功率放大器设计举例
OTL功率放大器

性能指标
输出功率
衡量放大器能够提供的最大输 出信号幅度。
带宽
衡量放大器对不同频率信号的 响应能力,包括低频和高频范 围。
线性度
衡量放大器对输入信号的线性 响应能力,避免失真和信号畸 变。
效率
衡量放大器在将输入信号放大 过程中所消耗的能源效率。
电路调试与优化
调整输入和输出阻抗
根据应用需求,调整输入和输出阻抗以获得 最佳信号传输效果。
电路组成
01
02
03
04
输入级
输入级通常采用差分放大器, 用于减小输入信号的共模分量 ,提高电路的抗干扰能力。
激励级
激励级通常采用共射放大器, 用于放大输入信号,提供足够
的激励电压。
推动级
推动级通常采用共基放大器, 用于进一步放大信号,并引入 正反馈以提高带宽和稳定性。
输出级
输出级通常采用功率输出电路 ,如推挽或桥式电路,用于提
otl功率放大器
目录
• OTL功率放大器简介 • OTL功率放大器电路分析 • OTL功率放大器应用 • OTL功率放大器发展与挑战 • OTL功率放大器设计实例
01 OTL功率放大器简介
定义与特点
定义
OTL(Output Transformer Less) 功率放大器是一种电子设备,用于 将音频信号放大并驱动扬声器或其 他负载。
汽车电子系统中的OTL功率放大器设计
在汽车电子系统中,OTL功率放大器 用于驱动车载音响系统或其他电子设 备。
汽车电子系统中的OTL功率放大器需 要具备高可靠性、低功耗和良好的电 磁兼容性等性能指标,以确保在复杂 的车载环境下稳定工作。
设计要点包括选择耐高温、耐振动的 元器件,以及优化电路结构以减小电 磁干扰和散热问题。
射频功率放大器电路设计实例

一个覆盖900MHz/1.9GHz/2.5GHz的功率放大器电路和元器件布局图如图3.3.1所示,元器件参数见表3.3.1。电路是组装在0.031英寸的FR-4印制板上。C5(1000pF)是旁路电容器,用来消除加在与VCC连接的电源线上的级间反馈。MGA83563第一级FET的漏极连接到引脚1,电源电压VCC通过电感线圈L2连接在漏极上,电感线圈的电源端被旁路到地。这个级间电感线圈用来完成在第一级放大器和第二级放大器之间的匹配。电感线圈L2的数值取决于MGA83563特定的工作频率,L2的数值可以根据工作频率选择。电感L2的数值也与印制电路板材料、厚度和RF电路的版面设计有关。
第6页/共26页
① PCB版面MGA83563封装引脚焊盘的尺寸建议采用推荐使用的微型SOT-363(SC-70)封装的印制电路板引脚焊盘。该设计提供大的容差,可以满足自动化装配设备的要求,并能够减少寄生效应,保证MGA83563的高频性能。② PCB材料的选择对于频率为3GHz的无线应用来说,可选择型号为FR-4或G-10印制电路板材料,典型的单层板厚度是0.020~0.031英寸,多层板一般使用电介质层厚度在0.005~0.010英寸之间。更高的频率应用例如5.8GHz,建议使用PTFE/玻璃的电介质材料的印制电路板。
第4页/共26页
因为MGA83563中两级放大器都是使用同一个电源,为了防止从RF输出级到第一级的漏极之间的电源线产生的反馈,应确保RF输出级到第一级的漏极之间的电源线有非常好的旁路。否则,电路将变得不稳定。连接到MGA83563的RF输入(引脚3)是直流接地电位。在MGA83563的输入端,可以不使用隔直电容,除非有一个DC电压出现在输入端。
射频与微波电路设计介绍-7-功率放大器设计介绍

热设计与散热问题解决方案
热设计基本原理
阐述热设计的基本原理,包括热传导、热对流、热辐射等 概念。
散热问题解决方案
探讨散热问题的解决方案,如采用高效散热器、使用热管 技术等,并分析其优缺点。
热设计与散热问题实例分析
给出热设计与散热问题的实例分析,包括热仿真、热测试 等方面。
热设计与散热问题解决方案
热设计基本原理
阐述热设计的基本原理,包括热传导、热对流、热辐射等 概念。
散热问题解决方案
探讨散热问题的解决方案,如采用高效散热器、使用热管 技术等,并分析其优缺点。
热设计与散热问题实例分析
给出热设计与散热问题的实例分析,包括热仿真、热测试 等方面。
05
射频与微波功率放大器仿真与测 试方法
05
射频与微波功率放大器仿真与测 试方法
01
02
03
04
高集成度
随着半导体工艺的发展,射频 与微波电路将实现更高的集成
度,减小体积和重量。
高性能
采用新材料和新技术,提高电 路的性能指标,如更高的工作 频率、更低的噪声系数等。
