第一篇：實(shí)驗(yàn)一 高頻丙類功率放大器要點(diǎn)

實(shí)驗(yàn)一 高頻丙類功率放大器

在高頻范圍內(nèi)為獲得足夠大的高頻輸出功率, 必須采用高頻放大器, 高頻功率放大器主 要用于發(fā)射機(jī)的未級(jí)和中間級(jí), 它將振蕩產(chǎn)生的信號(hào)加以放大, 獲得足夠高頻功率后, 再送 到天線上輻射出去。另外,它也用于電子儀器作未級(jí)功率放大器。

高頻功率放大器要求效率高, 輸出功率大。丙類放大器它是緊緊圍繞如何提高它的效率 而進(jìn)行的。高頻功率放大器的工作頻率范圍一般為幾百 kHz — 幾十 MHz。一般都采用 LC 諧 振網(wǎng)絡(luò)作負(fù)載, 且一般都是工作于丙類狀態(tài), 如果要進(jìn)一步提高效率, 也可工作于丁類或戊 類狀態(tài)。

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.進(jìn)一步了解高頻丙類功率放大器的工作原理和調(diào)試技術(shù)。2.熟悉負(fù)載變化對(duì)放大器工作狀態(tài)的影響及各指標(biāo)的測(cè)試方法。

3.掌握輸入激勵(lì)電壓, 集電極電壓, 基極偏置電壓變化對(duì)放大器工作狀態(tài)的影響。(二 實(shí)驗(yàn)要求

1.認(rèn)真閱讀本實(shí)驗(yàn)教材及有關(guān)教材內(nèi)容。2.熟悉本實(shí)驗(yàn)步驟,并畫出所測(cè)數(shù)據(jù)表格。3.熟悉本次實(shí)驗(yàn)所需儀器使用方法。(三 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求

1.寫出本次實(shí)驗(yàn)原理及原理圖。

2.認(rèn)真整理記錄的測(cè)試數(shù)據(jù)及繪出相應(yīng)曲線圖。

3.對(duì)測(cè)試結(jié)果與理論值進(jìn)行比較分析,找出產(chǎn)生誤差的原因,提出減少實(shí)驗(yàn)誤差 的方法。

4.詳細(xì)記錄在調(diào)諧和測(cè)試過程中發(fā)生的故障和問題,并進(jìn)行故障分析,說明排除 過程和方法。

5.本次實(shí)驗(yàn)收獲,體會(huì)以及改進(jìn)意見。

二、實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)板 1.雙蹤示波器(CA8020 一臺(tái) 2.高頻信號(hào)發(fā)生器(XFG-7 一臺(tái)

3.晶體管直流穩(wěn)壓電源 一臺(tái) 4.數(shù)字萬用表 一塊 5.超高頻毫伏表(DA22 一臺(tái) 6.直流毫安表 一塊 7.高頻丙類功率放大器實(shí)驗(yàn)板 一塊

三、實(shí)驗(yàn)原理及公式推導(dǎo)

高頻諧振放大器的主要作用是使電路輸出功率大, 效率高;主要特點(diǎn)是用諧振回路來實(shí) 現(xiàn)阻抗變換,并且為了提高效率常工作在丙類狀態(tài)。

高頻功率放大器一般有兩種:窄帶高頻功率放大器和寬帶高頻功率放大器。前者由于頻 帶比較窄, 故常用選頻網(wǎng)絡(luò)作為負(fù)載回路, 所以又稱為諧振功率放大器。而寬帶高頻功率放 大器的輸出電路則是傳輸線變壓器或其它寬帶高頻功率放大器, 以高效率, 小失真得到較大 輸出功率。因此一般都工作在丙類狀態(tài)。其導(dǎo)通角小于 π,其通角小于 π/2。

如圖 1所示是丙類功率放大器原理圖。圖中 LC 諧振回路為集電極的負(fù)載, c E 為集電極 直流電源, b E 為基極負(fù)偏置電源。b U 是高頻輸入信號(hào), t U U bm b ωcos =

可見,只有輸入信號(hào)電壓足夠大時(shí),即 b b b E E U '+>(b E '為晶體管截止偏壓 時(shí)晶體管 才導(dǎo)通。顯然電流的通角 <π/2, 集電極電流 C I 呈脈沖形狀, 這個(gè)電流經(jīng)集電極諧振回路選 出 C I 的基波分量 1C I ,再經(jīng)過變壓器耦合,在 L R 上得到一個(gè)放大的基波功率,從而實(shí)現(xiàn)了 丙類功率放大。

高頻功率放大器是由輸入回路,晶體管、負(fù)載和電源幾部分組成。1.高頻丙類功率放大器的輸出功率和效率。

為了便于計(jì)算脈沖電流 c i , 將晶體管的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移特性曲線 be c U i-用折線 m g 表示。如圖 2所示。

由圖 2可知: cos('(b b bm m b be m c E E t U g E U g i '-+=-=ω(1 m g 為跨導(dǎo)。當(dāng) θω=t 時(shí), 0=c i =θc o s bm b b U E E-'(2 當(dāng) 0=t ω時(shí) , 1((max bm b b bm m b b bm m c c U E E U g E E U g i i-'-='-+== = cos 1(θ-bm m U g(3 由(1(2(3式得出 :θ

θ

ωcos 1cos cos max--? =t i i c c(4 因?yàn)楸惞ぷ鳡顟B(tài)的集電極電流脈沖是尖頂余弦脈沖,是以 ω為角頻率的周期性函數(shù)。故 可用付里葉級(jí)數(shù)求系數(shù)方法來表示它的直流、基波分量,各次諧波分量的數(shù)值。

由付氏級(jí)數(shù)的系數(shù)求得: cos 1(cos sin 21max 0θπθ θθωπ π π--== ?-c c c i t d i I cos 1(cos sin cos 1 max 1θπθ θθωωπ

π π--== ?-c c m c i t td i I ] cos 1(1([ cos cos(sin2cos 1 2max θπθθθωωπ π π---== ?-n n n n n i t td n i I c c cnm 上述三 式可寫成:(0max 0θαc c i I =(1max 1θαc m c i I =(max θαn c cnm i I =(,(,(10θαθαθαn 為余弦脈沖電流 c i 的分解系數(shù)。因此 c i 分解為付氏級(jí)數(shù)為:

t n I t I t I I i cnm m c m c c c ωωωcos 2cos cos 210++++=

在功率放大器中, 主要研究它的輸出功率和效率。為什么要工作于丙類狀態(tài), 從三極管 輸出功率來看: dt E i P c c ?-= θ θπ 210 直流電源供給功率:0c c dc I E P = 三級(jí)管輸出功率:e m c e m c out R U R I P 2 121212 1== e R 為 L R 折合到集電極諧振回路初級(jí)的阻抗。集電極效率:(2 1 2121101011θξεηg I I I I E U P P c m c c m c c m c dc out ====

m c U 1為集電極基波電壓振幅,(1θg 為波形參數(shù), ξ為集電極電源電壓利用系數(shù)。為

了得到足夠大的輸出功率,應(yīng)使它工作在臨界狀態(tài)。使 c m c E U =1,即 1=ξ。θ θθθ θθξ

ηcos sin cos sin 21212 1 0101--= =?=c m c c m c I I I I 可以看出減少管耗 c P , 或者提高 ξ和(1θg 都可以提高放大器的效率。這是因?yàn)?(1要減少集電極損耗功率 c P ,則要求減少 ce U。當(dāng)管內(nèi)有較大電流 c i 時(shí), ce U 應(yīng)盡 量減少,最好在 c i 整個(gè)流通時(shí)間內(nèi) ce U 均很小,或者當(dāng) ce U 較大時(shí),要盡量減少集電極電流

c i。

(2要提高集電極效率,則要求提高集電極電壓利用系數(shù) ξ。m c U 1增大, ξ可增大, 因?yàn)?m c U 1增大使 ce U 減小。(t U E U m c c ce ωcos 1-= ,所以,當(dāng) c i 較大時(shí), ce U 的減少使 得管子集電極損耗 c P 減少,從而提高效率。

