实验___丙类高频谐振功率放大器.doc

实 验 报 告课程名称 高频电路原理与分析 实验名称 高频功率放大器（丙类） 实验类型 验证 （ 验证、综合、设计、创新）学院名称 应用技术学院 专 业 电子信息工程 年级班级 2012级 开出学期 20132014学生姓名 学 号 2012 指导老师 将行达 成 绩 2014年5月5日实验二 高频功率放大器（丙类）一、实验目的1、熟悉丙类高频功率放大器的工作原理，初步了解工程估算的方法。2、学习丙类高频谐振功率放大器的电路调谐及测试技术。3、研究丙类高频谐振功率放大器的调谐特性和负载特性。4、理解基极偏置电压、集电极电源电压、激励电压对放大器工作状态的影响。5、了解丙类高频谐振功率放大器的设计方法。二、实验仪器1、高频实验箱 1台2、高频信号发生器 1台3、双踪高频示波器 1台4、扫频仪 1台5、万用表 1块6、高频功率放大器实验板 1块三、实验内容1、电路调谐及调整(调谐技术)。2、静态测试(测试静态工作点)。3、动态测试(研究负载特性)。四、实验原理丙类功率放大器1、工作原理如图2-1所示，丙类功率放大器的基极偏置电压是利用发射极电流的直流分量在发射极直流负反馈电阻上产生的压降来提供的，故称为自给偏置电路。当放大器的输入信号为正弦波时，集电极电流为余弦脉冲波。利用谐振回路L5C5的选频作用可输出基波谐振电压、电流。图2-3画出了丙类谐振功率放大器的基极与集电极间的电流、电压波形关系。丙类功率放大器的负载特性丙类功率放大器的负载特性是指在、不变的条件下，各种电流输出电压，功率和效率等随变化的曲线。因为高频功率放大器的工作状态取决于、 、 和四个参数。如果保持、和不变，则工作状态仅取决于。（1）负载变化对、和的影响。 当维持、和不变时，放大器、和随负载阻抗变化。因为。如图5：在欠压区：与基本不变，仅随增加略有下降，也随增加而直线增加，管耗下降。把放大器看成恒流源。在过压区：几乎不变，和则随的增大也急剧下降。把放大器看成恒压源。从图5看出：集电极电源输入功率。由于不变，因而与关系曲线和曲线的形状相同。放大器输出功率，与关系是根据、两条曲线相乘求出来。在临界状态时，达到最大值，放大器效率也较高。这就是希望放大器工作在临界工作状态的原因。集电极损耗功率，故曲线由与曲线相减得出。在欠压区，当减小，上升很快；当=0时，达到最大值，可能使晶体管烧坏。（这种情况是短路）放大器的效率，在欠压状态时，变化小，所以随增加而增加，到临界状态后，下降没有快，在过压状态时，主要是随急剧下降而下降，因而也略有下降，故在靠近临界的弱过压状态出现最大值。放大器各级电压对工作状态的影响（1）对工作状态的影响在讨论激励电压幅度的变化对放大器工作状态影响，设、不变。当较小时，也较小，从动态特性看出：放大器工作在欠压状态，集电极电流为尖顶余弦脉冲。当增大时，、也增大，引起的减少。从而使放大器由欠压状态过渡到过压状态。如图6所示：（a） 为此称平面上的动特性。（b） 为集电极电流脉冲波形。（c） 、的关系。从图6可看出：在欠压状态时，随着的增加，将引起增加，于是、和与几乎成正比增加。在过压状态时，随着的继续增加，虽然电流脉冲高度继续增大，但其凹度增大。所以、在过压区增加不大。在欠压区，与成线性关系。（2）变化对工作状态影响（ 设、不变） 由于。所以变化与变化一样，都要引用的变化。当、不变时，减小相当于的增大。这样，当反向偏置向正向偏置变化时，增大，放大器从欠压状态转入过压状态。因此，变化对集电极电流脉冲波以及, 和的影响与变化引起的影响类似。如图7，在欠压状态改变,可控制高频输出电压，这就是基极偏压调幅的原理。（3）集电极电源对放大器的影响设、不变。当、不变时，也不变，若不变，则坐标平面上的的动特性的斜率也不变。