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直耦式寬頻帶功率放大器的設計與調試
作者：
時(shí)間：2010-12-21
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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測得電路的頻率響應如圖3所示(電壓放大倍數約為230時(shí)的曲線(xiàn))，圖形上部是幅頻響應，圖形下部是相頻響應。由圖可見(jiàn)，上限頻率大于4 MHz，低頻段內相移為O。由于電壓增益受負反饋網(wǎng)絡(luò )控制，導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)(電壓放大倍數約為500)，電路的上限頻率仍大于100 kHz。根據不同的應用場(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調整。
應用Multisim進(jìn)行仿真分析能夠為硬件調試指明方向，提高工作效率。
3 電路的硬件調試與測試
3．1 電路布局與制作
本文所討論的電路既包括弱小信號放大電路，又包含大信號大電流電路，輸出級的大電流對弱信號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)對電路性能影響特別大，連線(xiàn)應該盡量短，地線(xiàn)應該盡量粗(多股并聯(lián))，還要注意電源的去耦等。否則，輸出級的大電流容易干擾輸入級而導致電路不能正常工作。
差分對管T1、T2的參數要盡量對稱(chēng)，以保證電路有較好的共模抑制比；輸出對管的參數不對稱(chēng)將會(huì )導致波形失真，選擇輸出三極管時(shí)也要酌情考慮；三極管的耐壓值也應予以關(guān)注。
3．2 靜態(tài)工作點(diǎn)的調試與調整
本文所討論的電路是一個(gè)直接耦合多級放大器，靜態(tài)工作點(diǎn)互相牽連，調試難度較大，只有遵循正確的調試步驟和方法，才能獲得成功。否則，容易損壞三極管而導致失敗。
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對前級靜態(tài)工作點(diǎn)的影響(電路在粗調時(shí)，輸出點(diǎn)的電壓一般是偏離正常值的)。當然，前級對后級的影響任然存在，靜態(tài)工作點(diǎn)的調整可以從前往后順序調整。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試中損壞而引起連鎖不良反應，應將R6的阻值調到O。
將運算放大器U1的輸入端對地短路，調節R10，使T1、T2的集電極電流相等。這時(shí)，T1的集電極電位應為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。調節R5，使T3的集電極電流約為3 mA(見(jiàn)式(2))，再微調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R7，使O點(diǎn)電壓為0 V，靜態(tài)工作點(diǎn)調整完畢。
3．3 動(dòng)態(tài)調試與測試
在輸入端接入小信號(頻率為1 kHz，幅度為10 mV正弦波)，分別在空載和額定負載條件下，用示波器觀(guān)察輸出信號，輸出信號應為不失真正弦波。如果出現交越失真，可反復微調R6和R7，既消除交越失真，有保證靜態(tài)工作點(diǎn)正確。
用頻率特性測試儀或“點(diǎn)頻法”測出電路的上限頻率和下限頻率。更換三極管(功放管)和運算放大器U1的型號，電路的上限頻率會(huì )隨之改變，這與理論計算和軟件仿真的結果都是相符的。
值得注意的是，在測試電路的電壓放大倍數以及頻率響應時(shí)，在接入負載的情況下，往往會(huì )伴隨強烈的自激振蕩現象，使測試無(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)中和補嘗電容(容量為幾十皮法至幾百皮法)，從而消除自激振蕩現象。
4 結論
(1)實(shí)驗表明，圖1所示電路的輸出功率可達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算放大器U1型號的不同而存在較大差異，選擇高頻大功率三極管和高速運放，可以使上限頻率達到1 MHz以上。
(2)圖l所示電路可以應用于音響放大器，也可應用于信號發(fā)生器的放大通道。
(3)本文所介紹的仿真分析和硬件調試方法適合于TTL、OCL等功率放大電路以及IC設計等工程應用領(lǐng)域。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/187677.htm
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