一种大功率线性高频放大器制造技术

本发明专利技术公开了一种大功率线性高频放大器，本发明专利技术通过运算放大器网络将输入的小信号进行放大，并输出负半周信号至信号反向网络和负半周信号放大器，信号反向网络将负半周信号反向后送入正半周信号放大器中进行放大，负半周信号放大器将信号放大后连同正半周信号放大器一同送入输出推挽电路中，输出推挽电路将两路信号每次只导通一路作为输出信号。本发明专利技术能够满足频率范围为1K‑1MHz的小信号放大，输出功率最大为18W的要求。

A High Power Linear High Frequency Amplifier

The invention discloses a high-power linear high-frequency amplifier. The input small signal is amplified by an operational amplifier network, and the negative half-cycle signal is output to the signal reverse network and the negative half-cycle signal amplifier. The negative half-cycle signal is sent back to the positive half-cycle signal amplifier for amplification, and the negative half-cycle signal amplifier amplifies the signal together with the positive half-cycle signal amplifier. The half-cycle signal amplifier is fed into the output push-pull circuit together, and the output push-pull circuit uses only one signal to turn on each time as the output signal. The invention can satisfy the requirements of small signal amplification in the frequency range of 1K 1MHz and maximum output power of 18W.

【技术实现步骤摘要】
一种大功率线性高频放大器
本专利技术属于放大器领域，涉及一种大功率线性高频放大器。
技术介绍
变压器作为电力系统中的核心设备，其绕组的微小变形可能导致变压器的老化故障，为此发展出的变压器在线监测系统提供了相较于传统断电再监测方法更方便快捷的在线监测绕组变形的频率响应法。变压器在线频率监测系统能及时发现变压器绕组的故障从而减小变压器突发故障造成的损失，其主要的原理为对应不同频率具有不同的响应幅度，当监测系统工作时，需要外部标准的正弦激励信号作为参考输入，在对应的绕组端检测出相应的输出参考。在这种工作条件下，对于提供输入参考信号的功率放大器而言，带电工作中的变压器相当于一个巨大的负载，获得微小的响应输出需要极大的输入驱动，这不仅需要放大器具有较大的功率可以驱动带电工作的变压器，同时还要求放大器对于较宽频带内的信号具有良好的线性放大作用，用以保证系统产生的小功率正弦参考信号通过功率放大器获得标准的大功率正弦参考信号驱动带电工作的变压器负载。但是，一般的功率运算放大器结构在为推挽电路提供充放电的过程中会由于充电电路里面的PNP管持续工作导致能量的损耗以及NPN放大管的功耗过大，另外，PNP管恒定的充电能力和NPN管变化的放电能力的不同导致输出波形上升过程和下降过程的不对称，当这种不对称大到一定程度时，会导致输出波形会产生失真。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述不足，提供一种大功率线性高频放大器，能够满足频率范围为1K-1MHz的小信号放大，输出功率最大为18W的要求。为了达到上述目的，本专利技术包括接收输入信号的运算放大器网络，运算放大器网络的输出接入信号反向网络和负半周信号放大器，信号反向网络的输出接入正半周信号放大器，正半周信号放大器和负半周信号放大器均接入输出推挽电路，输出推挽电路输出的一部分交流信号通过反馈网络返回到运算放大器网络中。运算放大器网络的电路结构如下：包括输入信号和5V电源，5V电源通过分压电阻后与输入信号一同接入运算放大器的正向输入端，运算放大器的反向输入端接入反馈网络发送的反馈信号，运算放大器的输出端连接信号反向网络和负半周信号放大器。信号反向网络的电路结构如下：包括运算放大器，5V电源通过分压电阻后将2.5V参考电位送入运算放大器的正向输入端，运算放大器的负向输入端接收运算放大器网络发送的信号，运算放大器将信号反向输出至正半周信号放大器。正半周信号放大器和负半周信号放大器的电路结构如下：正半周信号放大器包括PNP型三极管Q5和NPN型三极管Q6，信号反向网络输出的信号发送至三极管Q6的基极，三极管Q6的集电极连接电源和三极管Q5的基极，三极管Q6的发射极通过稳压电路连接三极管Q6的基极，三极管Q5的发射极连接电源，三极管Q5的集电极发送输出信号至输出推挽电路；负半周信号放大器包括NPN型三极管Q9，三极管Q9的基极接收运算放大器网络发送的负半周信号，三极管Q9的发射极通过稳压电路连接三极管Q9的基极，三极管Q9的集电极发送输出信号至输出推挽电路。三极管Q9的集电极连接电阻R59的一端，电阻R59的另一端连接二极管D15的负极，二极管D15的正极连接稳压二极管D13的正极，稳压二极管D13的负极连接三极管Q5的集电极。输出推挽电路的电路结构如下：包括PMOS管Q7和NMOS管Q8，PMOS管Q7的栅极输入正半周信号放大器发送的信号，NMOS管Q8的栅极输入负半周信号放大器发送的信号，PMOS管Q7的源极连接电源，PMOS管Q7的漏极作为输出端，NMOS管Q8的源极接地，NMOS管Q8的漏极作为输出端。PMOS管Q7的栅极连接稳压二极管D4的负极，稳压二极管D4的正极连接PMOS管Q7的源极；NMOS管Q8的栅极连接稳压二极管D5的正极，稳压二极管D5的负极连接NMOS管Q8的源极。反馈网络包括电容C34，电容C34设置在输出推挽电路的输出端与运算放大器网络之间。与现有技术相比，本专利技术通过运算放大器网络将输入的小信号进行放大，并输出负半周信号至信号反向网络和负半周信号放大器，信号反向网络将负半周信号反向后送入正半周信号放大器中进行放大，负半周信号放大器将信号放大后连同正半周信号放大器一同送入输出推挽电路中，输出推挽电路将两路信号每次只导通一路作为输出信号。当正半周信号放大器工作时，电流全部作用于为后级的充电，当负半周工作时，没有额外的电流通过推挽电路释放掉，这样就保证了充放电能力全部作用于后级电路，拥有更好的驱动能力，并降低了功耗。本专利技术能够满足频率范围为1K-1MHz的小信号放大，输出功率最大为18W的要求。附图说明图1为本专利技术的系统框图；图2为本专利技术中运算放大器网络的电路图；图3为本专利技术中信号反向网络以及正半周信号放大器和负半周信号放大器的电路图；图4为本专利技术中输出推挽电路的电路图；图5本专利技术的电路图；图6为现有技术中驱动推挽电路图；图7为现有技术中三极管性能差异导致的失真图；图8本专利技术结构驱动推挽电路图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明。参见图1，本专利技术包括接收输入信号的运算放大器网络，运算放大器网络的输出接入信号反向网络和负半周信号放大器，信号反向网络的输出接入正半周信号放大器，正半周信号放大器和负半周信号放大器均接入输出推挽电路，输出推挽电路输出的一部分交流信号通过反馈网络返回到运算放大器网络中。参见图2，运算放大器网络的电路结构如下：包括输入信号和5V电源，5V电源通过分压电阻后与输入信号一同接入运算放大器的正向输入端，运算放大器的反向输入端接入反馈网络发送的反馈信号，运算放大器的输出端连接信号反向网络和负半周信号放大器。输入信号经过隔直电容耦合进电路，5V电源经过分压电阻R66产生的电压与反馈信号一同决定放大器输出的直流工作点，此直流工作点必须保证NPN三极管Q9保持微导通状态，防止电路输出产生交越失真。信号输入运算放大器网络后，会在输出端产生一个与输入信号反向的输出信号，此信号用于反向网络的输入以及后一级NPN三极管的驱动电压。参见图3，信号反向网络的电路结构如下：包括运算放大器，5V电源通过分压电阻后将2.5V参考电位送入运算放大器的正向输入端，运算放大器的负向输入端接收运算放大器网络发送的信号，运算放大器将信号反向输出至正半周信号放大器。正半周信号放大器和负半周信号放大器的电路结构如下：正半周信号放大器包括PNP型三极管Q5和NPN型三极管Q6，信号反向网络输出的信号发送至三极管Q6的基极，三极管Q6的集电极连接电源和三极管Q5的基极，三极管Q6的发射极通过稳压电路连接三极管Q6的基极，三极管Q5的发射极连接电源，三极管Q5的集电极发送输出信号至输出推挽电路；负半周信号放大器包括NPN型三极管Q9，三极管Q9的基极接收运算放大器网络发送的负半周信号，三极管Q9的发射极通过稳压电路连接三极管Q9的基极，三极管Q9的集电极发送输出信号至输出推挽电路。三极管Q9的集电极连接电阻R59的一端，电阻R59的另一端连接二极管D15的负极，二极管D15的正极连接稳压二极管D13的正极，稳压二极管D13的负极连接三极管Q5的集电极。运算放大网络产生的信号经过反向网络产生与输入同向变化的信号用来驱动三极管Q6，当输入信号幅度相对于静态工作点为正时，三极管Q6的驱动电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大功率线性高频放大器，其特征在于，包括接收输入信号的运算放大器网络，运算放大器网络的输出接入信号反向网络和负半周信号放大器，信号反向网络的输出接入正半周信号放大器，正半周信号放大器和负半周信号放大器均接入输出推挽电路，输出推挽电路输出的一部分交流信号通过反馈网络返回到运算放大器网络中。