圖 3 甲、乙、丙類三種工作狀態(tài)

(3要提高效率,也可增大(1θg。θ的減少,可使(1θg 增大,于是提高效率。θ減 少,意味著減少 c i 與 ce U 均不為零的時(shí)間,這可用甲、乙、丙 3種工作狀態(tài)的集電極電壓、電流波形來說明,如圖 3所示。

甲類在一個(gè)周期中都有 c i 流通,因而 ce U 正半周,也有 c i ,所以管耗大,效率低。乙類 c i 只有半個(gè)周期流通,而且,當(dāng)放大器的負(fù)載為電阻時(shí), c i 流通半周正好與 ce U 負(fù)

半周相對(duì)應(yīng),此時(shí), ce U 小,因而效率比甲類高。

丙類工作時(shí)波形, c i 流通時(shí)間小于半個(gè)周期, 當(dāng)集電極諧振回路對(duì)激勵(lì)信號(hào)諧振時(shí), c i 僅在 ce U 負(fù)半周瞬時(shí)值較大時(shí)流過,此時(shí) ce U 較小,所以丙類比乙類效率高。當(dāng) 2π

θ<,是否可能接近于零,得到最高效率呢?

當(dāng) θ→ 0時(shí),使得輸出功率也顯著下降,為了兼顧輸出功率和不使激勵(lì)功率過大,因而 θ不能太小,從而限制效率提高。一般情況下 ππθ18

73-= 時(shí),相應(yīng)的集電極效率較大, η在 80%-90%之間。

2.丙類功率放大器的負(fù)載特性 丙類功率放大器的負(fù)載特性是指在 c E、b E、bm U 不變的條件下,各種電流輸出電壓, 功率和效率等隨 e R 變化的曲線。

因?yàn)楦哳l功率放大器的工作狀態(tài)取決于 e R、bm U、b E 和 c E 四個(gè)參數(shù)。如果保持 bm U、b E 和 c E 不變,則工作狀態(tài)僅取決于 e R。(1負(fù)載變化對(duì)工作狀態(tài)的影響

如果保持 bm U、b E 和 c E 不變則 e R 變化影響工作狀態(tài)的變化如圖 4所示。

從圖 4看出: ① 動(dòng)特性表示 e R 較小時(shí),這時(shí) m c U 1也較小,動(dòng)態(tài)負(fù)載線 1A 在線性放大區(qū),這種狀態(tài) 稱為欠壓狀態(tài)。在欠壓狀態(tài), c i 呈余弦脈沖。

② 動(dòng)特性隨 e R 增加,動(dòng)態(tài)負(fù)載線 2A 在臨界線上,稱這種狀態(tài)為臨界狀態(tài),此時(shí) c i 還 是呈余弦脈沖。

③ 動(dòng)特性隨 e R 繼續(xù)增大, 3A 進(jìn)入飽和區(qū),此時(shí) c i 呈凹脈沖,這種狀態(tài)稱過壓狀態(tài), 在過壓狀態(tài),隨 e R 增大, c i 的幅度也迅速下降,但它的基波輸出電壓振幅基本不變,即 c m c E U ≈1。

(2負(fù)載 e R 變化對(duì) 0c I、cm I、m c U

1、out P、0P 和 η的影響。當(dāng)維持 bm U、b E 和 c E 不變時(shí), 放大器 0c I、cm I、m c U

1、out P、0P 和 η隨負(fù)載阻抗 e R 變化。因?yàn)?e m c m c R I U 11=。如圖 5:

在欠壓區(qū):m c I 1與 0c I 基本不變, 僅隨 e R 增加略有下降, m c U 1也隨 e R 增加而直線增加, c P 管耗下降。把放大器看成恒流源。

在過壓區(qū):m c U 1幾乎不變, 0c I 和 m c I 1則隨 e R 的增大也急劇下降。把放大器看成恒壓 源。

從圖 5看出:集電極電源輸入功率 00c c I E P =。由于 c E 不變,因而 0P 與 e R 關(guān)系曲線 和 0c I 曲線的形狀相同。放大器輸出功率 m c m c out U I P 112 1= , out P 與 e R 關(guān)系是根據(jù) m c U

1、m c I 1兩條曲線相乘求出 來。

在臨界狀態(tài)時(shí), out P 達(dá)到最大值,放大器效率也較高。這就是希望放大器工作在臨界工 作狀態(tài)的原因。

集電極損耗功率 out c P P P-=0,故 c P 曲線由 0P 與 out P

曲線相減得出。

在欠壓區(qū),當(dāng) e R 減小, c P 上升很快;當(dāng) e R =0時(shí), c P 達(dá)到最大值, 可能使晶體管燒壞。(這種情況是短路放大器的效率 0 P P out =η,在欠壓狀態(tài)時(shí), 0P 變化小,所以 η隨 out P 增加 而增加,到臨界狀態(tài)后, out P 下降沒有 0P 快,在過壓狀態(tài)時(shí), out P 主要是隨 m c I 1急劇下降而 下降,因而 η也略有下降,故在靠近臨界的弱過壓狀態(tài) η出現(xiàn)最大值。

3.放大器各級(jí)電壓對(duì)工作狀態(tài)的影響(1 bm U 對(duì)工作狀態(tài)的影響

在討論激勵(lì)電壓幅度 bm U 的變化對(duì)放大器工作狀態(tài)影響,設(shè) c E、b E、e R 不變。當(dāng) bm U 較小時(shí), bm b be U E U +=max 也較小,從 be c U i-動(dòng)態(tài)特性看出:放大器工作在欠 壓狀態(tài),集電極電流為尖頂余弦脈沖。

當(dāng) bm U 增大時(shí), max c I、m c I 1也增大,引起 e m c c ce R I E U 1-=的減少。從而使放大器由 欠壓狀態(tài)過渡到過壓狀態(tài)。

如圖 6所示:

(a 為 be c U i-此稱平面上 c i 的動(dòng)特性。(b 為集電極電流脈沖波形。

(c m c I1、0c I、bm m c U U-1的關(guān)系。

從圖 6可看出:在欠壓狀態(tài)時(shí),隨著 bm U 的增加,將引起 max c i 增加,于是 m c I1、0c I 和 m c U 1與 bm U 幾乎成正比增加。在過壓狀態(tài)時(shí),隨著 bm U 的繼續(xù)增加,雖然電流脈沖高度繼 續(xù)增大,但其凹度增大。所以 m c I1、0c I 在過壓區(qū)增加不大。在欠壓區(qū), m c U 1與 bm U 成線性 關(guān)系。

(2 b E 變化對(duì)工作狀態(tài)影響(設(shè) c E、bm U、e R 不變

由于 bm b be U E U +=max。所以 b E 變化與 bm U 變化一樣,都要引用 max be U 的變化。當(dāng) c E、bm U、e R 不變時(shí), b E 減小相當(dāng)于 bm U 的增大。這樣,當(dāng) b E 反向偏置向正向偏置變化 時(shí), max c i 增大,放大器從欠壓狀態(tài)轉(zhuǎn)入過壓狀態(tài)。因此, b E 變化對(duì)集電極電流脈沖波以及 0c I , m c I 1和 m c U 1的影響與 bm U 變化

