真正的输入电压是RB2 上电压和 RE 上电压的差值,所以是负反馈。由于采取了上面两个措施,使电路工作稳定性能提高,是应用最广的放大电路。 ( 3 )射极输出器 图 3 ( a )是一个射极输出器。它的输出电压是从射极输出的。图 3 ( b )是它的交流通路图,可以看到它是共集电极放大电路。

浅谈音响功放的工作原理

浅谈音响功放的工作原理 音响中的功放是整个音响设备中的关键部件,所以音响发烧友们都在其上不惜花费人力物力财力进行"摩机",在电源部分,电路的整体布局,用料等方面进行不断改良.本人并不是超级发烧友,充其量算是一位音响爱好者吧,为此在这里我就以一个音响爱好者的身份谈一谈我对音响功放的看法. 功放分胆机与石机,先讨论石机.石机最初的功放为甲类功放,这类功放的功放管的工作点选在管子的线性放大区,所以就算在没有信号输入的情况下,管子也有较大的电流流过,且其负载是一个输出变压器,在信号较强时由于电流大,输出变压器容易出现磁饱和而产生失真,另外为了防止管子进入非线性区,此类放大器往往都加有较深度的负反馈,所以这种功放电路效率低,动态范围小,且频响特性较差.对此人们又推出了一种乙类推挽式功率放大器,这类功放电路其功放管工作在乙类状态,即管子的工作点选在微道通状态,两个放大管分别放大信号的正半周和负半周,然后由输出变压器合成输出.所以流过输出变压器的两组线圈电流方向相反,这就大大地减少了输出变压器的磁饱和现象.另外由于管子工作在乙类状态,这样不仅大大的提高了放大器的效率且也大大的提高了放大器的动态范围,使输出功率大大提高.所以这种功放电路曾流行一时.但人们很快发现,此种功电路由于其功放管工作在乙类工作状态,所以存在小信号交越失真的问题,而且电路需使用两个变压器(一个输出变压器,一个输入变压器),由于变压器是感性负载,所以在整个音频段内,负载特性不均衡,相移失真较严重.为此人们又推出了一种称为OTL的功率放大电路.这种电路的形式其实也是一种推挽电路形式,只不过是去掉了两个变压器,用一个电容器和输出负载进行藕合,这样一来大大的改善了功放的频响特性.晶体管构成的功放电路有了质的飞跃,后来人们又改良了此种电路,推出了OCL和BTL电路,这种电路将输出电容也去掉了,放大器与扬声器采取直接藕合方式,直到现在由晶体管组成的功放电路,其结构基本上是OCL电路或BTL电路.OCL电路与OTL电路不同之处是采取了正负电源供电法,从而能将输出电容取消掉.BTL电路是由两个完全独立的功放模块搭建组成,如图C所示.IC1放大输出的信号一部分通过IC2反相输入端,经IC2反相放大输出,负载(扬声器)则接在两放大器输出之间,这样扬声器就获得由IC1和IC2放大相位相差180度的合成信号了. 不论是OCL或BTL功放电路,由于其去除了输出变压器和输出电容器,使放大器的频响得到展宽。与扬声器配接方面,当功率放大器连接一个标称阻抗低于

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运算放大器工作原理是什么

运算放大器工作原理是什么? 运算放大器(Operational Amplifier,简称OP、OPA、OPAMP)是一种直流耦合﹐差模(差动模式)输入、通常为单端输出(Differential-in, single-ended output)的高增益(gain)电压放大器,因为刚开始主要用于加法,乘法等运算电路中,因而得名。一个理想的运算放大器必须具备下列特性:无限大的输入阻抗、等于零的输出阻抗、无限大的开回路增益、无限大的共模排斥比的部分、无限大的频宽。最基本的运算放大器如图1-1。一个运算放大器模组一般包括一个正输入端(OP_P)、一个负输入端(OP_N)和一个输出端(OP_O)。 通常使用运算放大器时,会将其输出端与其反相输入端(inverting input node)连接,形成一负反馈(negative feedback)组态。原因是运算放大器的电压增益非常大,范围从数百至数万倍不等,使用负反馈方可保证电路的稳定运作。但是这并不代表运算放大器不能连接成正回馈(positive feedback),相反地,在很多需要产生震荡讯号的系统中,正回馈组态的运算放大器是很常见的组成元件。 开环回路运算放大器如图1-2。当一个理想运算放大器采用开回路的方式工作时,其输出与输入电压的关系式如下: Vout = ( V+ -V-) * Aog 其中Aog代表运算放大器的开环回路差动增益(open-loop differential gai 由于运算放大器的开环回路增益非常高,因此就算输入端的差动讯号很小,仍然会让输出讯号「饱和」(saturation),导致非线性的失真出现。因此运算放大器很少以开环回路出现在电路系统中,少数的例外是用运算放大器做比较器(comparator),比较器的输出通常为逻辑准位元的「0」与「1」。 闭环负反馈