多功能融合
将不同功能的电路模块集成在 一起,实现多功能融合,满足
复杂应用场景的需求。
智能化
引入人工智能和机器学习技术 ,实现电路的自适应调整和智 能化管理,提高系统性能。
连接测试仪器,设置合 适的测试参数(如频率 、功率等)。
对功率放大器的各项性 能指标进行测试,如输 出功率、增益、效率等 。
通过输入不同幅度和频 率的信号,观察功率放 大器的输出信号是否失 真,评估其线性度性能 。
在长时间工作和不同环 境温度下,测试功率放 大器的稳定性和可靠性 。
测试平台搭建及测试步骤说明
高保真音频功率放大器设计资料

电子技术课程设计
方案二: LM386是一种音频集成功放,具有自身功耗低、 电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波 失真小等优点,广泛应用于录音机和收音机之中。LM386电 源电压4--12V,音频功率0.5w。LM386音响功放是由NSC制 造的,它的电源电压范围非常宽,最高可使用到15V,消耗 静态电流为4mA,当电源电压为12V时,在8欧姆的负载情况 下,可提供几百mW的功率。它的典型输入阻抗为50K。
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电子技术课程设计
六、参考文献
[1] 付家才.电子实验与实践.北京:高等教育出版社, 2005.9 [2] 廖芳.电子产品生产工艺与管理.电子工业出版社2003.9 [3] 周泽义.电子技术实验.武汉:武汉理工大学出版社, 2001.5 [4] 谢自美.电子线路设计· 实验· 测试.第三版.武汉:华中科 技大学出版社,2006.8
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Chapter 4:
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电子技术课程设计
四、功率放大电路设计
功率放大器的作用是给音响放大器的负载RL(扬声器)提供一定的输 出功率。当负载一定时,希望输出的功率尽可能大,输出信号的 非线性失真尽可能地小,功率尽可能的高。
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电子技术课程设计 五、调试与测量
(1)通电观察。接通电源后,先不要急于测试,首先观察功放电 路是否有冒烟、发烫等现象。若有,应立即切断电源,重新检查电 路,排除故障。 (2)静态工作点的调试。将功率放大器的输入信号接地,测量输 出端对地的点位应为0V左右,电源提供的静电电流一般为几十mA 左右。若不符合要求,应仔细检查外围元件记接线是否有误;若无 误,可考虑更换集成功放器件。 (3)动态测试。在功率放大器的输出端接额定负载电阻RL条件 下,功率放大器输入端加入频率等于1KHz的正弦波信号,调节输入 信号大小,观察输出信号的波形观察输出信号的波形。若输出波形 变粗或带有毛刺,则说明电路发生自激振荡,应尝试改变外接电路 的分布参数,直至自激振荡消除。然后逐渐增大输入电压,观察测 量输出电压的失真及幅值,计算输出最大不失真功率。改变输入信 号的频率,测量功率放大器在额定输出功率下的频带宽度是否满足 设计要求。
音频功率放大器的设计

音频功率放大器的设计
一、音频功率放大器
1、定义
音频功率放大器(PA)是一种用于提高音频设备输出功率的设备,以增加音频系统的响度。
它可以将低功率信号变成足够大的信号,能够推动音箱或拓展环境的响度。
通过调整音频功率放大器的参数,可以改变音频系统的响度和声学特性。
2、类型
音频功率放大器可以分为两类:模拟功率放大器和数字功率放大器。
模拟功率放大器是一种传统的音频放大器,它主要用于推动音箱。
数字功率放大器是一种现代化的音频放大器,它使用数字信号处理技术,能够提供更高的响度和更低的热损耗。
3、设计
(1)模拟功率放大器
模拟功率放大器的设计原理基于晶体管效应放大器(CEA)。
CEA可以将低功率的输入信号放大,使其达到足够大的功率,从而推动音箱。
CEA的典型设计利用晶体管的互补对称原理,使用NPN型和PNP型晶体管组合,来提高其响应时间和低频性能,并能够有效抑制回音和失真。
(2)数字功率放大器
数字功率放大器的设计利用数字信号处理(DSP)技术,以获得更高的响度和更低的热损耗。
它采用噪声抑制技术,可以减少噪声干扰,从而提高声音质量。
音频功率(100W)放大器设计.