引起的影響類似。如圖 7,在欠壓狀態(tài)改變 b E , 可控制 高頻輸出電壓,這就是基極偏壓調(diào)幅的原理。

54321b b b b b E E E E E <<<<

(3集電極電源 c E 對(duì)放大器的影響

設(shè) b E、bm U、e R 不變。當(dāng) b E、bm U 不變時(shí), bm b be U E U +=max 也不變,若 e R 不變, 則 ce c U i-坐標(biāo)平面上的 c i 的動(dòng)特性的斜率也不變。

假設(shè)放大器原來工作在臨界狀態(tài),則當(dāng) c E 增大, c i 動(dòng)特性向右平行移動(dòng),放大器將工 作與欠壓狀態(tài)。反之, c E 減小, c i 動(dòng)特性向左平行移動(dòng),放大器工作于過壓狀態(tài)。如圖 8所示。

當(dāng) 2c c E E >時(shí),放大器工作在欠壓狀態(tài)。由于 max be U 不變,所以 c E 減小而使得 cem U 減小 時(shí), max c i 略有下降, θ變化也很小,故 m c I1、0c I 隨 c E 減小而略有下降。這樣,欠壓狀態(tài), c E 對(duì) m c I 1不能有效控制。

當(dāng) 2c c E E <時(shí), 工作在過壓狀態(tài)。集電極電流脈沖的凹度就越深, 這樣, m c I1、0c I 隨 c E 降低而明顯減小, 并且 c E =0時(shí), m c I1、0c I 均為 0。由于過壓狀態(tài)改變 c E 能明顯改變 m c I 1的 大小,從而也能改變高頻輸出電壓 m c U 1,這就是集電極調(diào)幅的原理。

通過上述分析,得出下列結(jié)論: 第一.在欠壓區(qū),輸出功率隨 e R 增大而增大,集電極損耗功率隨 e R 減小而增大,(out c P P P-=0 , 當(dāng) e R 較小時(shí),有可能使 c P 上升超過晶體管的最大管耗 max c P 而損壞晶體 管,因此, 在調(diào)試放大器功率電路時(shí),為了防止集電極諧振回路失諧而損壞晶體管,常采用 降低電源電壓 c E 值的辦法便于放大器工作在過壓狀態(tài)下進(jìn)行調(diào)試。

第二.在過壓區(qū), 0c I 隨 e R 的減少而迅速增加,這對(duì)集電極諧振回路的調(diào)諧提供了一個(gè)標(biāo) 準(zhǔn)。在調(diào)諧時(shí),適當(dāng)降低 c E 的值,使放大器工作在過壓狀態(tài)。調(diào)節(jié)諧振回路,當(dāng) 0c I 為最小 時(shí),說明電路諧振于工作頻率。

四、實(shí)驗(yàn)電子線路

如圖 9所示,輸入信號(hào)頻率為 4MHz ,電源電壓為 c

E =15V,輸入信號(hào)由高頻信號(hào)發(fā)生器 產(chǎn)生,經(jīng)過 BG1,BG2三極管放大推動(dòng)未級(jí)功放管 BG3。BG1集電極輸出信號(hào)經(jīng) L1、C7、C8組成的 T 型匹配電路接 BG3基極。輸出是由 L 和 C10組成的諧振回路,諧振于 4MHz 頻率。當(dāng)開關(guān) K1撥在“天線”時(shí) , 其負(fù)載就是天線。當(dāng)開關(guān) K1撥到 R 時(shí),表示以電阻作為輸出負(fù)

載。本實(shí)驗(yàn)要求在 75Ω負(fù)載電阻上,使信號(hào) b U =0.6V,輸出功率最大值。

五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟(一仔細(xì)閱讀本實(shí)驗(yàn)線路圖;(二熟悉需測(cè)試點(diǎn)的位置,高頻信號(hào)發(fā)生器輸出 bm U 信號(hào)的幅度選在 0.6V 左右;(三丙類功放工作狀態(tài)的調(diào)整

1.將開關(guān) K1撥到“ R ”時(shí), K2撥到“ 4” , 75Ω電阻作為輸出負(fù)載,電源 c E =15V減少 到 10V ,適當(dāng)?shù)臏p小輸入信號(hào)幅度,先分別諧振輸出和輸入耦合電路,使放大器滿足諧振和 匹配,可用觀察 0c I 為最小或 L R 上的輸出信號(hào)幅度為最大的辦法進(jìn)行調(diào)諧。

2.若電路已調(diào)到諧振,則可將 c E 加大至 15V ,并增加輸入信號(hào)幅度或 b U =0.6V,使得

輸出功率最大。L L L R U P 2 =。

(四 研究直流電源電壓 c E 對(duì) L P 的影響。

保持 1c E =12V, 輸入 bm U =0.6V幅度不變。將 c E 由 3V 逐漸增加至 15V, 測(cè)出相應(yīng)的 L V 值。填入下表。并作出 c L E P-曲線分析圖與 0c c I E-曲線分析圖。

(五 研究輸入信號(hào)幅度 bm U 對(duì) L P 和集電極效率 η的影響。

L R =75Ω、c E =15V不變,改變 bm U 值,測(cè)出相應(yīng)的 L V 和 0c I 值;根據(jù)測(cè)出的結(jié)果作出

bm U-L P 和 bm U-η曲線圖,并進(jìn)行定性分析。

(六研究 L R 對(duì) L P 的影響

保持 bm U 不變 =0.6V。將開關(guān) K2從“ 1”-“ 8”順次轉(zhuǎn)動(dòng);此時(shí) L R 值從小到大,測(cè)出相 應(yīng)的 L V 值 , 填入下表并畫 R L-P L 曲線圖。

﹡(七觀察高頻輻射現(xiàn)象

將開關(guān) K1撥至天線,用 75Ω天線代替, 75Ω負(fù)載電阻,觀察天線靠近和遠(yuǎn)離示波器輸 入端。增大或減小輸出功率(改變 bm U 和 c E 時(shí)高頻輻射現(xiàn)象。

六、預(yù)習(xí)要求及思考題:

(一復(fù)習(xí)高頻丙類功率放大器的工作原理。(二認(rèn)真閱讀本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)內(nèi)容(三回答下列問題: 1.判斷本實(shí)驗(yàn)電路是屬于窄帶還是寬帶高頻功率放大器,判斷的依據(jù)是什么? 2.本實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)工作于 3.高頻功率放大器的工作狀態(tài)取決于 , , 4.輸入電壓為正弦波時(shí), 輸入電流為 輸出電流為 輸出電壓為 5.丙類功放有 , 狀態(tài)稱為恒壓區(qū), 稱為恒流區(qū)。

6.調(diào)諧時(shí), LC 的諧振頻率應(yīng)調(diào)到為。

7.調(diào)諧時(shí)即 R L 變化,其它條件不變時(shí),三極管管耗在(欠、過壓狀態(tài)下較大,為保 護(hù)三極管的安全工作,一般采用(減小,增加 Ec 的方法使放大器工作于(欠, 過壓狀態(tài)。調(diào)諧時(shí),負(fù)載兩端電壓 U L 為(最大,最小時(shí),或直流電流 Ic(最 大,最小時(shí),指示調(diào)諧完畢,可恢復(fù)電源電壓正常工作值。

