功率放大器分析范文

2022-06-10

第一篇：功率放大器分析范文

虚短虚断分析运算放大器分析绝招

遍观所有模拟电子技朮的书籍和课程，在介绍运算放大器电路的时候，无非是先给电路来个定性，比如这是一个同向放大器，然后去推导它的输出与输入的关系，然后得出Vo=(1+Rf)Vi，那是一个反向放大器，然后得出Vo=-Rf*Vi……最后学生往往得出这样一个印象：记住公式就可以了!如果我们将电路稍稍变换一下，他们就找不着北了!偶曾经面试过至少100个以上的大专以上学历的电子专业应聘者，结果能将我给出的运算放大器电路分析得一点不错的没有超过10个人!其它专业毕业的更是可想而知了。

虚短和虚断的概念

由于运放的电压放大倍数很大，一般通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在80 dB以上。而运放的输出电压是有限的，一般在 10 V～14 V。因此运放的差模输入电压不足1 mV，两输入端近似等电位，相当于 “短路”。开环电压放大倍数越大，两输入端的电位越接近相等。

“虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短。显然不能将两输入端真正短路。

由于运放的差模输入电阻很大，一般通用型运算放大器的输入电阻都在1MΩ以上。因此流入运放输入端的电流往往不足1uA，远小于输入端外电路的电流。故通常可把运放的两输入端视为开路，且输入电阻越大，两输入端越接近开路。“虚断”是指在分析运放处于线性状态时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性称为虚假开路，简称虚断。显然不能将两输入端真正断路。

在分析运放电路工作原理时，首先请各位暂时忘掉什么同向放大、反向放大，什么加法器、减法器，什么差动输入……暂时忘掉那些输入输出关系的公式……这些东东只会干扰你，让你更糊涂﹔也请各位暂时不要理会输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数，这是设计者要考虑的事情。我们理解的就是理想放大器(其实在维修中和大多数设计过程中，把实际放大器当做理想放大器来分析也不会有问题)。

图一运放的同向端接地=0V，反向端和同向端虚短，所以也是0V，反向输入端输入电阻很高，虚断，几乎没有电流注入和流出，那么R1和R2相当于是串联的，流过一个串联电路中的每一只组件的电流是相同的，即流过R1的电流和流过R2的电流是相同的。

流过R1的电流I1 = (ViVout)/R2 V- = V+ = 0

I1 = I2 求解上面的初中代数方程得Vout = (-R2/R1)*Vi 这就是传说中的反向放大器的输入输出关系式了。

图二中Vi与V-虚短，则 Vi = V- 因为虚断，反向输入端没有电流输入输出，通过R1和R2 的电流相等，设此电流为I，由欧姆定律得： I = Vout/(R1+R2)

Vi等于R2上的分压，即：Vi = I*R2 得Vout=Vi*(R1+R2)/R2 这就是传说中的同向放大器的公式了。

图三中，由虚短知： V- = V+ = 0 由虚断及基尔霍夫定律知，通过R2与R1的电流之和等于通过R3的电流，故 (V1 – V-)/R1 + (V2 – V-)/R2 = (Vout – V-)/R3 代入a式，b式变为V1/R1 + V2/R2 =-Vout/R3 如果取R1=R2=R3，则上式变为Vout=V1+V2，这就是传说中的加法器了。

请看图四。因为虚断，运放同向端没有电流流过，则流过R1和R2的电流相等，同理流过R4和R3的电流也相等。故 (V1 – V+)/R1 = (V+Vout)/R3 如果R1=R2，则V+ = V2/2 如果R3=R4，则V- = (Vout + V1)/2 由虚短知 V+ = V- 所以 Vout=V2-V1 这就是传说中的减法器了。

图六电路中，由虚短知，反向输入端的电压与同向端相等，由虚断知，通过R1的电流与通过C1的电流相等。通过R1的电流 i=V1/R1 通过C1的电流i=C*dUc/dt=-C*dVout/dt 所以 Vout=((-1/(R1*C1))∫V1dt 输出电压与输入电压对时间的积分成正比,这就是传说中的积分电路了。若V1为恒定电压U，则上式变换为Vout = -U*t/(R1*C1) t 是时间，则Vout输出电压是一条从0至负电源电压按时间变化的直线。

图七中由虚断知，通过电容C1和电阻R2的电流是相等的，由虚短知，运放同向端与反向端电压是相等的。则： Vout = -i * R2 = -(R2*C1)dV1/dt 这是一个微分电路。如果V1是一个突然加入的直流电压，则输出Vout对应一个方向与V1相反的脉冲。

图八.由虚短知 Vx = V1 ……a Vy = V2 ……b 由虚断知，运放输入端没有电流流过，则R

1、R

2、R3可视为串联，通过每一个电阻的电流是相同的，电流I=(Vx-Vy)/R2 ……c 则： Vo1-Vo2=I*(R1+R2+R3) = (Vx-Vy)(R1+R2+R3)/R2 ……d 由虚断知，流过R6与流过R7的电流相等,若R6=R7，则Vw = Vo2/2 ……e 同理若R4=R5，则Vout – Vu = Vu – Vo1，故Vu = (Vout+Vo1)/2 ……f 由虚短知，Vu = Vw ……g 由efg得 Vout = Vo2 – Vo1 ……h 由dh得 Vout = (Vy –Vx)(R1+R2+R3)/R2 上式中(R1+R2+R3)/R2是定值，此值确定了差值(Vy –Vx)的放大倍数。这个电路就是传说中的差分放大电路了。

分析一个大家接触得较多的电路。很多控制器接受来自各种检测仪表的0~20mA或4~20mA电流，电路将此电流转换成电压后再送ADC转换成数字信号，图九就是这样一个典型电路。如图4~20mA电流流过采样100Ω电阻R1，在R1上会产生0.4~2V的电压差。由虚断知，运放输入端没有电流流过，则流过R3和R5的电流相等，流过R2和R4的电流相等。故： (V2-Vy)/R3 = Vy/R5 ……a (V1-Vx)/R2 = (Vx-Vout)/R4 ……b 由虚短知： Vx = Vy ……c 电流从0~20mA变化，则V1 = V2 + (0.4~2) ……d 由cd式代入b式得(V2 + (0.4~2)-Vy)/R2 = (Vy-Vout)/R4 ……e 如果R3=R2，R4=R5，则由e-a得Vout = -(0.4~2)R4/R2 ……f 图九中R4/R2=22k/10k=2.2，则f式Vout = -(0.88~4.4)V，即是说，将4~20mA电流转换成了-0.88 ~ -4.4V电压，此电压可以送ADC去处理。

电流可以转换成电压，电压也可以转换成电流。图十就是这样一个电路。上图的负反馈没有通过电阻直接反馈，而是串联了三极管Q1的发射结，大家可不要以为是一个比较器就是了。只要是放大电路，虚短虚断的规律仍然是符合的!

由虚断知，运放输入端没有电流流过，则 (Vi – V1)/R2 = (V1 – V4)/R6 ……a 同理 (V3 – V2)/R5 = V2/R4 ……b 由虚短知 V1 = V2 ……c

如果R2=R6，R4=R5，则由abc式得V3-V4=Vi 上式说明R7两端的电压和输入电压Vi相等，则通过R7的电流I=Vi/R7，如果负载RL<<100KΩ，则通过Rl和通过R7的电流基本相同。

第二篇：功率分析仪校准规范,实验报告

国家计量技术法规《功率分析仪校准规范》

实

验

报

告

《功率分析仪校准规范》编制小组 2020 年 09 月 08 日

目目

录

1.试验目的……………………………………………………………………………………1 2.试验方法……………………………………………………………………………………2 3.试验所用设备………………………………………………………………………………3 4.试验地点及条件……………………………………………………………………………4 5.试验结果……………………………………………………………………………………4 6.试验结论……………………………………………………………………………………17 7.试验人员……………………………………………………………………………………17 8.试验时间……………………………………………………………………………………17

《功率分析仪校准规范》

实验报告

1 1 试验目的

在《功率分析仪校准规范》制定过程中，为了合理的确定各校准项目的技术要求及校准方法，我们选取典型的功率分析仪作为校准对象（详见表 1），按照校准规范制定的校准项目和校准方法进行校准，验证该校准规范的正确性、可行性和可操作性。

表 1 功率分析仪信息

型

号编

号制造厂主要技术指标 LMG650 功率分析仪

德国 GMC 功率精度：0.015%读数+ 0.01%量程 NORMA 4000CN 功率分析仪

美国 FLUKE 功率准确度：0.03%(0.02%读数+0.01%量程) WT3000 型功率分析仪

日本 YOKO 电压、电流基本精度：读数的 0.01% 基本功率精度：读数的 0.02%

2 2 试验方法

采用规范中确定的校准方法校准功率分析仪相应校准项目，见表 2。

表 2 规范中校准项目与校准方法的条款对应表

序号校准项目校准方法的条款 1 交流电压 6.2.3 2 交流电流 6.2.4 3 交流功率 6.2.5 4 相位（功率因数）

6.2.6

2 5 频率 6.2.7 6 直流电压 6.2.8 7 直流电流 6.2.9 8 直流功率 6.2.10

3 3 试验所用设备

试验所用测量标准及设备信息如表 3 所示。

表 3 试验所用测量标准及设备信息设备名称设备型号技术指标多功能标准源 10mV~1000 V 10 Hz~1MHz 0.003% 交流功率标准源 10 mV~600 V 10 mA~50 A DC~1 kHz 0.005% 电压/电流交直流转换标准装置 ACV：

