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大家来聊聊晶体管功放的阻抗匹配问题 [复制链接]

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离线powermax
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4634
只看该作者 200楼 发表于: 2004-10-13
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一般的hf功放设计中都把功放管的输出内阻(百瓦级的管内阻约0.1-0.5欧)忽略不计来设计输出变压器,其初级电阻为
2*(vdd - vsat)*(vdd -vsat)/ po,
如一个使用一对mrf150的推挽放大器,工作电压50v,输出功率300瓦,mrf150饱和电压vsat=3v,代入公式得出
2 * (50-3)*(50-3)/300=14.7
由于变压器次级输出阻抗为50欧,所以变比为14.7/50 约等于 1:4,所以输出变压器选用1:4的形式。
上例中的最佳变比也是通过这个公式得出来的,放大器要工作在最大输出10瓦时2:1是最佳变比。如变成1:4的话放大器的效率就变得很低,如果功放管容量不大(如使用两个标称输出10瓦的管),还存在容易烧管的问题。
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请问ba7kw
假设一个推挽放大器,工作电压13.8v,管子的饱和压降vsat很小,可以忽略不计。输出阻抗50欧姆,输出变压器为1:9形式。
根据2*(vdd - vsat)*(vdd -vsat)/ po=rc,变换得2*(vdd - vsat)*(vdd -vsat)/ rc=po。
将上述条件代入:2*13.8*13.8/5.55=68.6w

换句话说,输出功率被电压和输出变压器阻抗比限定在68.6瓦以下。
是否正确?
离线powermax
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4634
只看该作者 201楼 发表于: 2004-10-17
顶起来,继续请教.
离线BA7KW
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16344
只看该作者 202楼 发表于: 2004-11-03
是的,100瓦的功放一般都是1:16
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请问ba7kw
假设一个推挽放大器,工作电压13.8v,管子的饱和压降vsat很小,可以忽略不计。输出阻抗50欧姆,输出变压器为1:9形式。
根据2*(vdd - vsat)*(vdd -vsat)/ po=rc,变换得2*(vdd - vsat)*(vdd -vsat)/ rc=po。
将上述条件代入:2*13.8*13.8/5.55=68.6w
换句话说,输出功率被电压和输出变压器阻抗比限定在68.6瓦以下。
是否正确?
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但这没考虑输出饱和的情况(输出削顶饱和,极端情况是输出方波),这时候输出功率就会大一些,理论上有137瓦了。
一般的13.8伏工作的100瓦放大器的输出变比是1:16,也就是可以不失真的输出121瓦。
离线5555
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752
只看该作者 203楼 发表于: 2004-11-04
再问你一下
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1。先根据次级阻抗确定最低频率时所需要的次级电感,比如50欧姆负载,次级电感应该使
2*pi*f*l>50*k,
k可以取4或更大一些。
然后计算圈数(这个圈数比每匝几伏更有用)
L=Ur*Uo*N*N*A/l
这是根据次级阻抗要求算出来得数值。
2。测定磁饱和性能。
用磁环绕一个1:1的变压器,次级接50欧姆负载,初级调高输入交流电压到输入电压和电流明显的出现非线性。这时的峰值电流乘以圈数就是饱和的安匝数。
这时的电压除以圈数就是该频率下的磁饱和每圈几伏。
如果用高频测量,绕几圈就可以,如果用音频测,(可以用音频功率放大器,几十千赫兹),圈数与频率的平方根成反比。测量时可能要几十到上百圈。如果频率很低,由于圈数太多,电压很低,电阻的影响会带来很大误差。
与低频变压器不同的是:低频电源变压器的每伏几圈是根据空载时的磁饱和性能确定的,高频变压器则不会工作在空载状态下。
3。确定温度。
低档的磁环在达到磁饱和前,早就热得不得了。主要是涡流损耗和磁滞损耗。所以如果磁环损耗不够低,那么上面算出来的东西完全没有意义,因为温度一上升,导磁率,磁饱和性能全变了。
事实上几乎所有的磁环功率都是由损耗引起的温升决定的,(否则一个普通发射机磁环可以输出的功率要大几十倍)
正如7kw所说,测量每匝几伏意义不大,
正如7kw所说,还是根据实验确定。
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L=Ur*Uo*N*N*A/l
公式中各代表什么?
离线BD7KU
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9355
只看该作者 204楼 发表于: 2004-11-05
用双极晶体管也好,用fet也好,两只推挽也好,8只推挽也好,
5瓦功率也好,1000瓦功率也好,13.8v供电也好,50v供电也好,
输出变压器统统默认1:9一定没错.
离线5555
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752
只看该作者 205楼 发表于: 2004-11-05
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用双极晶体管也好,用fet也好,两只推挽也好,8只推挽也好,
5瓦功率也好,1000瓦功率也好,13.8v供电也好,50v供电也好,
输出变压器统统默认1:9一定没错.
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错,那干麻要去研究那么麻烦,吃饱了没事做?
离线5555
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752
只看该作者 206楼 发表于: 2004-11-05
我们可不可以把晶体管看做电原,而天线看做负载,为了达到最大输功率,电原的内阻(晶体管输出电阻)和天线(负载电阻)相等时,达到最大输出功率,达到匹配。所以加了变压器,可否看作这样?
离线BA7KW
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16344
只看该作者 207楼 发表于: 2004-11-05
你在打给我的电话里就是问这个啊?(我当时和客户吃饭,听得一头雾水)
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L=Ur*Uo*N*N*A/l
公式中各代表什么?
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我想这是计算电感量的公式吧,n应该是圈数,a/l是电感系数。ur和uo我就不知是什么了(这个公式不是我提供的,您也问错人了)
一般根据最低工作频率f和电阻就可计算出最低要求的电感量
l=4*r /2(3.14 * f)
电阻的单位ohm,
频率mhz
电感量 uh。

