实验七丙类谐振功率放大器.docx

实验七 丙类谐振功率放大器一、 实验目的1．进一步把握高频谐振功率放大器的工作原理2．把握谐振功率放大器的调谐特性和负载特性3．把握鼓励电压、集电极电源电压及负载转变对放大器工作状态的阻碍二、实验利用仪器1．高频调谐功率放大器实验板2•高频信号源、100MHz双踪示波器、万用表三、实验大体原理与电路1. 高频谐振功率放大器原理电路高频谐振功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件，它能够将电源供给的直流能量 转换为高频交流能量输出，使之达到足够的功率输出，以知足天线发射和其它负载的要求高频谐振功率放大器研究的要紧问题是如何取得高效率、大功率的输出放大器电流导 通角e愈小，放大器的效率n愈高如甲类功放的9=360o,效率n最高为50%,乙类功放 的e=i80o，效率n最高为％，而丙类功放的0<90效率n最高为100%谐振功率放 大器采纳丙类功率放大器，采纳选频网络作为负载回路的丙类功率放大器称为高频谐振功率 放大器高频谐振功率放大器原理电路如图7-1L图 7-1 高频谐振功率放大器的工作原理图中ub为输入交流信号，EB是基极偏置电压，调整EB，改变放大器的导通角，以改变 放大器工作的类型EC是集电极电源电压。

集电极外接LC并联振荡回路的功用是作放大器 负载放大器工作时，晶体管的电流、电压波形及其对应关系如图7-2所示晶体管转移特性如图7-2中虚线所示由于输入信号较大，可用折线近似转移特性，如图中实线所示图 中U'为管子导通电压，gm为特点斜率设输入电压为一余弦电压，即Bmu =U COS 3 t b bm那么管子基极、发射极间电压u为BEu =E+u=E+U COS3tBE B b B bm在丙类工作时，EB

在集电极电 路中，LC振荡回路取得的高频功率为1 1 1 U2P 二一I U 二一12 R 二 cm0 2 c1m cm 2 c1m e 2Re集电极电源EC供给的直流输入功率为P二E I集电极效率nC为输出高频功率P与直流输入功率PE之比，即E C C 0 C o EP 1 I U耳 =——= c1m cmC P 2 IEE C0 C静态工作点、输入信号、负载发生转变，谐振功率放大器的工作状态将发生转变如 图7-3所示当C点落在输出特性（对应uBEmax的那条）的放大区时，为欠压状态；当C点正 好落在临界点上时，为临界状态；当C点落在饱和区时，为过压状态谐振功率放大器的工作状态由EC、Eb、Ubm、Ucm四个参量决定，缺一不可，其中任何一个量的转变都会改变C点 所处的位置，工作状态就会相应地发生转变图 7-3 高频谐振功率放大器的工作状态负载特性是指当维持EC、Eb、Ubm不变而改变Re时，谐振功率放大器的电流IC0、Ic1m，电压Ucm,输出功率po,集电极损耗功率p ,电源功率p及集电极效率nC随之转变的曲线cm o C E C从上面动特性曲线随Re转变的分析能够看出，Re由小到大，工作状态由欠压变到临界再进入过压。

相应的集电极电流由余弦脉冲变成凹陷脉冲，如图7-4（a）所示图7-4高频谐振功率放大器的负载特性 ©集电极调制特性是指当维持Eb、Ubm、Re不变而改变EC时，功率放大器电流IC0、Ic1m， 电压Ucm和功率、效率随之转变的曲线当EC由小增大时，uCEmin=EC-Ucm也将由小增大，因 此由UcEmin、UBEmax决定的瞬时工作点将沿UBEmax这条输出特性由特性的饱和区向放大区移 动，工作状态由过压变到临界再进入欠压，iC波形由iCmax较小的凹陷脉冲变成iCmax较大的 尖顶脉冲，如图7-5所示由集电极调制特性可知，在过压区域，输出电压幅度Ucm与EC成正比利用这一特点，能够通过操纵EC的转变，实现电压、电流、功率的相应转变，这种功能称为集电极调幅，因此称这组特性曲线为集电极调制特性曲线Urclmco(b) 0图7-5高频谐振功率放大器的集电极调过压临界 欠压 EcCcrEB时，功放电流IC 駁性基极调制特性是指当EC、Ubm、Re维持不变而改变 血压U」和功率、效率的转变曲线当串增大时，会引发 m那么会减小如此必 电流脉冲高度虽仍E ” P可通过操纵EB实现对| B■ EB0 31 o w t o w t o w t o w tC0 u，1，Ico增大，从而引发I十、U增大增大。

