最新实验2高频谐振功率放大器PPT课件.ppt

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1、实验实验2高频谐振功率放大器高频谐振功率放大器厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越 高频谐振功率放大器，是无线电发射机的重要组成部高频谐振功率放大器，是无线电发射机的重要组成部分分,它的主要功用是实现对高频已调波信号的功率放大它的主要功用是实现对高频已调波信号的功率放大,然后经天线将其转化为电磁波辐射到空间然后经天线将其转化为电磁波辐射到空间,以实现用无线以实现用无线信道的方式完成信息的远距离传送。通过本实验：信道的方式完成信息的远距离传送。通过本实验：1 1掌握高频谐振功率放大器的电路结构特点、基本功能掌握高频谐振功率放大器的电路结构特点、基本功能与工作原理。与

2、工作原理。2 2掌握高频谐振功率放大器的调谐方法和掌握高频谐振掌握高频谐振功率放大器的调谐方法和掌握高频谐振功率放大器的调谐特性，负载特性以及激励电压、偏置功率放大器的调谐特性，负载特性以及激励电压、偏置电压、电源电压变化时对其工作状态的影响。电压、电源电压变化时对其工作状态的影响。3.3.了解高频谐振功率放大器的主要性能指标意义，掌握了解高频谐振功率放大器的主要性能指标意义，掌握测试方法。学会电路设计方法。测试方法。学会电路设计方法。一、实一、实 验验 目目 的的厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓

3、越厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越三、实验应知知识三、实验应知知识BTRE1RE2CER1RLN3N1N2CTTRLC1C2E 利用选频网络作为负载的功率放大器利用选频网络作为负载的功率放大器,称为谐振功率放大器。一般工作称为谐振功率放大器。一般工作在丙类在丙类,丙类功放的电流导通角丙类功放的电流导通

4、角 90 90，效率可达到，效率可达到80%80%。它通常作为发射。它通常作为发射机的末级，以获得较大的输出功率和较高的效率。其基本电路组成如图所示机的末级，以获得较大的输出功率和较高的效率。其基本电路组成如图所示:晶体管BT与选频网络L、CT组成丙类谐振功率放大器。丙类功放的基极偏置电丙类功放的基极偏置电压压V VBEBE是利用发射极电流是利用发射极电流的直流分量的直流分量I IE0E0(I IE0E0 I Ic0c0)在射极电阻在射极电阻ReRe上产生的上产生的压降来提供的，故称为压降来提供的，故称为自给偏压电路自给偏压电路。变压器的次级为输出回路变压器的次级为输出回路:集电极基波电压的振

5、幅集电极基波电压的振幅:Vcm=Icm RL式式中中，IcmIcm为为集集电电极极基基波波电电流流的的振振幅幅；RLRL为集电极负载阻抗。为集电极负载阻抗。谐谐振振功功率率放放大大器器的的原原理理同同一一般般放放大大器器的的原原理理是是类类似似的的,即即利利用用输输入入到到基基极极的的信信号号,来来控控制制集集电电极极的的直直流流电电源源所所供供给给的的直直流流功功率率，使使之之转转化化为为交交流流信信号号功功率率输输出出。为为提提高高效效率率，增增加加输输出出功功率率,高高频频功功放放一一般般采采用用丙丙类类放放大大。在在丙丙类类状状态态下下,放放大大器器集集电电极极电电流流icic是是脉脉

6、冲冲状状，因因而而包包含含很很多多谐谐波波成成分分,有有很很大大失失真真。但但谐谐振振功功放放的的集集电电极极电电路路内内采采用用了了并并联联谐谐振振回回路路，当当该该回回路路谐谐振振于于基基频频，则则它它对对基基频频呈呈现现很很大大的的纯纯电电阻阻性性阻阻抗抗,而而对对谐谐波波的的阻阻抗抗很很小小,可可以以看看作作短短路路。因因此此,并并联联谐谐振振电电路路由由于于通通过过icic所所从从产产生生的的压压降降vcvc也也几几乎乎只只有有基基频频。由由于于谐谐振振回回路路的的滤滤波波作作用用,尽尽管管icic的的失失真真很很大大,仍然能够得到正弦波输出。仍然能够得到正弦波输出。厚德博学厚德博学