10mV~1000V 10Hz~1MHz ACI：

10mA~100A 10Hz~100kHz ACV: 0.005%

(k=2) ACI: 0.01%

(k=2) 宽频电阻分压器 ACV: 10V~600V 相位误差：

0.01%

(k=2) 高精度分流器 ACI: 10mA~100A DCI: 10mA~100A 相位误差：

0.01%

(k=2) DCI：

0.002%

(k=2) 数字多用表 3458A DCV: 10 mV~1000 V DCV：

0.005% （k=2）

4 4 试验地点及条件

环境温度：(203)℃ 相对湿度：35%～75% 供电电源：电压(22022)V，频率(500.5)Hz 试验地点：

3 5 5 试验结果

5.1 NORMA 4000CN 型功率分析仪，0.03 级（一）交流电压测量量程测量电压频率（Hz）

名义值(V) 实测值（V）

不确定度（k=2）

Auto 60 V 50 60.00

60.00

2×10 -4

100 V 50 100.00

100.00

1×10 -4 150 V 50 150.00

150.00

1×10 -4 220 V 50 220.00

219.99

1×10 -4

300 V 50 300.00

299.98

1×10 -4 400 V 50 400.00

399.98

1×10 -4 0.6 kV 50 600.0

599.9

1×10 -4

（二）交流电流测量量程测量电流频率（Hz）

名义值 (A) 实测值 (A) 不确定度（k=2）

Auto 0.5 A 50 0.5000

0.5001

2×10 -4

1 A 50 1.0000

0.9997

1×10 -4 2 A 50 2.0000

1.9994

1×10 -4 5 A 50 5.000

5.000

1×10 -4

10 A 50 10.000

10.001

1×10 -4 20 A 50 20.000

20.004

1×10 -4

（三）交流功率测量输入电压

输入电流

相位

频率

名义值（W）

实测值（W）

不确定度（k=2）

60 V 5 A 1 50 Hz 300.00

300.06

2×10 -4

100 V 0.5 A 1 50 Hz 50.000

49.993

2×10 -4 100 V 1 A 1 50 Hz 100.00

99.98

2×10 -4 100 V 2 A 1 50 Hz 200.00

199.95

2×10 -4

100 V 5 A 1 50 Hz 500.00

500.13

2×10 -4 100 V 5 A 0.5 L 50 Hz 250.00

250.06

2×10 -4 100 V 5 A 0.5 C 50 Hz 250.00

250.09

2×10 -4

100 V 10 A 1 50 Hz 1000.0

1000.3

2×10 -4

150 V 5 A 1 50 Hz 750.00

750.20

2×10 -4 220 V 0.5 A 1 50 Hz 110.00

109.98

2×10 -4 220 V 1 A 1 50 Hz 220.00

219.93

2×10 -4

220 V 2 A 1 50 Hz 440.00

439.90

2×10 -4 220 V 5 A 1 50 Hz 1100.0

1099.9

2×10 -4 220 V 5 A 0.5 L 50 Hz 550.00

549.98

2×10 -4

220 V 5 A 0.5 C 50 Hz 550.00

550.01

2×10 -4

220 V 10 A 1 50 Hz 2200.0

2199.7

2×10 -4 300 V 5 A 1 50 Hz 1500.0

1500.2

2×10 -4 500 V 1 A 1 50 Hz 500.00

499.79

2×10 -4

500 V 5 A 1 50 Hz 2500.0

2500.2

2×10 -4 500 V 10 A 1 50 Hz 5000.0

5000.1

2×10 -4

4 5.2

WT3000 型功率分析仪，0.02 级

（一）直流功率测量量程输入电压输入电流标准值 W）

示值（W）

不确定度 (V/V) k=2 Auto 100 V 0.5 A 50.0000

50.0076

5×10 -5

100 V 1 A 100.000

100.021

5×10 -5

100 V 2 A 200.000

200.035

5×10 -5

100 V 5 A 500.000

500.046

5×10 -5

100 V 10 A 1000.00

1000.15

5×10 -5

100 V 20 A 2000.00

2000.43

5×10 -5

200 V 0.5 A 100.000

100.009

5×10 -5

200 V 1 A 200.000

200.021

5×10 -5

200 V 2 A 400.000

400.058

5×10 -5

200 V 5 A 1000.00

1000.10

5×10 -5

200 V 10 A 2000.00

2000.27

5×10 -5

200 V 20 A 4000.00

4000.71

5×10 -5

220 V 1 A 220.000

220.045

5×10 -5

220 V 5 A 1100.00

1100.11

5×10 -5

220 V 10 A 2200.00

2200.45

5×10 -5

220 V 20 A 4400.00

4400.84

5×10 -5

380 V 1 A 380.000

380.081

5×10 -5

380 V 5 A 1900.00

1900.20

5×10 -5

380 V 10 A 3800.00

3800.79

5×10 -5

380 V 20 A 7600.0

7601.4

5×10 -5

600 V 1 A 600.000

600.117

5×10 -5

600 V 5 A 3000.00

3000.18

5×10 -5

600 V 10 A 6000.00

6000.87

5×10 -5

600 V 20 A 12000.0

12002.2

5×10 -5

（二）交流电压测量量程电压频率（Hz）

标准值（V）

示值（V）

不确定度 (V/V) k=2 Auto 10 V 55 10.0000

10.0005

5×10 -5

10 V 400 10.0000

10.0007

5×10 -5

10 V 1 k 10.0000

10.0009

5×10 -5

10 V 5 k 10.0000

10.0018

5×10 -5

10 V 10 k 10.0000

10.0012

5×10 -5

10 V 20 k 10.0000

10.0033

1×10 -4

10 V 50 k 10.0000

10.0064

1×10 -4

10 V 100 k 10.0000

10.0272

1×10 -4

100 V 55 100.000

100.006

5×10 -5

100 V 400 100.000

100.007

5×10 -5

100 V 1 k 100.000

100.009

5×10 -5

100 V 5 k 100.000

100.024

5×10 -5

100 V 10 k 100.000

100.033

5×10 -5

100 V 20 k 100.000

100.050

1×10 -4

100 V 50 k 100.000

100.111

1×10 -4

100 V 100 k 100.000

100.330

1×10 -4

200 V 55 200.000

200.005

5×10 -5

200 V 400 200.000

200.009

5×10 -5

200 V 1 k 200.000

200.014

5×10 -5

200 V 5 k 200.000

200.054

5×10 -5

200 V 10 k 200.000

200.083

5×10 -5

200 V 20 k 200.000

200.093

1×10 -4

200 V 50 k 200.000

200.229

1×10 -4

200 V 100 k 200.000

200.661

1×10 -4

220 V 55 220.000

220.003

5×10 -5

220 V 400 220.000

220.006

5×10 -5

220 V 1 k 220.000

220.012

5×10 -5

380 V 55 380.000

380.005

5×10 -5

380 V 400 380.000

380.012

5×10 -5

380 V 1 k 380.000

380.019

5×10 -5

500 V 55 500.000

500.017

5×10 -5

500 V 400 500.000

500.025

5×10 -5

500 V 1 k 500.000

500.039

5×10 -5

1000 V 55 1000.00

1000.02

5×10 -5

1000 V 400 1000.00

1000.04

5×10 -5

1000 V 1 k 1000.00

1000.06

5×10 -5

（三）交流电流测量量程电压频率（Hz）

标准值（A）

示值（A）

不确定度 (A/A) k=2 Auto 20 mA 55 0.020000

0.019990

1×10 -4

20 mA 400 0.020000

0.019989

1×10 -4

20 mA 1 k 0.020000

0.019991

1×10 -4

100 mA 55 0.100000

0.100008

5×10 -5

100 mA 400 0.100000

0.100011

5×10 -5

100 mA 1 k 0.100000

0.100034

5×10 -5

100 mA 5 k 0.100000

0.100061

5×10 -5

100 mA 10 k 0.100000

0.100055

5×10 -5

100 mA 20 k 0.100000

0.100074

1×10 -4

100 mA 50 k 0.100000

0.100077

1×10 -4

100 mA 100 k 0.100000

0.100042

1×10 -4

200 mA 55 0.200000

0.200022

5×10 -5

200 mA 400 0.200000

0.200040

5×10 -5

200 mA 1 k 0.200000

0.200072

5×10 -5

200 mA 5 k 0.200000

0.200119

5×10 -5

200 mA 10 k 0.200000

0.200116

5×10 -5

200 mA 20 k 0.200000

0.200153

1×10 -4

200 mA 50 k 0.200000

0.200168

1×10 -4

200 mA 100 k 0.200000

0.200073

1×10 -4

500 mA 55 0.500000

0.500072

5×10 -5

500 mA 400 0.500000

0.500078

5×10 -5

500 mA 1 k 0.500000

0.500171

5×10 -5

500 mA 5 k 0.500000

0.500296

5×10 -5

500 mA 10 k 0.500000

0.500274

5×10 -5

500 mA 20 k 0.500000

0.500370

1×10 -4

500 mA 50 k 0.500000

0.500408

1×10 -4

500 mA 100 k 0.500000

0.500194

1×10 -4

1 A 55 1.00000

1.00014

5×10 -5

1 A 400 1.00000

1.00022

5×10 -5

1 A 1 k 1.00000

1.00042

5×10 -5

1 A 5 k 1.00000

1.00066

5×10 -5

1 A 10 k 1.00000

1.00066

5×10 -5

1 A 20 k 1.00000

1.00077

1×10 -4

1 A 50 k 1.00000

1.00092

1×10 -4

1 A 100 k 1.00000

1.00065

1×10 -4

2 A 55 2.00000

2.00030

5×10 -5

2 A 400 2.00000

2.00046

5×10 -5

2 A 1 k 2.00000

2.00085

5×10 -5

5 A 55 5.00000

5.00038

5×10 -5

5 A 400 5.00000

5.00050

5×10 -5

5 A 1 k 5.00000

5.00073

5×10 -5

10 A 55 10.0000

10.0017

1×10 -4

10 A 400 10.0000

10.0020

1×10 -4

10 A 1 k 10.0000

10.0025

1×10 -4

10 A 5 k 10.0000

10.0028

1×10 -4

10 A 10 k 10.0000

10.0031

1×10 -4

10 A 20 k 10.0000

10.0045

1×10 -4

20 A 55 20.0000

20.0050

1×10 -4

20 A 400 20.0000

20.0054

1×10 -4

20 A 1 k 20.0000

20.0063

1×10 -4

（四）交流功率测量输入电压输入电流功率因数频率标准值(W) 示值 (W) 不确定度（W/W）k=2 100 V 0.5 A 1 55 Hz 50.0000

50.0055

1×10 -4 100 V 0.5 A 1 400 Hz 50.0000

50.0103

1×10 -4

100 V 0.5 A 1 1 kHz 50.0000

50.0214

1×10 -4 100 V 1 A 1 55 Hz 100.000

99.977

1×10 -4

100 V 1 A 1 400 Hz 100.000

99.986

1×10 -4 100 V 1 A 1 1 kHz 100.000

100.006

1×10 -4

