丙类功放设计终稿胡显

1、高频课程设计报告 题 目： 丙类功率放大器的设计 学 校： 中国地质大学（武汉） 指导老师： 罗大鹏 组 员：胡显、赵昌昌、李子幸、邹武华 班 级： 071123 日 期： 2014年月3日22日 一、丙类功率放大器的设计要求（1） 电源电压：12v （2） 功率增益10db （3） 输出功率500mw （4） 工作中心频率10mhz （5） 效率50% （6） 输入输出阻抗50欧姆二、系统方案论证（1）设计分析 功率增益主要由丙类功放电路的晶体管决定，因此对功放管的选择非常重要；中心工作频率10MHz即为负载LC回路的谐振频率；由于是丙类功放，选择导通角为70，则50%的效率即可达到。（2）

2、三极管的选择NPN型高频小功率三极管BC237的基本电气参数如下：PCM=750mW, ICM=300mA, UCES0.6 V,30, fT150 MHz, 放大器功率 增益 A6 dBNPN型高频小功率三极管3DA1的基本电气参数如下:PCM=1W,ICM=750mA, UCES1.5 V, hfe10,fT=70MHz, 放大器功率 增益 A13 dB(3) 电路设计框图 （4） 框图分析 高频信号源经过去耦电容后，被前级的甲类功率放大器放大，再经过输入阻抗匹配被后级的丙类功放进行功率放大，同时被负载LC回来进行选频，输出阻抗匹配后作用于50负载上三、理论分析与计算1.丙类功放的设计（1

3、） 确定放大器的工作状态 为获得较高的效率及最大输出功率P0，放大器的工作状态选为临界状态，取=70o，可得谐振的最佳负载R0为 110集电极基波电流振幅为 95得集电极电流脉冲的最大值及其直流分量，即 216mA 54mA电源供给的直流功率为 0.65W集电极的耗散功率为 0.15W放大器的转换效率为 77%若设本级功率增益= 13dB（20倍）,输入功率为 25mW基极余弦脉冲电流的最大值为 21.6mA基极基波电流的振幅为 9.5mA输入电压的振幅为 5.3V（2） 计算谐振回路及耦合回路的参数丙类功放的输入输出耦合回路均为高频变压器耦合方式，其输入阻抗|为86输出变压器线圈匝数比为0.

4、67 取 2， 3,。若取集电极并联谐振回路的电容50pF ，得回路电感为 5.06若采用的NXO-100铁氧体磁环来绕制输出耦合变压器，可以计算变压器初级线圈的总匝数，即则 6(3) 基极偏置电路参数计算基极直流偏置电压为-1.4V 射极电阻为 25.9取高频旁路电容.2. 甲类功率放大器设计（1） 计算电路性能参数 由丙类功率放大器的计算结果可得甲类功率放大器的输出功率应等于丙类功放的输入功率，输出负载应等于丙类功放的输入阻抗，即25mW， 86 甲类功率放大器的得集电极的输出功率为（取变压器效率 100% ） 25mW若取放大器的静态电流1.5mA，得集电极电压的振幅及最佳负载电阻分别为

5、8.9 V 1.3k射击直流负反馈电阻为 1066.7 输出变压器匝数比为4若取次级匝数 2 ,则初级匝数8 本级功放采用 BC237，设30，若取功率增益=6dB(4倍)，则输入功率为 6.25mW放大器的输入阻抗为 25+30 若取交流负反馈电阻10，则 335 本级输入电压的振幅为 2.05V（2） 计算静态工作点由上述计算结果得到静态时（）晶体管的射极电位为1.6V则 2.3V 0.05mA若取基极偏置电路的电流，则9.2k38.8k实验调整时取= 13.8+20电位器。四、电路原理图五、Multisim12仿真（1）仿真电路图（2） 仿真结果（获得最大输出电压时） 输入输出波形如下，

6、输入幅值为2.05V，输出波形带有较小失真 图一 输入电压 图二 输出波形波特仪显示如下，显然，输出波形的中心频率为9.75MHz，电压增益为26.337dB（约为 20.74 倍），满足题目要求 图三 波特仪的显示 图四 输出电压的有效值 从图四可以看出：最终输出电压有效值为7.014V，即最大输出电压幅值为7.014*2=9.92V， 接近电源电压输出功率的计算：交流信号输出电压有效值为7.014V，则输出功率为： P=U2/RL=7.0142/50W =1019.5 mW 500mW ，显然满足题目要求 图五 集电极最大电流的测量数据功放效率计算如下：由探针数据可知，=812/2mA=4

7、06mA则 102.72mA则直流电源功率为： PD=VCC*IC0=12*102.72=1232.7mW则丙类功放效率为： =P0/PD=1019.5/1232.7 *100%=82.6%大于题目要求的50%,满足要求6、 心得体会 通过这次对丙类功率放大电路的设计，我们才真切的感受到书上的东西看似简单，就像老师常在课上讲的那样，“分析电路与设计电路之间只隔了一层窗户纸”，我们参阅了大量的资料和相关书籍，并不断地对所做的电路进行改进，才达到较为理想的效果。 在这次的电路设计过程中，我们被仿真软件折腾了很长时间。比如，在用Multisim画LC电路时，里面的变压器没有确切的电感值，难以仿真，我

8、们这次下载了官方的仿真软件Multisim12，找到了设置变压器各个参数的方法。我们用二主线圈一副线圈的变压器，较巧妙的将两主线圈串联起来，从中引出了抽头，实现了抽头变压器的耦合模型。其次，在计算丙类功放的输入阻抗时，我们参看了谢自美的的书找到了计算方法。其间，我们还学会的探针的使用，能够测量电路的各物理量和瞬时值。 不得不提的一点是我们从这次设计中领悟到了仿真软件的不确定性，理论计算得出的原理图和实际仿真时的图并不一样，很多参数要加以调整，才能得出较可靠结果。 总的来说，我们这次的设计是成功的，我们达到了题目各项要求，并在其间探索出很多技巧，大致掌握了Multisim仿真软件的使用，我们对自己的成果很满意，感觉收获很大。七、参考文献1 王卫东.高频电子线路.电子