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功率放大器设计计算(纯理论)

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我们不把事情搞得太复杂,只考虑如何选管子、如何设计反馈电路。
如果我粗浅的告诉你:功放的设计套路就是如图1所示,有馈电、偏置、反馈就完成了70%的设计工作,你还会觉得这个东西很难吗?
图1
    馈电网络为LC构成的高频阻塞网络,对于MOSFET来说偏置就是分压、对于BJT来说偏置是电流(如图所示的偏置电流要是基级静态工作电流的10倍,还有其他方法暂时没必要介绍),而反馈就是LRC构成的网络(L可以没有,暂时无需细究)。
   好,那剩下的问题就是:如何选管子、如何设置静态工作点、如何引入反馈。
   我们需要知道设计成什么样的参数(包括输出功率、增益、输入输出阻抗--我们暂时只做粗浅的说明,不考虑类似三阶交调等东西)。
   实例:
   我们需要以50Ω系统为参考,设计功率增益为12db的功率放大器,输出功率15dbm。
​-->馈电直接参考datasheet的设计,没有问题--除非你的设计频率比datasheet的推荐频率不一致,这个时候你要考虑清楚是不是可以工作在那个频段。
-->12db对应的S21值的计算方法:
        12DB=20*log(S21)
        =>S21 = 3.981
-->那么管子的最小传导  gmin = (1+S21)/50 = 0.0996 mho
-->反馈电阻Rf=Z0*(1+S21)=50*(1+3.981)=249Ω
如果设计过程中出现理论与实际不符,请仔细考虑Zo是不是50Ω(大多数情况都很难是50,毕竟理论终究是理论)。
要定制功放(200KHz~123MHz---A类、AB类---200W及以下),联系老板:
https://shop356767810.taobao.com/?spm=a230r.7195193.1997079397.37.nlE0mK


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沙发
jz0095| | 2017-4-15 05:21 | 只看该作者
偏置电流要是基级静态工作电流的10倍,

   我们需要知道设计成什么样的参数(包括输出功率、增益、输入输出阻抗--我们暂时只做粗浅的说明,不考虑类似三阶交调等东西)。


1. 你指的“偏置电流”是电阻中的电流吗?

2. “三阶交调”?你确定吗?据我所知,“交调”的用法属于“中国特色”。建议你查一下你要的指标的中英文对照。

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板凳
Lgz2006| | 2017-4-15 06:47 | 只看该作者
还不如大shi呢!如果不是为做广告,去学学人家的独家1000楼大贴。

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地板
xukun977| | 2017-4-15 08:41 | 只看该作者
就着本贴,给大家说明个事:低频电路学好了,射频电路也就简单了(起码原理上如此!)


根据VSWR=1,即S11/22=0,那么由S参数定义,易得BJT负反馈模型中gm=Rf/Zo^2,又因为S21=(Zo-Rf)/Zo,S12=Zo/(Rf+Zo),这样得到了反馈放大器中一个非常著名的关系,Rf=Zo(1-S21)!!低频模型中S21是负数,所以上式通常写成Zo(1+|S21|)!
所需的gm(min)=R2/Zo^2=(1-S21)/Zo!

结论:再牛的实战家,他也离不开书本上这些基本理论!

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5
xukun977| | 2017-4-15 11:29 | 只看该作者
king5555 发表于 2017-4-15 11:14
这个未必,我有个客戶至少大我十岁,他高中毕业非电子科,专门设计和贩卖高功率射频发射模块,天线也都自 ...

组装贩卖模块,不需要太专业知识!
新闻说有个老外,在华强北买模块组装成一部新爱疯了!

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6
xukun977| | 2017-4-15 12:44 | 只看该作者
king5555 发表于 2017-4-15 12:12
不是组装,是完全分立件自个设计,选择高频三极管到各LC参数,前後级阻抗匹配,後级到天线也要多阶滤波符 ...

