高频电子线路实验高频功率放大器

太原理工大学现代科技学院 高频电子线路 课程 实验报告 专业班级 信息 13 1 学 号 2013100 姓 名 0 指导教师 孙 颖 第 0 页 共 10 页 实验名称 高频功率放大器 专业班级 信息 13 1 班 学号 20131009 姓名 0 成绩 实验四实验四 高频功率放大器高频功率放大器 7 1 高频功率放大器基本工作原理高频功率放大器基本工作原理 一 高频功率放大器的原理电路 高频功放的电原理电路图如图 7 1 所示 共发射极放大器 它主要是由晶体管 LC 谐振回路 直流电源和等组成 为前级供给的高频输出电压 也称 C E b E b U 激励电压 二 高频功率放大器的特点二 高频功率放大器的特点 1 高频功率放大器通常工作在丙类 高频功率放大器通常工作在丙类 C 类 状态 类 状态 通角 的定义 集电极电流流通角度的一半叫通角 甲类 A 类 180 度 效率约 50 乙类 B 类 90 度 效率可达 78 甲乙类 AB 类 90 180 度 效率约 50 78 丙类 C 类 Ec2 时 放大器工作于欠压状态 Ec Ec2 时 放大器工作于 临界状态 Ec Ec2 时 放大器工作于过压状态 即当 Ec 由大变小时 放大器的工作状态由欠压进入过 压 波形也由余弦脉冲波形变为中间凹陷的脉冲波 c i 7 2 高频功率放大器实验电路高频功率放大器实验电路 高频功率放大器实验电路如图 7 6 所示 第 4 页 共 10 页 7 3 高频功率放大器实验内容和实验步骤高频功率放大器实验内容和实验步骤 一 实验内容一 实验内容 1 观察高频功率放大器丙类工作状态的现象 并分析其特点 2 测试丙类功放的调谐特性 3 测试负载变化时三种状态 欠压 临界 过压 的余弦电流波形 4 观察激励电压 集电极电压变化时余弦电流脉冲的变化过程 5 观察功放基极调幅波形 二 实验步骤二 实验步骤 1 实验准备 实验准备 在实验箱主板上装上高频放大与射频发射模块 接通电源即可开始实验 2 测试前置放大级输入 输出波形 测试前置放大级输入 输出波形 高频信号源频率设置为 6 3MHZ 幅值峰 峰值 300mV 左右 用铆孔连接到 11p01 模块上开关 11k01 至 OFF 用示波器测试 11p01 和 11TP02 的波形的幅值 并计算其放大倍数 由于该集电极负载 是电阻 设有选频作用 3 激励电压 电源电压及负载变化对丙类功放工作状态的影响 激励电压 电源电压及负载变化对丙类功放工作状态的影响 第 5 页 共 10 页 1 激励电压 Ub 对放大器工作状态的影响 开关 11k01 置 on 11k03 置 右侧 11k02 往下拨 保持集电极电源电压 Ec 6v 负载电阻 8K 不变 L R 高频信号源频率 1 9MHZ 左右 幅度 200mv 峰 峰值 连接至功放模块输入端 11p01 示 波器 CH1 接 11TP03 CH2 接 11TP04 调整高频信号源频率 使功放谐振即输出幅度 11TP03 最大 改变信号源幅度 即改变激励信号电压 Ub 观察 11TP04 电压波形 信号源幅度变化时 应观察到欠压 临界 过压脉冲波形 波形如图 7 7 所示 实际观察到的波形如下图 上 11TOP03 下 11TOP04 过压状态波形弱过压状态波形 第 6 页 共 10 页 欠压状态波形临界状态波形 2 集电极电源电压 Ec 对放大器工作状态的影响 保持激励电压 Ub 11TP01 电压为 200mv 峰 峰值 负载电阻 8K 不变 改变功放集电极电 L R 压 Ec 调整 11w01 电位器 是 Ec 为 5 10v 变化 观察 11TP04 电压波形 调整电压 Ec 时 任可观察到 图 7 7 的波形 但此欠压波形幅度比临界时稍大 实际观察到的波形如下图 上 11TOP03 下 11TOP04 欠压状态波形临界状态波形 第 7 页 共 10 页 过压状态波形 3 负载电阻变化对放大器工作状态的影响 L R 保持功放集电极电压 Ec 6v 激励电压 11TP01 电压为 150mv 峰 峰值 不变 改变负载电阻 调整 11w02 电位器 注意 11k04 至 ON 观察 11TP04 电压波形 欠压时的波形幅度比临界时大 L R 测出欠压 临界 过压时负载电阻的大小 测试电阻时必须将 11k04 拨至 OFF 测试后再拨至 on 实际观察到的波形如下图 上 11TOP03 下 11TOP04 第 8 页 共 10 页 欠压状态波形 临界状态波形 过压状态波形 4 功放调谐特性测试功放调谐特性测试 11k01 置 ON 11k02 往下拨 11k03 置 左侧 拔掉 11k05 跳线器 高频信号源接入前置级输 入端 11p01 峰 峰值 800mv 以 6 3 MHZ 的频率为中心点 以 200KHZ 为频率间隔 向左右两侧画出 6 个频率测量点 画出一个表格 设计的表格如下 f MHZ 5 15 35 55 75 96 16 36 56 76 97 17 37 5 Vc Vp p V 4 004 635 035 034 674 230 2284 073 833 753 723 683 72 高频信号源按照表格上的频率变化 幅度峰 峰值为 800mv 左右 11TP01 用示波器测量 11TP03 第 9 页 共 10 页 的电压值 测出与频率频率相对应的电压值填入表格 然后画出频率与电压的关系曲线 3 实验结果分析 1 电源电压对工作状态的影响 当 Vcc 时 放大器工作状态由欠压状态 临界状态 过压状态过渡 高频功率放大器工作在过压状态时 基波电压振幅 UC 与集电极电源电压 Vcc 成线性变化 增加 Vcc 可以 提高集电极电压利用系数 提升集电极电压输出功率 当增大输入激励电压 Vbb 时 放大器工作状态由欠压状态 临界状态 过压状态过渡 高频功率放大器 工作在欠压状态时 基波电压振幅 UC 与基极偏置电压 Ubb 成线性变化 随着 R 从小变大 放大器将 由欠压状态 临界状态 过压状态过渡 过压区与欠压区 集电极输出功率都比较小 要使高频功率放大 器给出足够大的功率 只有工作在临界状态才能保持最好的能量关系 结合数据和图形可以看出 RL UC Ve 基本保持不变 基波电压 UC 为余弦波 当 RL 下降到一定 值时 输出端波形开始产生失真 当 RL 在过压区时 UC 变化减小 随着 RL 的增大仍有所增加 2 丙类功率大器是指其集电极电流导通时间小于半个周期的放大状态 导通角小于 90 度 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 且随着 RL 的增大 输出功率也有所增加 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 由测 得调谐特性数据可知 工作频率高 由实验数据得