8.在其它條件不變時(shí), Ec 逐漸增加, 放大器的工作狀態(tài)將由 狀態(tài)變化。(過壓,欠壓,臨界。在過壓狀態(tài)時(shí),負(fù)載兩端的電壓 U L 將隨 Ec 的增加而(增 加,減小,基本不變。在欠壓狀態(tài)時(shí),負(fù)載兩端的電壓 U L 將隨 Ec 的增加而(增 大,減小,基本不變。Ico 隨 Ec 的增加而(增大,減小,基本不變。

9.其他條件不變, Ubm 增大時(shí),放大器的工作狀態(tài)由 狀態(tài)(過 壓,欠壓,臨界。在過壓狀態(tài)時(shí),負(fù)載兩端的電壓 U L 隨 Ubm 的增加而(增加,減 小,基本不變。Ico 的值隨 Ubm 的增加而(增加,減小,基本不變。在欠壓狀態(tài) 下, U L 隨 Ubm 的增加而(增加,減小,基本不變。Ico 的值隨 Ubm 的增加而(增加,減小,基本不變。

10.其它條件不變時(shí), R L 變化, 放大器的工作狀態(tài)由 到 狀態(tài)(過 壓,欠壓,臨界。

七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求: 1.分別列出所測(cè)數(shù)據(jù)(表格形式。并用坐標(biāo)紙畫出所對(duì)應(yīng)的曲線。

2.對(duì)所得出的曲線的特性進(jìn)行分析, ,即變化參數(shù)對(duì)工作狀態(tài)的影響。3.對(duì)實(shí)驗(yàn)中所遇到的問題進(jìn)行分析,總結(jié)。

第二篇：丙類功率放大器實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)三 丙類功率放大器實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

1.了解諧振功率放大器的基本工作原理，初步掌握高頻功率放大電路的計(jì)算和設(shè)計(jì)過程；

2.了解電源電壓與集電極負(fù)載對(duì)功率放大器功率和效率的影響。

二、實(shí)驗(yàn)電路說明：

本實(shí)驗(yàn)電路如圖3-1所示。

圖3-1 本電路由兩級(jí)組成：Q1等構(gòu)成前級(jí)推動(dòng)放大，Q2為負(fù)偏壓丙類功率放大器，R4、R5提供基極偏壓（自給偏壓電路），L1為輸入耦合電路，主要作用是使諧振功放的晶體三極管的輸入阻抗與前級(jí)電路的輸出阻抗相匹配。L2為輸出耦合回路，使晶體三極管集電極的最佳負(fù)載電阻與實(shí)際負(fù)載電阻相匹配。R14為負(fù)載電阻。

四、實(shí)驗(yàn)儀器： 1.雙蹤示波器 2.萬用表

3.實(shí)驗(yàn)箱及丙類功率放大模塊 4．高頻信號(hào)發(fā)生器

五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟；

1.將開關(guān)撥到接通R14的位置，萬用表選直流毫安的適當(dāng)檔位，紅表筆接P2，黑表筆接P3；

2.檢查無誤后打開電源開關(guān),調(diào)整W使電流表的指示最?。〞r(shí)刻注意監(jiān)控電流不要過大，否則損壞晶體三極管）；

3.將示波器接在TP1和地之間，在輸入端P1接入8MHz幅度約為500mV的高頻正弦信號(hào)，緩慢增大高頻信號(hào)的幅度，直到示波器出現(xiàn)波形。這時(shí)調(diào)節(jié)L1、L2，同時(shí)通過示波器及萬用表的指針來判斷集電極回路是否諧振，即示波器的波形為最大值，電流表的指示I0為最小值時(shí)集電極回路處于諧振狀態(tài)。用示波器監(jiān)測(cè)此時(shí)波形應(yīng)不失真。4.根據(jù)實(shí)際情況選兩個(gè)合適的輸入信號(hào)幅值，分別測(cè)量各工作電壓和峰值電壓及電流，并根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)分別計(jì)算：

1）電源給出的總功率； 2）放大電路的輸出功率； 3）三極管的損耗功率； 4）放大器的效率。

六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：

1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量的數(shù)值，寫出下列各項(xiàng)的計(jì)算結(jié)果: 1）電源給出的總功率；

2）放大電路的輸出功率； 3）三極管的損耗功率；

4）放大器的效率。

2.說明電源電壓、輸出電壓、輸出功率的關(guān)系。

第三篇：實(shí)驗(yàn)七 丙類功率放大器實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)七 丙類功率放大器實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

1.了解諧振功率放大器的基本工作原理，初步掌握高頻功率放大電路的計(jì)算和設(shè)計(jì)過程；

2.了解電源電壓與集電極負(fù)載對(duì)功率放大器功率和效率的影響。

二、預(yù)習(xí)要求：

1.復(fù)習(xí)諧振功率放大器的原理及特點(diǎn)；

2.分析圖7-7所示的實(shí)驗(yàn)電路，說明各元件的作用。

三、實(shí)驗(yàn)電路說明：

本實(shí)驗(yàn)電路如圖7-7所示。

圖7-7 本電路由兩級(jí)組成：Q1等構(gòu)成前級(jí)推動(dòng)放大，Q2為負(fù)偏壓丙類功率放大器，R4、R5提供基極偏壓（自給偏壓電路），L1為輸入耦合電路，主要作用是使諧振功放的晶體三極管的輸入阻抗與前級(jí)電路的輸出阻抗相匹配。L2為輸出耦合回路，使晶體三極管集電極的最佳負(fù)載電阻與實(shí)際負(fù)載電阻相匹配。R14為負(fù)載電阻。

四、實(shí)驗(yàn)儀器： 1.雙蹤示波器 2.萬用表

3.實(shí)驗(yàn)箱及丙類功率放大模塊 4．高頻信號(hào)發(fā)生器

五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟；

1.將開關(guān)撥到接通R14的位置，萬用表選直流毫安的適當(dāng)檔位，紅表筆接P2，黑表筆接P3；

2.檢查無誤后打開電源開關(guān),調(diào)整W使電流表的指示最?。〞r(shí)刻注意監(jiān)控電流不要過大，否則損壞晶體三極管）；

3.將示波器接在TP1和地之間，在輸入端P1接入8MHz幅度約為500mV的高頻正弦信號(hào)，緩慢增大高頻信號(hào)的幅度，直到示波器出現(xiàn)波形。這時(shí)調(diào)節(jié)L1、L2，同時(shí)通過示波器及萬用表的指針來判斷集電極回路是否諧振，即示波器的波形為最大值，電流表的指示I0為最小值時(shí)集電極回路處于諧振狀態(tài)。用示波器監(jiān)測(cè)此時(shí)波形應(yīng)不失真。4.根據(jù)實(shí)際情況選兩個(gè)合適的輸入信號(hào)幅值，分別測(cè)量各工作電壓和峰值電壓及電流，并根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)分別計(jì)算：

1）電源給出的總功率； 2）放大電路的輸出功率； 3）三極管的損耗功率； 4）放大器的效率。

六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：

1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量的數(shù)值，寫出下列各項(xiàng)的計(jì)算結(jié)果: 1）電源給出的總功率；

2）放大電路的輸出功率； 3）三極管的損耗功率； 4）放大器的效率。

2.說明電源電壓、輸出電壓、輸出功率的關(guān)系。

第四篇：高頻功率放大器實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)報(bào)告

課程名稱：

高頻電子線路實(shí)驗(yàn)

指導(dǎo)老師：

韓杰、龔淑君

成績(jī)：__________________ 實(shí)驗(yàn)名稱：

高頻功率放大器

實(shí)驗(yàn)類型：

驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)

