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无线电电子与电气工程百科全书 基于场效应晶体管的窄带功率放大器实用电路。 无线电电子电气工程百科全书
A类功率放大器很少使用。 基本上，这些是具有大过载能力的HF无线电接收器的放大器。 这种放大器的实际示意图如图 1 所示。 输入L1C1电路和输出L2C2电路通常同步调谐并调谐到输入信号的频率。
输出电路的等效电阻ReRe=P2p2/(RL+Rн')，其中р=Sqr(L2/C2)，Rн'——引入振荡电路的负载电阻； RL——有源损耗电阻； P2——电路包含系数。 Rn'的值=Rn/n22，其中n2为变压比。 输出电路全导通时的品质因数Q=ReRi/(Re+Ri)2pfoL2由于晶体管Ri的输出电阻的分流效应而降低。 对于强大的 MIS 晶体管，Ri 很小，通常不超过几十千欧。 因此，为了增加 Q2，使用了不完全包含的电路。 输出电路的带宽为2Df2=fo2/Q2，谐振频率为fo2=l/2pSqr(L2C2)。 在HF频段，这样的放大器可以提供高达几十Ki的功率。 放大器的一个重要指标是噪声水平。 [1] 中考虑了大功率 MIS 晶体管的噪声特性。 图 2 显示了功率放大器在功能强大的 MIS 晶体管 KP901A 上的实际电路。 由于没有设置获得小L2C2频段的任务，因此电路直接连接到漏极电路，并由负载Rн=50 Ohm分流。 在 A 类中，放大器在 f=5 MHz 时具有 Ku=20（Ku=SRn）和 Kp>30。 当切换到非线性模式时，输出功率达到 10 W。
在晶体管 KP3A 和 KP902A 上制作了两级 PA（图 901）。 第一级在A类工作，第二个在B类工作。为确保B类，从第二个晶体管的栅极值中排除分压器就足够了。 该放大器在级之间使用宽带通信电路。 在 30 MHz 频率下，放大器提供 Pout = 10 W，Ki> 15 和 Kp> 100。
图 4 中的窄带放大器设计为在 144...146 MHz 频率范围内运行。 它提供 12 dB 的功率增益、2,4 dB 的噪声水平和不超过 30 dB 的互调失真水平。
基于强大的 MIS 晶体管 2NS235B（图 5）在 700 MHz 频率下的谐振放大器提供 Pout = 17 W，效率为 40 ... 45%。
图 6 中的放大器包含一个中和电路，可将回扰水平降低至 -50 dB。 在 50 MHz 频率下，放大器的功率增加了 18 dB，噪声水平降低了 2,4 dB，输出功率高达 1 瓦。
图7的专利电路（美国专利号3.919563）在70MHz频率下，在90MHz频率下输出功率为5W时，实际效率达到70%。 输出电路的品质因数等于3。
图8所示为基于国产大功率MIS晶体管KP905B、KP907B、KP909B的三级PA示意图。
该放大器在 30MHz 下提供 300W 的功率。 前两级采用谐振U型匹配电路，输出级在输入端采用L型电路，在输出端采用U型电路。 通过实验和计算获得的效率和 Pout 对 Uc 和 Pout 和 Kp 对 Pin 的依赖性如图 9 所示。
当在 AM 无线电发射机中使用 PA（具有幅度调制）时，很难确保调制特性的线性，即 Pout 对输入信号幅度的依赖性。 当使用急剧的非线性操作模式（例如 C 类）时，它们会更加严重。图 10 显示了具有幅度调制的 HF 无线电发射机的示意图。 使用强大的 UMOS 晶体管 VMP10,8 时，发射器功率为 4 W。 通过改变栅极处的偏置电压来进行调制。
为了降低调制特性的非线性（图 1 中的曲线 11），发射机使用包络反馈。 为此，输出 AM 电压经过整流，产生的低频信号用于产生 OOS。 图 2 中的调制响应 10 说明了线性度的显着改善。
图12为额定输出功率为10W、工作频率为2,7MHz的按键PA示意图。 放大器由晶体管 KP902、KP904 制成。 该放大器在额定输出功率下的效率为72%，功率增益约为33 dB。 放大器由K133LB逻辑元件激励，电源电压为27 V，输出级漏极电压的波峰因数为2,9。 随着通信电路的相应重组，具有给定参数的放大器在 1,6 ... 8,1 MHz 的范围内运行。
