该如何选择功率放大器 功率放大器工作原理

功率放大器的一种常用的电子测量仪器，在电子测试实验室中有一定的应用，其中功率放大器是高校、科研单位电子类实验室不可缺少的实验设备；

目前很多科研实验室都会遇到常规的信号源输出电压低，带负载能力弱，无法取得超声波换能器等大功率容性负载的实际问题，如何选择一款合适的功率放大器？需要哪些指标？

指标

带宽通常功率放大器带宽都是以正弦波来定义的，例如功率放大器100KHz，指的是正弦波信号，可以达到的*高频率；

而不是方波或者三角波，这些波形由于其高次谐波的影响；

不能达到，通常厂家会给出小信号带宽或者大信号带宽，客户需要根据自己的应用与厂家进行沟通。

电压需要放大信号的*高电压值，客户通常要注意自己测试应用需要的电压是有效值Vrms还是峰峰值Vpp，通常厂家给出的是峰峰值。

电流

功率放大器通常输出的功率是恒定的，这样P=U*I，也就是电压和电流在功率恒定下是成反比的；

通常厂家给出的电流值是*大值，特别是当在DC下当电压输出*大时，电流一定是*小的。

功率

功率代表了放大器的驱动能力，P=U*I，通常功率的选择与客户预期希望加载再待测设备上的电压与电流有关；

但是如果负载是纯阻性负载是方便计算的，如果是容性或是感性负载就需要客户与厂家工程师进行沟通，进行一定的模拟仿真后获得一个准确的需求。

通道

根据测试的应用选择通道数，目前厂家主流的是单通道或者双通道，但是有些厂家可以根据用户需要定制通道；

*多可以达到8通道，同时可以保证通道的同步性，也可以输出不同相位差的信号，方便了用户的使用。

增益

分为模拟增益及数控增益，模拟增益采用电位器调节，模拟增益无法精确放大只能，通过外置观测示波器来读取；

逐步被厂家淘汰，数字增益控制，调节精度高，直观方便，是目前主流放大器采用的增益放大方式。

输入输出阻抗匹配

放大器通常配合信号源使用，通常信号源有50欧姆及高阻输出，放大器在输入阻抗有对应的匹配阻抗，保证了输入端的安全。

输出阻抗匹配，由于客户驱动的负载的多样性，需要厂家提供更灵活的匹配电阻。

保护

功率放大器由于驱动负载，由于很多是动态变化的，就对功率放大器提出了更高的要求；

为了防止损坏功率放大器，通常要求有过电压保护，过电流保护，过热保护，短路保护。

安全性

由于功率放大器通常进行负载的驱动，而负载的特性的复杂，决定了我们使用功率放大器的风险，如果安全的使用功率放大器需要注意的问题

1、选择合适功率的放大器，对于待输入信号进行预估电压电流、功率、频率、波形等（参见如何选择功率放大器）。

2、保证功率放大器安全接地

3、查看说明书看厂家对应产品是否支持长时间连续工作能力

4、注意仪器的散热

5、前端连接线的稳定可靠，防止短路发生

6、信号源输入信号再安全范围之内

总之选购好的功率放大器设备，要从外观到内里进行挑选，外观做的漂亮的设备，证明厂家对待产品的质量态度和产品定位较高。

但是好的设备通常市场上都会有仿制，所以性能参数和节能，安全性等多方面考虑才能选到好的设备。

所以选够功率放大器设备时,优先考虎一些市场定位准确,产品有客户先例的。可以先试用样机的或者是能到他的客户那里去看看.然后货比三家再行定夺。

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高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求；

然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。

高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。

按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；

宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。

高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出。

在“低频电子线路”课程中已知，放大器可以按照电流导通角的不同，将其分为甲、乙、丙三类工作状态。

甲类放大器电流的流通角为360°，适用于小信号低功率放大。

乙类放大器电流的流通角约等于180°；丙类放大器电流的流通角则小于180°。

乙类和丙类都适用于大功率工作。丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中*高者。

高频功率放大器大多工作于丙类。

但丙类放大器的电流波形失真太大，因而不能用于低频功率放大，只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。

由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。

除了以上几种按电流流通角来分类的工作状态外，又有使电子器件工作于开关状态的了类放大和戊类放大。

丁类放大器的效率比丙类放大器的还高，理论上可达100%，但它的*高工作频率受到开关转换瞬间所产生的器件功耗(集电极耗散功率或阳极耗散功率）的限制。

如果在电路上加以改进，使电子器件在通断转换瞬间的功耗尽量减小，则工作频率可以提高。

这就是戊类放大器。

我们已经知道，在低频放大电路中为了获得足够大的低频输出功率，必须采用低频功率放大器，而且低频功率放大器也是一种将直流电源提供的能量转换为交流输出的能量转换器。

高频功率放大器和低频功率放大器的共同特点都是输出功率大和效率高，但二者的工作频率和相对频带宽度却相差很大，决定了他们之间有着本质的区别。

低频功率放大器的工作频率低，但相对频带宽度却很宽。

例如，自20至20000Hz，高低频率之比达1000倍。因此它们都是采用无调谐负载，如电阻、变压器等。

高频功率放大器的工作频率高（由几百kHz一直到几百、几千甚至几万MHz），但相对频带很窄。

例如，调幅广播电台（535－1605kHz的频段范围）的频带宽度为10kHz，如中心频率取为1000kHz，则相对频宽只相当于中心频率的百分之一。

中心频率越高，则相对频宽越小。因此，高频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。

由于*一特点，使得这两种放大器所选用的工作状态不同

低频功率放大器可工作于甲类、甲乙类或乙类（限于推挽电路）状态；高频功率放大器则一般都工作于丙类（某些特殊情况可工作于乙类）。

近年来，宽频带发射机的各中间级还广泛采用一种新型的宽带高频功率放大器，它不采用选频网络作为负载回路，而是以频率响应很宽的传输线作负载。

这样，它可以在很宽的范围内变换工作频率，而不必重新调谐。

综上所述可见，高频功率放大器与低频功率放大器的共同之点是要求输出功率大，效率高；

它们的不同之点则是二者的工作频率与相对频宽不同，因而负载网络和工作状态也不同。

超声电机是一种基于压电效应和超声频段机械振动的高新技术产品,与传统的电磁式电机不同,它利用压电材料的逆压电效应,将产生的微小形变放大再通过摩擦作用将能量传递给转子,是典型的机电一体化产品。驱动超声电机需要大功率、宽频功率放大器，Aigtek推出ATA-4011高压功率放大器，大输出80W功率。

超声电机具有低速扭矩大、响应快、不受电磁干扰等诸多优点,但是上述优点需要合适的驱动器才能使其充分发挥。 超声波电机工作频率在高于人类听觉所能感知的20kHz以上,一般低于1MHz,驱动频率要尽可能接近或等于其工作频率,这就给驱动器提出了带宽和频率分辨率的要求。由于传统的驱动电路信号源输出为方波,其谐波成份容易激起电机定子的非工作模态,对电机试验及性能发挥是非常不利的。基于以上原因以及现有的信号源技术及硬件设备能够较容易达到超声电机的特殊要求,采用正弦信号发生器,对其输出的信号直接通过功率放大器放大作为电机驱动信号是较为适宜的方法。

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超声波电机驱动在设计过程中,将整个系统分为信号源、隔离和功率放大器、示波器检测三个大模块，功率放大器电压增益数控0~50倍可调，具体分为粗调（1 step）和细调（0.1 step）两种。结合液晶面板增益的显示，能够快速调整至需要的电压值。