直耦式寬頻帶功率放大器的設(shè)計與調(diào)試
輸入級的靜態(tài)工作點由R3決定,三極管T1、T2的靜態(tài)集電極電流由下式確定:
輸入級信號幅度較小,IC1和IC2的值取1 mA左右為宜,由(1)式可知,R3的值為7.5 kΩ。
前置級的靜態(tài)工作點與輸入級是關(guān)聯(lián)的,設(shè)T1管的集電極點位為UC1,則T3的集電極電流由下式表達:
前置級的輸出信號幅度可達10 V以上,要求有較大的動態(tài)范圍,若輸出功率為5~10 w,則IC3取3 mA較為合適,既考慮動態(tài)范圍,又兼顧T3的功耗。在圖1所示電路參數(shù)下,UC1=14.2 V,R5的阻值應為30 Ω左右,因此,R5取值為30 Ω,可以使用一阻值為100 Ω的精密線性可調(diào)電位器。
整個通道的電壓增益由輸入級和前置級共同承擔,RF與R10、R11等構(gòu)成電壓串聯(lián)負反饋電路,在深度負反饋條件下,全通道電壓放大倍數(shù)由反饋系數(shù)決定:
R10是一線性精密電位器,用于微調(diào)靜態(tài)工作點,補償運算放大器U1的輸出電阻對靜態(tài)工作點的影響。同時,R10的調(diào)整也會改變電路的反饋系數(shù),從而改變輸出幅度。輸出功率的調(diào)節(jié)通過調(diào)節(jié)輸入信號來實現(xiàn)。
電路的頻率響應由電路中三極管的極間電容和運算放大器的頻率特性決定。電路的下限頻率為0,電路的上限頻率主要由功率放大管的頻率特性和運算放大器的頻率特性決定,選擇特征頻率較大的功率放大管和高速寬帶集成運放可以提高上限頻率。
2 電路性能的Multisim仿真
Multisim是一款優(yōu)秀的EDA軟件,它的界面直觀而實用,尤其是其中的虛擬電子儀表與實驗室的儀表具有一一對應的關(guān)系,特別適合于電子線路的仿真分析,在教學、生產(chǎn)和科研等領(lǐng)域得到廣泛應用。將此軟件應用于本課題,能起到事半功倍的效果。
在本課題的設(shè)計過程中,我們應用Multisim對電路參數(shù)進行了仿真分析,為硬件調(diào)試和測試莫定了基礎(chǔ)。在調(diào)整好電路的靜態(tài)工作點的前提下即可進行電路的動態(tài)性能測試。調(diào)取軟件中的信號源和示波器,測得輸入、輸出波形如圖2所示(負載電阻取值為8 Ω),圖形上部是輸入信號波形,圖形下部是輸出信號波形。由圖可見,在輸出功率為9 W時,輸入信號為20 mV,從而能夠保證輸入小信號能有效放大,電路有足夠的靈敏度。
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