丙类功率放大器(共12页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上一、实验目的 1.高频丙类功率放大器的设计2.用相关仿真软件画出电路并对电路进行分析与测试3.测量高频功率放大器的主要技术指标4.观察高频丙类功率放大器的负载特性5.研究输入信号幅度的变化对功率放大器的输入功率、输出功率、总效率的影响6.研究直流电源电压对高频丙类功率放大器工作状态的影响图1 谐振高频功率放大器原理图二、实验原理1、利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振放大器。如:图 1 谐振高频功率放大器原理图所示。它是无线发射机中的重要组成部件。根据放大器电流导通角的范围可以分为甲类、乙类、丙类等不同类型的功率放大器。电流导通角愈小，放大器的效率愈高。如甲类

2、功放的导通角，效率最高也只能达到，而丙类功放的导通角,效率可达到。甲类功率放大器适合作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器。丙类功率放大器通常作为末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。本课设使用的是丙类功率放大器，研究的是是丙类功率放大器的功率及效率。2、丙类谐振功率放大器的效率与功率功率放大器是依据激励信号放大电路对电流的控制，起到把集电极电源直流功率变换成负载回路的交流功率的作用。在同样的直流功率作用条件下，转换的功率越高，输出的交流功率越大。集电极电源提供的直流功率： 式中为余弦脉冲的直流分解系数。式中，为余弦脉冲的最大值；为余弦脉冲的直流分解系数。式中，为晶体管的导通电压；为晶体

3、管的基极偏置；为功率放大器的激励电压振幅。集电极输出基波功率：式中为回路两端的基频电压，为余弦电流脉冲基频电流，为回路的谐振阻抗。集电极效率：式中，为集电极电压利用系数；为余弦脉冲的基波分解系数。功率放大器的设计原则是在高效率下取得较大的输出功率。在实际运用中，为兼顾高的输出效率和高效率，通常。3、丙类放大器的负载特性 欠压状态：在欠压区至临界点 的范围内，放大器的输出电压随负载电阻的增大而增大，而电流、基本不变，输出电流的振幅基本上不随变化而变化，故输出功率基本不变。临界状态：负载线和正好相交于临界线的拐点。放大器工作在临界状态时，输出功率大，管子损耗小，放大器的效率也就较大。其对应的最佳负

4、载电阻值，用表示，即：当变小时，放大器处于欠压工作状态，如C点所示。集电极输出电流较大，集电极电压较小，因此输出功率和效率都较小。变大时，放大器处于过压工作状态，如B点所示。集电极电压虽然较大，但集电极电流凹陷，因此输出功率较低，但效率较高。为了兼顾输出功率和效率的要求，谐振功率放大器通常选择在临界工作状态。设计谐振功率放大器为临界工作状态的条件是： 。式中，为集电极输出电压幅度；为电源电压；为晶体管饱和压降。过压状态：放大器的负载较大，在过压区，随着负载的加大，要下降，因此放大器的输出功率和效率也要减小。输出电流的振幅将随的减小而下降，故输出功率也随之下降。4、 丙类高频功放的振幅特性高频功

5、放的振幅特性是指只改变激励信号振幅时，放大器电流、电压、功率及效率的变化特性。由图3 高频功放的振幅特性可以看出，在欠压区，、随的增加而增加，但并不一定是线性关系。在过压区，基本不随变化，可以认为是恒压区，放大等幅信号时，应选择在此状态。5、 欠压、临界、过压工作状态的调整调整欠压、临界、过压三种工作状态，大致有以下几种方法：改变集电极负载；改变供电电压；改变偏压；改变激励。方法1:改变，但、不变：当负载电阻由小至大变化时，放大器的工作状态由欠压经临界转入过压。在临界状态时输出功率最大。方法2:改变，但、不变：当集电极供电电压由小至大变化时，放大器的工作状态由过压经临界转入欠压。方法3: 变化

