请教高频率、容性负载的放大电路的设计问题

登录 · 发表于 2010-8-24 16:54

各位前辈高人，前些日子跟大家学习了晶体管放大电路的相关问题。现在重新开一贴，再跟大家交流交流，放大电路的负载为容性负载时的各种问题。设计的要求：在20nf容性负载的两端得到40vpp的360khz的正弦波电压。
电路基本形式：信号源输出——放大电路——磁环变压器隔离加升压——容性负载
下面的图是参照一博士的毕业论文

登录 · 发表于 2010-8-24 17:18

本帖最后由 tongshaoqiang 于 2010-8-26 08:03 编辑

信号源部分采用的泰克的信号源输出正弦波360khz，幅度10v。下图是电路图

其中，容性负载20nf电容前并联一个12.3uh的棒形电感，作用是补偿容性负载，使电感电容在360khz下谐振，此时负载电容上得到的正弦波形的峰峰值最大。
磁环变压器初此级变比：12：72

登录 · 发表于 2010-8-24 17:44

实验照片：

输出

问题：
1、输出图形中，输入波形怎么出现了失真？

2、调节输入正弦波的频率，会影响负载上波形的峰峰值，在补偿电感跟电容谐振点上峰峰值最大。再电路原理上没有弄明白，希望高手给讲讲。

3、使用的三极管是IRF41C IRF42C(ft有些小，下步换管2SC2238 2SA968)，散热片有些发热，大概50度到60度之间（能放住手），如何测量放大电路的输出功率？或者放大电路部分再如何修改使温度再降低。

需要哪些参数，我随时更新。

发表于 2010-8-24 18:56

楼主：
你这个电路就别用了吧。

三极管(包括双极型和MOS)放大器从输出是否工作到接近满幅度，可以分成小信号工作的放大器和大信号工作的放大器。从管子工作导通角度，可以分成甲类工作和乙类工作。从工作频率上，可以分成低频放大器和高频放大器。
但并非只有这些分类方法。
需要放大声音信号的放大器，其工作的最高频率和最低频率相差很大。即以电话的频谱来说，需要300Hz到3500Hz都能够放大，最高和最低频率之比大于10倍。所谓“高保真放大器”，需要放大20Hz到20kHz信号，是1000倍。示波器中的放大器，从直流到几十MHz，更大。这种放大器称为宽带放大器。
另有一类仅工作于很小的频率范围。例如普通收音机中的中频放大器，工作于465 +/- 5kHz。这样的放大器可以称为狭带放大器。
狭带放大器的负载一般是个LC谐振回路(你的负载符合此要求)，或是个带通滤波器(现在的普通收音机使用陶瓷滤波器)。狭带放大器根本不大考虑什么谐波失真，输出的谐振回路可以将谐波抑制到很低的水平。所以狭带放大器也不必考虑甲类放大乙类放大，干脆就是丙类放大(导通角小于180度)，也不一定是推挽，用单管放大也可以。中波短波发射机的末级就是这样的。
具体到你的放大器：
1、单管即可，最好使用MOS管。MOS管频率特性好，驱动较简单。
2、管子的负载就是一个谐振回路。你的那个电容性负载与该谐振回路弱耦合。耦合程度应该由实验决定。作为管子负载的谐振回路(包括你的电容性负载在内)调谐到360kHz。
3、信号源不必正弦，任何波形都可以，只要能够充份驱动你的管子达到饱和。如果要频率稳定，用晶体振荡然后分频。
这样的放大器，很像无线发射机。你可以向chunyang请教，他在这方面经验多多。

发表于 2010-8-24 21:25

感谢maychang老大的教导，不管这个电路能否可用，对于自身是学到不少知识，当然这与您老的帮助是分不开的。
下一步，我会考虑使用mos也算是边学边用吧。

发表于 2010-8-24 23:54

所以我在你的前一帖中问你是要做出这样一个电源还是学习电路。
用丙类放大器，电路简单，所谓“调试”也比较简单，效率高。

发表于 2010-8-25 07:12

次级的正弦波，是LC回路的作用，初级失真，是因为漏感的作用，加上交越失真。
对于谐振输出，中间过程可不作计较，甚至如maychang所言，工作于丙类丁类都行。
可以偿试一下单管的超声雾化器，或LLC变换器，它们都工作在ZVS区，可实现容性驱动

发表于 2010-8-25 16:44

7# PowerAnts

感谢帮助！
能解释一下，测量信号源输出端也就是电路的输入端，波形也失真？

发表于 2010-8-25 17:01

因为交越失真，也就是说两管轮流导通存在的死区，这在线性功率线路中是要避免的，但丙类丁类则属正常。
再因为漏感有储能，功率管的死区会引起高频振荡，可以通过结电容传导到输入端