7
U1
4
2
1 5
VDD LM1875T -30V VDD
10
BD135-10 R7 4Ω V1 11 C1 1 1 Vrms 10uF 60 Hz 0° 3 R4 4k¦ ¸ C3 10uF
2 5
4
U2
4
1
R2 1k¦ ¸ 0
12
R6 8 GND ¸ 10uF 1k¦ GND
C4
9
3
LM1875T
常用语音放大器的组成
前置放大级
音调控制级
功率放大级
负载
自制稳压电源
音调控制器主要是控制,调节音响放大器 的幅频特性,他只对低频与高频的增益进 行提升与衰减,中音频的增益保持0dB 不 变。因此,音调控制器的电路可以由低通 滤波器和高通滤波器构成。
电路仿真
由于该题目中未给出前级放大电路设计, 没有要求通频带Δfs. 因此在仿真时用正弦信号代替语音信号, 并取频率为1000HZ.
由于B1和B2输入的音频信号要求反相,故 音频信号在进入功率放大级之前,要先经 过反相处理。
反相电路原理图
图中VT组成的单管放大电路没有电压放大 作用,它采用分压式偏置供给VT关静态工 作电流,从集电极和发射极输出的音频信 号大小分别为IcRc和IeRe,由于Ic≈Ie, Rc=Re,所以两路的信号大小相等而极性 相反,可将它们分别通过电容耦合到电路 的两个反相输入端。
3、采用双OCL电路实现
对于该功率放大器的设计,作者认为40V 电压大于人体安全电压(36V)。因此, 应该寻找一种方法降低Vcc的数值。
既要保证100W输出功率不变,又要减少 Vcc的值,一个OCL电路显然无法完成要求。 于是提出了双OCL电路的设计方法。
OCL音频功率放大器毕业设计

设计课题:OCL音频功率放大器题目:OCL音频功率放大器一、设计任务与要求1.输入信号为vi=10mV, 频率f=1KHz;2.额定输出功率Po≥2W;3.负载阻抗RL=8Ω;4.失真度γ≤3%;5.用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源。
二、方案设计与论证该电路主要包括两部分,第一部分输出电压连续可调的直流稳压电源这里我们将其电压调试到需要的值充当直流稳压电源;另外一部分是OCL的音频功率放大器。
构建的思路大致如下两种方案方案一、根据设计课题的要求,该音频功率放大器可由图所示框图实现。
下面主要介绍各部分电路的特点及要求。
1、前置放大器音频功率放大器的作用是将声音源输入的信号进行放大,然后输出驱动扬声器。
声音源的种类有多种,如传声器(话筒)、电唱机、录音机(放音磁头)、CD唱机及线路传输等,这些声音源的输出信号的电压差别很大,从零点几毫伏到几百毫伏。
一般功率放大器的输入灵敏度是一定的,这些不同的声音源信号如果直接输入到功率放大器中的话,对于输入过低的信号,功率放大器输出功率不足,不能充分发挥功放的作用;假如输入信号的幅值过大,功率放大器的输出信号将严重过载失真,这样将失去了音频放大的意义。
所以一个实用的音频功率放大系统必须设置前置放大器,以便使放大器适应不同的的输入信号,或放大,或衰减,或进行阻抗变换,使其与功率放大器的输入灵敏度相匹配。
另外在各种声音源中,除了信号的幅度差别外,它们的频率特性有的也不同,如电唱机输出信号和磁带放音的输出信号频率特性曲线呈上翘形。
对于这样的输入信号,在进行功率放大器之前,需要进行频率补偿,使其频率特性曲线恢复到接近平坦的状态,即加入频率均衡网络放大器。
对于话筒和线路输入信号,一般只需将输入信号进行放大和衰减,不需要进行频率均衡。
前置放大器的主要功能一是使话筒的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配;二是使前置放大器的输出电压幅度与功率放大器的输入灵敏度相匹配。
功率放大器设计举例讲解

中间级