同組學(xué)生姓名：

_

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅ū靥睿?/p>

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理（必填）

三、主要儀器設(shè)備（必填）

四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟

五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理

六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析（必填）

七、討論、心得

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、了解高頻功率放大器的主要技術(shù)指標(biāo)——輸出功率、中心頻率、末級(jí)集電極效率、穩(wěn)定增益或輸入功率、線性動(dòng)態(tài)范圍等基本概念，掌握實(shí)現(xiàn)這些指標(biāo)的功率放大器基本設(shè)計(jì)方法，包括輸入、輸出阻抗匹配電路設(shè)計(jì)，回路及濾波器參數(shù)設(shè)計(jì)，功率管的安全保護(hù)，偏置方式及放大器防自激考慮等。

2、掌握高頻功率放大器選頻回路、濾波器的調(diào)諧，工作狀態(tài)（通角）的調(diào)整，輸入、輸出阻抗匹配調(diào)整，功率、效率、增益及線性動(dòng)態(tài)范圍等主要技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試方法和技能。

二、實(shí)驗(yàn)原理

高頻功率放大器實(shí)驗(yàn)電路原理圖如下圖圖1所示。電路中電阻、電容元件基本上都采用貼片封裝形式。放大電路分為三級(jí)，均為共射工作，中心頻率約為10MHz。

圖1 高頻功率放大器

第一極（前置級(jí)）管子T1采用9018或9013，工作于甲類，集電極回路調(diào)諧于中心頻率。第二級(jí)（驅(qū)動(dòng)級(jí)）管子T2采用3DG130C，其工作狀態(tài)為丙類工作，通角可調(diào)。通角在45°~60°時(shí)效率最高。調(diào)整RW1時(shí)，用示波器在測(cè)試點(diǎn)P2可看到集電極電流脈沖波形寬度的變化，并可估測(cè)通角的大小。第二級(jí)集電極回路也調(diào)諧于中心頻率。第三級(jí)（輸出級(jí)）管子T3也采用3DG130C，工作于丙類，通角調(diào)在60°~70°左右。輸出端接有T形帶通濾波器和π型阻抗變換器，具有較好的基波選擇性、高次諧波抑制和阻抗匹配性能。改變短路器開關(guān)K1~K4可觀看濾波器的失諧狀態(tài)，為保證T3管子安全，調(diào)整時(shí)應(yīng)適當(dāng)降低電源電壓或減小激勵(lì)幅度。改變K5、K6可影響T3與51Ω負(fù)載的匹配狀態(tài)。匹配時(shí)，51Ω負(fù)載上得到最大不失真功率為200mW左右，二次諧波抑制優(yōu)于20dB，三級(jí)總增益不小于20dB，末級(jí)集電極到負(fù)載上的凈效率可達(dá)30%左右，考慮濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的插入損耗，集電極效率可達(dá)40%以上。開關(guān)K8只有在接通后才能使功放達(dá)到預(yù)定效率，但實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了使R16對(duì)末級(jí)管子T3起到限流保護(hù)作用，K8不要接通，而R16上的電壓降也不必扣除，這只使功放總效率略有降低。電源開關(guān)K7用于防止穩(wěn)壓電源開機(jī)或關(guān)機(jī)時(shí)電壓上沖導(dǎo)致末級(jí)功放管損壞。

三、主要儀器設(shè)備

10MHz高頻功率放大器實(shí)驗(yàn)板、BT3C（或NW1252）掃頻儀、高頻信號(hào)發(fā)生器（QF1056B或EE1461）、示波器、超高頻毫伏表（DA22）、直流穩(wěn)壓電源（電壓5~15V連續(xù)可調(diào)，電流1A）、500型萬用表（或數(shù)字萬用表

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟

主要測(cè)試指標(biāo)：功率、效率、線性動(dòng)態(tài)范圍 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備與儀器設(shè)置

1、實(shí)驗(yàn)板：

? 開關(guān)K7用于防止穩(wěn)壓電源開機(jī)或關(guān)機(jī)時(shí)電壓上沖導(dǎo)致末級(jí)功放管損壞，所以穩(wěn)壓電源開機(jī)或關(guān)機(jī)前，開關(guān)K7必須置于關(guān)閉（向下）；

? 短路開關(guān)置于K1、K3、K6、K9、K10，否則濾波器失諧，影響T3與51Ω負(fù)載的匹配狀態(tài)，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

2、電源：

? 為保證T3管子安全，電源電壓最高不超過+15V，實(shí)驗(yàn)時(shí)設(shè)置為+14.5V~+15V。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟

4）用信號(hào)源及示波器測(cè)功放輸出功率及功率增益

（1）適當(dāng)改變信號(hào)幅度（200~300mV左右），使51Ω負(fù)載上得到額定功率200mW。

（2）在測(cè)試點(diǎn)P2觀察電流脈沖，寬度應(yīng)為周期的1/3左右。

（3）從輸入輸出信號(hào)幅度求得功放的（轉(zhuǎn)換）功率增益。

（4）比較濾波器輸入輸出幅度，估計(jì)濾波器插入衰減。

5）用雙蹤示波器觀察電流電壓波形

（1）比較功放末級(jí)發(fā)射極電流脈沖波形和負(fù)載上基波電壓波形的相位。（2）比較功放第二級(jí)發(fā)射極電流脈沖波形與集電極電壓基波波形的相位，并分別畫出波形。

6）高頻功放效率（主要是末級(jí)）的調(diào)試與測(cè)量

（1）用示波器觀看第二級(jí)發(fā)射極電阻電流脈沖寬度。

（2）用示波器在第三級(jí)功放發(fā)射極電阻上觀看其電流脈沖波形。

8）功放線性觀察

(1)調(diào)幅波通過功率放大器

將中心頻率為10MHz、調(diào)制度為60%的調(diào)幅信號(hào)電壓加到功放輸入端，適當(dāng)調(diào)整輸入信號(hào)幅度（200mV），使51Ω負(fù)載上輸出調(diào)幅波峰值功率不超過功放額定功率200mW，用雙蹤

示波器比較輸入、輸出調(diào)幅波的波形并加以說明。

(2)調(diào)頻波通過功率放大器

將中心頻率為10MHz的調(diào)頻波（頻偏60KHz）輸入功放，調(diào)節(jié)信號(hào)幅度使負(fù)載上調(diào)頻信號(hào)功率不超過功放額定功率，比較輸入、輸出調(diào)頻波的波形并加以說明。

五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理

1、用信號(hào)源及示波器測(cè)功放輸出功率及功率增益

（1）適當(dāng)改變信號(hào)幅度（200~300mV左右），使51Ω負(fù)載上得到額定功率200mW。

本次實(shí)驗(yàn)采用的電路板，當(dāng)輸入信號(hào)幅度為350mv時(shí)，51Ω負(fù)載上可以達(dá)到200mW的額定功率，此時(shí)負(fù)載兩端輸出電壓峰峰值為9.02V。

當(dāng)輸入信號(hào)幅度為350mW時(shí)，負(fù)載兩端波形如下所示：

由圖可知此時(shí)波形峰峰值為9.02V，與理論計(jì)算的9.03V十分接近，所以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠。