100 V 1 A 1 5 kHz 100.000

100.045

1×10 -4 100 V 1 A 1 10 kHz 100.000

100.049

1×10 -4

100 V 1 A 1 20 kHz 100.000

100.076

1×10 -4 100 V 1 A 1 50 kHz 100.000

100.140

2×10 -4 100 V 1 A 1 100 kHz 100.000

100.312

2×10 -4

100 V 2 A 1 55 Hz 200.000

200.044

1×10 -4 100 V 2 A 1 400 Hz 200.000

200.063

1×10 -4

100 V 2 A 1 1 kHz 200.000

200.108

1×10 -4 100 V 5 A 1 55 Hz 500.000

499.968

1×10 -4

100 V 5 A 1 400 Hz 500.000

499.989

1×10 -4

7 100 V 5 A 1 1 kHz 500.000

500.031

1×10 -4

100 V 10 A 1 55 Hz 1000.00

1000.30

1×10 -4 100 V 10 A 1 400 Hz 1000.00

1000.34

1×10 -4

100 V 10 A 1 1 kHz 1000.00

1000.42

1×10 -4 100 V 10 A 1 5 kHz 1000.00

999.84

1×10 -4

100 V 10 A 1 10 kHz 1000.00

999.90

1×10 -4 100 V 10 A 1 20 kHz 1000.00

1000.22

1×10 -4

100 V 20 A 1 55 Hz 2000.00

2000.26

1×10 -4 100 V 20 A 1 400 Hz 2000.00

2000.36

1×10 -4 100 V 20 A 1 1 kHz 2000.00

2000.49

1×10 -4

100 V 5 A 0.5 L 55 Hz 250.000

250.040

1×10 -4 100 V 5 A 0.5 L 400 Hz 250.000

250.033

1×10 -4

100 V 5 A 0.5 L 1 kHz 250.000

250.002

1×10 -4 100 V 5 A 0.5 L 5 kHz 250.000

248.638

1×10 -4

100 V 5 A 0.5 L 10 kHz 250.000

249.073

1×10 -4 100 V 5 A 0.5 L 20 kHz 250.000

249.147

1×10 -4

100 V 5 A 0.5 C 55 Hz 250.000

250.042

1×10 -4 100 V 5 A 0.5 C 400 Hz 250.000

250.029

1×10 -4

100 V 5 A 0.5 C 1 kHz 250.000

250.044

1×10 -4 100 V 5 A 0.5 C 5 kHz 250.000

251.659

1×10 -4

100 V 5 A 0.5 C 10 kHz 250.000

251.185

1×10 -4 100 V 5 A 0.5 C 20 kHz 250.000

251.194

1×10 -4

200 V 0.5 A 1 55 Hz 100.000

100.005

1×10 -4 200 V 0.5 A 1 400 Hz 100.000

100.015

1×10 -4

200 V 0.5 A 1 1 kHz 100.000

100.037

1×10 -4 200 V 1 A 1 55 Hz 200.000

199.948

1×10 -4

200 V 1 A 1 400 Hz 200.000

199.962

1×10 -4 200 V 1 A 1 1 kHz 200.000

200.011

1×10 -4

200 V 1 A 1 5 kHz 200.000

200.095

1×10 -4 200 V 1 A 1 10 kHz 200.000

200.115

1×10 -4

200 V 1 A 1 20 kHz 200.000

200.141

1×10 -4 200 V 1 A 1 50 kHz 200.000

200.285

2×10 -4

200 V 1 A 1 100 kHz 200.000

200.639

2×10 -4 200 V 2 A 1 55 Hz 400.000

400.065

1×10 -4 200 V 2 A 1 400 Hz 400.000

400.099

1×10 -4

200 V 2 A 1 1 kHz 400.000

400.195

1×10 -4 200 V 5 A 1 55 Hz 1000.00

999.81

1×10 -4

200 V 5 A 1 400 Hz 1000.00

999.85

1×10 -4 200 V 5 A 1 1 kHz 1000.00

999.94

1×10 -4

200 V 10 A 1 55 Hz 2000.00

2000.00

1×10 -4 200 V 10 A 1 400 Hz 2000.00

2000.08

1×10 -4

200 V 10 A 1 1 kHz 2000.00

2000.24

1×10 -4 200 V 10 A 1 5 kHz 2000.00

1999.85

1×10 -4

200 V 10 A 1 10 kHz 2000.00

2000.05

1×10 -4 200 V 10 A 1 20 kHz 2000.00

2000.48

1×10 -4

200 V 20 A 1 55 Hz 4000.00

4000.41

1×10 -4 200 V 20 A 1 400 Hz 4000.00

4000.56

1×10 -4

200 V 20 A 1 1 kHz 4000.00

4000.82

1×10 -4 200 V 5 A 0.5 L 55 Hz 500.00

500.07

1×10 -4

200 V 5 A 0.5 L 400 Hz 500.00

500.10

1×10 -4

8 200 V 5 A 0.5 L 1 kHz 500.00

500.03

1×10 -4

200 V 5 A 0.5 L 5 kHz 500.00

497.27

1×10 -4 200 V 5 A 0.5 L 10 kHz 500.00

498.36

1×10 -4

200 V 5 A 0.5 L 20 kHz 500.00

498.68

1×10 -4 200 V 5 A 0.5 C 55 Hz 500.00

500.09

1×10 -4

200 V 5 A 0.5 C 400 Hz 500.00

500.07

1×10 -4 200 V 5 A 0.5 C 1 kHz 500.00

500.13

1×10 -4

200 V 5 A 0.5 C 5 kHz 500.00

503.20

1×10 -4 200 V 5 A 0.5 C 10 kHz 500.00

502.20

1×10 -4 200 V 5 A 0.5 C 20 kHz 500.00

501.95

1×10 -4

220 V 1 A 1 55 Hz 220.000

220.027

1×10 -4 220 V 1 A 1 400 Hz 220.000

220.048

1×10 -4

220 V 1 A 1 1 kHz 220.000

220.097

1×10 -4 220 V 5 A 1 55 Hz 1100.00

1099.79

1×10 -4

220 V 5 A 1 400 Hz 1100.00

1099.83

1×10 -4 220 V 5 A 1 1 kHz 1100.00

1099.91

1×10 -4

220 V 10 A 1 55 Hz 2200.00

2199.94

1×10 -4 220 V 10 A 1 400 Hz 2200.00

2200.04

1×10 -4

220 V 10 A 1 1 kHz 2200.00

2200.22

1×10 -4 220 V 20 A 1 55 Hz 4400.00

4400.16

1×10 -4

220 V 20 A 1 400 Hz 4400.00

4400.39

1×10 -4 220 V 20 A 1 1 kHz 4400.00

4400.72

1×10 -4

220 V 5 A 0.5 L 55 Hz 550.00

550.21

1×10 -4 220 V 5 A 0.5 L 400 Hz 550.00

550.16

1×10 -4

220 V 5 A 0.5 L 1 kHz 550.00

550.25

1×10 -4 220 V 5 A 0.5 C 55 Hz 550.00

550.10

1×10 -4

220 V 5 A 0.5 C 400 Hz 550.00

550.11

1×10 -4 220 V 5 A 0.5 C 1 kHz 550.00

550.18

1×10 -4

380 V 1 A 1 55 Hz 380.000

380.025

1×10 -4 380 V 1 A 1 400 Hz 380.000

380.057

1×10 -4

380 V 1 A 1 1 kHz 380.000

380.147

1×10 -4 380 V 5 A 1 55 Hz 1900.00

1899.35

1×10 -4

380 V 5 A 1 400 Hz 1900.00

1899.43

1×10 -4 380 V 5 A 1 1 kHz 1900.00

1899.58

1×10 -4 380 V 10 A 1 55 Hz 3800.00

3799.19

1×10 -4

380 V 10 A 1 400 Hz 3800.00

3799.36

1×10 -4 380 V 10 A 1 1 kHz 3800.00

3799.66

1×10 -4

380 V 20 A 1 55 Hz 7600.0

7600.5

1×10 -4 380 V 20 A 1 400 Hz 7600.0

7600.9

1×10 -4

380 V 20 A 1 1 kHz 7600.0

7601.4

1×10 -4 380 V 5 A 0.5 L 55 Hz 950.00

950.10

1×10 -4

380 V 5 A 0.5 L 400 Hz 950.00

950.08

1×10 -4 380 V 5 A 0.5 L 1 kHz 950.00

950.09

1×10 -4

380 V 5 A 0.5 C 55 Hz 950.00

950.12

1×10 -4 380 V 5 A 0.5 C 400 Hz 950.00

950.10

1×10 -4

380 V 5 A 0.5 C 1 kHz 950.00

950.24

1×10 -4 600 V 1 A 1 55 Hz 600.000

600.035

1×10 -4

600 V 1 A 1 400 Hz 600.000

600.093

1×10 -4 600 V 1 A 1 1 kHz 600.000

600.229

1×10 -4

600 V 5 A 1 55 Hz 3000.00

2999.06

1×10 -4

9 600 V 5 A 1 400 Hz 3000.00

2999.17

1×10 -4

600 V 5 A 1 1 kHz 3000.00

2999.39

1×10 -4 600 V 10 A 1 55 Hz 6000.00

5998.58

1×10 -4

600 V 10 A 1 400 Hz 6000.00

5998.82

1×10 -4 600 V 10 A 1 1 kHz 6000.00

5999.26

1×10 -4

600 V 20 A 1 55 Hz 12000.0

12001.0

1×10 -4 600 V 20 A 1 400 Hz 12000.0

12001.6

1×10 -4

600 V 20 A 1 1 kHz 12000.0

12002.4

1×10 -4

（五）相位测量输入电压输入电流相位频率标准值

(°) 示值

(°) 不确定度 (°) k=2 100 V 5 A 0 ° 50 Hz 0.000

0.001

100 V 5 A 30 ° 50 Hz 30.000 30.001 0.001 100 V 5 A 60 ° 50 Hz 60.000 60.002 0.001 100 V 5 A 90 ° 50 Hz 90.000 90.002 0.001 100 V 5 A 120 ° 50 Hz 120.000 120.002 0.001 100 V 5 A 150 ° 50 Hz 150.000 150.003 0.001 100 V 5 A 180 ° 50 Hz 180.000 180.004 0.001 100 V 5 A 210 ° 50 Hz 210.000 210.004 0.001 100 V 5 A 240 ° 50 Hz 240.000 240.006 0.002 100 V 5 A 270 ° 50 Hz 270.000 270.009 0.002 100 V 5 A 0 ° 1 kHz 0.000

0.001

0.001 100 V 5 A 30 ° 1 kHz 30.000 30.003 0.001 100 V 5 A 60 ° 1 kHz 60.000 60.004 0.001 100 V 5 A 90 ° 1 kHz 90.000 90.005 0.001 100 V 5 A 120 ° 1 kHz 120.000 120.009 0.001 100 V 5 A 150 ° 1 kHz 150.000 150.010 0.001 100 V 5 A 180 ° 1 kHz 180.000 180.015 0.002 100 V 5 A 210 ° 1 kHz 210.000 210.022 0.002 100 V 5 A 240 ° 1 kHz 240.000 240.025 0.002 100 V 5 A 270 ° 1 kHz 270.000 270.025 0.002 200 V 5 A 30 ° 50 Hz 30.000 30.001 0.001 200 V 5 A 60 ° 50 Hz 60.000 60.002 0.001 200 V 5 A 30 ° 1 kHz 30.000 30.003 0.001 200 V 5 A 60 ° 1 kHz 60.000 60.004 0.001