7、厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越三、实验应知知识三、实验应知知识（2 2）高功放的）高功放的主要技术指标与外部特性主要技术指标与外部特性输出功率输出功率 高频功放的输出功率是指放大器的负载高频功放的输出功率是指放大器的负载R RL L上得到的最大不失真功率。上得到的最大不失真功率。也就是集电极的输出功率，即也就是集电极的输出功率，即效率效率 常将集电极的效率视为高频功放的效率，用常将集电极的效率视为高频功放的效率，用 表示，当集电极回路谐表示，当集电极回路谐振时，振时，的值由下式计算：的值由下式计算：功率增益功率增益 功放的输出功率功放的输出功率P Po o与输入功率与输入功

8、率P Pi i 之比称为功率增益，用之比称为功率增益，用A AP P(单位：单位：dB)dB)表示。表示。1）高功放的高功放的主要技术指标主要技术指标厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越三、实验应知知识三、实验应知知识2 2）高功放的）高功放的主要外部特性主要外部特性高频功率放大器的负载特性高频功率放大器的负载特性 谐振功放的直流电源VBB、VCC及激励电压Vbm不变时，放大器的输出电流Ico、Icm1,输出电压Vcm及功率、效率随负载变化的特性，称为放大器负载特性。高频功率放大器的振幅特性高频功率放大器的振幅特性 谐振功放的直流电源VBB、VCC及负载RL不变时

9、，激励电压Vbm变化时，放大器的输出电流Ico、Icm1,输出电压Vcm及功率、效率随Vbm变化的特性，称为放大器的振幅特性。高频功率放大器的调谐特性高频功率放大器的调谐特性 谐振功放的外部电流Ico、Ieo和输出电压Vcm及功率、效率随回路调谐电容（或电感）变化的特性，称为放大器的调谐特性。厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越（3 3）高频功放的调谐测试电路高频功放的调谐测试电路示波器监测波形失真示波器监测波形失真高频信号发生器提供激励信高频信号发生器提供激励信号电压与工作频率号电压与工作频率直流毫安表直流毫安表mAmA测测量集电极的直流量集电极的直流电流电流高

10、频电压表高频电压表V V测量负测量负载载R RL L的端电压的端电压在集电极回路处于谐振状态时，放大器的输出功率可以由下式计算：在回路谐振时，在回路谐振时，高频电压表的读高频电压表的读数应达到最大值，数应达到最大值，直流毫安表的读直流毫安表的读数为最小值，示数为最小值，示波器监测的波形波器监测的波形为不失真基波。为不失真基波。厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越三、实验应会知识三、实验应会知识3、1实验用高频谐振功率放大器实验电路组成实验用高频谐振功率放大器实验电路组成 第一级甲类前置第一级甲类前置高频电压放大器高频电压放大器第二级甲类前置第二级甲类前置高频电压放

11、大器高频电压放大器丙类谐振高频功丙类谐振高频功率放大器率放大器 实验用高频谐振功率放大器电路它由实验用高频谐振功率放大器电路它由3 3 级放大器组成。其中，级放大器组成。其中，BG1BG1、BG2 BG2 是是两级甲类前置放大器，两级甲类前置放大器，C2C2、C6 C6 用以调谐，用以调谐，A A、B B 点用作为这两级的输出测试点。点用作为这两级的输出测试点。BG3 BG3 为末级丙类功率放大器，当为末级丙类功率放大器，当K4 K4 断开时可在断开时可在C C、D D 间串入万用表（直流电流档），间串入万用表（直流电流档），以监测以监测IC0 IC0 值。同时，值。同时，E E 点可近似作为

12、集电极电流点可近似作为集电极电流i iC C 波形的测试点（波形的测试点（R10=10OR10=10O，C9=100pFC9=100pF，因而，因而C9 C9 并未对并未对R10 R10 构成充分的旁路）。构成充分的旁路）。K1-K3 K1-K3 用以改变集电极负载电用以改变集电极负载电阻。阻。厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越实验现场操作规程实验现场操作规程 a a、注意安全操作规程，确保人身安全、注意安全操作规程，确保人身安全注意人身安全和仪器设备的安全注意人身安全和仪器设备的安全为了防止器件损坏，在切断实验电路板上的电源后才能改接电路。为了防止器件损坏，在