（2）測(cè)試點(diǎn)P2的電流脈沖： 已測(cè)：頻率為10MHz，周期為T=100ns，電流脈沖寬度為43ns，約為周期的1/3。

（3）功放的（轉(zhuǎn)換）功率增益：

∵VPP-in=300mV*2=0.6V

Vpp-out=9.03V

又輸入輸出阻抗匹配

2Vpp9.032?out∴功率增益：A?10?lg2?10?lg?23.55dB2Vpp?in0.6

上述結(jié)果滿足實(shí)驗(yàn)原理中三級(jí)總增益不小于20dB的結(jié)論。

（4）比較濾波器輸入輸出幅度，估計(jì)濾波器插入衰減。

濾波器輸入：信號(hào)峰峰值= 2.01V

濾波器之后的輸出峰峰值=1.27V 插入損耗為：20*lg（1.27/2.01）=-3.99db

2、用雙蹤示波器觀察電流電壓波形。

（1）功放末級(jí)發(fā)射極電流脈沖波形的相位與負(fù)載上基波電壓波形的相位比較：

由上圖可知，兩者之間的相位差約為180度。

（2）功放第二級(jí)發(fā)射極電流脈沖波形與集電極電壓基波波形的相位比較：

根據(jù)波形比較可知，兩者之間的波形相位相差180度。

3、高頻功放頻率（主要是末級(jí)）的調(diào)試與測(cè)量

（1）第二級(jí)發(fā)射極電阻電流脈沖寬度：

第二級(jí)發(fā)射極電流脈沖寬度約為42ns

（2）第三級(jí)功放發(fā)射極電阻上觀察電流脈沖波形：

4、功放線性觀察：

（1）輸入、輸出調(diào)幅波的波形：

如圖可以看出，輸出調(diào)幅波與輸入調(diào)幅波相比較，可知輸入調(diào)幅波通過高頻功放之后波形產(chǎn)生了很大的失真。

（2）輸入、輸出調(diào)頻波的波形：

如圖所示，通過高頻功率放大器之后調(diào)頻波的輸入輸出波形并沒有太大的差別（均為正弦波），只是輸出波形稍微有些失真，但是并不明顯。

六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

1、用信號(hào)源及示波器測(cè)功放輸出功率及功率增益

實(shí)驗(yàn)中，通過調(diào)節(jié)變阻器的值調(diào)節(jié)電路，最終當(dāng)輸入信號(hào)幅度取到300mV時(shí)，51Ω負(fù)載上得到的功率為200mW。由于實(shí)驗(yàn)中T2管子工作狀態(tài)為丙類，即為C類高頻功放，導(dǎo)通角約為60度，因此在發(fā)射極P2測(cè)試點(diǎn)測(cè)得的電流脈沖為周期T的1/3左右（60°/180°=1/3）。比較濾波器的輸入輸出波形可以看出，功率增益為23.55dB，滿足三級(jí)功放的功率增益不小于20dB，插入的濾波器可以將C類放大器引起的非線性失真補(bǔ)償，這是因?yàn)門形帶通濾波器和π型阻抗變換器具有較好的基波選擇性、高次諧波抑制和阻抗匹配性能，但同時(shí)付出了增加插入損耗的代價(jià)。實(shí)驗(yàn)中測(cè)得濾波器的插入損耗為

dB。

2、用雙蹤示波器觀察電流電壓波形

比較功放第2級(jí)發(fā)射極P2電流脈沖波形與集電極P3電壓基波波形的相位，發(fā)現(xiàn)相位差約為180度，這與三極管的反相特性吻合；當(dāng)比較功放末級(jí)發(fā)射極P4電流脈沖波形與負(fù)載上基波電壓波形的相位，發(fā)現(xiàn)相差也為180度。

3、高頻功放頻率的調(diào)試與測(cè)量

通過觀察高頻功放末級(jí)發(fā)射極上電流脈沖波形，發(fā)現(xiàn)仍然存在失真，脈沖寬度約為一周期的0.4，但是信號(hào)的幅度與第二級(jí)發(fā)射極電流脈沖來講已經(jīng)被放大了。

4、功放線性觀察

試驗(yàn)中分別觀察了調(diào)幅波通過高頻功放與調(diào)頻波通過高頻功放之后的失真，發(fā)現(xiàn)調(diào)幅失真度比調(diào)頻的失真度要大很多，這是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中T2T3均為C類放大器，是屬于非線性放大器，不適合放大為非恒定包絡(luò)的已調(diào)信號(hào)。對(duì)于普通調(diào)幅波信號(hào)，C類放大器對(duì)幅度不同的輸入信號(hào)的導(dǎo)通角不同，輸出電流基波分量的幅度與導(dǎo)通角成非線性關(guān)系，使得輸出電壓幅度的包絡(luò)與輸入電壓包絡(luò)不成正比，從而產(chǎn)生較大失真，而調(diào)頻信號(hào)適合使用C類高頻功放，因此輸入輸出波形沒有太大差別。

八、思考題

1、簡(jiǎn)述放大器分類以及各類放大器的區(qū)別與應(yīng)用？

答：功率放大器根據(jù)輸出功率與效率不同，分為A、B、C、D、E等幾類。

按照信號(hào)一周期內(nèi)晶體管的導(dǎo)通情況，即按導(dǎo)通角的大小，功率放大器可分為A、B、C三類。在信號(hào)一周期內(nèi)管子均導(dǎo)通，導(dǎo)通角為180°，稱為A類放大器，理想效率為50%，負(fù)載為電阻。一周期內(nèi)只有一半導(dǎo)通的稱為B類放大器，導(dǎo)通角為90°，理想效率為78.5%，電路一般采用兩個(gè)管子輪流導(dǎo)通的推挽形式。AB類放大器介于A、B類兩者之間，導(dǎo)通角為90°~180°，理想效率為50%~78.5%，電路同樣采用推挽形式。而導(dǎo)通時(shí)間小于一半周期的成為C類放大器，即導(dǎo)通角小于90°，理想效率大于78.5%。

如果按照晶體管的等效電路分，則A、B、C屬于一大類，它們的晶體管都等效為一個(gè)受控電流源。而D、E屬于另一類功放，它們的晶體管被等效為受輸入信號(hào)控制的開關(guān)，導(dǎo)通角都近似為90°，都屬于高效率的非線性功率放大器。

對(duì)于音頻功率放大器，目前使用最多的是AB 類功放，這類功放優(yōu)點(diǎn)是音質(zhì)較好，缺點(diǎn)是它的平均效率不高，大約40%左右，在大音量時(shí)整機(jī)溫升較高。因此許多電子工作者設(shè)計(jì)了其他種類的音頻功率放大器，如G類功放。G類功率放大器設(shè)計(jì)基本思想是，當(dāng)功放輸出幅度較小時(shí)功放末級(jí)供電采用低電壓，當(dāng)輸出幅度升高時(shí)功放末級(jí)供電采用較高一些電壓，如輸出幅度繼續(xù)升高時(shí)，功放末級(jí)供電再用更高一些電壓，這樣就減小了信號(hào)小幅度下的管耗，大大提高了整機(jī)效率。采用數(shù)字切換電源方式的G類功放的功率管功耗很低，帶來的好處是整機(jī)發(fā)熱大大降低，提高了電路的可靠性，減小了電源的功率和功率管散熱片的大小，而音質(zhì)又與AB 類功放差不多，是很值得推廣的一種音頻功率放大器。

2、當(dāng)高頻功放負(fù)載電阻發(fā)生短路或開路時(shí)，功放管會(huì)發(fā)生什么危險(xiǎn)？

答：當(dāng)負(fù)載短路時(shí)會(huì)使功放管燒毀，當(dāng)負(fù)載開路時(shí)會(huì)使功放管擊穿。

3、當(dāng)高頻功放集電極回路或?yàn)V波器電路嚴(yán)重失諧時(shí)，功放管可能出現(xiàn)什么危險(xiǎn)，為什么？

答：功放管可能因集電極電流過大而燒毀，也可能因集電極脈沖電壓過大而擊穿。具體情況與激勵(lì)幅度、信號(hào)頻率、回路或?yàn)V波器阻抗、Q值、失諧量、阻抗變換比、電源電壓等因素有關(guān)。