由于EC不变，ucEmin=Ec-Uc1压变到临界再进入入过压进入过压状态后，」iC波形如图k7-6所示利用这一特点电流、电压、功率的操纵，称这种工作方式为基极调制，因此称这组特性曲线为基极调制特Cmax将致使工作状态会由欠压变有增加，但凹陷也性曲线欠压01临界过压 Eb图 7-6 高频谐振功率放大器的基极调制特性放大特性是指当维持Ec、Eb、Re不变，而改变Ubm时，功率放大器电流IC0、Ic1m，电压 Ucm和功率、效率的转变曲线Ubm转变对谐振功率放大器性能的阻碍与基极调制特性相似 ic波形及ICo、Ic1m、Ucm、PPE、nC随Ubm的转变曲线如图7-7所示由图可见，在欠压 区域，输出电压振幅与输入电压振幅大体成正比，即电压增益近似为常数利用这一特点可 将谐振功率放大器用作电压放大器，因此称这组曲线为放大特性曲线图 7-7 高频谐振功率放大器的放大特性2. 实验电路高频谐振功率放大器实验电路如图9-8,置于本实验讲义的末尾四、实验内容1．高频谐振功率放大器实验电路的调整2．高频谐振功率放大器的负载特性测试--负载转变对放大器工作状态的阻碍测试3．高频谐振功率放大器的集电极调制特性测试--集电极电源电压转变对放大器工作状 态的阻碍。

4．高频谐振功率放大器的放大特性测试--基极输入电压转变对放大器工作状态的阻碍五、实验步骤1．高频谐振功率放大器实验电路的调整⑴ 在实验箱主板上插上高频谐振功率放大器实验电路模块接通实验箱上电源开关电 源指标灯点亮将高频信号源产生频率、幅值约300mV的信号由IN1端接入高频谐 振功率放大器实验电路⑵ 调整电位器RW1和微调CV 一、CV2、B 一、B2,在TP2端用示波器，观测到放大后 的不失真的输入信号2．高频谐振功率放大器的负载特性测试调整RW4,使TP5处的直流电压E=10V,鼓励电压U必然，改变负载R ,使TP3处的 C bm L电压余弦脉冲别离为欠压、临界和过压状态，测量PT3处的直流电压，PT4处的正弦波的幅值，填写表7-1，计算直流电流I二U （TP3直流电压）/R、直流功率P二E -1 、C 0 E 7 EC CO基波输出功率P二U2 /R和功放的效率n，并依照表7-1中的数据绘制I (R )、0 Cm L C C 0 LU (R )、 P(R )、 P(R )、 n(R )曲线表 7-1 谐振功率放大器的负载特性测试Cm L E L 0 L LR (Q)Ue (V)I (mA)C 0P (mW)U (V )Cm PP (mW)ncbm3．高频谐振功率放大器的集电极调制特性测试维持鼓励电压U ,负载R不变，调整RW4,改变Ec (测量TP5点)，使TP3处的电压 bm L余弦脉冲别离为欠压、临界和过压状态，测量PT3处的直流电压，PT4处的正弦波的幅值，填写表7-2，计算直流电流i 、直流功率p、基波输出功率p和功放的效率n，并依照C 0 E 0 C表 7-2 中的数据绘制I (E )、U (E )、P (E )、P (E )、n (E )曲线。

P (mW)nc4．高频谐振功率放大器的放大特性测试维持鼓励电压Ec，负载R不变，调整RW4,改变U ,使TP3处的电压余弦脉冲别离为L bm欠压、临界和过压状态，测量PT3处的直流电压，PT4处的正弦波的幅值，填写表7-3,计算直流电流Ic 0P0（EC）、“ （EC）曲线直流功率Pe、基波输出功率Po和功放的效率J并依照表7-2中的数据绘制1co（Ec）、Ucm（Ec）、Pe（Ec）、表 7-3 谐振功率放大器的放大特性测试C六、实验报告要求1.由实验数据分析负载Rl、直流电压Ec对高频谐振放大器工作状态的阻碍2．本实验电路的集电极的负载电阻什么缘故？集电极基波功耗是不是等于输出功率？3. 本实验电路输出交流波形失真较大，是分析缘故，提出较小输出波形失真的方法4•本实验电路功放管的射极电阻约为30Q，该电阻偶的作用是什么？该电阻的阻值是不是适当？5.总结由本实验所取得的体会图 9-8 高频谐振功率放大器实验电路。