【技术特征摘要】
1.一种大功率线性高频放大器，其特征在于，包括接收输入信号的运算放大器网络，运算放大器网络的输出接入信号反向网络和负半周信号放大器，信号反向网络的输出接入正半周信号放大器，正半周信号放大器和负半周信号放大器均接入输出推挽电路，输出推挽电路输出的一部分交流信号通过反馈网络返回到运算放大器网络中。2.根据权利要求1所述的一种大功率线性高频放大器，其特征在于，运算放大器网络的电路结构如下：包括输入信号和5V电源，5V电源通过分压电阻后与输入信号一同接入运算放大器的正向输入端，运算放大器的反向输入端接入反馈网络发送的反馈信号，运算放大器的输出端连接信号反向网络和负半周信号放大器。3.根据权利要求1所述的一种大功率线性高频放大器，其特征在于，信号反向网络的电路结构如下：包括运算放大器，5V电源通过分压电阻后将2.5V参考电位送入运算放大器的正向输入端，运算放大器的负向输入端接收运算放大器网络发送的信号，运算放大器将信号反向输出至正半周信号放大器。4.根据权利要求1所述的一种大功率线性高频放大器，其特征在于，正半周信号放大器和负半周信号放大器的电路结构如下：正半周信号放大器包括PNP型三极管Q5和NPN型三极管Q6，信号反向网络输出的信号发送至三极管Q6的基极，三极管Q6的集电极连接电源和三极管Q5的基极，三极管Q6的发射极通过稳压电路连接三极管Q6的基极，三极管Q5的发射极连接电源，三极管Q5...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷冰洁，雷绍充，杨栋，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61