运算放大器的工作原理

运算放大器的工作原理-标准化文件发布号:(9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

运算放大器的工作原理 放大器的作用: 1、能把输入讯号的电压或功率放大的装置,由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成。用在通讯、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中。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, 运算放大器原理 运算放大器(Operational Amplifier,简称OP、OPA、OPAMP)是一种直流耦合﹐差模(差动模式)输入、通常为单端输出(Differential-in, single-ended output)的高增益(gain)电压放大器,因为刚开始主要用于加法,乘法等运算电路中,因而得名。一个理想的运算放大器必须具备下列特性:无限大的输入阻抗、等于零的输出阻抗、无限大的开回路增益、无限大的共模排斥比的部分、无限大的频宽。最基本的运算放大器如图1-1。一个运算放大器模组一般包括 一个正输入端(OP_P)、一个负输入端(OP_N)和一个输出端(OP_O)。 图1-1 通常使用运算放大器时,会将其输出端与其反相输入端(inverting input node)连接,形成一负反馈(negative feedback)组态。原因是运算放大器的电压增益非常大,范围从数百至数万倍不等,使用负反馈方可保证电路的稳定运作。但是这并不代表运算放大器不能连接成正回

数字电子技术基础课程设计 二十四秒计时器

绪论 本课程设计是数字逻辑电路知识的简单应用,利用计数器、译码器和与门、或门、与非门等门电路制作一个逆计数器。通过外部的开关控制,可控制不同的功能,本设计关键在于对计数器、门电路、译码器的运用和个人的逻辑思维。利用计数器计数,通过各种不同的门电路组合构成不同的反馈,从而形成24制计数规则,最后通过译码器和数码管输出显示。 1、设计的目的、要求及其技术指标 1.1设计的目的 1.学习基本理论在实践中综合运用的初步经验,掌握数字电路系统设计的基本方法、设计步骤,进一步熟悉和掌握常用数字电路元器件的应用。 2.学习和练习在面包板上接线的方法、技术、注意事项。 3.学习数字电路实物制作、调试、测试、故障查找和排除的方法、技巧。 4.培养细致、认真做实验的习惯。 5.培养实践技能,提高分析和解决实际问题的能力。 1.2设计的要求 1. 具有24秒计时功能。 2. 设置外部操作开关,控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能。 3. 在直接清零时,要求数码显示器灭灯。 4. 计时器为24秒递减时, 计时间隔为1秒。 5. 计时器递减到零时,数码显示器不能灭灯,蜂鸣器要报警、发光二极管亮灯。 1.3设计的技术指标 1.分析所设计的电路,确定参数,选择出一种最适合本课题的方案。在达到课题要求的前提下保证最经济、最方便、最优化的设计策略。 2.运用仿真软件Multisim对电路进行仿真。观察效果并与课题要求的性能指标作对比。 3.搭建电路,进行调试。 2、方案设计的思路和过程 2.1系统框图

2.2总体设计思路 正如系统方框图一样,此方案主要分单元进行设计。由课题很显然方案的主体是计数器单元的设计,通过译码显示电路显示出来。这两者都需要被提供一个脉冲。其余的单元按照所给要求进行线路的设计即可。 3、单元电路的设计 3.1秒脉冲发生器 3.1.1 555定时器的电路结构和工作原理 内部结构: 工作原理: 译码显示 报警电路 计数器 秒脉冲 发生器 控制电路 启动 暂停/连续 直接清零

