实验二 高频功率放大器

1、实验二 高频功率放大器【实验目的】l 通过实验，加深对丙类功率放大器基本工作原理的理解，掌握丙类功率放大器的调谐特性。l 掌握输入激励电压，集电极电源电压及负载变化对放大器工作状态的影响。l 通过实验进一步了解调幅的工作原理。【实验内容】l 观察高频功率放大器丙类工作状态的现象，并分析其特点；l 测试丙类功放的调谐特性；l 测试负载变化时三种状态（欠压、临界、过压）的余弦电流波形；l 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；l 观察功放基极调幅波形。【实验电路】【实验步骤】l 实验准备 在实验箱主板上装上高频功率放大与射频发射模块，接通电源即可开始实验。 l 测试前置放大级输入、

2、输出波形高频信号源6.3Mhz，幅度300mV VPP，连接到11P01，模块上开关11K01至“off”，用示波器测试11P01和11P02的波形的幅度，并计算其放大倍数。11P0111TP02放大倍数A电压300mV1.480V4.933l 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 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=6V （用万用表测11TP03直流电压，调11W01等于6V），负载电阻=8K （11K04置“off”， 用万用表测11TP06电阻，调11W02使其为8K ，然后11K0

3、4置“on”）不变。 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。其波形如图2-1所示（如果波形不对称，应微调高频信号源频率，如果高频信号源是DDS信号源，注意选择合适的频率步长档位）。 图2-1 三种状态下的电流脉冲波形理论应该观察到的波形如下图：实际观察到的波形如下图欠压临界弱过压过压2）集电极电源电压 Ec 对

4、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 Rl =8K 不变，改变功放集电极电压Ec （调整11W01电位器，使Ec 为510V变化），观察11TP04电压波形。调整电压Ec 时，仍可观察2-1波形，但此时欠压波形幅度比临界时稍大。理论应该观察到的波形如下图：实际观察到的波形如下图：欠压临界弱过压过压3）负载电阻 R L 变化对放大器工作状态的影响 保持功放集电极电压E c =6V，激励电压（11TP01点电压、150mv峰峰值）不变，改变负载电阻R L（调整11W02电位器，注意11K04至“on”），观察11TP04电压波形。同样能观察到图

5、2-1的脉冲波形，但欠压时波形幅度比临界时大。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”，测完后再拨至”on”。理论应该观察到的波形如下图：实际观察到的波形如下图：（电阻见实验总结）欠压临界弱过压过压l 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。前置级输入信号幅度峰峰值为800mV（11TP01）。频率范围从5.1MHZ-7.3MHZ，用示波器测量11TP03 的电压值，并填入表2-1，然后画出频率与电压的关系曲线。表2-1f（Mhz）5.15.35.55.75.96.1Vc(Vp-p)7.8008

6、.4009.0009.2009.0008.800f（Mhz）6.36.56.76.97.17.3Vc(Vp-p)7.9407.4407.1906.9406.9406.940l 功放调幅波的观察 保持上述4的状态，调整高频信号源的频率，使功放谐振，即使11TP03点输出幅度最大。然后从11P02输入音频调制信号，用示波器观察11TP03的波形。此时该点波形应为调幅波，改变音频信号的幅度，输出调幅波的调制度应发生变化。改变调制信号的频率，调幅波的包络亦随之变化。理论应该观察到的波形如下图：实际观察到的波形如下图：【实验总结】l 对实验参数和波形分析，说明说明输入激励电压、集电极电源电压，负载电阻对

7、工作状态的影响。² 输入激励电压对当工作状态的影响:增大输入激励电压Ub时，放大器工作状态由欠压状态临界状态弱过压状态过压状态变化。² 集电极电源电压对工作状态的影响:当减小Ec时,放大器工作状态由欠压状态临界状态弱过压状态过压状态变化。增加Ec可以提高集电极电压利用系数，提升集电极电压输出功率。 ² 负载电阻对工作状态的影响：随着R从小变大，放大器将由欠压状态临界状态弱过压状态过压状态变化。过压区与欠压区，集电极输出功率都比较小，只有工作在临界状态才能使高频功率放大器有足够大的功率。l 用实测参数分析丙类功率放大器的特点。 输出功率P=（12Uc）22RL欠压临界过压RL()2305262765P(mW)15.820.93.04丙类功率大器的特点：² 临界状态才能使高频功率放大器有足够大的功率；² 输出端负载回路为调谐回路，既能完成调谐选频功能，又能实现放大器输出端负载的匹配；² 基极偏置电路为晶体管发射结提供负偏压，使电路工作在丙类状态；² 丙类功放的导通角90°,效率n可达到80%。l 总结由本实验所获得的体会。通过本次实验我掌握了丙类功率放大器的基本工作原理、丙类放大器的调谐特性以及负载变化时的动态特性。