13、切断实验电路板上的电源后才能改接电路。调换仪器时应切断实验台的电源。调换仪器时应切断实验台的电源。逐步养成用右手进行单手操作的习惯。逐步养成用右手进行单手操作的习惯。b b、爱护仪器设备、爱护仪器设备仪器在使用过程中，不必经常开关电源。仪器在使用过程中，不必经常开关电源。切忌切忌无目的的拨弄仪器面板上的开关和按钮。无目的的拨弄仪器面板上的开关和按钮。仪器设备出现问题，请向老师寻求帮助，仪器设备出现问题，请向老师寻求帮助，请勿请勿随便调换配件。随便调换配件。注意仪表允许安全电压（或电流），切勿超过！注意仪表允许安全电压（或电流），切勿超过！当被测量的大小无法估计时，应从仪表的最大量程开始测试，然

14、当被测量的大小无法估计时，应从仪表的最大量程开始测试，然后逐渐减小量程。后逐渐减小量程。厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越三、实验应会技能三、实验应会技能1 1、甲类、甲类 丙类放大器直流工作状态与特点的测定丙类放大器直流工作状态与特点的测定测试电路框图如图所示。测试电路框图如图所示。实实验验准准备备 连接+12V电源与地连接“CD”与RL=120选定并插上实验电路模块按下表所列要求，用万用表分别测量按下表所列要求，用万用表分别测量V1V1、V2V2、V3V3管的各极静态直管的各极静态直流电压，并将测量数据填入表中流电压，并将测量数据填入表中根据实验数据，分析甲

15、类根据实验数据，分析甲类与丙类放大器直流静态区别，与丙类放大器直流静态区别，体会丙类功放直流状态的特体会丙类功放直流状态的特点。点。电源电源+12V功放模块功放模块万用表万用表静态测量Vb(V)Ve(V)Vc(V)Vce(V)结论：BG1BG2BG3动态测量Vb(V)Ve(V)Vc(V)Vce(V)BG3厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越三、实验应会技能三、实验应会技能2 2、两级甲类前置放大器的调整与测量、两级甲类前置放大器的调整与测量 测试电路框图如图所示。测试电路框图如图所示。实实验验准准备备 连接连接+12V+12V电源与地电源与地断开“CD”；RL=1

16、20选定并插上实验电路模块选定并插上实验电路模块实实验验数数据据测测量量 Vi=6.5 MHZ/80-100mVp-pVi=6.5 MHZ/80-100mVp-p等幅波加入等幅波加入ININ与地之间。与地之间。“CH1“CH1检测检测”CH2 CH2分别测量缓冲放大器输出（分别测量缓冲放大器输出（A A与与B B），并适当微），并适当微调高信器频率，使放大器谐振。调高信器频率，使放大器谐振。输出信号最大不失真。记输出信号最大不失真。记录测量结果。录测量结果。记录谐振时，两级前置放大器的谐振频率记录谐振时，两级前置放大器的谐振频率fo=?,fo=?,并并记录谐振时记录谐振时ViVi与与VoVo信

17、号波形。信号波形。VitVotVi=Vi=函数式函数式 V0=V0=函数式函数式 谐振时谐振时厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越三、实验应会技能三、实验应会技能2 2、丙类谐振功放的调整与测量、丙类谐振功放的调整与测量 测试电路框图如图所示。测试电路框图如图所示。实实验验准准备备 连接+12V电源与地连接“CD”与RL=120实实验验数数据据测测量量 Vi=fo/60-80mVp-pVi=fo/60-80mVp-p等幅波加入等幅波加入ININ与地之间。与地之间。“CH1“CH1检测检测”CH2 CH2测量谐振功放输出（测量谐振功放输出（OUTOUT），并适当微调