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

Doherty 功率放大器

Doherty 功率放大器 现代无线通信系统在增加带宽和增加高速率数据传输应用的载波数方面已经做出了很大的进步。记忆效应使有较宽瞬时带宽的高功率放大器的设计非常困难。除了要考虑带宽之外,无线传输系统像CDMA2000,宽带码分复用(WCDMA ),直角频分多路器等的瞬时传输功率非常宽又非常迅速,加载了高峰均比的信号。系统的基站功放需要高线性来无失真的放大高PAR 信号源。为了满足线性要求,功率放大器通常以A 类或AB 类模式偏置,并且必须工作在输出峰值大量反馈回来的状态。 对现代无线通信系统的功率放大器的另一个要求是高效率。随着通信系统尺寸和成本的下降,冷却系统应该逐渐变得简单而且体积小,这就要求功放的效率高。由于back-off 操作,基站功放的效率非常低,让效率提高的技术变得越来越重要。要求在很宽的瞬时带宽范围内高效和满足线性的基站功放设计技术已经成为一个热门话题。 在本文中,我们向大家展示能够满足这些高要求的Doherty 功率放大器。我们介绍它的工作原理,包括线性和效率的改善,和放大器的基本电路配置。还描述了在很宽的频带范围内进行操作和改善线形的最先进的设计方法。为了认证需要,Doherty 功率放大器采用径向扩散氧化物半导体晶体管和测量的WCDMA 4FA 信号。这些结果显示Doherty 放大器在带宽,效率和线性要求方面是基站功率放大器的首选。 Doherty 放大器操作 Doherty 放大器是1936年由.W.H. Doherty 首先提议的。最初的Doherty 放大器包括两个放大管和一个阻抗倒相网络。就像[3]中详细介绍的,使用RF Doherty 放大器之后RF 功率放大器的效率提高了。这个放大器由一个载波放大器和一个峰值放大器组成。输出负载通过阻抗倒相器(四分之一波长传输线)连接到载波放大器再直接通到峰值放大器。图1(a )显示的是分析Doherty 功率放大器的运算图。两个电流源表示放大器。假设每个电流源与同输入电压信号的比例是线性的,运行在AB 类或B 类放大形式,开启后会出现谐波短路,效率分析只能由基本的和直流元件得出。如图1(b )所示,峰值放大器在电压达到最大输入电压的一半时开启。 Doherty 放大器技术基于每个放大器的负载阻抗变化,也就是根据输入功率电平进行负载调制。图1(b )显示放大器的基本电流。两个放大器的负载阻抗为 Z C =L T Z Z 2 , 0<νin

数字加法显示电路

设计题目:数字加法显示电路 实 验 报 告 班级: 学号: 姓名: 小组成员: 设计日期:2011.5.18

数字加法显示电路 一、设计目的: 通过设计一个四位数字加法显示电路,充分了解与掌握组合逻辑电路的设计过程。以及达到一下目的: 1、掌握电路板的初级焊接技术; 2、掌握组合逻辑电路的基本设计过程与方法; 3、了解基本电子芯片的使用; 4、实现组合逻辑电路设计的理论与实际相结合; 5、可以尝试制作PCB板; 6、进一步学习电路的调试与 二、设计要求: 用加法器,比较器,译码器与七段数码管设计一个四位数字加法显示电路。 要求:使用加法器输入两个两位二进和,通过与比较器比较,实现电子屏幕只能够显示小于10的数字。 三、方案论证与比较: 方案1: 方案2:

方案论证:由于方案2线路较复杂,焊接过程中容易出错。不利于检测单个元器件是否能够正常运行。而方案一中,将比较器输入端高低电平单独连接,便于焊接与控制、调试,故选择方案1。 四、设计原理和电路图: 设计原理:用八个单刀双掷开关通过高低电平控制输入端,再由加法器输出两数之和,输出结果与比较器进行比较,结果小于10则由显示译码器传递数据给七段显示器显示输出数字;若输出结果大于等于10,小于等于15,通过与比较器比较,大于10的不输出,则不显示;若输出结果大于15的,则不参与比较。 电路图:(见附录)。 五、硬件制作与调试: 实验材料:电路板,插槽,七段显示器,加法器(74283),比较器(7485),显示译码器(4511),非门,与门,8个单刀双掷开关,7个200 千欧电阻。 制作过程:根据设计的电路框架结构图,在限有的电路板进行合理的排布。 依据设计原理对照元器件参数合理的连接。其中用万用表,选择 二极管档位对气短数码管测量,找出各个引脚。焊接时尽可能保 证一次焊接,不能直接焊接点进行线路跳焊。完成后用万能表测 有关元件是否有损换。