假设放大器原来工作在临界状态，则当增大，动特性向右平行移动，放大器将工作与欠压状态。反之，减小，动特性向左平行移动，放大器工作于过压状态。如图8所示。当时，放大器工作在欠压状态。由于不变，所以减小而使得减小时，略有下降，变化也很小，故、随减小而略有下降。这样，欠压状态，对不能有效控制。 当时，工作在过压状态。集电极电流脉冲的凹度就越深，这样，、 随降低而明显减小，并且=0时，、均为0。由于过压状态改变能明显改变的大小，从而也能改变高频输出电压，这就是集电极调幅的原理。通过上述分析，得出下列结论：第一.在欠压区，输出功率随增大而增大，集电极损耗功率随减小而增大，（）,当较小时，有可能使上升超过晶体管的最大管耗而损坏晶体管，因此，在调试放大器功率电路时，为了防止集电极谐振回路失谐而损坏晶体管，常采用降低电源电压值的办法便于放大器工作在过压状态下进行调试。第二在过压区，随的减少而迅速增加，这对集电极谐振回路的调谐提供了一个标准。在调谐时，适当降低的值，使放大器工作在过压状态。调节谐振回路，当为最小时，说明电路谐振于工作频率。 6、 实验内容及步骤 实验数据 在示波器上观察到欠压、临界、过压状态的图形如下： （1）欠压状态：改变输入幅度，输出电压峰值变化十分显著。 （2）过压状态：改变输入幅度，峰值变化缓慢，几乎不变。1电路如图3-1（见电路板）按图接好实验板所需电源，将C、D两点短接，利用高频信号发生调回路谐振频率，使其谐振在6.5MHz的频率上。2加负载50，从CD端测电流。在输入端信号频率6.5MHz，信号=120mV，测量各工作电压，同时用示波器测量输入，输出峰值电压，将测量值填入表3.1内。图3-1 功率放大器电路（丙类）原理图 =6.5MHz实测 实测计算Vb（v）Ve（v）Vc v Vop-p vIco mAPs（w）Pl（w）=12V =120mVR=51-0.0060.32311.59.2832.30.3880.21154.4%R=75-0.0120.30811.511.130.80.3700.20354.6%R=120-0.0090.29911.613.429.90.3590.18952.7% =84mVR=51-0.0010.14211.54.6714.20.1460.05634.1%R=75 -0.0010.13911.65.1613.90.1700.04425.9%R=120-0.0010.12911.56.0812.90.1550.03925.2%=5V =120mVR=5100.13911.44.4413.90.0700.04963.9%R=750.0010.15411.55.4815.40.0770.05064.9%R=1200.0020.17611.56.8417.60.0790.04955.7%=84mVR=5100000.07311.63.027.30.0370.02259.5%R=750.0010.07211.63.547.20.0360.02363.3%R=1200.0010.07411.54.017.40.0370.01848.6%表（3-1）其中：输入电压峰-峰值：输出电压峰-峰值：电源给出总电流：电源给出总功率 () (为电源电压)：输出功率（）：为管子损耗功率（）3加75负载电阻，同2测试并填入表3.1内。4加120负载电阻，同2测试并填入表3.1内。5改变输入端电压=84mV，同2、3、4测试并填入表3.1测量。6改变电源电压=5V,同2、3、4、5测试并填入表3.1内。七、实验报告要求1根据实验测量结果，计算各种情况下、。2说明电源电压、输出电压、输出功率的相互关系。3总结在功率放大器中对功率放大晶体管有哪些要求。答（1）：见表（3-1）。答（2）：高频功放电源要求合乎所用器件无论电子管.晶体管.场效应管或集成功放工作电压.与输出电压并无直接关系