《高频谐振功率放大器设计(20170830152007)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高频谐振功率放大器设计(20170830152007)（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 电信 0705 指导教师： 工作单位： 信息工程学院题 目 五： 高频谐振功率放大器设计初始条件：具较扎实的电子电路的理论知识及较强的实践能力；对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解；具备高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力；能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测。要求完成的主要任务： （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、 采用晶体管完成一个高频谐振功率放大器的设计2、电源电压 Vcc 12V，采用 NXO 100 环形铁氧体磁芯，3、工作频率 f 0 6MHz 4、负载电阻 RL 75时， 输出功率 P0 100M
2、w， 效率 605、完成课程设计报告（应包含电路图，清单、调试及设计总结） 。时间安排：二十周一周，其中 3 天硬件设计， 4 天软、硬件调试及答辩。指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日目录1 PROTEUS 简介 . 12.1 高频谐振功率放大器概述 . 32.2 高频谐振功率放大器的工作原理 . 52 2 1 基本电路组成 . 52 2 2 甲类功率放大器 . 62 2 3 丙类功率放大器 . 73 电路的仿真 .114 心得总结 . 125 附件 . 136 参考文献 . 157 本科生课程设计成绩评定表 . 16武汉理工大学高频电子线路课程设计说明书1 1
3、PROTEUS 简 介Proteus 软件是来自英国 Labcenter electronics 公司的 EDA 工具软件。 Proteus软件有十多年的历史， 在全球广泛使用， 除了其具有和其它 EDA工具一样的原理布图、 PCB自动或人工布线及电路仿真的功能外，其革命性的功能是，他的电路仿真是互动的，针对微处理器的应用，还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，并实现软件源码级的实时调试，如有显示及输出，还能看到运行后输入输出的效果，配合系统配置的虚拟仪器如示波器、逻辑分析仪等，您不需要别的， Proteus 为您建立了完备的电子设计开发环境！尤其重要的是 Proteus Lite 可以完全
4、免费，也可以花微不足道的费用注册达到更好的效果；功能最强的 Proteus 专业版也非常便宜，人人用得起，对高校还有更多优惠。 Proteus 组合了高级原理布图、 混合模式 SPICE仿真 ,PCB设计以及自动布线来实现一个完整的电子设计系统。此系统受益于 15年来的持续开发 , 被电子世界在其对 PCB设计系统的比较文章中评为最好产品“ The Route to PCB CAD ” 。 Proteus 产品系列也包含了我们革命性的 VSM技术 , 用户可以对基于微控制器的设计连同所有的周围电子器件一起仿真。用户甚至可以实时采用诸如 LED/LCD、键盘、 RS232终端等动态外设模型来对设
5、计进行交互仿真。Proteus 是目前最好的模拟单片机外围器件的工具，真的很不错。可以仿真 51 系列、AVR， PIC 等常用的 MCU 及其外围电路（如 LCD， RAM， ROM，键盘，马达， LED， AD/DA，部分 SPI 器件，部分 IIC 器件， . ） 其实 proteus 与 multisim 比较类似，只不过它可以仿真 MCU！当然，软件仿真精度有限，而且不可能所有的器件都找得到相应的仿真模型，用开发板和仿真器当然是最好选择，可是估计初学者有的可能性比较小吧？如果你在学 51 单片机， 如果你想自己动手做做 LCD， LED， AD/DA， 直流马达， SPI， IIC
6、， 键盘， .的小实验的话，试一下吧，不会让你失望的！ 用 51 不管你是用汇编或是 C 编程当然要用keil 啦， uvisoin3 有不少新特性呢！ 使用 keil c51 v7.50 + proteus 6.7 可以像使用仿真器一样调试程序，一般而言，微机实验中用万利仿真器 +电工系自己做的实验板的实验都可以做得到吧！ 当然，硬件实践还是必不可少的！ ！ ！本方案只是在没有硬件的情况下让你能像 pspice 仿真模拟 / 数字电路那样仿真 MCU 及外围电路。另外，即使有硬件，在程序编写早期用软件仿真一下也不错的！proteus 与其它单片机仿真软件不同的是， 它不仅能仿真单片机 CPU