功率放大器的设计

课程设计任务书 学生姓名:专业班级:电子1003班 指导教师:葛华工作单位:信息工程学院 题目: 功率放大器的设计 初始条件: 计算机、Proteus软件、Cadence软件 要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求) 1、课程设计工作量:2周 2、技术要求: (1)学习Proteus软件和Cadence软件。 (2)设计一个功率放大器电路。 (3)利用Cadence软件对该电路设计原理图并进行PCB制版,用Proteus软件对该电路进行仿真。 3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印,图纸应符合绘图规范。 时间安排: 2013.11.11做课设具体实施安排和课设报告格式要求说明。 2013.11.11-11.16学习Proteus软件和Cadence软件,查阅相关资料,复习所设计内容的基本理论知识。 2013.11.17-11.21对功率放大器进行设计仿真工作,完成课设报告的撰写。 2013.11.22 提交课程设计报告,进行答辩。 指导教师签名:年月日 系主任(或责任教师)签名:年月日

目录 摘要........................................................................ I Abstract ................................................................... II 1 功放的工作原理及分类 (1) 1.1功放的工作原理 (1) 1.2功放的分类 (1) 2 软件介绍 (2) 2.1 Proteus (2) 2.1.1 Proteus简介 (2) 2.1.2工作界面 (2) 2.1.3 对象的放置和编辑 (3) 2.1.4 连线 (4) 2.2Cadence软件 (4) 2.2.1 Cadence简介 (4) 2.2.2 Cadence软件的特点 (4) 2.2.3电路PCB的设计步骤 (4) 3 设计方案 (6) 3.1 运算放大电路的设计 (6) 3.2 功率放大电路的设计 (7) 3.3 音频功率放大电路 (9) 3.4方案总结及仿真 (10) 4 Candence软件操作 (11) 4.1 Cadence画电路原理图 (11) 4.2 布线及PCB图 (11) 4.2.1布线注意事项 (11) 4.2.2 PCB制作 (12) 5.心得体会 (14) 6.参考文献 (15)

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

电路实验内容

za 电路实验内容 实验一 元件的伏安特性 1.实验目的 (1)熟悉欧姆定律并应用它测定电阻。 (2)测定线性电阻和非线性电阻(用二极管代替)的伏安特性,了解欧姆定律适用范围。 (3)掌握直流电流表和电压表的使用方法,学会选择电表量程。 2.实验仪器设备 直流电压表、直流毫安表、电路实验箱。 3.实验内容与任务 1)欧姆定律的验证 R E 图2-6 欧姆定律验证的接线 按图2-6联接电路,E =5V ,负载电阻R =R 1=100Ω和R =R 2=1000Ω时,试估算电路中电流I 的大小,选择合适的电流表和电压表的量程,并将测量结果填入表2-3。 表2-3 欧姆定律验证数据表 2)伏安特性的测定 R 图2-7 测量线性电阻伏安特性的电路 (1)按图2-7联接电路,R a 是一个三端变阻器,通过改变滑动端位置就能改变负载电阻R 上的电压大小。测定R =100Ω时的伏安特性并将测量结果填入表2-4。 表2-4 用逐点法测量线性电阻R =100Ω伏安特性表

表2-5 用逐点法测量线性电阻R=1000伏安特性表 b 测量结果填入表2-6。 D 图2-8 测量二极管伏安特性的电路 表2-6 用逐点法测量二极管伏安特性表 4.总结报告要求 (1)在坐标纸上画出R=R1=100Ω、R=R2=1000Ω时及二极管D的伏安特性曲线。 (2)如果已知一个线性电阻的阻值R,能否画出它的伏安特性曲线? (3)对比线性电阻和非线性电阻的伏安特性曲线,它们有什么特点? (4)非线性电阻是否可以用一个电阻值来表示它的伏安特性?为什么说对非线性电阻欧姆定律不适用? 实验二三端变阻器 1.实验目的 (1)研究变阻器的调压特性、学习分析和处理实验数据的方法。 (2)掌握计算变阻器分压时的容量。 2.预习要求及实验说明 三端变阻器的应用:作为调整负载上电压之用,通常有两种联结方法。 1)接成分压器 U0 U fz 图2-9 三端变阻器接成分压器线路 其中,U0:电源电压;R0:变阻器总电阻;R1、R2:变阻器滑动端到两端的电阻;R fZ:负载电阻。 当负载电流不大、电压调整需从零开始时,按图2-9联结。