10 5.3

LMG650 型功率分析仪， 0.03 级

（一）通道 CH1 交流电压测量

单位：V 量程电压频率（Hz）

名义值实测值不确定度（k=2）

Auto 10 V 50 10.0000 10.0004

5×10 -5

10 V 400 10.0000 10.0001

5×10 -5

10 V 1 k 10.0000 10.0002

5×10 -5

10 V 5 k 10.0000 10.0020

5×10 -5

10 V 10 k 10.0000 10.0060

5×10 -5

10 V 20 k 10.0000 10.0192

1×10 -4

10 V 50 k 10.0000 10.0505

1×10 -4

10 V 100 k 10.0000 10.0207

1×10 -4

100 V 50 100.000 100.005

5×10 -5

100 V 400 100.000 100.002

5×10 -5

100 V 1 k 100.000 100.004

5×10 -5

100 V 5 k 100.000 100.020

5×10 -5

100 V 10 k 100.000 100.060

5×10 -5

100 V 20 k 100.000 100.190

1×10 -4

100 V 50 k 100.000 100.504

1×10 -4

100 V 100 k 100.000 100.212

1×10 -4

220 V 50 220.000 219.999

5×10 -5

220 V 400 220.000 220.008

5×10 -5

220 V 1 k 220.000 220.006

5×10 -5

380 V 50 380.000 380.003

5×10 -5

380 V 400 380.000 379.996

5×10 -5

380 V 1 k 380.000 380.006

5×10 -5

500 V 50 500.000 499.992

5×10 -5

500 V 400 500.000 499.986

5×10 -5

500 V 1 k 500.000 499.994

5×10 -5

1000 V 50 1000.00 999.93

5×10 -5

1000 V 400 1000.00 999.95

5×10 -5

1000 V 1 k 1000.00 999.96

5×10 -5

通道 CH2 交流电压测量

单位：V 量程电压频率（Hz）

名义值实测值不确定度（k=2）

Auto 10 V 50 10.0000 10.0007

5×10 -5

10 V 400 10.0000 10.0008

5×10 -5

10 V 1 k 10.0000 10.0009

5×10 -5

10 V 5 k 10.0000 10.0026

5×10 -5

10 V 10 k 10.0000 10.0062

5×10 -5

10 V 20 k 10.0000 10.0182

1×10 -4

10 V 50 k 10.0000 10.0471

1×10 -4

10 V 100 k 10.0000 10.0219

1×10 -4

100 V 50 100.000 100.009

5×10 -5

100 V 400 100.000 100.009

5×10 -5

100 V 1 k 100.000 100.010

5×10 -5

100 V 5 k 100.000 100.026

5×10 -5

100 V 10 k 100.000 100.062

5×10 -5

100 V 20 k 100.000 100.181

1×10 -4

100 V 50 k 100.000 100.471

1×10 -4

100 V 100 k 100.000 100.224

1×10 -4

220 V 50 220.000 220.010

5×10 -5

220 V 400 220.000 220.015

5×10 -5

220 V 1 k 220.000 220.018

5×10 -5

380 V 50 380.000 380.011

5×10 -5

380 V 400 380.000 380.018

5×10 -5

380 V 1 k 380.000 380.021

5×10 -5

500 V 50 500.000 500.016

5×10 -5

500 V 400 500.000 500.022

5×10 -5

500 V 1 k 500.000 500.025

5×10 -5

1000 V 50 1000.00 1000.00

5×10 -5

1000 V 400 1000.00 1000.01

5×10 -5

1000 V 1 k 1000.00 1000.05

5×10 -5

通道 CH3 交流电压测量

单位：V 量程电压频率（Hz）

名义值实测值不确定度（k=2）

Auto 10 V 50 10.0000 10.0007

5×10 -5

10 V 400 10.0000 10.0008

5×10 -5

10 V 1 k 10.0000 10.0008

5×10 -5

10 V 5 k 10.0000 10.0025

5×10 -5

10 V 10 k 10.0000 10.0063

5×10 -5

10 V 20 k 10.0000 10.0187

1×10 -4

10 V 50 k 10.0000 10.0482

1×10 -4

10 V 100 k 10.0000 10.0194

1×10 -4

100 V 50 100.000 100.007

5×10 -5

100 V 400 100.000 100.008

5×10 -5

100 V 1 k 100.000 100.011

5×10 -5

100 V 5 k 100.000 100.025

5×10 -5

100 V 10 k 100.000 100.063

5×10 -5

100 V 20 k 100.000 100.187

1×10 -4

100 V 50 k 100.000 100.483

1×10 -4

100 V 100 k 100.000 100.199

1×10 -4

220 V 50 220.000 220.006

5×10 -5

220 V 400 220.000 220.013

5×10 -5

220 V 1 k 220.000 220.016

5×10 -5

380 V 50 380.000 380.005

5×10 -5

380 V 400 380.000 380.014

5×10 -5

380 V 1 k 380.000 380.017

5×10 -5

500 V 50 500.000 500.005

5×10 -5

500 V 400 500.000 500.011

5×10 -5

500 V 1 k 500.000 500.004

5×10 -5

1000 V 50 1000.00 999.95

5×10 -5

1000 V 400 1000.00 999.97

5×10 -5

1000 V 1 k 1000.00 1000.01

5×10 -5

（二）通道 CH1 交流电流测量

单位：A 量程电流频率（Hz）

名义值实测值不确定度（k=2）

Auto 20 mA 50 0.0200000

0.0200038 5×10 -5

20 mA 400 0.0200000

0.0200037 5×10 -5

20 mA 1 k 0.0200000

0.0200035 5×10 -5

100 mA 50 0.100000

0.100012 5×10 -5

100 mA 400 0.100000

0.100013 5×10 -5

100 mA 1 k 0.100000

0.100013 5×10 -5

100 mA 5 k 0.100000

0.100026 5×10 -5

100 mA 10 k 0.100000

0.100046 5×10 -5

100 mA 20 k 0.100000

0.100107 5×10 -5

200 mA 50 0.200000

0.200019 5×10 -5

200 mA 400 0.200000

0.200019 5×10 -5

200 mA 1 k 0.200000

0.200020 5×10 -5

500 mA 50 0.500000

0.500073 5×10 -5

500 mA 400 0.500000

0.500075 5×10 -5

500 mA 1 k 0.500000

0.500083 5×10 -5

1 A 50 1.00000

1.00021

5×10 -5

1 A 400 1.00000

1.00019

5×10 -5

1 A 1 k 1.00000

1.00019

5×10 -5

1 A 5 k 1.00000

1.00032

5×10 -5

1 A 10 k 1.00000

1.00063

5×10 -5

1 A 20 k 1.00000

1.00122

1×10 -4

1 A 50 k 1.00000

1.00284

1×10 -4

1 A 100 k 1.00000

1.00329

1×10 -4

2 A 50 2.00000

2.00039

5×10 -5

2 A 400 2.00000

2.00035

5×10 -5

2 A 1 k 2.00000

2.00034

5×10 -5

5 A 50 5.00000

5.00060

5×10 -5

5 A 400 5.00000

5.00076

5×10 -5

5 A 1 k 5.00000

5.00123

5×10 -5

10 A 50 10.0000

10.0040

1×10 -4

10 A 400 10.0000

10.0043

1×10 -4

10 A 1 k 10.0000

10.0054

1×10 -4

10 A 5 k 10.0000

10.0142

1×10 -4

10 A 10 k 10.0000

10.0226

1×10 -4

10 A 20 k 10.0000

10.0400

1×10 -4

20 A 50 20.0000

20.0276

1×10 -4

20 A 400 20.0000

20.0274

1×10 -4

20 A 1 k 20.0000

20.0290

1×10 -4

通道 CH2 交流电流测量

单位：A 量程电流频率（Hz）

名义值实测值不确定度（k=2）

Auto 20 mA 50 0.0200000

0.0200034 5×10 -5

20 mA 400 0.0200000

0.0200035 5×10 -5

20 mA 1 k 0.0200000

0.0200037 5×10 -5

100 mA 50 0.100000

0.100018 5×10 -5

100 mA 400 0.100000

0.100019 5×10 -5

100 mA 1 k 0.100000

0.100020 5×10 -5

100 mA 5 k 0.100000

0.100033 5×10 -5

100 mA 10 k 0.100000

0.100056 5×10 -5

100 mA 20 k 0.100000

0.100120 5×10 -5

200 mA 50 0.200000

0.200031 5×10 -5

200 mA 400 0.200000

0.200032 5×10 -5

200 mA 1 k 0.200000

0.200034 5×10 -5

500 mA 50 0.500000

0.500107 5×10 -5

500 mA 400 0.500000

0.500109 5×10 -5

500 mA 1 k 0.500000

0.500118 5×10 -5

1 A 50 1.00000

1.00020

5×10 -5

1 A 400 1.00000

1.00021

5×10 -5

1 A 1 k 1.00000

1.00021

5×10 -5

1 A 5 k 1.00000

1.00023

5×10 -5

1 A 10 k 1.00000

1.00038

5×10 -5

1 A 20 k 1.00000

1.00064

1×10 -4

1 A 50 k 1.00000

1.00167

1×10 -4

1 A 100 k 1.00000

1.00170

1×10 -4

2 A 50 2.00000

2.00038

5×10 -5

2 A 400 2.00000

2.00037

5×10 -5

2 A 1 k 2.00000

2.00036

5×10 -5

5 A 50 5.00000

5.00051

5×10 -5

5 A 400 5.00000

5.00041

5×10 -5

5 A 1 k 5.00000

5.00127

5×10 -5

10 A 50 10.0000

10.0017

1×10 -4

10 A 400 10.0000

10.0021

1×10 -4

10 A 1 k 10.0000

10.0024

1×10 -4

10 A 5 k 10.0000

10.0104

1×10 -4

10 A 10 k 10.0000

10.0171

1×10 -4

10 A 20 k 10.0000

10.0275

1×10 -4

20 A 50 20.0000

20.0104

1×10 -4

20 A 400 20.0000

20.0091

1×10 -4

20 A 1 k 20.0000

20.0083

1×10 -4

通道 CH3 交流电流测量

单位：A 量程电流频率（Hz）

名义值实测值不确定度（k=2）