7、 的工作情况， 也能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其它电路的工作情况。因此在仿真和程序调试武汉理工大学高频电子线路课程设计说明书2 时，关心的不再是某些语句执行时单片机寄存器和存储器内容的改变，而是从工程的角度直接看程序运行和电路工作的过程和结果。对于这样的仿真实验，从某种意义上讲，是弥补了实验和工程应用间脱节的矛盾和现象。(1)proteus 的工作过程运行 proteus 的 ISIS 程序后，进入该仿真软件的主界面。在工作前，要设置 view 菜单下的捕捉对齐和 system 下的颜色、图形界面大小等项目。通过工具栏中的 p( 从库中选择元件命令 ) 命令， 在 pick devi
8、ces 窗口中选择电路所需的元件， 放置元件并调整其相对位置，元件参数设置，元器件间连线，编写程序；在 source 菜单的Definecode generation tools 菜单命令下， 选择程序编译的工具、 路径、 扩展名等项目；在 source 菜单的 Add/removesource files 命令下，加入单片机硬件电路的对应程序；通过 debug 菜单的相应命令仿真程序和电路的运行情况。(2)Proteus 软件所提供的元件资源 Proteus 软件所提供了 30 多个元件库， 数千种元件。元件涉及到数字和模拟、交流和直流等。(3)Proteus 软件所提供的仪表资源对于一个仿
9、真软件或实验室，测试的仪器仪表的数量、类型和质量，是衡量实验室是否合格的一个关键因素。在 Proteus 软件包中，不存在同类仪表使用数量的问题。 Proteus 还提供了一个图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来，其作用与示波器相似但功能更多。(4)Proteus 软件所提供的调试手段Proteus 提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。对于单片机硬件电路和软件的调试， Proteus 提供了两种方法：一种是系统总体执行效果，一种是对软件的分步调试以看具体的执行情况。对于总体执行效果的调试方法，只需要执行 debug 菜单下的
10、execute 菜单项或 F12 快捷键启动执行，用 debug 菜单下的 pause animation 菜单项或 pause 键暂停系统的运行；或用 debug 菜单下的 stop animation 菜单项或 shift-break 组合键停止系统的运行。武汉理工大学高频电子线路课程设计说明书3 2高频谐振 功率放大器的设计2.1 高频谐振功率放大器概述高频电子线路中 ,放大器按电流导通角的不同 ,而工作于 A、 B、 C 状态。 A 类放大器电流的导通角为 180 ,B 类放大器电流的导通角约 90 ,C 类放大器电流的导通角则小于 90 。A 类工作状态的效率为 50 %,B 类工作
11、状态的最大效率为 78.5 %,而 C 类工作状态的效率随导通角设置的不同而不同 ,但在导通角的选择上 ,提高集电极效率与增大输出功率之间是存在矛盾的。在具体电子线路设计时 ,为了兼顾效率与功率 ,选择最佳导通角的问题上 ,本设计给出了最佳导通角的经验值取 70 左右 ,给出了最佳导通角的经验值取 65 75 ,这是高频电子线路专著的说法。 然而 ,在具体设计中最佳导通角设置在 70 左右时 ,放大器的工作是否处于最佳状态 ? 即使放大器已处于最佳状态 ,也只知其然 ,而不知其所以然 ,对不同的电路条件 ,又该怎样设置导通角呢 ? 本文提出了最佳导通角的理论定义 ,并通过严格的理论分析 ,给出
12、了其求解方程及具体解 ,从而使对高频电子线路中谐振功率放大器的最佳导通角的认识从感性上升到理性 ,在最佳导通角的选择上 ,首次实现了从依靠经验结论到依靠科学理论结合实际结果的飞跃 ,为具体设计中控制导通角提供了理论依据。 本课程设计是进一步理解谐振功率放大器的工作原理及负载阻抗和激励信号电压变化对其工作状态的影响。掌握谐振功率放大器的调谐特性、放大特性和负载特性。高频谐振功率放大器用于各种无线电发送设备中，对高频载波或高频已调波进行功率放大。窄带高频功率放大器：以谐振回路为负载，所以又称谐振功率放大器。宽带高频功率放大器：采用非选频性负载，如传输线变压器或其他宽带匹配电路。目的：能够使电信号能
13、够有效地进行远距离传输。特点：高频、大信号、非线性工作。要求：输出功率大（ PE=PO+PC） 、 转换效率高。 高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。 按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出。在 “低频电子线路”课程中已知，放大器可以按照电流导通角的不同，将其分为甲、武汉理工大学高频电子线路课程设计说明书4 乙、丙三类工作状态。甲类放大器电流的流通角为 360o，适用于小信号低功率放大。乙类放大器电流的流通角约等于 180o；丙类放大器电流的流通角则小于 180o。乙类和丙类都适用于大功率工作。丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。高频功率放大器大多工作于丙类。但丙类放大器的电流波形失真太大，因而不能用于低频功率放大，只能