发表于 2010-8-25 17:11

5# tongshaoqiang
maychang老大：
今天本打算将2楼电路中的Q1、Q2换成2sc2238、2sa968，发现一问题。这个问题再昨天试验时没有注意。
问题是：
1、负电源-12v被拉低，且随输入信号的幅度有关系。比如在输入信号的幅度5v时，负电源被拉低到-10v左右，减小输入信号幅度到4v以下，负电源输出恢复正常。如果增加输入信号的幅度，正电源也会跟着拉低，不过拉低的程度相对负电源会小些。

2、当断开电源，但加入输入信号2楼电路中的Q1的集电极跟射极测量短路，而Q2就没有这个问题。

再否定这个电路前，想把问题弄清楚，问题出在哪了。昨天有点飘飘然，自我检讨。

感谢老大。

发表于 2010-8-26 08:00

老大不来，看来真的没救了。

发表于 2010-8-26 10:54

我自己觉得是否是，变压器的变比有些大（1：6），负载折算到初级后的电阻太小，当输出5v峰值时，电流太大。（这个瞬时电流是电源提供的吗？）造成电源输出电流不够。
不知道理解的对否？
高手怎么不来了啊。

发表于 2010-8-26 12:38

10楼：
1、电源被拉低，只可能是你使用的电流超过电源限流值。这个放大电路如此简单，出错的可能性很小，你的电源供电能力不足的可能性较大。应该说明你用什么给出正负12V电源。
2、“Q1的集电极跟射极测量短路”
这个可能性更小。若Q1集电极与发射极短路，你的电路不可能有输出波形，＋12V电源也一定会被拉低很多。况且，测量电阻时元件上不能有任何信号，否则测量出来的结果一定是错误的。

发表于 2010-8-26 12:44

这么好的设备头一次见，你们公司很有钱呀！
羡慕！

发表于 2010-8-26 13:14

14# maychang
maychang老大：
感谢您的帮助！
1、正负12v使用的电源是大华的稳压电源（32v/3A）
如果变压器变比1：6的话，20nf的电容再360khz下折算到初级侧的容抗不到1欧姆。当输出初级输出峰值电压5v时的，峰值电流达到5A，是否是造成电源输出拉低的原因？（三极管IRF41C、IRF42C换成2SC2238 2SA968,电源似乎拉低的更厉害）

2、当正负12v电源不接，仅仅接入输出正弦信号时，测量Q1的集电极跟射极确实有短路，而Q2就不存在这个情况。我再查查电路，是否焊接有问题。
再次表达对您的感谢！

发表于 2010-8-26 13:33

15楼：
大华的稳压电源，其输出电流最大值是可以用旋钮设定的。
可能你将电流最大值设定得太小了。
这类电源不怕输出短路，你可以把电源从你的电路上取下来，电源输出端短路，看看电流表读数，同时可以旋转电流调整旋钮，看看短路电流是否变化。两路输出都可以这样做。

发表于 2010-8-26 13:58

17# maychang

我按照您的指导实验去，我觉得极有可能是电路输出电流太大造成的电源供电部足造成的。当输出电压到达峰值时，输出的瞬时电流是比较大的。

当减小输入信号的幅度时，电源不会拉低，我想也可以说明这点。
谢您老了。

发表于 2010-8-26 14:22

本帖最后由 tongshaoqiang 于 2010-8-26 14:30 编辑

14# maychang

1、刚才去试验了一下，大华的电源输出短路时的电流3.17A，输出拉到0.7v

2、对于不加正负12v电源时，当输入信号的峰值到了5v时，测量Q1的集射短路，当降低输入信号的幅度，峰值到900mv时再测量短路消失，我觉得是否这么认为，当输入信号的幅度到了一定程度时，三极管Q1是导通的？（测量D1时两端老是存在大于0.6v的压差，不知道怎么形成的，这个就是影响测量集射导通的原因吧）

3、我想在变压器的次级加个电阻，从而调节变压器初级侧的电阻，对输出电流进行控制。不知可否。

发表于 2010-8-26 14:36

18楼：
1、大华好像没有生产过输出电流不可调整限制值的电源。
拍张照片贴出来，看看是否输出电流限制值不可调。注意把面板照清楚，看看几个旋钮，旋钮旁标注什么。

2、如果确实是你叙述的情况，你的万用表电阻档必是正端(数字表红表笔，指针表黑表笔)接集电极。
Q2没有这种现像，因为你把万用表(作为电源)反接了。

3、不知道是否可行。
这样做，输出功率一定会减少。

登录 · 发表于 2010-8-26 14:55

20# maychang

电流旋钮已经调到最大。

2、万用表我没有使用电阻档，使用测量短路档（短路时蜂鸣）测量。当接入输入信号而不加电源时，发现前面的二极管都有大于0.6v的压降，跟输入信号的幅度有关。

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