Auto 20 mA 50 0.0200000

0.0200038 5×10 -5

20 mA 400 0.0200000

0.0200034 5×10 -5

20 mA 1 k 0.0200000

0.0200037 5×10 -5

100 mA 50 0.100000

0.100019 5×10 -5

100 mA 400 0.100000

0.100018 5×10 -5

100 mA 1 k 0.100000

0.100018 5×10 -5

100 mA 5 k 0.100000

0.100031 5×10 -5

100 mA 10 k 0.100000

0.100055 5×10 -5

100 mA 20 k 0.100000

0.100121 5×10 -5

200 mA 50 0.200000

0.200034 5×10 -5

200 mA 400 0.200000

0.200026 5×10 -5

200 mA 1 k 0.200000

0.200031 5×10 -5

500 mA 50 0.500000

0.500097 5×10 -5

500 mA 400 0.500000

0.500103 5×10 -5

500 mA 1 k 0.500000

0.500116 5×10 -5

1 A 50 1.00000

1.00023

5×10 -5

1 A 400 1.00000

1.00024

5×10 -5

1 A 1 k 1.00000

1.00023

5×10 -5

1 A 5 k 1.00000

1.00023

5×10 -5

1 A 10 k 1.00000

1.00035

5×10 -5

1 A 20 k 1.00000

1.00049

1×10 -4

1 A 50 k 1.00000

1.00121

1×10 -4

1 A 100 k 1.00000

1.00088

1×10 -4

2 A 50 2.00000

2.00040

5×10 -5

2 A 400 2.00000

2.00037

5×10 -5

2 A 1 k 2.00000

2.00034

5×10 -5

5 A 50 5.00000

5.00083

5×10 -5

5 A 400 5.00000

5.00091

5×10 -5

5 A 1 k 5.00000

5.00135

5×10 -5

10 A 50 10.0000

10.0025

1×10 -4

10 A 400 10.0000

10.0026

1×10 -4

10 A 1 k 10.0000

10.0034

1×10 -4

10 A 5 k 10.0000

10.0118

1×10 -4

10 A 10 k 10.0000

10.0198

1×10 -4

10 A 20 k 10.0000

10.0364

1×10 -4

20 A 50 20.0000

20.0129

1×10 -4

20 A 400 20.0000

20.0142

1×10 -4

20 A 1 k 20.0000

20.0161

1×10 -4

15 （三）通道 CH1 交流功率测量输入电压

输入电流

功率因数

频率

名义值（W）

实测值（W）

不确定度（k=2）

100 V 0.5 A 1 50 Hz 50.0000

50.0038

1×10 -4 100 V 0.5 A 1 400 Hz 50.0000

50.0044

1×10 -4 100 V 0.5 A 1 1 kHz 50.0000

50.0052

1×10 -4

100 V 1 A 1 50 Hz 100.000

100.013

1×10 -4 100 V 1 A 1 400 Hz 100.000

100.011

1×10 -4 100 V 1 A 1 1 kHz 100.000

100.012

1×10 -4 100 V 1 A 1 5 kHz 100.000

100.036

1×10 -4

100 V 1 A 1 10 kHz 100.000

100.108

1×10 -4 100 V 1 A 1 20 kHz 100.000

100.299

1×10 -4 100 V 2 A 1 50 Hz 200.000

200.020

1×10 -4

100 V 2 A 1 400 Hz 200.000

200.018

1×10 -4 100 V 2 A 1 1 kHz 200.000

200.020

1×10 -4 100 V 5 A 1 50 Hz 500.000

500.045

1×10 -4

100 V 5 A 1 400 Hz 500.000

500.049

1×10 -4 100 V 5 A 1 1 kHz 500.000

500.071

1×10 -4 100 V 10 A 1 50 Hz 1000.00

1000.25

1×10 -4

100 V 10 A 1 400 Hz 1000.00

1000.29

1×10 -4 100 V 10 A 1 1 kHz 1000.00

1000.42

1×10 -4 100 V 10 A 1 5 kHz 1000.00

1001.36

1×10 -4

100 V 10 A 1 10 kHz 1000.00

1002.62

1×10 -4 100 V 10 A 1 20 kHz 1000.00

1005.69

1×10 -4

100 V 20 A 1 50 Hz 2000.00

2002.09

1×10 -4 100 V 20 A 1 400 Hz 2000.00

2002.18

1×10 -4 100 V 20 A 1 1 kHz 2000.00

2002.52

1×10 -4

100 V 5 A 0.5 L 50 Hz 250.000

250.023

1×10 -4 100 V 5 A 0.5 L 400 Hz 250.000

250.033

1×10 -4 100 V 5 A 0.5 L 1 kHz 250.000

250.067

1×10 -4

100 V 5 A 0.5 L 5 kHz 250.000

250.141

1×10 -4 100 V 5 A 0.5 L 10 kHz 250.000

250.278

1×10 -4 100 V 5 A 0.5 L 20 kHz 250.000

250.847

1×10 -4

100 V 5 A 0.5 C 50 Hz 250.000

250.025

1×10 -4 100 V 5 A 0.5 C 400 Hz 250.000

250.024

1×10 -4 100 V 5 A 0.5 C 1 kHz 250.000

250.022

1×10 -4

100 V 5 A 0.5 C 5 kHz 250.000

250.192

1×10 -4 100 V 5 A 0.5 C 10 kHz 250.000

250.503

1×10 -4 100 V 5 A 0.5 C 20 kHz 250.000

251.228

1×10 -4 200 V 0.5 A 1 50 Hz 100.000

100.001

1×10 -4

200 V 0.5 A 1 400 Hz 100.000

100.003

1×10 -4 200 V 0.5 A 1 1 kHz 100.000

100.004

1×10 -4 200 V 1 A 1 50 Hz 200.000

200.016

1×10 -4

200 V 1 A 1 400 Hz 200.000

200.014

1×10 -4 200 V 1 A 1 1 kHz 200.000

200.015

1×10 -4

16 200 V 1 A 1 5 kHz 200.000

200.071

1×10 -4

200 V 1 A 1 10 kHz 200.000

200.221

1×10 -4 200 V 1 A 1 20 kHz 200.000

200.630

1×10 -4 200 V 2 A 1 50 Hz 400.000

400.035

1×10 -4

200 V 2 A 1 400 Hz 400.000

400.021

1×10 -4 200 V 2 A 1 1 kHz 400.000

400.023

1×10 -4 200 V 5 A 1 50 Hz 1000.00

1000.05

1×10 -4

200 V 5 A 1 400 Hz 1000.00

1000.09

1×10 -4 200 V 5 A 1 1 kHz 1000.00

1000.10

1×10 -4 200 V 10 A 1 50 Hz 2000.00

2000.44

1×10 -4 200 V 10 A 1 400 Hz 2000.00

2000.52

1×10 -4

200 V 10 A 1 1 kHz 2000.00

2000.81

1×10 -4 200 V 10 A 1 5 kHz 2000.00

2002.80

1×10 -4 200 V 10 A 1 10 kHz 2000.00

2005.34

1×10 -4

200 V 10 A 1 20 kHz 2000.00

2011.67

1×10 -4 200 V 20 A 1 50 Hz 4000.00

4004.82

1×10 -4 200 V 20 A 1 400 Hz 4000.00

4004.95

1×10 -4

200 V 20 A 1 1 kHz 4000.00

4005.34

1×10 -4 200 V 5 A 0.5 L 50 Hz 500.00

500.04

1×10 -4 200 V 5 A 0.5 L 400 Hz 500.00

500.16

1×10 -4 200 V 5 A 0.5 L 1 kHz 500.00

500.11

1×10 -4

200 V 5 A 0.5 L 5 kHz 500.00

500.11

1×10 -4 200 V 5 A 0.5 L 10 kHz 500.00

500.74

1×10 -4 200 V 5 A 0.5 L 20 kHz 500.00

501.85

1×10 -4 200 V 5 A 0.5 C 50 Hz 500.00

500.02

1×10 -4

200 V 5 A 0.5 C 400 Hz 500.00

499.95

1×10 -4 200 V 5 A 0.5 C 1 kHz 500.00

500.02

1×10 -4 200 V 5 A 0.5 C 5 kHz 500.00

500.41

1×10 -4

200 V 5 A 0.5 C 10 kHz 500.00

501.14

1×10 -4 200 V 5 A 0.5 C 20 kHz 500.00

502.45

1×10 -4 220 V 1 A 1 50 Hz 220.000

220.013

1×10 -4

220 V 1 A 1 400 Hz 220.000

220.003

1×10 -4 220 V 1 A 1 1 kHz 220.000

220.003

1×10 -4 220 V 5 A 1 50 Hz 1100.00

1100.10

1×10 -4

220 V 5 A 1 400 Hz 1100.00

1100.14

1×10 -4 220 V 5 A 1 1 kHz 1100.00

1100.12

1×10 -4 220 V 10 A 1 50 Hz 2200.00

2200.55

1×10 -4

220 V 10 A 1 400 Hz 2200.00

2200.61

1×10 -4 220 V 10 A 1 1 kHz 2200.00

2200.90

1×10 -4 220 V 20 A 1 50 Hz 4400.00

4405.41

1×10 -4 220 V 20 A 1 400 Hz 4400.00

4405.53

1×10 -4

220 V 20 A 1 1 kHz 4400.00

4405.89

1×10 -4 220 V 5 A 0.5 L 50 Hz 550.00

550.02

1×10 -4 220 V 5 A 0.5 L 400 Hz 550.00

550.14

1×10 -4

17 220 V 5 A 0.5 L 1 kHz 550.00

550.09

1×10 -4 220 V 5 A 0.5 C 50 Hz 550.00

550.02

1×10 -4 220 V 5 A 0.5 C 400 Hz 550.00

549.92

1×10 -4

220 V 5 A 0.5 C 1 kHz 550.00

549.99

1×10 -4 380 V 1 A 1 50 Hz 380.000

380.015

1×10 -4 380 V 1 A 1 400 Hz 380.000

380.011

1×10 -4 380 V 1 A 1 1 kHz 380.000

380.013

1×10 -4

380 V 5 A 1 50 Hz 1900.00

1900.03

1×10 -4 380 V 5 A 1 400 Hz 1900.00

1900.09

1×10 -4 380 V 5 A 1 1 kHz 1900.00

1900.10

1×10 -4 380 V 10 A 1 50 Hz 3800.00

3800.55

1×10 -4

380 V 10 A 1 400 Hz 3800.00

3800.71

1×10 -4 380 V 10 A 1 1 kHz 3800.00

3801.21

1×10 -4 380 V 20 A 1 50 Hz 7600.00

7609.71

1×10 -4

380 V 20 A 1 400 Hz 7600.00

7609.93

1×10 -4 380 V 20 A 1 1 kHz 7600.00

7610.61

1×10 -4 380 V 5 A 0.5 L 50 Hz 950.00