T 型匹配
型匹配
输出级
调谐电路
ADS器件直流仿真分析
当 VDS 26V ,VGS 4.0V 时, MRF18085A的漏极电流约 为2A左右。 当 VDS 26V ,VGS 5.5V 时, MRF281S的漏极电流约有 300mA左右。
功率放大器电路的最终确定
驱动级:浅AB类放大、 VGS 5.5V、分压电阻205Ω,55Ω 中间级:深AB类放大、 VGS 4.0V 、分压电阻220Ω,40Ω 输出级:浅AB类放大、 VGS 5.5V 、分压电阻205Ω,55Ω
功率增益满足设计目标53dB±0.5dB
从工作频带1860-1870MHz来看,最大增益在1.870GHz 处,最小增益在1.860GHz处,与中心频率处的增益 52.980dB相比较可知——最大增益波动值为0.424dB, 最小增益波动值为-0.672dB
增益波动也满足指标±1.0dB
输出功率、效率
放大器电路系统的稳定性
ADS仿真中可用 StabFact模版测K系数 Stab_meas模版测B系 数 在频段1860-1870MHz 内,稳定因子:
K 1, B 0 可判定放大器在工作频 段是绝对稳定的
仿真中也可用 Mu模版测 mu_load系数 MuPrime模版测mu_ source系数 由稳定因子
电源
输入 输入匹 配电路
MRF281S
级间 匹配
MRF18085A
级间 匹配
MRF18085A
输出级
输出匹 输出 配电路
驱动级
中间级
偏置电路
无源偏置网络:电路简单、易于调试
VDD 26V
漏极偏置—26V 栅极偏置—分压电阻分压 射频扼流圈RFC—隔离交流 隔直电容—隔离直流
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放大器电路系统的稳定性
ADS仿真中可用 StabFact模版测K系数 Stab_meas模版测B系 数 在频段1860-1870MHz 内,稳定因子:
K 1, B 0 可判定放大器在工作频 段是绝对稳定的
仿真中也可用 Mu模版测 mu_load系数 MuPrime模版测mu_ source系数 由稳定因子
input
33 pF
R1
R2
100 pF
10uH 10uH
100 pF
output
FET
100 pF
旁路电容—电路去耦,可改善电路性能
匹配电路
输入匹配——L型匹配; 级间匹配——T型匹配; 输出匹配——π型匹配;
R1
VDD 26V
33 pF
R3
VDD 26V
33 pF
R5VDD 26V Nhomakorabea功率晶体管的选取
选取时注意的问题: (1)晶体管的适用频率范围; (2)输出功率等特性是否能满足指标; (3)选取性价比高、而资料又较齐全的功率管;
Motorola公司的MRF281S和MRF18085A MRF18085A:工作频带为1.8-2.0GHz,典型输 出功率85W(49.3dBm)、增益15dB、52%的效率, 且最适合AB类放大。 MRF281S:工作频带为1.0-2.0GHz, 典型输出功 率4W(36.0dBm)、增益11dB、30%的效率,适合 于A类和AB类放大。
电源
输入 输入匹 配电路
MRF281S
级间 匹配
MRF18085A
级间 匹配
MRF18085A
输出级
输出匹 输出 配电路
驱动级
中间级
偏置电路
无源偏置网络:电路简单、易于调试
VDD 26V
漏极偏置—26V 栅极偏置—分压电阻分压 射频扼流圈RFC—隔离交流 隔直电容—隔离直流
仿真结果分析
经过对电路调试和匹配元件优化后,就可得到满足任务指 标的三级放大电路 在ADS中调用了一些相关模版,可对增益、输出功率、 增益波动、线性度、驻波系数、效率和电路的稳定性进行 仿真分析
增益和增益波动
