高频电路设计与制作

《高频电路设计与制作》第二章高频放大器设计与制作2-4

高频宽带功率放大器的设计与制作（第三部分）

高频功率放大器的制作与调试所制作的宽频带功率放大器的特性备注栏：电路负反馈与频带宽度的关系

《高频电路设计与制作》章节目录

第一章高频电路基本常识

第二章高频放大器设计与制作

第三章高频振荡电路的设计与制作

第四章PLL数字锁相环电路设计与制

作

第五章变频器电路设计与制作

第六章FM频率调制/解调电路的设计

制作

第七章AM幅度调制/解调电路设计与

制作

第八章实用高频电测仪表制作

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2-1 高频信号放大器所应具备的特征

2-2 使用FET（场效应管）高频放大期的设计-制作

2-3 使用IC的宽频带放大器的设计-制作

2-4 宽频带功率放大器的设计-制作

小信号放大器与功率放大器的差异功率放大器工作点选取方法阻抗匹配-提高效率本AB类功率放大器的设

计要点

输入回路阻抗变换电路的设计输出1W功率高频晶体管放大电路的设计输出回路阻抗变换电路的设计

高频功率放大器的制作与调试所制作的宽频带功率放大器的特性备注栏：电路负反馈与频带宽度的关系

第二章高频放大器设计与制作2-4

高频宽带功率放大器的设计与制作（第三部分）

高频功率放大器的制作与调整

最後所完成电路如图46所示。又，印刷电路基板如图47所示。图(a)为零件配置图，图(b)为印刷电路铜箔图样。也可以不打孔直接将零件装配在印刷电路的铜箔面上。

图46 制作完成的宽带功率放

大电路图(电路虽然简单，性能是由所

选择的零件决定的，也即是要灵活应用

晶体管，线圈和电容)

根据设计计算，虽然可以不必使用散热片，但是，仍然利用接地铜箔做为散热之用。功率晶体管2SCl970的散热片与集极电极连接，因此，要使用绝缘片後再装设在接地铜箔面上。

温度补偿用二极管1S1588与2SCl970的散热片密接装配。由零件配置看来，T1与T2虽安装得很近，但由於使用环形铁芯，其漏磁较少，此较不必像空芯线圈一样，要注意电磁结合的问题。

在此有一点要注意的是此功率放大器为AB类，在没有信号时，也有电流流过线圈，此一电流称为静态电流

( idlecurrent ) 。

此一静态电流的调整可以通过基极侧的VR1KΩ，先设定为最大值，接入电源电压12V（电源装置若附有电流限制功能，则将限制电流设定为0.5A）。在此一状态下，将VR值往小方向调整，使集电极电流成为50mA~70mA。

(此PCB墨稿为1:1图，可利用激光打印机直接出稿)

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图47 宽带功率放大器的印刷电路基板图

(将零件的端子折成直角，焊接在印刷电路基板的铜箔图样面上，温度补偿用的二极管要紧贴在晶体管的散热片上)

所制作的宽带功率放大器的特性

▲输入功率-输出功率特性

图48所示的是以频率10MHz，输入功率在-20dBm~+20dBm间变化时的输出功率值。在同一个电路中，使用2SC1970与2SC2092(日立，27MHz用)做对比测试用。

2SCl970为VHF频带，在10MHz时的功率放大率约为28dB(Po=1W时)，对於设计要求的10dB而言显得很大。因此，输出功率Po=1W时的输入功率仅要求1.6mW即可。

输出功率的饱和点为+33dBm(2W)，在Po=1W内为线性放大领域。也即是，若要保证线性放大器的线性特

征，应避免Po超过1W。

▲频率：功率增益

图49所示的为将输入功率定为1.6mW，频率为1M~50MHz范围变化时的电路输出特性。

2SC1970为VHF频带用晶体管，因此在高频的功率增益也不会降低很多。在50MHz约为23dB，功率放大

率下降仅5dB。

与此相对的2SC2092的功率增益下降7dB，因此，电路所使用的频带范围为1M~30MHz较为适当。

由此可知当宽带功率放大器使用的晶体管为VHF频带用时，可以得到十分平坦的频率特性。

图48 所制作的功率放大器的输入功率对输出功率特性图49 所制作的功率放大器的频率

特性

(使用

2SCl970(170MHz

用)与

2SC2092(27MHz 用)做为比较，虽然晶体管的高频特性不同，但是，即使2SC2092到达

30MHz也可以人

为OK)

备注栏负回授与频带宽

负回授(feed back)是放大器里一项很重要的技术，它有什么作用呢？

负回授放大器如图E所示，将输出信号Vo经过回授电路回授到输入电路。由於所回授的信号V f与输入信号

V i反相位，因此称之为负回授。

假设放大器原来的放大率用Ao表示，加入负回授后的增益为A NF，用ß表示回授率，则

由此，可以看出，加入负回授会使增益下降，但电路其频带宽会扩宽。

例如，在中频ß=00.1，Ao=100的负回授放大器的放大率，可以由(A)式计算而得到A NF=9.1。如果此放大器用于高频Ao=50，·则A NF=8.3。可以看出，电路未加负反馈的增益即使由100变化为50，而加有负回授的放大器仅从9.1变化至8.3，其增益变化却很小。如此频带宽BW得以扩宽。

图E 负回授的原理

第一章高频电路基本常识第一部分

为何要学习高频电路的知识

电子电路可以分为模拟电路与数字电路，而模拟电路又可以分类为低频率电路与高频电路。

一般的电子技术人员，首先尝试设计或制作的，大多以数位电路或低频率电路为主，此较少从高频电路开始的。其主要原因是，高频电路较难去理解，往往所制作出的电路无法如预期的设计目标动作。

但是，如果忽略了高频电路的基本常识，也可能使所设计出的数位电路或低频率电路不能成为最适当，甚至於可能会造成动作的不稳定。

相反地，如果能够熟悉高频电路，也可以提高数位电路或低频率电路的设计水准。近些年，无论是数位电路或以直流为主的测试仪器电路，对於处理系要求高速化，结果也使得高频电路的基本常识相当重要。

低频率电路与高频电路的区别

为了了解高频电路的特征，在此，对低频率电路与高频电路作一此较。如下图1所示的为低频率电路与高频电路的此较。图（a）为低频率电路，图(b)为高频电路。首先，说明信号的流通。由於在低频率电路的信号其波长较长，一般可以忽略时间因素。因此，振荡器的输出端舆放大器的输入端可视为同一信号。也即是，在低频率电路中的信号流通如箭头的方向所示，成为闭回路，此也称的为集中常数的考虑方法。而在高频电路中，由於波长较短，不可以忽略时间的要素。在同一时间的振荡器输出端，中途的电缆线上，放大器的输入端的信号就非同一信号，也就是说信号像电波一样传输着，这种考虑电路问题的方法称为分布常数。

一般地，在集中常数电路中的低频电路中，对於电缆线的限制较少，可以使用一般的隔离线，重视杂讯兴频率特性。而在分布常数电路中的高频电路中，为了不使信号发生传送路径上的失真，使用同轴电缆线，重视特性阻