用于電力載波輸出的功率放大器設計
電容和電感的取值由公式來獲得。諧振頻率相同時,電容容量越小,電感數值越大,品質因數越大,選頻特性越好,為了得到合適的負反饋,加入了電阻來調整品質因數。
從表1可以看出,使用LC諧振作為負反饋可以在一定程度上抑制諧波失真。
選頻負反饋的使用使得電路只使用于特定頻率的功率放大,若需要較大范圍的頻率響應,則不適合采用選頻電路。
4 偏置電路的改進
使用圖6所示的恒流源代替基本電路中的電阻R1,使得偏置電路中的電流不會受到輸入端的影響,從而使輸出端更加穩(wěn)定,降低失真。
由表2兩者的對比可以看出,使用恒流源代替電阻可以使諧波失真大大降低,但是溫度特性會變差,使用中需要注意溫度補償。
溫度特性變差,但相對其對諧波失真的改進來看,此影響很小,所以在電路中恒流源的引入是非常有意義的。
5 提高輸入電阻
加入前面所述的選頻負反饋電路之后,輸入電阻變得很小,大概只有200~300 Ω,當信號源內阻變化時,會導致輸出端波形變化很大,并可能出現嚴重失真。所以需要采取措施提高輸入電阻,以降低信號源變化所帶來的影響。
方法1 通??梢圆捎蒙浼壐S電路作為前級輸入端的方法來提高輸入電阻,此方法效果好,成本高。
方法2 當對輸入電阻阻值要求不是太大時,可以簡單的在輸入端串聯一定數值的電阻,來達到提高輸入電阻的目的,此方法實現簡單,成本低。
在本應用中,信號由特定DA芯片提供,信號源內阻變化不大,適合采用第2種方法。
6 晶體管的選擇
最大管壓降:電源采用了12 V供電,所以晶體管最大管壓降應大于12 V;最大電流:經PSpice仿真,測得輸出級的2個三極管最大電流為150 mA,電流源和前級放大晶體管小于10 mA;最大功耗:經PSpice仿真,測得輸出級的2個三極管最大瞬時功耗550 mW,前級放大晶體管最大瞬時功耗小于60 mW;工作溫度:產品需要能在室外環(huán)境中正常工作;頻率特性:截止頻率大于300 kHz;綜合考慮,選擇2N3904和N3906晶體管。
7 改進后的電路圖及性能
根據前面所述的方法對開始的基本電路進行改進,得到最后的實用電路,如圖7所示。電源:+12 V,內阻10 Ω;輸出信號總諧波失真率約O.05%;輸入阻抗:1.2 kΩ。輸出阻抗:6 Ω;輸出電壓:8.3 V;最低工作溫度:-30℃。
8 結語
本文從最基本功率放大電路著手,從多個方面對其進行改進,獲得了較高的諧波失真性能和較高的輸出功率,最終電路能夠滿足國家電網標準的要求和實際應用的需求。
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