最新高頻功率放大器的制作與調(diào)試

1、 ?高頻功率放大器的制作與調(diào)試? 第 PAGE 頁(yè) 共18頁(yè) PAGE 1 引 言Protel99SE是應(yīng)用于Windows9X/2000/NT操作系統(tǒng)下的EDA設(shè)計(jì)軟件，采用設(shè)計(jì)庫(kù)管理模式，可以進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力和開(kāi)放性及3D模擬功能，是一個(gè)32位的設(shè)計(jì)軟件，可以完成電路原理圖設(shè)計(jì)，印制電路板設(shè)計(jì)和可編程邏輯器件設(shè)計(jì)等工作，可以設(shè)計(jì)32個(gè)信號(hào)層，16個(gè)電源-地層和16個(gè)機(jī)加工層1。通信電子電路是通信工程的專業(yè)課程。在無(wú)線電播送和通信的發(fā)射機(jī)中，為了獲得大功率的高頻信號(hào)，必須采用高頻功率放大器。高頻功率放大器按工作頻帶的寬窄，可分為窄帶高頻功率放大器和寬帶高頻功率放大器。窄帶

2、高頻功率放大器以LC并聯(lián)諧振回路作負(fù)載，因此又把它稱為諧振功率放大器。寬帶高頻功率放大器以傳輸線變壓器為負(fù)載，因此又把它稱為非諧振功率放大器2。實(shí)習(xí)的目的是掌握通信電子電路的實(shí)際開(kāi)發(fā)所需的技術(shù)，培養(yǎng)動(dòng)手能力，觀察能力，分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，穩(wěn)固、加深理論課知識(shí)，增加感性認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步加深對(duì)通信電子電路應(yīng)用的理解，提高對(duì)電路制造調(diào)試能力和系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。提高對(duì)常見(jiàn)電路故障的分析和判斷能；培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，理論聯(lián)系實(shí)際的工作作風(fēng)和辯證思維能力。1.1實(shí)習(xí)目的和要求1掌握高頻功率放大器的發(fā)射系統(tǒng)電路和接收系統(tǒng)電路的根本組成，理解各個(gè)單元模塊的工作原理，和調(diào)試方法。2學(xué)習(xí)PROTE

3、L軟件的使用方法，掌握電路印刷板的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)方法。用Protel99SE繪制高頻功率放大器的電路原理圖，印刷電路板PCB。 3掌握實(shí)際電路的制作技術(shù)與焊接工藝。學(xué)習(xí)電子焊接的根本工藝、操作和元件的根本識(shí)別方法。4實(shí)踐操作，制作電路模塊，將電路原理圖轉(zhuǎn)換為現(xiàn)實(shí)中的電路板并焊接定性。并調(diào)試電路板，查找排線路故障。5通過(guò)實(shí)習(xí)掌握通信電子電路的實(shí)際開(kāi)發(fā)，并培養(yǎng)自己的動(dòng)手能力，觀察能力，分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，穩(wěn)固、加深理論課知識(shí)，增加感性認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步加深對(duì)通信電子電路應(yīng)用的理解，提高對(duì)電路制造調(diào)試能力和系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。提高對(duì)常見(jiàn)電路故障的分析和判斷能；培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，理論聯(lián)系實(shí)際

4、的工作作風(fēng)和辯證思維能力。1.2 實(shí)習(xí)地點(diǎn)長(zhǎng)沙理工大學(xué)云塘校區(qū)：綜合實(shí)驗(yàn)樓4-1，4-2，理科樓B-3101.3 實(shí)習(xí)單位和部門(mén) 長(zhǎng)沙理工大學(xué)計(jì)通學(xué)院 1.4 實(shí)習(xí)內(nèi)容 高頻功率放大器的制作與調(diào)試2根本原理高頻功率放大器研究的主要問(wèn)題是如何獲得高效率，大功率輸出。在低頻功率放大器中，為提高效率，往往采用乙類或甲乙類推挽放大器；而在高頻功率放大器中，那么常工作在丙類，以求得到比乙類更高的效率。高頻功率放大器常用的有源器件有晶體管與真空管。輸出功率在千瓦以下的功率管常采用晶體管或VMOS場(chǎng)效應(yīng)管，而對(duì)于千瓦以上的功率管主要采用真空管。高頻諧振功率放大器的主要特性是工作于大信號(hào)的非線性狀態(tài)。數(shù)學(xué)描述