如果算出电感量是4uh(50伏供电,1:4变压器,输出300瓦,最低频率2mhz),在根据磁环的电感系数(al)和圈数限制(变压器最长的绕组长度小于1/8波长),还有功率容量和频率范围,就可以选用磁环了。
离线BA7KW
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16344
只看该作者 208楼 发表于: 2004-11-05
这个还是要变的
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用双极晶体管也好,用fet也好,两只推挽也好,8只推挽也好,
5瓦功率也好,1000瓦功率也好,13.8v供电也好,50v供电也好,
输出变压器统统默认1:9一定没错.
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但也最多时1:4,1:9,1:16几种罢了,关键是不同的最低频率要求要配套不同的磁环。功率要求不同磁环的尺寸也不同。
离线5555
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752
只看该作者 209楼 发表于: 2004-11-05
ba7kw还没睡,谢谢了
离线BA7KW
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16344
只看该作者 210楼 发表于: 2004-11-05
本来差不多就是这样的!其原理计算和一台扩音机是一样的
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我们可不可以把晶体管看做电原,而天线看做负载,为了达到最大输功率,电原的内阻(晶体管输出电阻)和天线(负载电阻)相等时,达到最大输出功率,达到匹配。所以加了变压器,可否看作这样?
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上面已经举了很多的例子了,目的就是要匹配。“晶体管电源”的内阻=2*供电电压*供电电压/ p输出功率(推挽输出)=变压器的输入电阻(通常是12.5欧,5.5欧,3欧。。。)
离线5555
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752
只看该作者 211楼 发表于: 2004-11-05
我晚上打电话给你,记得吗?还没睡呢?
离线BD7KU
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9355
只看该作者 212楼 发表于: 2004-11-05
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但也最多时1:4,1:9,1:16几种罢了,关键是不同的最低频率要求要配套不同的磁环。功率要求不同磁环的尺寸也不同。
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是啊,这三种变比可以满足实际使用了,更精确的变比已经没有意义.
折衷使用默认的1:9就是普遍做法.设计高频变压器应该把主要精力
放在结构形式和制作工艺上,因为结构形式和制作工艺决定了变压器
的功率容量,频宽特性和频幅特性.
离线powermax
发帖
4634
只看该作者 213楼 发表于: 2004-11-05
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是啊,这三种变比可以满足实际使用了,更精确的变比已经没有意义.
折衷使用默认的1:9就是普遍做法.设计高频变压器应该把主要精力
放在结构形式和制作工艺上,因为结构形式和制作工艺决定了变压器
的功率容量,频宽特性和频幅特性.
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但是按照计算,再13.8v的电压下用1:9的时候不能输出100w啊?
离线BD7KU
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9355
只看该作者 214楼 发表于: 2004-11-05
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但是按照计算,再13.8v的电压下用1:9的时候不能输出100w啊?
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13.8v,24v,36v,48v几种常规供电电压里13.8v最低,输出变压器
的变比取1:16较为合适,除此而外均取1:9.

我做的ft-817功率接续因为供电电压可以很宽,从10v至24v都
能工作.这是为移动和基地两用设计的.它在13.8v时出7~80w;
24v时出150w.我取了默认的1:9而没有取1:16.
离线东北人
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1498
只看该作者 215楼 发表于: 2004-11-05
7kw的58w计算是应该是理想器件的理论值实际的功放在保证指标的前提下应该没这么大,也许只有30w左右的功率。比如801可以调整到50w或65w,最近还听说jrc145 150w的机器可以调整到200多瓦的功率。
另外我在猜测他的电源,如果20v非稳压的功率还要小很多。
如果做机器的人对性能有极端的要求。。。。。。。。。。。
个人猜测
离线BA7KW
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16344
只看该作者 216楼 发表于: 2004-11-06
一般大功率的情况下相差不大。
[quote=东北人]7kw的58w计算是应该是理想器件的理论值实际的功放在保证指标的前提下应该没这么大,也许只有30w左右的功率。比如801可以调整到50w或65w,最近还听说jrc145 150w的机器可以调整到200多瓦的功率。
另外我在猜测他的电源,如果20v非稳压的功率还要小很多。
如果做机器的人对性能有极端的要求。。。。。。。。。。。
个人猜测[/quote]

由于大功率晶体管的饱和压降都比较低(零点几伏),所以理论和实践相差不大,特别是高供电电压的情况下。前面的68瓦是理论值,但实际上60瓦是保证的。除非功放管不行(一对c2078是不可能输出100瓦的)。
jst145/245的功放是可以调到250瓦的,他的供电电压60伏,电流可以到9安培,他使用开关电源的。电压是稳定的。
离线东北人
发帖
1498
只看该作者 217楼 发表于: 2004-11-06
完全相信7kw的说法您的说法,但厂制的机器输出功率是等于理论值?还是明显的小于理论值?厂制品机器实际的输出功率明显小于理论值是为了得到理想的性能?
离线BG7KFY
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3055
只看该作者 218楼 发表于: 2004-12-10
理论好难搞懂,我现在2只1972用的1:4输出变压器,2匝:4匝,电流5a,请问有没危险?
离线BA7KW
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16344
只看该作者 219楼 发表于: 2004-12-10
算一下。。
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理论好难搞懂,我现在2只1972用的1:4输出变压器,2匝:4匝,电流5a,请问有没危险?
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p=2 * 12 伏*12伏/12.5欧=23w (工作电压12-13伏,取12伏,变压器1:4)
电流5安,12伏,60瓦,输出23瓦,差不多了。
问题不大。