950.03

1×10 -4

380 V 5 A 0.5 L 400 Hz 950.00

950.03

1×10 -4 380 V 5 A 0.5 L 1 kHz 950.00

950.13

1×10 -4 380 V 5 A 0.5 C 50 Hz 950.00

950.01

1×10 -4

380 V 5 A 0.5 C 400 Hz 950.00

950.02

1×10 -4 380 V 5 A 0.5 C 1 kHz 950.00

950.00

1×10 -4 600 V 1 A 1 50 Hz 600.000

600.032

1×10 -4

600 V 1 A 1 400 Hz 600.000

600.021

1×10 -4 600 V 1 A 1 1 kHz 600.000

600.022

1×10 -4 600 V 5 A 1 50 Hz 3000.00

3000.13

1×10 -4 600 V 5 A 1 400 Hz 3000.00

3000.20

1×10 -4

600 V 5 A 1 1 kHz 3000.00

3000.21

1×10 -4 600 V 10 A 1 50 Hz 6000.00

6000.80

1×10 -4 600 V 10 A 1 400 Hz 6000.00

6001.11

1×10 -4

600 V 10 A 1 1 kHz 6000.00

6001.94

1×10 -4 600 V 20 A 1 50 Hz 12000.0

12016.2

1×10 -4 600 V 20 A 1 400 Hz 12000.0

12016.4

1×10 -4

600 V 20 A 1 1 kHz 12000.0

12017.1

1×10 -4

通道 CH2 交流功率测量输入电压

输入电流

功率因数

频率

名义值（W）

实测值（W）

不确定度（k=2）

100 V 0.5 A 1 50 Hz 50.0000

50.0097

1×10 -4 100 V 0.5 A 1 400 Hz 50.0000

50.0108

1×10 -4 100 V 0.5 A 1 1 kHz 50.0000

50.0112

1×10 -4

100 V 1 A 1 50 Hz 100.000

100.019

1×10 -4 100 V 1 A 1 400 Hz 100.000

100.018

1×10 -4 100 V 1 A 1 1 kHz 100.000

100.017

1×10 -4 100 V 1 A 1 5 kHz 100.000

100.035

1×10 -4

18 100 V 1 A 1 10 kHz 100.000

100.088

1×10 -4 100 V 1 A 1 20 kHz 100.000

100.232

1×10 -4 100 V 2 A 1 50 Hz 200.000

200.030

1×10 -4

100 V 2 A 1 400 Hz 200.000

200.031

1×10 -4 100 V 2 A 1 1 kHz 200.000

200.031

1×10 -4 100 V 5 A 1 50 Hz 500.000

500.080

1×10 -4

100 V 5 A 1 400 Hz 500.000

500.083

1×10 -4 100 V 5 A 1 1 kHz 500.000

500.095

1×10 -4 100 V 10 A 1 50 Hz 1000.00

1000.16

1×10 -4

100 V 10 A 1 400 Hz 1000.00

1000.18

1×10 -4 100 V 10 A 1 1 kHz 1000.00

1000.27

1×10 -4 100 V 10 A 1 5 kHz 1000.00

1001.18

1×10 -4

100 V 10 A 1 10 kHz 1000.00

1002.18

1×10 -4 100 V 10 A 1 20 kHz 1000.00

1004.34

1×10 -4 100 V 20 A 1 50 Hz 2000.00

2001.32

1×10 -4 100 V 20 A 1 400 Hz 2000.00

2001.33

1×10 -4

100 V 20 A 1 1 kHz 2000.00

2001.37

1×10 -4 100 V 5 A 0.5 L 50 Hz 250.000

250.039

1×10 -4 100 V 5 A 0.5 L 400 Hz 250.000

250.027

1×10 -4

100 V 5 A 0.5 L 1 kHz 250.000

250.029

1×10 -4 100 V 5 A 0.5 L 5 kHz 250.000

249.878

1×10 -4 100 V 5 A 0.5 L 10 kHz 250.000

249.763

1×10 -4

100 V 5 A 0.5 L 20 kHz 250.000

249.930

1×10 -4 100 V 5 A 0.5 C 50 Hz 250.000

250.054

1×10 -4 100 V 5 A 0.5 C 400 Hz 250.000

250.063

1×10 -4 100 V 5 A 0.5 C 1 kHz 250.000

250.095

1×10 -4

100 V 5 A 0.5 C 5 kHz 250.000

250.389

1×10 -4 100 V 5 A 0.5 C 10 kHz 250.000

250.789

1×10 -4 100 V 5 A 0.5 C 20 kHz 250.000

251.567

1×10 -4 200 V 0.5 A 1 50 Hz 100.000

100.013

1×10 -4

200 V 0.5 A 1 400 Hz 100.000

100.014

1×10 -4 200 V 0.5 A 1 1 kHz 100.000

100.017

1×10 -4 200 V 1 A 1 50 Hz 200.000

200.028

1×10 -4

200 V 1 A 1 400 Hz 200.000

200.026

1×10 -4 200 V 1 A 1 1 kHz 200.000

200.025

1×10 -4 200 V 1 A 1 5 kHz 200.000

200.066

1×10 -4

200 V 1 A 1 10 kHz 200.000

200.176

1×10 -4 200 V 1 A 1 20 kHz 200.000

200.483

1×10 -4 200 V 2 A 1 50 Hz 400.000

400.031

1×10 -4

200 V 2 A 1 400 Hz 400.000

400.042

1×10 -4 200 V 2 A 1 1 kHz 400.000

400.047

1×10 -4 200 V 5 A 1 50 Hz 1000.00

1000.12

1×10 -4

200 V 5 A 1 400 Hz 1000.00

1000.13

1×10 -4 200 V 5 A 1 1 kHz 1000.00

1000.17

1×10 -4

19 200 V 10 A 1 50 Hz 2000.00

2000.29

1×10 -4 200 V 10 A 1 400 Hz 2000.00

2000.32

1×10 -4

200 V 10 A 1 1 kHz 2000.00

2000.51

1×10 -4 200 V 10 A 1 5 kHz 2000.00

2002.21

1×10 -4 200 V 10 A 1 10 kHz 2000.00

2004.33

1×10 -4

200 V 10 A 1 20 kHz 2000.00

2008.92

1×10 -4 200 V 20 A 1 50 Hz 4000.00

4002.52

1×10 -4 200 V 20 A 1 400 Hz 4000.00

4002.36

1×10 -4

200 V 20 A 1 1 kHz 4000.00

4002.66

1×10 -4 200 V 5 A 0.5 L 50 Hz 500.00

500.04

1×10 -4 200 V 5 A 0.5 L 400 Hz 500.00

499.95

1×10 -4 200 V 5 A 0.5 L 1 kHz 500.00

500.04

1×10 -4

200 V 5 A 0.5 L 5 kHz 500.00

499.83

1×10 -4 200 V 5 A 0.5 L 10 kHz 500.00

499.78

1×10 -4 200 V 5 A 0.5 L 20 kHz 5...

第三篇：大功率开关电源的EMC测试分析及正确选择

EMI滤波器

开关电源具有体积小、重量轻、效率高等优点，广泛应用于各个领域。由于开关电源固有的特点，自身产生的各种噪声却形成一个很强的电磁干扰源。所产生的干扰随着输出功率的增大而明显地增强，使整个电网的谐波污染状况愈加严重。对电子设备的正常运行构成了潜在的威胁，因此解决开关电源的电磁干扰是减小电网污染的必要手段，本文对一台15kW开关电源的EMC测试，分析其测试结果，并介绍如何合理地正确选择EMI滤波器，以达到理想的抑制效果。

1 开关电源产生电磁干扰的机理

图1为所测的15kW开关电源的传导骚扰值，由图中可以看出在0、15～15MHz大范围超差。这是因为开关电源所产生的干扰噪声所为。开关电源所产生的干扰噪声分为差模噪声和共模噪声。

图1未加任何抑制措施所测得的传导骚扰

1.1共模噪声

共模噪声是由共模电流，IcM所产生，其特征是以相同幅度、相同相位往返于任一电源线(L、N)与地线之间的噪声电流所产生。图2为典型的开关电源共模噪声发射路径的电原理图。

图2 共模噪声电原理图

由于开关电源的频率较高，在开关变压器原、副边及开关管外壳及其散热器(如接地)之间存在分布电容。当开关管由导通切换到关断状态时，开关变压器分布电容(漏感等)存储的能量会与开关管集电极与地之问的分布电容进行能量交换，产生衰减振荡，导致开关管集电极与发射极之间的电压迅速上升。这个按开关频率工作的脉冲束电流经集电极与地之问的分布电容返回任一电源线，而产牛共模噪声。

1.2差模噪声

差模噪声是由差模电流IDM昕产生，其特征是往返于相线和零线之间且相位相反的噪声电流所产生。

1.2.1差模输入传导噪声

图3为典型的开关电源差模输入传导噪声的电原理图。

其一是当开关电源的开关管由关断切换到导通时，回路电容C 通过开关管放电形成浪涌电流，它在回路阻抗上产生的电压就是差模噪声。

图3差模输入传导噪声电原理图

其二是工频差模脉动噪声，它是由整流滤波电容c 在整流电压上升与下降期问的充放电过程中而产生的脉动电流与放电电流，也含有大量谐波成分构成差模噪声。

以上两种差模噪声都返回到输入端的交流电网，所以称为输入传导噪声，它不仅污染电网，还给其它接人电网的电子、电气设备造成危害，还直接导致输入功率因数的下降。

1.2.2 差模输出传导噪声

第三种差模噪声是输出传导噪声，它是整流输出部分二极管由正偏转为反偏时，反向电流与二极管结电容、分布电感产生尖峰电压而造成的差模噪声，图4为典型的半波整流滤波电路：

图4 差模输出传导噪声电原理图

2 EMI滤波器的正确选择

EMI滤波器是以工频为导通对象的反射式低通滤波器，插入损耗和阻抗特性是重要技术指标。EMI滤波器在正常工作时处于失配状态，因为在实际应用中，它无法实现匹配。如滤波器输入端阻抗 (电网阻抗)是随着用电量的大小而改变的。滤波器输出端的阻抗。(电源阻抗)是随着负载的大小而改变的。要想获得最佳的EMI抑制效果，必须根据滤波器的两端所要连接的源端阻抗特性和负载阻抗特性来选择EMI滤波器的电路结构和参数，即遵循输入、输出端阻抗失配原则。一般选用方法是：

(1)低的源阻抗和低的负载阻抗：选取(T)n 滤波器结构;(2)高的源阻抗和高的负载阻抗：选取(π )n“滤波器结构;(3)低的源阻抗和高的负载阻抗：选取(LC)n“滤波器结构;(4)高的源阻抗和低的负载阻抗：选取(CL) 滤波器结构。

若不能满足阻抗失配的原则，就会影响滤波器的插损性能，严重时甚至引起谐振，在某些频点处出现干扰放大现象，所以，阻抗失配连接原则是应用EMI滤波器必须遵循的原则。

针对图l所测得的传导骚扰值，可以看出在0.15～15MHz范围内严重超差，最大值超过限值近40dB，而且尖峰较为密集。说明电源所产生的浪涌电压和浪涌电流较大，即电源的du/dt、di/dt很大，也就是产生的_F扰能量很大。开关电源共模噪声等效电路呈高阻抗容性，而差模等效电路高、低阻抗同时存在。针对这种情况，EMI滤波器的电路结构选为二级共模电感和一个单独的差模电感型式，这样既可以滤除共模噪声，又可以滤除差模噪声。插入损耗为40dB，所测得的传导骚扰值如图5所示。

图5加EMI滤波器后所测的传导骚扰

由图5可以看出，传导骚扰值在某些频段处还有超差，效果不十分理想，这是因为，传导接受机所测得的传导骚扰值是个综合参数，它无法判断出在0.15—15MHz频率范围内，共模干扰和差模干扰孰重孰轻，一般讲：在0.15～0.5MHz低端差模干扰分量很大，在0.5～5MHz共模干扰和差模干扰同时存在，在5～30MHz之间共模分量较大。原因之二是由于滤波器的电感和电容元件都受其分布参数的影响，频率愈高所受的影响愈大。滤波器内部电感、电容的装配工艺、接地质量也会对插入损耗产生很大的影响。原因之三是，由于滤波器电感会受到电流浪涌的影响，它工作的峰值电流比额定电流要大一倍左右，在重载和满载时，差模电感容易产生磁饱和现象，致使电感量迅速下降，导致插入损耗性能变坏。

3 较为理想的解决办法

针对以上情况，在EMI滤波器前端再串接一个一定值的电感，在交流电路中电感的数值 X= wL=2πrfL，电感就是一个电抗器，所以此电感也称为进线电抗器。由X =2πrfL可知，它的感抗与频率成正比，对于低频电流可以畅通无阻地通过进线电抗器，对于高频电流进线电抗器呈高阻抗、高压降。因此，进线电抗器可作为电流的低通(高阻)滤波器。