6、，但、不变或变化，但、不变：这两种情况所引起放大器工作状态的变化是相同的。因为无论是还是的变化，其结果都是引起的变化。当或由小到大变化时，放大器的工作状态由欠压经临界转入过压.图3 高频功放的振幅特性三、 丙类功率放大器电路设计1、 实验电路图3、丙类放大器电路分析根据直流电源连接方式的不同，集电极馈电电路又分为串联馈电和并联馈电两种，本电路图采用的是并馈电路。图5 集电极馈电电路6，滤波匹配网络是T型和L型混合的谐振网络。通过计算元件的参数，给出如电路中的参数。最终选出与输入信号相同的频率6.5MHz.四、 丙类功率放大器电路的仿真与分析四个电压量对性能的影响：1、 负载特性放大器的输出电压

7、随负载电阻的增大而增大,当， ，图像分别如下图11、图12、图13所示：，其输出电压的特性曲线，其输出电压的特性曲线，其输出电压的特性曲线上面三幅图描述了负载由小到大的变化过程，即丙类功率放大器由欠压经临界再到过压的过程变化。通过观察输出波形的变化可得：在欠压区至临界点的范围内，放大器的输出电压随负载电阻的增大而增大电源功率不变、输出功率将增加，管耗将减少，效率将增加。放大器的负载较大时，在过压区，随着负载的加大，下降，因此放大器的输出功率和效率也要减小。2、 放大特性（输入电压Vbm）输入电压幅度为3V,其输出曲线为：输入电压幅度为5V,其输出曲线为：输入电压幅度为7V,其输出曲线为：以上三

8、幅图描述了输入信号幅度由小到大的变化过程，即丙类功率放大器由欠压经临界再到饱和的过程变化。通过观察输出波形的变化可得：在欠压区至临界点的范围内，放大器的输出电压随输入信号幅度的增大而增大，电源功率增加、输出功率将增加，效率将增加。在过压区，电源功率基本不变、输出功率基本不变，效率将增加，效率基本不变。3、 高频功放的集电极调制特性VCC=2V,输出电压波形：VCC=10V,输出电压波形：VCC=10V,输出电压波形：直流电压源电压由大到小的变化过程，即丙类功率放大器由欠压经临界再到饱和的过程变化。通过观察输出波形的变化可得：在欠压到临界输出电压的振幅基本上不随变化而变化，故输出功率基本不变；而

9、在过压区，输出电压的振幅将随的减小而下降，故输出功率也随之下降。4、调制特性当VBB=-1.2V，输出波形当VBB=0.5V，输出波形当VBB=2V，输出波形VBB自负向正增大时，即丙类功率放大器由欠压经临界再到过的过程变化。通过观察输出波形的变化可得：在临界到过压区输出电压的振幅基本上不随VBB变化而变化，故输出功率基本不变；而在欠压区，输出电压的振幅将随VBB的增大而增大，故输出功率也随之上升。五、 实验总结在这次丙类功率放大器的电路设计中，使自己更好的掌握课本知识，并更加深入理解所学东西，达到了手脑结合的目的。在学习中不断发现问题，并及时与老师、同学沟通，互相探讨，并解决问题，并在一定程

10、度上培养了自己查阅资料，动手解决实际问题的能力。Multisim软件在一定程度上方便了电路的设计，是理想状态下的实验，可以做到无扰计算和测量。与其它电路仿真软件相比较，Multisim具有界面直观、操作方便、采用图形方式创建电路等优点，构造电路、调用元器件和测试仪器等都可以直接从窗口图形中调出，可以对电子元器件进行一定程度的非线性仿真，不仅测试仪器的图形与实物相似，而且测试结果与实际调试基本相似。使用虚拟测试仪器对电路进行仿真实验如同置身于实验室使用真实仪器测试电路，既解决了购买大量元器件和高档仪器的难处，又避免了仪器损坏等不利因素。软件直观的电路图和仿真分析结果的显示形式非常适合于电子类课程课堂和实验教学环节，是一种非常好的电子技术实训工具。可以弥补实验仪器、元件少的不足及避免仪器、元器件的损坏，可以帮助学生更好地掌握课堂教学内容，加深对概念、原理的理解，通过电路仿真，进一步培养学生的综合分析、开发设计和创新能力。专心-专注-专业