18、高信），并适当微调高信器频率，使放大器谐振。器频率，使放大器谐振。输出信号最大不失真。记录此时输出信号最大不失真。记录此时的的Fo=?Fo=?记录谐振时，谐振功率放大器的谐振频率记录谐振时，谐振功率放大器的谐振频率fo=?,fo=?,并并记录谐振时记录谐振时ViVi与与VoVo、IeIe信号波形。信号波形。VitVot谐振时谐振时Iet厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越三、实验应会技能三、实验应会技能3 3、丙类谐振功放的调谐特性与测量、丙类谐振功放的调谐特性与测量 测试电路框图如图所示。测试电路框图如图所示。实实验验准准备备 保持以上设置不变保持以上设置不变测

19、试条件：测试条件：Vcc=+12V Vcc=+12V RL=120 RL=120 输入信号频率输入信号频率=谐振频率谐振频率fofo实实验验数数据据测测量量 使高功放处于最佳谐振状态。使高功放处于最佳谐振状态。按表所列要求，以谐振频率作标准，并以按表所列要求，以谐振频率作标准，并以0.1MHZ0.1MHZ为步进，为步进，改变高信器的输入信号的频率，保持输入信号幅度（改变高信器的输入信号的频率，保持输入信号幅度（V2V2的的B B点）点）不变，记录各频率点的输出电压值，得出结论。不变，记录各频率点的输出电压值，得出结论。f(MHz)foVi(V)Vo(V)结论 根据实验测量数根据实验测量数据的结

20、果，说明什据的结果，说明什么是高功放的调谐么是高功放的调谐特性？特性？厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越三、实验应会技能三、实验应会技能4 4、丙类功率放大器负载特性测定、丙类功率放大器负载特性测定测试电路框图和实验测试条件同上：测试电路框图和实验测试条件同上：测试条件：测试条件：Vcc=+12V Vcc=+12V RL=120 RL=120 输入信号频率输入信号频率=谐振频率谐振频率fofo 使高功放处于最佳谐振状态。使高功放处于最佳谐振状态。用示波器用示波器“CH1”“CH1”探头检测探头检测“高频功率放大器高频功率放大器”实验板的实验板的“Ie”“Ie”波

21、形；波形；用示波器用示波器”CH2”CH2”探头检测探头检测“高频功率放大器高频功率放大器”实实验板的验板的“OUT”“OUT”波形。波形。适当调整高频信号发生器的输出信号适当调整高频信号发生器的输出信号幅度，使放大器处于过压工作状态，即幅度，使放大器处于过压工作状态，即使使IeIe出现双峰，并记录此时的电流波形。出现双峰，并记录此时的电流波形。改变负载（用连接线），使负载电改变负载（用连接线），使负载电阻依次变为阻依次变为75507550。观察并记录不。观察并记录不同负载时的电流波形。同负载时的电流波形。根据实验测量数据根据实验测量数据的结果，说明什么是高的结果，说明什么是高功放的负载特性？

22、功放的负载特性？厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越三、实验应会技能三、实验应会技能三、实验应会技能三、实验应会技能5 5、丙类功率放大器放大特性测定、丙类功率放大器放大特性测定测试电路框图和实验测试条件同上：测试电路框图和实验测试条件同上：测试条件：测试条件：Vcc=+12V Vcc=+12V RL=120 RL=120 输入信号频率输入信号频率=谐振频率谐振频率fofo 使高功放处于最佳谐振状态。使高功放处于最佳谐振状态。用示波器用示波器“CH1”“CH1”探头检测探头检测“高频功率放大器高频功率放大器”实验板的实验板的“Ie”“Ie”波形；波形；用用示波器示

23、波器”CH2”CH2”探头检测探头检测“高频功率放大器高频功率放大器”实验板的实验板的“OUT”“OUT”波形。波形。适当调整高频信号发生器的输出信号幅度旋钮，使放大器处于欠压工作状态，适当调整高频信号发生器的输出信号幅度旋钮，使放大器处于欠压工作状态，即即IeIe出现尖顶余弦脉冲，注意观测此时输出信号幅度随输入信号幅度变化的特点出现尖顶余弦脉冲，注意观测此时输出信号幅度随输入信号幅度变化的特点（输出信号与输入信号变化成正比）。（输出信号与输入信号变化成正比）。缓慢增大输入信号幅度，使放大器处于临界工作状态，即缓慢增大输入信号幅度，使放大器处于临界工作状态，即IeIe由尖顶余弦由尖顶余弦脉冲变