功率放大器的基本工作原理_共7页

一.功率放大器的基本工作原理 A 类扩音机的输出级中两个(或两组)晶体管永远处于导电状态,也就是说不管有无 讯号输入 它们都保持传导电流,并使这个电流等于交流电的峰值,这时交流在最大讯号情 况下流入负载。当无讯号时,两个晶体管各流通等量的电流,因此在输出中心点上没有不 平衡的电流或电压,故无电流输入扬声器,当讯号趋向正极,线路上方的输出晶体管容许 流入较多的电流,下方的输出晶体管则相对减少电流,由于电流开始不平衡,于是流入扬 声器发声。 A 类放大方式具有最佳的线性,每个输出晶体管均放大讯号全波,完全不存在交越失 真 ( Switching Distortion ),即使不采用负反馈,它的环路失真仍十分低,因此被认为是声 音最理想的放大线路设计。但凡事总是有利亦有弊, A 类放大的缺点是效率低,因为无讯 号时仍有较大电流流入,扩音机产生高热量和浪费功率,这种功率正如输出级的热量一样 完全消散,但却没输到负载,当讯号电平增加时有些功率可进入负载,但许多仍转变为热 量。 A 类放大器是一种最浪费能量的设计,只要一开机它的耗电量最高,播放音乐时,效 率约为百分之50,即一半功率变为热量浪费。如果不计较上述的缺点, A 类扩音机是重播 音乐的理想选择,它能提供非常平滑的音质,音色圆润温暖,高音透明开扬,这些优点足 以补偿它的缺点。为了有效处理散热问题, A 类扩音机必须采用大型沉热器,有些大功率 设计还需要风扇散热。因为它的效率低,供电器一定要能提供充足的电流,一部 25瓦的 A 类扩音机供电器的能力至少够 100瓦AB 类扩音机用。所以 A 类机的体积和重量都比 AB 类大,这令制造成本增加,售价当然较贵,一般而言 A 类扩音标机的售价约为同等功 率A B 类机的两倍或以上。 B 类放大的工作方式是当无讯号输入时,输出晶体管不导电,所以不消耗功率,当有 讯号时每 对输出管各放大一半波形,彼此一开一关轮流工作完成一个全波放大,在两个输 出晶体管转换工作时便发生交越失真,因此形成非线性。纯 B 类扩音机较少,因为在讯号 非常低时失真十分严重,因交越失真令声音变得粗糙。 B 类扩音机的效率平均约为百分之 75,产生的热量较 A 类机低,允许用较小的散热器,这类放大工作当其输出为最大功率的 40.5%,扩音机内消耗的功率最高,这时为百分之 50,输出功率较低和较高时则效率增加, 因此供电器可以比 A 类机小。 AB 类工作达成性能的妥协,大多数 B 类扩音机都不是用纯 B 类工作,通常有两个偏 压,在无讯号时也有少量电流通过输出晶体管,这类扩音机在讯号小时用 A 类工作,获得 最佳线性,当讯号提高到某一个电平时自动转为 B 类工作获得较高的效率。普通机十瓦的 AB 类大约在5瓦以内用 A 类工作,由于聆听音乐时所需要的功率只有几瓦,因此 AB 类 B 类,这种设计可以 AB 类扩音机将偏 A 类 机,但产生的热 可变偏流式扩音机:可变偏流扩音机据知是美国 Threshold 公司最先发展,八十年代 日本厂家却普遍采用并创造出多种不同的名称,这种设计是利用一个线路探测输入讯号电 压,根据电 压的高低自动改变偏流,讯号电压愈低偏流愈高,等于 A 类工作,讯号电压愈 高偏流愈低达成 B 类工作,这种偏流的变化是连续性,可将交越失真减至最少。理论上这 种设计颇为理想,但这类扩音机常因偏流探测线路与伺服控制线路本身工作不准确而导致 额外的失真,能真正达到接近 A 类音质的产品不多。 C 类放大不适合 HI-FI 用,C 类(丙类)放大器较少听闻,因为它是一种失真非常高 的放大 器,只适合在通讯用途上使用。 A 类输出晶体管百分之百时间都在工作, B 类输出 晶HP 曰 扩音机在大部分时间是用 A 类工作,只在出现音乐瞬态强音时才转为 获得优良的音质和提高效率减少热量,是一种颇为合逻辑的设计。有些 流调得甚高,令其在更宽润的功率范围内以 A 类工作,使声音接近纯 量亦相对增加。