并且，开关电源所产生的谐波电压大部分都降在了进线电抗器上。所以，串接进线电抗器不但使传导骚扰值整体下降了，还使电压谐波得到了改善。当电感值选为6mH时，其抑制效果如图6所示。所以对已定型的大功率开关电源，选择进线电抗器+EMI滤波器，不失为解决其电磁骚扰的比较理想的方法。

图6进线电抗器+EMI滤波器后所测的传导骚扰

4 结语

大功率开关电源产生电磁干扰是一个复杂的问题，电源产生电磁干扰以传导干扰的危害尤为严重。根据电磁干扰产生的机理，正确选择EMI滤波器是有效抑制传导干扰的关键所在，其目的就是有效地抑制开关电源对电网的传导干扰，又可以降低从电网引入的传导干扰，使开关电源的电磁兼容性达到国家标准规定的限值要求。

第四篇：功率放大器

高频电子技术论文

题目：高频功率放大器的设计及调

指导老师：靳孝峰

班级：应用电子4班

专业：应用电子技术基础

学院：机电工程学院

姓名：周超勇

2013年10月21日

摘要:高频功率放大器是发射机的重要组成部分,因而也是通信系统必不可少的环节。介绍了高频功率放大器应用和基本原理,并利用电子设计工具软件 Multisi m2001对丙类功率放大器电路从方案选择、单元电路设计、元器件参数选取等方面进行具体设计分析 ,同时对电路进行仿真测试 ,通过仿真结果分析电路特性 ,使电路得到进一步完善。

关键词：高频功率放大器应用、功率放大器原理、高频功率放大器仿真设计高频功率放大器是无线电发射机末端的重要部件 ,是评价通信系统性能的重要参数。近年来 ,针对功率放大器设计的各种研究不断涌现 ,对功率放大器的性能进行优化的算法不断出现。利用 Multisi m软件工具进行高频功率放大电路的设计 ,通过仿真结果对电路的特性进行分析 , 并逐步完善电路。 1.高频功率放大器应用

功率放大器简称功放，可以说是各类音响器材中最大的一个家族了，其作用主要是将音源器材输入的较微弱信号进行放大后，产生足够大的电流去推动扬声器进行声音的重放。由于考虑功率、阻抗、失真、动态以及不同的使用范围和控制调节功能，不同的功放在内部的信号处理、线路设计和生产工艺上也各不相同。以其主要用途来说，功放可以分做两大类别，即专业功放与家用功放。在体育馆场、影剧场、歌舞厅、会议厅或其它公共场所扩声，以及录音监听等场所使用的功放，一般说在其技术参数上往往会有一些独特的要求，这类功放通常称为专业功放。而用于家庭的hi-fi音乐欣赏，av系统放音，以及卡拉ok娱乐的功放，通常我们称为家用功放。随着行动电话、WLAN(Wireless Local Area Network)、蓝芽(Bluetooth)的普及化，高频电子设备已经成为生活中的必需品，而电子设备使用的频率也从过去的1GHz逐渐朝5GHz甚至更高频方向发展。由于FET等主动电子组件与电容、电感等被动电子组件性能的提升，使得高频电路的特性获得大幅的改善。以往GHz的电路大多是由micro strip line等分布定数电路所构成，最近因为电子组件芯片化，因此高频电路以集中定数电路居多，不过即使高频电路已经进入集中定数电路时代，然而设计者却还未意识到配线长度、组件形状等分布定数性对高频电路的影响。此外电子组件芯片化之后若单靠是集中定数设计电路，势必会遭遇到设计上的极限，因此必需借助计算机仿真技术，针对pattern与组件的形状、配置(layout)等物理性尺寸进行精密的分析、设计，有鉴于此本文将探讨有关高频电路设计。

2.功率放大器原理

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360o，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 180o;丙类放大器电流的流通角则小于180o。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最高者。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丁类放大和戊类放大。丁类放大器的效率比丙类放大器的还高，理论上可达100%，但它的最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 20000 Hz，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(535-1605 kHz的频段范围)的频带宽度为 10 kHz，如中心频率取为 1000 kHz，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。由于这后一特点，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。

高频功率放大器的主要技术指标有：输出功率、效率、功率增益、带宽和谐波抑制度(或信号失真度)等。这几项指标要求是互相矛盾的，在设计放大器时应根据具体要求，突出一些指标，兼顾其他一些指标。例如实际中有些电路，防止干扰是主要矛盾，对谐波抑制度要求较高，而对带宽要求可适当降低等。功率放大器的效率是一个突出的问题，其效率的高低与放大器的工作状态有直接的关系。放大器的工作状态可分为甲类、乙类和丙类等。为了提高放大器的工作效率，它通常工作在乙类、丙类，即晶体管工作延伸到非线性区域。但这些工作状态下的放大器的输出电流与输出电压间存在很严重的非线性失真。低频功率放大器因其信号的频率覆盖系数大，不能采用谐振回路作负载，因此一般工作在甲类状态;采用推挽电路时可以工作在乙类。高频功率放大器因其信号的频率覆盖系数小，可以采用谐振回路作负载，故通常工作在丙类，通过谐振回路的选频功能，可以滤除放大器集电极电流中的谐波成分，选出基波分量从而基本消除了非线性失

真。所以，高频功率放大器具有比低频功率放大器更高的效率。高频功率放大器因工作于大信号的非线性状态，不能用线性等效电路分析，工程上普遍采用解析近似分析方法——折线法来分析其工作原理和工作状态。这种分析方法的物理概念清楚，分析工作状态方便，但计算准确度较低。以上讨论的各类高频功率放大器中，窄带高频功率放大器：用于提供足够强的以载频为中心的窄带信号功率，或放大窄带已调信号或实现倍频的功能，通常工作于乙类、丙类状态。宽带高频功率放大器：用于对某些载波信号频率变化范围大得短波，超短波电台的中间各级放大级，以免对不同fc的繁琐调谐。通常工作于甲类状态。 . 3.高频功率放大器仿真设计 .3.1 对功率放大器的要求

功率放大器是通过将直流输入功率转换化为交流功率输出 ,以提高发射信号能量 ,便于接收机接收的电路 ,因而要求输出功率大 ,效率高 ,同时 ,输出中的谐波分量应该尽量小 ,以免对其他频道产生干扰。根据电流导通角的不同 ,功率放大器分为甲类、乙类、丙类等 ,电路由馈电电路、输入匹配、输出匹配及级间耦合 4部分组成。对电路设计要求如下:工作频率为 14 . 5 MHz,要求带宽为 1 . 5MHz,输出功率为不小于 20W。 3.2 电路结构设计

设计分析为了在较宽的通带内使功率放大器增益相对稳定 ,电路由甲类、丙类两级功率放大器组成。甲类功率放大器的输出信号作为丙类功率放大器的输入信号 ,丙类功率放大器作为发射机末级功率放大器以获得较大的输出功率和较高的效率。电路原理如图 1所示。根据设计要求和晶体管实际参数,采用 Phili p s公司的 NPN型高压晶体管 2N5551作为放大管 ,三极管Q

1、电感 L

1、电容 C2组成甲类功率放大器 ,工作在线性放大状态。三极管 Q2和由电感 L

3、电容 C

7、 C6构成的负载回路组成丙类功率放大器。R

1、 R

2、 R

3、 R4组成第 1级静态偏置电阻 ,调节R

2、 R3可改变放大器的增益。L

1、 C2组成一级调谐回路 ,L

2、 R

5、 C4组成的部分在丙类功率放大器基极处产生负偏压馈电 , R7为射级反馈电阻 ,调整 R7可改变丙类功率放大器的增益。C

6、 C

7、 L3组成末级调谐回路 , C6用来微调谐振频率以获得最佳工作状态。C

8、 C9和 L4组成滤波回路 ,起到改善波形的作用。R9和 C

10、 R11和 C11以及 R8和 C12均为负载回路外接电阻。集电极可选择连接不同的负载。当基极输入的正弦信号频率取值在 L

1、 C2谐振频率附近时 ,集电极输出正弦信号电压增益最大。C5为射级旁路电容 ,有效地控制了可能由于射级电阻R

3、 R4过大而引起电压增益下降的问题。当甲类功率放大器输出信号大于丙类功率放大器三极管 Q2的be间负偏压时 , Q2才导通工作。当L

3、 C7处谐振频率与从甲类功率放大器集电极获得的放大输出正弦信号的频率一致时 ,丙类功率放大器工作于谐振状态 ,集电极将获得最大的电压增益 ,达到功率放大的目的。

3 . 3 元件参数选取

a) 功率放大器管:选用 Phili p s公司的 NPN型高压晶体管 (2N5551)作为放大管。

b) 直流电源:根据设计要求放大器的电源电压初始值均取 + 12V。 c) 甲类功率放大器的调谐回路由 L1和 C2组成 , 根据谐振频率公式:f = 12π LC及工作中心频率为 14 . 5 MHz,取参数为 L1 = 1 . 0μH,C2 = 120 pF,丙类功率放大器的调谐回路由 L

3、 C

6、 C7组成 ,为使甲类功率放大器集电极的输出信号能在丙类功率放大器产生谐振 ,两功率放

大器调谐回路的谐振频率应一致 ,因此 ,取 L3 = 1 . 0μH, C7 = 120 pF。C6(最大值取 30 pF)用来微调调谐回路的谐振频率 ,保证丙类功率放大器的输入信号产生谐振。

d) 甲类放大器参数选取

甲类功率放大器的静态偏置由 R

1、 R

4、 R2和 R3组成。R

1、 R2一般在同一数量级 ,取 R1 = 10 k Ω, R2最大值为 50 k Ω,通过调节 R2改变三极管基极 Q点电压 ,即改变放大器增益 , R2取值越大时 Q点电压越大。取 R4 = 51Ω, R3最大值为 1 k Ω,通过调节 R3 改变输出信号增益 , R3不宜过大 ,否则会影响增益。此外 , C5为射极旁路电容 ,有效地控制了由于射极电阻 R

3、 R4而引起电压增益下降的问题。在高频电路中射极旁路电容取值一般较小 ,这里取 C5 = 10 nF e) 丙类功率放大器参数选取丙类功率放大器三极管 Q2的 be间负偏压由 L

2、R

5、 C4组成的电路产生 , L2起到传送直流、隔离交流的作用 ,使得 R5两端为直流电压。取L2 = 1 0 0μH ,R5 = 51Ω, C4 = 10 nF。Q2射极电阻由 R

6、 R7组成 ,取 R6 = 51 Ω, R7 最大值为 1 k Ω,通过调节 R7改变丙类功率放大器增益 , R7取值不宜过大 ,否则会降低增益。L

4、 C

8、 C9组成滤波回路 ,减小集电极输出信号的失真。C

8、 C9一般取等值 ,这里取 C8 = C9 = 10 nF,L4 = 470μH。

f) 外接负载分别取 51Ω, 150Ω, 680Ω。3个电阻的取值差异较大是为了后面仿真测试丙类功率放大器的特性做准备。

g) C

1、 C3以及 C

10、 C

11、 C12均为隔直电容 ,其作用是传送交流 ,隔离直流。在高频电路中隔直电容取值一般较小 ,这里取 C1 = 51 pF, C3 = 10 nF, C10 =C11。=C12 =10nF。

