超声波功率放大器设计

只看该作者 · 2017-3-30 20:16

第一张是平衡功率放大器的终极作品，当然我们还是要循序渐进的；先来个简单的呗，哈哈。

如上图，为本次设计实例样品。
首先，我们介绍一下这个功放的架构。功放一共3级、增益小于46db（可调试实现，包括负反馈与π衰）、功放输出级采用平衡架构，第一级与第二级工作在A类、最后一级功率管工作在AB类的状态。
再次，我们说说这个功放的器件选型。
--->功放输出为200W=53dbm。
--->前端电路输出为15dbm以下。
--->所以，功放的Gain >= 38db。
如果采用两级功率放大器，前一级的增益为20db，后一级的增益为18db实际上是有这种功率管的，但是光考虑增益不够我们还需要考虑输出功率。
如果第一级的增益为20db就要求第一级的管子P1输出功率15+20=35dbm=3.162W（实际上很难做到100%的匹配传输，所以实际值会要大于这个值）；很不幸这种管子很贵（高增益，大输出--你可以看看Analog的HMC1099要77美元，你可以看看）。
怎么办呢？再加一级呗，加个10W功率输出16db左右增益的管子还是有很多的。
作为超声应用的功率放大器，大多工作在50MHz以下；这个频段的管子其实比较尴尬，不是很多，推荐朋友们看看三菱半导体的RD系列和摩托罗拉的MRF系列。还有一种方法就是采用VHF的管子（一般175MHz），采用功率回退的方法设计；功率回退有一部分原因是管子工作状态不佳你不得不“欠考虑”，当然大多数原因是要好的增益线性度和输出功率的稳定性。
这次用了下手里头有的--->ployFET-SQ701：增益最小10db、推挽输出功率45W，好吧，我承认有点豪气 :) 。
实际上SQ701是推挽结构的管子，此处我并不需要他输出45W的功率，5W左右就足够了；为了避免调试带来不必要的麻烦（需考虑平衡的问题和阻抗匹配）只用一个管子作为第二级输出。
回头来说说第一级，作为功放的第一级输入MMIC是个不错的选择；不需要太麻烦的做输入端的匹配直接接入50欧姆（我喜欢，哈哈哈）。我选了HMC475，当然还有很多选择我不会纠结于这些参数（因为我设计的时候留了很大的余量）。
最后一级采用AB类，即使会使得调试变得麻烦。如果用A类功放，就算效率50%那么200W的输出功率就必须提供400W以上的电源，而且散热是个很大的问题，所以兄弟们不要任性--虽然我知道你能做出来。
VRF151G--1500RMB一个；我的娘，血本啊。
调试的时候我们需要一级一级的接入，每一级都是先设置好静态工作点，量出每一级的输出输入阻抗，做好阻抗匹配，进入下一级调试的步骤进行，切不可贪功。
神马，那些磁环怎么选？
上Fair-Rite官网找，偷偷告诉你选43号材料。
神马，磁环的作用？
1、巴伦。
2、馈电。
3、阻抗匹配。
神马，不详细？
有什么问题，下方留言板。
哦，对了，为了方便朋友们琢磨；我把上图的编号做个解释：
1、π衰
2、HMC475
3、SQ701
4、balun
5、VRF151G、馈电线圈
6、balun
神马，原理图？
你要就给你咯：