为了在较高频率下提供给定功率，有必要增加励磁机功率。 在结构上，这两种 PA 均使用标准 100x150x20 mm 散热器组装在印刷电路板上，这可以通过无线电发射机中 PA 单元的标准尺寸来解释。 通信电路中的电感线圈是在直径为30的VCh-16品牌的铁氧体棒上的圆柱形。电感线圈的品质因数为Q=150。 10瓦放大器的晶体管漏极和600瓦放大器的初级的电源电路中使用电感为904μH的标准扼流圈作为阻塞扼流圈。 KP100晶体管漏极电路中的功率电感位于铁氧体环上，其电感量为XNUMXμH。 图 13 显示了额定输出功率 Pout = 100 W 的关键 PA 的示意图，设计用于无人值守的 HF 无线电发射器。 该放大器包含一个前置放大级，在两个 KP907 晶体管上反向。 在输入 VT1 处，包括一个匹配的 U 形电路 C1L1C2C3。
最后一级由六个 KP904A 晶体管组装而成。 选择这个数量的晶体管是为了提高效率。 除了 KP904B 晶体管，您还可以打开六个 KP909 晶体管或三个更强大的 KP913。 漏极电路的最佳键模式由包含元件 C14、C15、C16、L7 的形成电路提供。 放大器的总效率 = 62%。 在这种情况下，输出级的电子效率约为70%。 用于接通初级晶体管的桥式电路用于在输出晶体管发生故障时维持放大器的效率（尽管参数降低）。 出于同样的目的，在大功率晶体管的源极中包含单独的保险丝，其目的是关闭故障晶体管。 如果由于其击穿而在晶体管线路中出现接近短路模式的模式，则放大器将无法工作。 强大的 MIS PT 的并联不会给 PA 的计算和调整带来额外的困难。 与类似设计的放大器相比，放大器效率的下降（见图 12）主要是由于在 100W 放大器中使用了功率晶体管。 随着输出功率水平降低到 50 W，放大器的效率提高到 85%，电子效率提高到 90%。 图 13 所示元件的参数值对应于 2,9 MHz 的频率。 KP904 晶体管漏极的峰值电压因数为 2,8，晶体管本身以接近最佳的模式运行。 KP907晶体管级联中漏极电压的波峰因数为P = 2,1。 晶体管在键模式下工作，但无法确保最佳模式，因为这些晶体管在 Uc=27 V 和截止角 φ=90° 时的最佳键模式将是危险的，因为漏极的峰值因数很大电压可能超过 KP60 晶体管的最大允许电压，等于 907 V。 图 14，a 显示了说明效率、Pout 和 he 对漏极电流截止角的依赖性的实验曲线和计算曲线。 该图显示了计算数据与实验数据的良好近似。 应该注意的是，可能的截止角范围相当窄。 通过快速增加漏极电压的波峰因数来防止截止角的增加，并且通过增加所需的激励电压来阻止截止角的减小，该电压很快就开始超过 Uz 加上偏置电压 Uz。 当然，随着 Pwt 水平的降低，漏极电流截止角的可能变化范围扩大。
放大器是在印刷电路板上制作的。 作为散热器，使用了尺寸为 130X130X50 mm 的散热器。 在KP907晶体管的电源电路中，使用了电感为01 μH的标准DM-280扼流圈。 附加电桥扼流圈绕在铁氧体环 VK-30 dia.=26 上。 输出级电源电路中的电感器绕在一个铁氧体环VCh-30 dia. = 30上。 输出级与负载连接电路中的电感为空气，用镀银线绕制，直径=2,5，线圈直径30mm，L=80nH。 输出功率 Pout 的温度依赖性和输出功率为 100 W 的关键 PA 的效率如图 14b 所示。 从以上依赖关系可以看出，在-60...+60°C范围内，PA输入功率变化不超过±10%。 温度对效率也有轻微影响，在指定范围内变化 ±5%。 在这种情况下，输出功率和效率会随着温度的升高而下降，这与斜率 5 随着温度的升高而降低有关。 在 -60 ... +60°C 的通常温度范围内，he 和 Pout 的变化是微不足道的，这是在没有任何用于 CM 热稳定的特殊措施的情况下实现的。 后者也是功能强大的 MIS 晶体管的一个优势。 文学:
出版：N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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