中心频率1.865GHz处的增益是 52.980dB,频率 1.860GHz处的增益为52.308dB,频率1.870GHz处的增 益为53.404dB
功率增益满足设计目标53dB±0.5dB
从工作频带1860-1870MHz来看,最大增益在1.870GHz 处,最小增益在1.860GHz处,与中心频率处的增益 52.980dB相比较可知——最大增益波动值为0.424dB, 最小增益波动值为-0.672dB
增益波动也满足指标±1.0dB
输出功率、效率
mu _ load 1 mu _ source 1
也可判定放大器在工作 频段是绝对稳定的
输入输出驻波系数
输入驻波系数 VSWRin 与输 出驻波系数 VSWRout 分别表 征整个电路的输入网络与 输出网络的匹配程度,其 值越接近于1表明匹配效 果越好 在1860-1870MHz频带内: 输入驻波系数 输出驻波系数VSWRin 1.5
电路结构设计
AB类放大的优点:输出功率高、增益高、线性度高。 单级功率放大器的增益一般只有10-20dB,要实现53dB 这样的高增益将不得不采用多级放大,通过各级增益叠加 来达到任务的要求,因此本设计拟采用三级放大电路: 驱动级(即第一级)采用浅AB类放大——在获得较高的 增益时以提高整个系统的灵敏度; 中间级(即第二级)采用深AB类放大——在获得较高增 益的同时提高系统的效率; 输出级(即第三级)采用浅AB类放大——在获得高输出 功率和增益的同时提高整个系统的线性度;
VSWR out 1.5 满足驻波系数小于1 .5的指标
输入匹配程度优于输出匹 配程度
结
论
所设计的三级放大电路的工作频率为18601870MHz时,其功率增益在52.308dB53.404dB之间,满足小于±1.0dB的增益波动, 1dB压缩点输出功率大于49dBm,线性度小于 ±0.5dB,同时其输入输出驻波系数均小于1.5 任务中的所有指标都得以满足
在1dB压缩点时输出 功率为52.807dBm,
大于任务书指标所要求的 49dBm
功率附加效率PAE为 37.533%
线性度
线性度——直线与 输出功率曲线之间 的差值 在1dB压缩点时虽 然已大于0.5dB 在输出功率小于 52.236 dBm时,线 性度是小于0.5dB
因此从任务指标来看 线性度和输出功率是满 足要求的。
中间级
T 型匹配
型匹配
输出级
调谐电路
ADS器件直流仿真分析
当 VDS 26V ,VGS 4.0V 时, MRF18085A的漏极电流约 为2A左右。 当 VDS 26V ,VGS 5.5V 时, MRF281S的漏极电流约有 300mA左右。
功率放大器电路的最终确定
驱动级:浅AB类放大、 VGS 5.5V、分压电阻205Ω,55Ω 中间级:深AB类放大、 VGS 4.0V 、分压电阻220Ω,40Ω 输出级:浅AB类放大、 VGS 5.5V 、分压电阻205Ω,55Ω
33 pF
R2
100 pF
R4
100 pF
R6
100 pF
10uH 10uH 10uH
10uH 10uH
10uH
100 pF
output
input
100 pF
L2 C1 L1
MRF 281S
C3 C2
MRF18085 A
L3
C5 C4
MRF18085 A
L4 C6 C7 L5 C8
驱动级
L型匹配
T 型匹配
不足之处:
① 没有采用预失真技术和前馈技术来等射频技
术来提高功率放大器的效率和线性度 ② 仅对主要的放大器性能进行分析
例:高效率射频功率放大器设计
本设计的功放性能指标 功率晶体管的选取 电路结构设计 ADS仿真 仿真结果分析 结论
本设计的功放性能指标
工作频率:1860-1870MHz; 增益:53dB±0.5dB; 输出功率:49dBm(80W); 增益波动:±1.0dB; 线性度:±0.5dB; 驻波系数小于1.5;