5、是非線性微分方程。二階以上非線性微分方程的求解目前還很困難，因此工程上還普遍采用古典的近似分析方法2。本設(shè)計(jì)是一款A(yù)B類功高頻率放大器，作為參考電路是具有一定代表性電路。可以設(shè)計(jì)不同的電路來(lái)完成實(shí)習(xí)制作。本電路特點(diǎn)，工作帶寬150MHz，12V低電壓供電。L1在FT37-43磁環(huán)上，用0.3雙線繞5圈而成，繞制方法是先把雙線擰在一起，然后在磁環(huán)上均勻繞5圈而成，取同相點(diǎn)和另一繞組的異相點(diǎn)接在一起做中間點(diǎn)。L2在FT50-61的磁環(huán)上用0.6線繞15圈制成。無(wú)極性電容一律采用陶瓷電容，電解電容一律采用旦質(zhì)電容。1S1588用來(lái)做溫度補(bǔ)償，在制作時(shí)一定要把二極管緊貼在三極管散熱翼上3。3設(shè)計(jì)流程3

6、.1 原理圖設(shè)計(jì)1新建一個(gè)工程文件.DDB給這個(gè)工程文件命名和設(shè)置好保存路徑。啟動(dòng)Protel 99se，如圖3.1所示。圖3.1 Protel 99se設(shè)計(jì)窗口2點(diǎn)擊File(文件)中new項(xiàng)，新建設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)。在Browse選項(xiàng)中選取需要存儲(chǔ)的文件夾，然后點(diǎn)擊OK即可建立自己的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)。如圖3.2所示。圖3.2 新建設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)窗口3新建一個(gè)原理圖文件.sch給這個(gè)原理圖文件命名。在上一步OK后顯示的界面中雙擊Document,再執(zhí)行File/new命令，出現(xiàn)對(duì)話框，如圖3.3所示。選擇圖標(biāo)，單擊OK按鈕，完成新建原理圖文件。圖3.3 新建原理圖文件窗口4原理圖的繪制。雙擊新建原理圖文件開(kāi)始

7、繪制高頻功率放大器的原理圖。完成的電路圖如圖3.4所示。需要器件，1個(gè)電阻，1個(gè)滑動(dòng)變阻器，8個(gè)0.01uF電容,1個(gè)電感,2個(gè)0.01uF極性電容，1個(gè)10uF極性電容，1個(gè)穩(wěn)壓管，1個(gè)二極管，1個(gè)C2408三極管。VCC電源與GND接地有別于一般電器元件。點(diǎn)擊或按鈕來(lái)調(diào)用。雙擊電源元件會(huì)彈出“Power Port對(duì)話框，通過(guò)改變選項(xiàng)，編輯屬性4。+12V電源和GND接地設(shè)置如圖3.5,圖3.6所示。圖3.4 高頻功率放大器原理圖圖3.5 GND參數(shù)設(shè)置圖3.6 +12V參數(shù)設(shè)置5封裝添加元器件的封裝，如果是系統(tǒng)庫(kù)中的元器件一般是自帶的有封裝 ，如果是系統(tǒng)沒(méi)有這個(gè)封裝只能自己做一個(gè)封裝。如果

8、沒(méi)有要手動(dòng)添加系統(tǒng)中的元器件封裝如圖3.7至圖3.25所示。圖3.7 C1封裝設(shè)置 圖3.8 C2封裝設(shè)置圖3.9 C3封裝設(shè)置 圖3.10 C4封裝設(shè)置圖3.11 C5封裝設(shè)置 圖3.12 C6封裝設(shè)置圖3.13 C7封裝設(shè)置 圖3.14 C8封裝設(shè)置圖3.15 C9封裝設(shè)置 圖3.16 C10封裝設(shè)置圖3.17 C11封裝設(shè)置 圖3.18 D1封裝設(shè)置圖3.19 L1封裝設(shè)置 圖3.20 L2封裝設(shè)置圖3.21 L3封裝設(shè)置 圖3.22 Q1封裝設(shè)置圖3.23 R1封裝設(shè)置 圖3.24 U1封裝設(shè)置圖3.25 VR1封裝設(shè)置 6電路檢錯(cuò)當(dāng)電路圖繪制完成后就可以實(shí)用在線DRC檢查看看有沒(méi)有常