简易开关电源设计报告

四川教育学院应用电子设计报告 课程名称:Protel99 电路设计系部:物理与电子技术系专业班级:应用电子技术0901 学生姓名:x x x 学号: 指导教师: 完成时间:

开关电源电路设计报告 一. 设计要求: 直流稳定电源主要包括线性稳定电源和开关型稳定电源,由于开关稳压电源的优点是体积小,重量轻,稳定可靠,适用性强,故选择设计可调开关稳压电源,其具体设计要求如下: (1).所选元器件和电路必须达到在一定范围内输出电压连续可调,输出电压U0=+6V —— +9V连续可调,输出额定电流为500mA; (2).输出电压应能够适应所带负载的启动性能,且输出电压短路时,对各元器件不会产生影响; (3).电路还必须简单可靠,有过流保护电路,能够输出足够大的电流。 二.方案选择及电路的工作原理 方案一: 首先用一个桥式整流电路将输入的交流电压变成直流电压,然后经过电容滤波,然后在经过一个NPN型三级管Q1调整管,最后整过电路形成一个通路,达到最终的效果。 方案二: 开关电源同其它电子装置一样,短路是最严重的故障,短路保护是否可靠,是影响开关电源可靠性的重要因素。IGBT(绝缘栅双极型晶体管)兼有场效

应晶体管输入阻抗高、驱动功率小和双极型晶体管电压、电流容量大及管压降低的特点,是目前中、大功率开关电源最普遍使用的电力电子开关器件[6]。IGBT能够承受的短路时间取决于它的饱和压降和短路电流的大小,一般仅为几μs至几十μs。短路电流过大不仅使短路承受时间缩短,而且使关断时电流下降率过大,由于漏感及引线电感的存在,导致IGBT集电极过电压,该过电压可使IGBT锁定失效,同时高的过电压会使IGBT击穿。因此,当出现短路过流时,必须采取有效的保护措施。 为了实现IGBT的短路保护,则必须进行过流检测。适用IGBT过流检测的方法,通常是采用霍尔电流传感器直接检测IGBT的电流Ic,然后与设定的阈值比较,用比较器的输出去控制驱动信号的关断;或者采用间接电压法,检测过流时IGBT的电压降Vce,因为管压降含有短路电流信息,过流时Vce增大,且基本上为线性关系,检测过流时的Vce并与设定的阈值进行比较,比较器的输出控制驱动电路的关断。 在短路电流出现时,为了避免关断电流的过大形成过电压,导致IGBT 锁定无效和损坏,以及为了降低电磁干扰,通常采用软降栅压和软关断综合保护技术。 在设计降栅压保护电路时,要正确选择降栅压幅度和速度,如果降栅压幅度大(比如7.5V),降栅压速度不要太快,一般可采用2μs下降时间的软降栅压,由于降栅压幅度大,集电极电流已经较小,在故障状态封锁栅极可快些,不必采用软关断;如果降栅压幅度较小(比如5V以下),降栅速度可快些,而封锁栅压的速度必须慢,即采用软关断,以避免过电压发生。 为了使电源在短路故障状态不中断工作,又能避免在原工作频率下连续进行短路保护产生热积累而造成IGBT损坏,采用降栅压保护即可不必在一次短路保护立即封锁电路,而使工作频率降低(比如1Hz左右),形成间歇“打嗝”的保护方法,故障消除后即恢复正常工作。下面是几种IGBT短路保护的实用电路及工作原理。 利用IGBT的Vce设计过流保护电路

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