一块牛屎或者集成IC,一个315/433晶振,一个声表面,几个贴片阻容,这种能叫”全分立”?
关键是现在即便是真做出全分立,卖给谁啊???功耗大,体积大,调试麻烦,价格高。。。

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7
xukun977| | 2017-4-15 17:50 | 只看该作者
king5555 发表于 2017-4-15 15:56
本回复看得出x大的高水準。楼主可以多学学。



表扯了,人家是实战家,咱们得跟人家学!


话说前两天有人提到38论坛,两年多没去逛了,刚才一去看,凋敝破落的不行了,沦落为二手交易市场了,翻了10页全是卖二手仪器的帖子
。。。

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zyj9490| | 2017-4-15 19:10 | 只看该作者
射频还有有点难度,最好有网络分析仪,正规的做射频厂商没有网络分析仪,不可想的,分布参数太多了,PCB设计很重要.补偿器件还是用得比较多的.理论上没法解析.(从原理图上是看不出来的).还要学会看SIMITH图.

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9
Lgz2006| | 2017-4-15 20:34 | 只看该作者
king5555 这个东东挺有名气么?

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Lgz2006| | 2017-4-15 23:12 | 只看该作者
实物并不黑,只是颜色较深,应该是原糖或粗糖之类,大陆法名红糖。图片是台湾同仁堂生产,看起来品质不坏,口感亦不错,主观优于大陆常见商品一个档次。故此一问,以验证认识得当与否。

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yanwenbin33|  楼主 | 2017-4-17 10:33 | 只看该作者
king5555 发表于 2017-4-15 12:51
可不是像楼主那样用MMIC,现行高频功放还是以分立件为主流,就是一堆电感电容,几颗电阻丶三极管。 ...

RD00是MMIC?

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12
yanwenbin33|  楼主 | 2017-4-17 10:45 | 只看该作者
xukun977 发表于 2017-4-15 08:41
就着本贴,给大家说明个事:低频电路学好了,射频电路也就简单了(起码原理上如此!)

前辈,Rf=Zo(1-S21)在哪里有?我看到的是不是有出入!

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HWM| | 2017-4-17 11:11 | 只看该作者
yanwenbin33 发表于 2017-4-17 10:45
前辈,Rf=Zo(1-S21)在哪里有?我看到的是不是有出入!

这都不知道,还敢在此说“纯理论”?!

这是射频领域最基础的负反馈宽带放大器。

找本相关的书去看看。

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14
HWM| | 2017-4-17 11:13 | 只看该作者
等会儿给个帖子说明一下。

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HWM| | 2017-4-17 12:08 | 只看该作者

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zhuyemm| | 2017-4-17 17:29 | 只看该作者
真是难得给力的帖子啊

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xukun977| | 2017-4-17 19:41 | 只看该作者
yanwenbin33 发表于 2017-4-17 10:45
前辈,Rf=Zo(1-S21)在哪里有?我看到的是不是有出入!

我地个天哪,这么简单的电路,大师居然去抄书?!!!图也抄,公式也直接截图!


抄过书了,不懂地方拿来给网友出思考题!!还带这样玩的???


这么简单的计算,还要抄书,太惨绝人寰了!


让大家看看没抄书,纯手工计算的帖子是什么样的!

不失一般性,我们用三极管计算,对于MOS管等,直接令rbe开路即可。


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18
xukun977| | 2017-4-17 19:49 | 只看该作者
xukun977 发表于 2017-4-17 19:41
我地个天哪,这么简单的电路,大师居然去抄书?!!!图也抄,公式也直接截图!



顺便画个点,丑点,凑合着看吧=

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xukun977| | 2017-4-17 19:53 | 只看该作者
xukun977 发表于 2017-4-17 19:49
顺便画个点,丑点,凑合着看吧=

针对上图,列两个借点方程(大一知识!)


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20
xukun977| | 2017-4-17 20:00 | 只看该作者
我们大二模电已经学过米勒效应,这里针对Rf有:

Zo=Rf/gmZo^2

上式变形得:

gm=Rf/Ro^2


根据上面三个方程,组成的方程组,外加一个通常要满足的一个条件:rbe>>Rf,立马可得:

S21=1-Rf/Ro

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