9、見(jiàn)的錯(cuò)誤，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，如果有錯(cuò)誤在創(chuàng)立網(wǎng)絡(luò)表時(shí)是通不過(guò)的在PCB文件中導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表就不能實(shí)現(xiàn)。執(zhí)行Tools/ECR菜單命令，如圖3.26所示，選擇Setup，勾出檢查項(xiàng)，單擊OK。錯(cuò)誤顯示窗口如圖3.27所示。圖3.26 檢錯(cuò)窗口圖3.27 錯(cuò)誤顯示窗口3.2 PCB印制板設(shè)計(jì)新建一個(gè)PCB文件.pcb給這個(gè)PCB文件命名。圖3.28 新建原理圖文件窗口將原理圖轉(zhuǎn)變成PCB印制板 在PCB中點(diǎn)擊Design中的LoadNets如圖3.29所示，將器件導(dǎo)入到PCB中。圖3.29 導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)報(bào)表導(dǎo)入后，手動(dòng)布局，使導(dǎo)線間無(wú)交叉，如圖3.30所示。由于需要將可變電阻VR1的端口3接地，設(shè)置如圖

10、3.31所示。圖3.30 PCB印制板圖3.31 VR1的端口3設(shè)置單擊KeepOutlayer層繪制好禁止布線層。如圖3.32所示圖3.32 在KeepOutlayer層繪制好禁止布線層4自動(dòng)布線圖3.33 自動(dòng)布線覆銅如圖，單擊。在No Net 中選擇地網(wǎng)絡(luò)。配置后單擊OK。在對(duì)地層和底層進(jìn)行覆銅。TopLayer層配置如圖3.34所示，覆銅后如圖3.35所示，BottomLayer層配置如圖3.36所示，覆銅后如圖3.37所示。圖3.34 TopLayer層配置圖3.35 TopLayer層覆銅圖3.36 BottomlLayer層配置圖3.37 BottomLayer層覆銅6在對(duì)絲印層

11、做必要的調(diào)整。7最后進(jìn)行必要的檢查。此時(shí)整個(gè)電路板的繪制完成。4 焊接電路板5 問(wèn)題分析與解決繪制電路圖時(shí)，出現(xiàn)的問(wèn)題。由于對(duì)Protel99不太熟悉，不知道VCC電源與GND接地有別于一般電器元件，需要通過(guò)改變選項(xiàng)，編輯屬性。導(dǎo)致電路圖的繪制不正確。在老師的指導(dǎo)下完成了屬性的修改。插入的器件U1中，原始端口設(shè)置和老師的電路圖有所出入，但是不能像其他器件一樣通過(guò)“Part窗口進(jìn)行修改。通過(guò)請(qǐng)教有經(jīng)驗(yàn)的同學(xué)了解到，這類器件要通 過(guò)“edit進(jìn)行繪制。對(duì)器件進(jìn)行封裝時(shí)，出現(xiàn)的問(wèn)題。首先是，二極管一直封裝設(shè)置不正確。在百度上搜集的資料中，二極管的封裝是DIODE0.4DIODE0.7，但是實(shí)際操作中

12、上一直不能封裝，不能導(dǎo)入到PCB中，查閱了一些資料后發(fā)現(xiàn)，要將二極管的引腳改為A和K，但是在修改后仍然不能導(dǎo)入到PCB中。老師解釋說(shuō)，導(dǎo)入不成功的原因有可能是器件庫(kù)出現(xiàn)了問(wèn)題，或者器件本身默認(rèn)了一個(gè)封裝，所以設(shè)置不成功。最后將二極管的封裝改為了RAD0.1。然后是可變電阻VR1的封裝設(shè)置有問(wèn)題。最開(kāi)始，我將可變電阻封裝為AXIAL0.3，導(dǎo)入到PCB時(shí)只有2個(gè)端口。雖然不影響整個(gè)PCB印制板，但是，由于要改變電阻的阻值，所以在老師的建議下，將封裝屬性改為了SIP3，導(dǎo)入到PCB中顯示的器件為3個(gè)端口，其中一個(gè)用來(lái)改變電阻的大小。將電路圖制成PCB印制板的過(guò)程中，出現(xiàn)的問(wèn)題。由于二極管的封裝不正