24、化到即将出现双峰的时刻，注意观测此时输出信号幅度与输入信号幅脉冲变化到即将出现双峰的时刻，注意观测此时输出信号幅度与输入信号幅度变化的特点（输出信号最大）。度变化的特点（输出信号最大）。继续增大输入信号幅度。当输入信号幅度增大到一定程度时，放大器将由临继续增大输入信号幅度。当输入信号幅度增大到一定程度时，放大器将由临界进入到过压工作状态，即界进入到过压工作状态，即IeIe由尖顶余弦脉冲变化到集电极电流脉冲则出现凹陷由尖顶余弦脉冲变化到集电极电流脉冲则出现凹陷的双峰，注意观测此时输出信号幅度与输入信号幅度变化的特点（输出电压振幅的双峰，注意观测此时输出信号幅度与输入信号幅度变化的特点（输出电压振

25、幅增长缓慢）。增长缓慢）。根据实验测量的结果，根据实验测量的结果，体会高功放的最佳工作状体会高功放的最佳工作状态？态？厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越三、实验应会技能三、实验应会技能6 6、高频功率放大器输出功率、效率的测量与计算、高频功率放大器输出功率、效率的测量与计算 按表所列要求，测试并记录相应的数据。按表所列要求，测试并记录相应的数据。测试条件：测试条件：Vcc=+12V RL=75 Vcc=+12V RL=75 输入信号频率输入信号频率=谐振频率谐振频率fofo 使高功放处于最佳谐振状态。使高功放处于最佳谐振状态。Fo=实测实测计算RL=75VbVe

26、VceViVoIoIcP=PoPc丙类放大器 依据测试数据，计算出本谐振功率放大器的主要性能指标。依据测试数据，计算出本谐振功率放大器的主要性能指标。ViVi：输入电压峰峰值：输入电压峰峰值(BG3(BG3基极处基极处)VoVo：输出电压峰峰值：输出电压峰峰值 （BG3BG3的输出）的输出）IoIo：发射极直流电压：发射极直流电压发射极电阻值发射极电阻值 （1010）Ic:Ic:集电极回路测量的电流集电极回路测量的电流P=P=：电源供给的直流功率（：电源供给的直流功率（P=Vcc*IoP=Vcc*Io）PcPc：为管子损耗功率（：为管子损耗功率（PcPcIcVceIcVce）PoPo：输出功率

27、：输出功率 （po=1/2(Vo2/RL)po=1/2(Vo2/RL):高功放效率高功放效率 （po/p=po/p=）厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越五、实验报告内容与思考题五、实验报告内容与思考题一、实验报告内容：1 1、写明实验目的、写明实验目的.2 2、画出实验电路原理图并说明实验电路的工作原理。、画出实验电路原理图并说明实验电路的工作原理。3 3、写明实验所用仪器。、写明实验所用仪器。4 4、写明实验项目并整理实验数据、写明实验项目并整理实验数据。二、实验思考题：二、实验思考题：1 1、对实验结果进行分析，说明输入信号振幅、对实验结果进行分析，说明输入

28、信号振幅 Vbm Vbm、集电极电源电、集电极电源电压压 VCC VCC、集电极负载对谐振功率放大器工作的影响（工作状态，电、集电极负载对谐振功率放大器工作的影响（工作状态，电压、电流波形，功率、效率）。压、电流波形，功率、效率）。2 2、说明功放电路欠压、过压与临界工作状态的特点？、说明功放电路欠压、过压与临界工作状态的特点？厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越 正弦波振荡器 下次实验提示下次实验提示实验预习内容实验预习内容三点式三点式 LC LC 振荡器振荡器 串联与并联改进（克拉泼与西勒电路）串联与并联改进（克拉泼与西勒电路）晶体振荡器晶体振荡器 静态工作点静态工作点ICIC变化、反馈系数、等效变化、反馈系数、等效 Q Q 值对振荡器工作的值对振荡器工作的影响影响 结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！23