4、當(dāng)高頻功放激勵(lì)幅度過大或過小時(shí)，會(huì)產(chǎn)生什么不良后果？

答：若高頻功放管激勵(lì)幅度過小時(shí)，則輸出功率太小，觀察不明顯，容易與噪聲混淆。若輸入信號(hào)激勵(lì)過大時(shí)則可能會(huì)產(chǎn)生波形的失真、模糊等現(xiàn)象，即出現(xiàn)寄生調(diào)制，間歇振蕩或高頻自激等，從而可能使得功放管燒毀或擊穿。

5、調(diào)節(jié)RW1減小功放第二級(jí)導(dǎo)通角時(shí)，功放總幅頻特性會(huì)發(fā)生什么變化，為什么？導(dǎo)通角改變對(duì)功放管安全性有什么影響？

答：當(dāng)調(diào)節(jié)RW1減小功放第二級(jí)導(dǎo)通角時(shí)，可能使功放總特性輸出幅度升高，而帶寬變窄，并在中心頻率的1/

2、1/

3、1/4……處產(chǎn)生增益。因?yàn)閷?dǎo)通角減小時(shí)，管子阻抗升高，從而使得賄賂的損耗減小，Q值升高，進(jìn)而使得功放級(jí)等效阻抗升高，電壓增益升高，線性動(dòng)態(tài)范圍減小，因而出現(xiàn)嚴(yán)重非線性失真，即在中心頻率1/

2、1/3……處出現(xiàn)明顯的高次諧波輸出。這會(huì)使得末級(jí)功放容易被擊穿，并可能在帶外產(chǎn)生嚴(yán)重的雜波輻射，對(duì)其他射頻信號(hào)產(chǎn)生干擾。

6、高頻功放電源電壓應(yīng)如何選定？若外接負(fù)載固定為50Ω，為得到最大輸出功率，甲類、乙類高頻功放的輸出阻抗匹配應(yīng)如何考慮？

答：高頻功放電源電壓一般小于BVCEO/2（30/2V=15V），并盡可能采用通用標(biāo)準(zhǔn)直流電壓，即功放調(diào)諧后，電源電壓最高不超過15V。為了提高功率，功放末級(jí)管子T3采用3DG130C，工作于丙類，通角在60°~70°左右，此時(shí)集電極匹配負(fù)載阻抗約為（2.5~3）BVCEO/ICM，再將50Ω負(fù)載阻抗轉(zhuǎn)換成這個(gè)值即可。末級(jí)功放甲類、乙類工作時(shí)，上述阻抗括號(hào)內(nèi)數(shù)字為1和2。

8、如何提高高頻功放的穩(wěn)定功率增益？

答：根據(jù)公式

功放管穩(wěn)定功率增益與管子的工作點(diǎn)及穩(wěn)定系數(shù)大小有關(guān)，當(dāng)滿足絕對(duì)穩(wěn)定條件： |K|>

1、|S11|<

1、|S22|<1時(shí)，只要輸入輸出端滿足阻抗共軛匹配，即可達(dá)到最大穩(wěn)定功率增益。然而大多數(shù)管子不滿足絕對(duì)穩(wěn)定條件，因而通常只在輸入端實(shí)行共軛匹配，而輸出端失配，失配負(fù)載阻抗可能有兩個(gè)值，也可能有一個(gè)值或者沒有值。如有兩個(gè)值，則可根據(jù)其他指標(biāo)作出選擇；如只有一個(gè)值，則沒有選擇余地；如沒有穩(wěn)定失配阻抗值，則應(yīng)改變工作點(diǎn)，電源電壓或跟換管子。穩(wěn)定失配負(fù)載電阻為：

式子中Vsat為管子高頻飽和壓降（比直流飽和壓降大很多，測(cè)試方法為：輸入額定功率，監(jiān)視輸出電壓或功率，逐漸降低VCC至電壓或功率開始下跌時(shí)，記下VCC值，并測(cè)出輸出電壓幅值Vom，則Vsat=、VCC-Vom。

9、高頻功放的實(shí)際功率增益如何測(cè)量？

答：高頻功放的實(shí)際功率增益測(cè)量,主要是不匹配輸入阻抗實(shí)部Rin的測(cè)量。方法有開路(高阻為近似開路)法,等效 阻抗置換法及電流取樣法等。

1）開路法最簡(jiǎn)單信號(hào)源內(nèi)阻Rs通常為50Ω已知，加上額定激勵(lì)幅度Uin（注意輸入回路調(diào)諧），再斷開后測(cè)信號(hào)源開路電勢(shì)E，則Rin=UinRs/（E-Uin），Pin=Uin/Rin，實(shí)際功率增益Kp=Pout/Pin。

2）等效阻抗置換法稍麻煩，既要保證管子輸入端回路

調(diào)諧，又要調(diào)整等效電阻大小，使電阻上電壓與管子額定輸入電壓幅度相等。

3）電流取樣法需要在輸入端調(diào)諧后串接一個(gè)小電阻R，測(cè)出電阻兩端電壓差Vin-Vin，求出電流Iin=（Vin-Vin）/R，則Pin=VinIin，實(shí)際功率增益Kp=Pout/Pin=PoutR/Uin（Vin-Vin）。

10、怎樣防止高頻功放自激？

答：預(yù)防功放自激措施如下所示。

1）選擇合適的管子參數(shù)（功率PcM、電流IcM、頻率fT、耐壓BVce0等； 2）選擇合適的工作狀態(tài)（電源電壓、導(dǎo)通角（60~70o））； 3）正確選擇電路形式；

4）正確設(shè)計(jì)電路參數(shù)，特別是回路阻抗、帶寬及扼流圈電感量等，并根據(jù)絕對(duì)穩(wěn)定條件，充分留有穩(wěn)定性余量；

5）準(zhǔn)確測(cè)出管子S參數(shù)，并適當(dāng)修正設(shè)計(jì)參數(shù)；

6）正確設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)布局，充分縮短電路走線和元件引線（特別是管子發(fā)射極引線）長(zhǎng)度，減少元件之間的分布電容，級(jí)間雙電容寬帶去耦、級(jí)間及總體屏蔽，采用大面積地線及就近接地；

7）準(zhǔn)確調(diào)諧頻率和調(diào)整信號(hào)激勵(lì)幅度；

8）微帶功放要采用較薄、高 εr的氧化鈹陶瓷基板，采用加散熱器、風(fēng)冷等穩(wěn)定措施，進(jìn)行低頻濾波，采用低頻短路負(fù)載等。

11、用3DG130C管設(shè)計(jì)一個(gè)5MHz高頻功放，負(fù)載為50Ω，輸出功率200mW，功率增益大于20dB，二次諧波抑制優(yōu)于20dB，末級(jí)放大器到負(fù)載凈效率大于35%，電源電壓為12~15V。

答：電路的設(shè)計(jì)與本次實(shí)驗(yàn)及其類似，但是幾個(gè)元器件的工作參數(shù)發(fā)生了變換，具體參數(shù)如下： 1.第一級(jí)

1）管子：9013（fT 300MHz，PcM 700mW，BVce0實(shí)測(cè) ≥30V）2）工作狀態(tài)：甲類 2.第二級(jí)