3.4 仿真测试及结果分析

a) 甲类功率放大器的调谐测试

改变基极输入正弦信号的频率 ,当取 f = 1 / ( 2 π/RC)≈14 . 5MHz (L

1、

C2回路谐振频率 )时 ,集电极获得最大的电压增益 ,这时再改变静态偏置电阻 R

3、R4的大小可获得更大的电压增益[ 2 ]。测试可得 , R2取 2 . 5 k Ω、 R3 取 50Ω时获得最大电压增益约为 30倍。 b) 丙类功率放大器工作状态的测试分析

调整丙类功率放大器电源电压为 12 V,不接负载电阻。将基极与甲类功率放大器断开 ,从基极处输入2V ( P2 P)、 14 . 5 MHz的高频信号 ,用万用表测量三极管 Q2 be间的电压 ,测得该电压为负偏压 ,改变输入电压振幅 ,该偏压随之改变。此时 ,接在集电极处的示波器上可看到放大输出信号 ,如图 2所示。下面的波形(信道 B)为基极输入信号 ,上面的波形 (信道 A)为集电极输出信号 ,电压增益约为 12倍。若使基极激励信号 ,Ub = 0。则测得负偏压也为 0,由此可看出丙类功率放大器工作状态的特点。

c) 测试调谐特性

调整参数使电路正常工作 ,保持功率放大器管的输入信号为 2 V ( P2 P)左右 ,不接负载电阻 ,改变输入信号从 8MHz～20MHz，,输出电压值如表 1所示。

基极输入正弦信号频率取 f = 1 / ( 2π RC )≈14 . 5MHz(C

6、 C

7、 L3

回路谐振频率 )时集电极获得最大的电压增益 ,约为 12 . 5倍 ,这就说明了丙类功率放大器的调谐特性。

4.小结

利用电子设计工具软件 Multisi m2001设计了高频功率放大器 ,并对所设计的功率放大器性能进行了仿真实验 ,仿真结果表明所设计的放大器满足设计要求 ,性能良好。参考文献：

[ 1 ]张肃文 , 陆兆熊. 高频电子线路 [M ]. 北京:高等教育出版社 , 1992 . [ 2 ] 陈松 , 金鸿. 电子设计自动化技术 Multisi m2001 & Protel99 se[M ]. 南京:东南大学出版社 , 2001 . [ 3 ]路勇. 电子电路实验及仿真 [M ]. 2版. 北京:清华大学出版社 , 2004 . 庄海军 (19742 ) ,男 ,讲师 ,工程师 ,主要研究方向为电子技术及其应用。 [4 ]曾兴雯,《高频电路原理与分析》(第三版)编西安电子科技大学出版社 2001 通讯地址：焦作大学

第五篇：低频功率放大器

湖北民族学院

课程设计报告

课程：电子系统设计专业：电子信息科学与技术班级：学号：学生姓名：指导教师：谭建军

实验一

一、实验要求：

1.设计低频功率放大器，带宽：20HZ-20KHZ，输出功率0.5W，效率：65%，无明显失真。 2.用multisim仿真。

3.搭建电路系统，测试设计主要参 4.写出设计报告。

重点:功率放大器设计方法;电路参数测试。

二、总体方案设计

低频功率放大器的整个电路主要由阻抗匹配电路、前置弱信号放大电路、功率放大电路组成。阻抗匹配电路，即电压跟随器，完成输入信号与放大电路之间的阻抗匹配;前置放大电路主要是对输入信号进行电压放大;功率放大电路完成对电压、电流的放大，为负载提供能量，增加带负载的能力。设计的电路结构简洁、实用，充分利用到了集成功放的优良性能。仿真实验结果表明该低频功率放大器在带宽、失真度、效率等方面具有较好的指标。对15HZ—149KHZ的弱信号都具有放大能力，通过调整，可严格控制在20Hz—20kHz，以达到我们我需要的实验要求。

在此次实验中，我们会用分别用到阻抗匹配电路、前置放大电路、功率放大电路。其中，阻抗匹配电路，即阻抗变换。在本电路中，由于输入阻抗可能很小，故采用电压跟随器来作阻抗变换。由于考虑到带宽、噪声等的影响，采用前置放大电路中的运放作为放大器。前置放大电路必须由低噪声、高保真、高增益、快响应、宽带音响集成放大器构成。符合上述条件的集成电路有：LM

324、NE5532等。本系统设计选用NE5532， NE5532是一种双运放高性能低噪声运算放大器, 具有高精度、低噪音、高阻抗、高速、宽频带等优良性能。采用专用的集成功放芯片，TDA2030集成芯片，外围电路简单，且输出功率较大。因此用这三种来完成此次的实验。

三、方案论证

1. 低频功率放大电路

方案一：采用分立元件构成低频功率放大器，其电路仿真图如图(1)所示。由图可知：该电路是由分立元件构成的OTL低频功率放大器。其中，由三极管VT1构成推动级(也称前置放大级)，VT

2、VT3是一对参数对称的NPN和PNP型三极管，他们组成互补推挽OTL功率放大电路。由于每个管子都接成射级输出器形式，所以具有输出电阻低、负载能力强等特点，适合于作功率输出级。VT1管工作甲类状态，它的集电极电流Ic由电位器RP1进行调节。Ic1的一部分流经电位器RP2及二极管D1，给VT

2、VT3提供偏置电压。调节RP2，可以使VT

2、VT3得到适合的静态电流而工作于甲、乙类状态，以克服交越失真。该电路总体设计及设计方案带负载能力强、效率高，但所用器件较多，调节不方便且不易调节。

方案二：采用集成芯片TDA2030A构成低频功率放大器。TDA2030A是意大利SGS公司的产品。它具有输出电流大，谐波失真和交叉失真都很小的特点，其电路内部设有短路保护系统来限制功耗过载，保护输出晶体管处于安全工作状态。TDA2030A能在最低±6V最高±22V的电压下工作在±19V、8Ω阻抗时能够输出16W的有效功率。由它构成的低频功率放大器的电路仿真图如图(2)所示。由图可知：该电路所用器件少，外围简单。因此本仿真系统选用方案二。

图(1)

图(2)

四、单元模块设计

1.阻抗匹配电路

跟随电路具有输入电阻大，输出电阻小的特点，可以做多级放大器的中间级，即缓冲级。即作阻抗变换，使前后级之间实现阻抗匹配。所以两级放大电路前加了跟随电路实现阻抗匹配。

图1 2.前置放大电路

本设计采用的是集成运算放大器方案,设计前置放大器可供选用的集成运算放大器有很多,有LF3

47、OP-

37、NE5532等。为提高前置放大器电路输入电阻和共模抑制性能,减少输出噪声,采用集成运算放大器构成前置放大器电路时,必须采用同相放大电路结构,电路如图3所示

图2 为了尽可能保证不失真放大,图中只采用一级运算放大器电路U2A,该级放大器的增益取决于R1和R2,即Av1=1+R2/R1。为保证前级有较大的电压放大能力，因此可取相应的电阻值，即R2=100KΩ,R1=10KΩ。由上述分析可知,低频功率放大器的放大倍数理论上为11倍，能保证充分发挥线性放大性能并满足带宽要求,从而可保证不失真,即达到保真放大质量。C2为耦合电容,为保证低频响应,要求其容抗远小于放大器的输入电阻。R5各级运放输入端的平衡电阻,对静态工作点具有调节作用。而实际测得当输入V1=0.1时，频率为1kHz时，输出VO=1.06V。鉴于以上情形，可取前级放大A2=10 对于前置放大器,要求信号最强时,输出不失真,即在V2pp=1.00v时, 当输入信号Vi=0.1V ，而输出不衰减时 V01=Vi*A1=0.10V*10=1.00V。功率放大要求输出V02≧2V,,考虑到元件误差的影响,取V02=3V,,而输入信号最小为0.1 V,则第二级放大器倍数为A2=V01/V02=3.75,取A2=4。要求TDA2030具有4倍以上的放大电压的能力。 3.功率放大电路

本设计采用集成功率放大电路，该电路具有低频性能好，内部设计具有复合保护电路，可以增加其工作的可靠性，还可外加散热片解决散热问题。以下介绍采用集成芯片TDA2030构成功率放大电路。

图3 TDA2030A是德律风根生产的音频功放芯片，采用V型5 脚单列直插式塑料封装结构，其主要特点有;外接元件非常少。输出功率大，Po=18W(RL=4Ω).内含各种保护电路，因此工作安全可靠。 TDA2030A能在最低±6V最高±22V的电压下工作在±19V、8Ω阻抗时能够输出16W的有效功率。无疑，用它来做电脑有源音箱的功率放大部分或小型功放再合适不过了。在电路中，，功率放大后从4脚输出加到扬声器R3。R

9、C7串联接在输出端用以抑制高频噪声。R

1、R2和电位器R5组成增益可调的反馈网络;C2为直流负反馈电容;直流负反馈的作用是稳定静态工作点，而对放大电路的各项动态性能没有影响，动态性能指放大倍数、通频带、输入及输出电阻等。R4为输入接地电阻，防止输入时引起感应噪声;电源电压采用双电源供电。在此电路中,A2=1+R4/(R5+R6)。而R4=100K,R5=20K,,电位器R6在0~50K之间可变，理论上A2可在2.5~6之间可调。因为要求输出到8Ω电阻负载上的功率Po≥0.5W，而Uom=√2RL*Pc=2.0v,而现测得实际输出电压为VO=2.0V,输出功率为Po=VO2*VO2/2Rl=1.0w.

五、功率与效率分析

总功率为电源提供的功率和信号源的功率，由于信号源的功率太小，固主要是电源提供的功率，测得前级电源的电流为1.776uA，功率放大时电源电流为51.23mA 因此可以认为后级电源提供功率就为总功

因此可以认为后级电源提供功率就为总功率为：

PV0.0551.32V V2VCCICM212所以计算效率为：

PO1.0V100%100%75.2%P1.32VV

六、仿真与分析 6.1输入输出波形

输入信号频率为1KHZ时的波形

从波形上看没有出现明显失真，但是输入与输出之间产生了相移，分析原因，可能是由于耦合电容和放大器内部电容构成的高通网络造成的。功率能达到要求，但是从仿真图上可以看出，输入和输出之间有相位差，分析各部分，原因可能是耦合电容和放大器内部电容构成的高通网络，对于频率较低时产生了相移. 6.2频率响应分析

如图所示，由波特图测得该系统的同频带为15Hz~149kHz,因此对于20Hz~20kHz的声音信号，有很好的放大能力。

功率参数

题目设计要求输出功率为0.5W,而仿真出来的输出功率为0.493W，能满足题目的设计要求。则效率值为：493×100%=65.9% 能满足题目的设计要求。总结

详细介绍了一种简单实用、价格低的低频功率放大器的电路设计方法，整套设计只需几十元。从实验的各项数据分析，本电路具有很好的频率响应特性，从测得的带宽看出，该功率放大器可以很好的实现对低频功率的放大作用，能较好的达到实际要求，也符合理论上的要求。