13、確，導(dǎo)入到PCB時(shí)一直不成功，顯示不能導(dǎo)入全部的器件，在修改二極管的封裝后，器件都能正確的導(dǎo)入到PCB中。導(dǎo)入到PCB中后，一開(kāi)始由于不小心選中了所有的器件，所以器件只能整體移動(dòng)。最初以為是自己的電路設(shè)置有問(wèn)題，一直試圖通過(guò)修改電路圖解決問(wèn)題。后來(lái)發(fā)現(xiàn)其他的同學(xué)也出現(xiàn)了同樣的問(wèn)題，在詢問(wèn)老師后，才意識(shí)到時(shí)選中了所有的器件，取消選擇后解決了問(wèn)題。對(duì)照電路圖手動(dòng)布局時(shí)，有的器件的端口總是不能正確接入整個(gè)PCB印制板中。開(kāi)始以為是電路圖的繪制和導(dǎo)線連接有問(wèn)題。屢次檢查了電路圖和導(dǎo)線連接后也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。查看了同組同學(xué)的電路圖后發(fā)現(xiàn)，他們的電路圖在導(dǎo)線上多出了一些節(jié)點(diǎn)，才意識(shí)到自己刪掉的節(jié)點(diǎn)在電路圖的

14、繪制上是必不可少的。將電路圖放大后可以看到其實(shí)電路并未接通。最后將導(dǎo)線重新連接后解決了問(wèn)題。在PCB中能對(duì)照電路圖正確的布局。手動(dòng)布局后，卻發(fā)現(xiàn)，本該接地的端口卻與其他的器件連在了一起，放大后發(fā)現(xiàn)，所有接地的端口都連在了一起。由于將可變電阻的封裝屬性改為了SIP3，所以導(dǎo)入到PCB中后，是3個(gè)端口，但是端口3卻是懸空的，查閱了一些資料后，發(fā)現(xiàn)要在PCB中對(duì)端口3進(jìn)行一些設(shè)置，雙擊端口3，出現(xiàn)“Pad窗口，將Net選項(xiàng)設(shè)置為GND。正確設(shè)置后，端口3與其他節(jié)點(diǎn)的端口連接到了一起。焊接電路板時(shí)，出現(xiàn)的問(wèn)題。在NPN和可變電阻的連接上遇到了問(wèn)題，沒(méi)有弄清楚各個(gè)引腳的屬性，在參考了資料后，通過(guò)使用萬(wàn)用

15、表對(duì)器件進(jìn)行測(cè)量后，解決了問(wèn)題。焊接電路板時(shí)，由于手法不熟練，對(duì)電路圖不夠熟悉造成了一些連接錯(cuò)誤。由于考慮不夠周全，器件之間的間隔有的太小，不僅影響了美觀，也不便于焊接，對(duì)周圍的器件也造成了一些影響。6 結(jié)束語(yǔ)本次實(shí)習(xí)完成了高頻功率放大器的制作與調(diào)試。通過(guò)電路板，能成功將輸入信號(hào)進(jìn)行放大輸出。由于對(duì)軟件和器件不熟悉，對(duì)電路圖的原理理解不夠，以及自己的思考不周全。在繪制電路圖，制作PCB印制板和焊接電路板中遇到了不少問(wèn)題。雖然在老師和同學(xué)的共同幫助下解決了問(wèn)題，但也讓我意識(shí)到自己在動(dòng)手能力和思維方式上的欠缺。當(dāng)然在實(shí)習(xí)過(guò)程中，也學(xué)到了不少東西。學(xué)習(xí)了Protel99，也掌握了它的根本使用方法。對(duì)高頻功率放大器的原理也有了跟多的了解。也第一次體驗(yàn)到了焊接電路板的樂(lè)趣，也讓我意識(shí)到將理論與實(shí)際結(jié)合起來(lái)的重要性，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能將知識(shí)為我所用，從而運(yùn)用到實(shí)際生活中，提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。這次課程設(shè)計(jì)也我意識(shí)到遇到問(wèn)題不要一味的依賴于老師，通過(guò)自己的思考解決問(wèn)題，不僅提高了自己解決問(wèn)題的能力，也更容易掌握知識(shí)。當(dāng)然團(tuán)隊(duì)合作在這次實(shí)習(xí)中起到了很大的作用。大家的配合和共同努力，才能圓滿的完成實(shí)習(xí)。也讓我體會(huì)到