1）管子：3DG130C（fT≥300MHz，IcM≥300mA，PcM≥700mW，BVce0≥30V，實(shí)測(cè)≥30V）

2）工作狀態(tài)：丙類-乙類-甲乙類-甲類連續(xù)可調(diào)。3.第三級(jí)

1）管子： 3DG130C（參數(shù)同第二級(jí)）2）工作狀態(tài)：

丙類通角：60~70°

集電極負(fù)載：300Ω

最大輸出功率：約300mW

集電極效率：約35% 3）濾波器 ：

最平型帶通T型3級(jí)（視諧波抑制指標(biāo)而定）

中心頻率：

5MHz

相對(duì)帶寬（2Δf/f。）：約0.05~0.1

終端阻抗:

200~300Ω

插入損耗:

約3~5dB 4)π型導(dǎo)納變換器:

特征阻抗:

約50Ω

第五篇：《高頻實(shí)驗(yàn)》實(shí)驗(yàn)二 高頻功率放大器

實(shí)驗(yàn)二 高頻功率放大器

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

l．了解丙類功率放大器的基本工作原理，掌握丙類放大器的調(diào)諧特性以及負(fù) 載變時(shí)的動(dòng)態(tài)特性。

2．了解高頻功率放大器丙類工作的物理過程以及當(dāng)激勵(lì)信號(hào)變化和電源電壓 Vcc變化時(shí)對(duì)功率放大器工作狀態(tài)的影響。

3．比較甲類功率放大器與丙類功率放大器的特點(diǎn)、功率、效率。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

1．觀察高頻功率放大器丙類工作狀態(tài)的現(xiàn)象，并分析其特點(diǎn)

2．測(cè)試丙類功放的調(diào)諧特性

3．測(cè)試丙類功放的負(fù)載特性

4．觀察電源電壓變化對(duì)丙放工作狀態(tài)的影響及激勵(lì)信號(hào)變化、負(fù)載變化對(duì)工作狀態(tài)的影響。

三、實(shí)驗(yàn)基本原理：

丙類功率放大器通常作為發(fā)射機(jī)末級(jí)功放以獲得較大的輸出功率和較高的效率。本實(shí)驗(yàn)單元模塊電路如圖2—l所示。該實(shí)驗(yàn)電路由兩級(jí)功率放大器組成。其中 VT1（3DG12）、XQ1與C15 組成甲類功率放大器，工作在線性放大狀態(tài)，其中 R2、R12、R13、VR4組成靜態(tài)偏置電阻，調(diào)節(jié)VR4可改變放大器的增益。XQ2與CT2、C6組成的負(fù)載回路與VT3（3DG12）組成丙類功率放大器。甲類功放的輸出信號(hào)作為丙放的輸入信號(hào)（由短路塊J5連通）。VR6為射極反饋電阻，調(diào)節(jié)VR6可改變丙放增益。與撥碼開關(guān)相連的電阻為負(fù)載回路外接電阻，改變S5撥碼開關(guān)的位置可改變并聯(lián)電阻值，即改變回路Q值。當(dāng)短路塊J5置于開路位置時(shí)則丙放無輸入信號(hào)，此時(shí)丙放功率管VT3截止，只有當(dāng)甲放輸出信號(hào)大于丙放管 VT3 be間的負(fù)偏壓值時(shí)，VT3才導(dǎo)通工作。

四、實(shí)驗(yàn)步驟：

1．了解丙類工作狀態(tài)的特點(diǎn)

1）對(duì)照電路圖2—l，了解實(shí)驗(yàn)板上各元件的位置與作用。2）將功放電源開關(guān)S1撥向右端（＋12V），負(fù)載電阻轉(zhuǎn)換開關(guān)S5全部撥向 開路，示波器電纜接于J13與地之間，將振蕩器中 S4開關(guān)“4”撥向“ON”，即工作在晶體振蕩狀態(tài)，將振幅調(diào)制部分短路塊J11連通在下橫線處，將前置放大 部分短路塊J15連通在“ZD”下橫線處，將短路塊J4、J5、J10均連在下橫線處，調(diào) 整VR5、VR11、VR10使J7處為0.8伏，調(diào)VR4、VR6，在示波器上可看到放大后 的高頻信號(hào)。（或從J7處輸入0.8V，10MHZ高頻信號(hào)，調(diào)節(jié)甲放VR4使JF.OUT（J8）為6伏左右。）從示波器上可看到放大輸出信號(hào)振幅隨輸入電壓振幅變化，當(dāng)輸入電壓 振幅減小到一定值時(shí)，可看到輸出電壓為0，記下此時(shí)輸入電壓幅值。也可將短路環(huán)J5斷開，使激勵(lì)信號(hào)Ub＝0，則Uo為0，此時(shí)負(fù)偏壓也為0，由此可看出丙類工作狀態(tài)的特點(diǎn)。

2．測(cè)試調(diào)諧特性

使電路正常工作，從前置放大模塊中J24處輸入0.2V左右的高頻信號(hào)，使功

放管輸入信號(hào)為 6伏左右，S5仍全部開路，改變輸入信號(hào)頻率從4MHZ—16MHZ，記下輸出電壓值。

3．測(cè)試負(fù)載特性

將功放電源開關(guān)撥向左端（＋5V），使Vcc＝5V，S5全斷開，將J5短路環(huán)斷開,用信號(hào)源在J9輸入Vb＝6伏左右f0＝10MHZ的高頻信號(hào)，調(diào)整回路電容CT2使回路調(diào)諧（以示波器顯示J13處波形為對(duì)稱的雙峰為調(diào)諧的標(biāo)準(zhǔn)）。

然后將負(fù)載電阻轉(zhuǎn)換開關(guān)S5依次從l—4撥動(dòng)，用示波器測(cè)量相應(yīng)的Vc值和Ve波形，描繪相應(yīng)的ie波形，分析負(fù)載對(duì)工作狀態(tài)的影響。

4．觀察激勵(lì)電壓變化對(duì)工作狀態(tài)的影響

將示波器接入VT3管發(fā)射極J3處，開關(guān)S1撥向十5V，調(diào)整VR6和VR4，使J3處ie波形為凹頂脈沖。（此時(shí)S5全部開路）。然后改變Ub由大到小變化（即減小輸入信號(hào)），用示波器觀察ie波形的變化。5．觀察電源電壓VcC變化對(duì)工作狀態(tài)的影響

將ie波形調(diào)到凹頂脈沖波形，用示波器在J3處可觀察ie電流波形，此時(shí)可比較S1撥向十5V或十12V兩種不同的情況下ie波形的變化。

6．實(shí)測(cè)功率、效率計(jì)算：

將 VCC調(diào)為12V，測(cè)量丙放各參量填入表 2—3，并進(jìn)行功率、效率計(jì)算。

其中：Vi 輸入電壓峰-峰值

Vo：輸出電壓峰-峰值

Io ：發(fā)射極直流電壓÷發(fā)射極電阻值

P=：電源給出直流功率（P==VCC*I。）

Pc：為管子損耗功率（Pc ＝Ic*Vce）

Po：輸出功率（Po＝1/2*(Vo/2)2/RL）

五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求

1．根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果，計(jì)算各種情況下Io、Po、P=、η。

2．說明電源電壓、輸入激勵(lì)電壓、負(fù)載電阻對(duì)工作狀態(tài)的影響，并用實(shí)驗(yàn)參 數(shù)和波形進(jìn)行分析說明。

3．用實(shí)測(cè)參數(shù)分析丙類功率放大器的特點(diǎn)