实验2高频谐振功率放大器.ppt
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1、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电子线路实验高频电子线路实验 高频谐振功率放大器高频谐振功率放大器(2)(2)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
2、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
3、博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越3 3观察并测量外部特性(负载、观察并测量外部特性(负载、EccEcc、VEEVEE、VbmVbm)变化对)变化对谐振功率放大器工作的影响。谐振功率放大器工作的影响。1 1、高频谐振功率放大器(甲、高频谐振功率放大器(甲/丙类)静态工作状态的测量。丙类)静态工作状态的测量。2 2、高频谐振功放的谐振频率、高频谐振功放的谐振频率fofo的调整与测定(调谐)。的调整与测定(调谐)。二、实二、实 验验 内内 容容4 4高频谐振功率放大器主要性能指标的测量。高频谐振功率放大器主要性能指标的测量。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、
4、实验应知知识三、实验应知知识(1)(1)工作频率高,相对频带窄工作频率高,相对频带窄(2)(2)采用选频网络作为负载回路采用选频网络作为负载回路(3)(3)放大器一般工作在(丙)类工作状态,属于放大器一般工作在(丙)类工作状态,属于 非线性电路非线性电路(4)(4)电路不能用线性模型电路分析,一般采用图解法电路不能用线性模型电路分析,一般采用图解法 分析和折线法分析分析和折线法分析 在高频范围内,为了获得足够大的高频信号输出功率,必在高频范围内,为了获得足够大的高频信号输出功率,必须采用高频谐振功率放大器,这是发射设备的重要组成部分。须采用高频谐振功率放大器,这是发射设备的重要组成部分。特点:
5、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1 1 基本电路结构基本电路结构BT1、晶体管:、晶体管:大功率晶体管,能承受高电压,大功率晶体管,能承受高电压,大电流,大电流,一般工作时发射极反偏一般工作时发射极反偏(丙类丙类);高频谐振功率放大器的电路构成,除电源和偏置电路外,高频谐振功率放大器的电路构成,除电源和偏置电路外,主要由三个部分组成:主要由三个部分组成:Re Ce RLN3N1N2CTTR2 2、输入激励电路:、输入激励电路:3 3、输出谐振回路:、输出谐振回路:Ec提供功放所需激励信号电压;提供功放所需激励信号电压;(1 1)滤波选频,)滤波选频,(2
6、 2)阻抗匹配)阻抗匹配ViVi对高频功率放大器的一对高频功率放大器的一般要求同低频功放相同:般要求同低频功放相同:输出功率大输出功率大 效率高效率高工作丙类,工作丙类,集电极电流集电极电流导通角:导通角:电路特点电路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高频功率放大器的工作原理高频功率放大器的工作原理 设输入信号电压设输入信号电压:则加到晶体管基极则加到晶体管基极,发射级的有效电压为发射级的有效电压为:+ub_BTEc-VBBRL+C-Uc1+U UBEBE _由晶体管的转移特性曲线可知:由晶体管的转移特性曲线可知:uBEic-UBBUBZubicUbmgC功
7、放输出的功放输出的IcIc为一为一连串不连续的余弦连串不连续的余弦脉冲脉冲与输入信号相比与输入信号相比完全失真完全失真.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功放为什么能不失真地放大信号呢?尖顶余弦脉冲的数学表达式尖顶余弦脉冲的数学表达式若对若对分解为付里叶级数为:分解为付里叶级数为:ictccic1ic2ic3IcoIcmaxBTEc-VBBRL+C-Uc1利用功放负载利用功放负载LCLC回路的选频功能回路的选频功能,RL+C-Uc1适当选择适当选择LCLC的参的参数使之谐振与基数使之谐振与基波频率波频率,故输出仍为不失故输出仍为不失真的正弦波真的正弦波.厚德博
8、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功放的工作状态:高频功放的工作状态:高频功放的工作状态有三种高频功放的工作状态有三种,分别是分别是:(1)(1)欠压工作状态欠压工作状态特点:特点:晶体管的工作范围在放大区和截止区。晶体管的工作范围在放大区和截止区。ic为尖顶余弦脉冲,为尖顶余弦脉冲,集电极电压利用不充分。集电极电压利用不充分。ic(2)(2)过压工作状态过压工作状态特点:特点:晶体管的动态范围延伸到饱和区晶体管的动态范围延伸到饱和区 的波形顶部为下凹的余弦脉冲的波形顶部为下凹的余弦脉冲,功放效率高功放效率高,但输出但输出功率小功率小(3)(3)临界工作状态临界工
9、作状态特点:特点:ic为尖顶余弦脉冲为尖顶余弦脉冲,晶体管输出功率最大,效率最高晶体管输出功率最大,效率最高.高功放通常选择这种工作状态。高功放通常选择这种工作状态。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
10、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是利用发射极电是利用发射极电流的直流分量流的直流分量I IE0E0(I IE0E0 I Ic0c0)在射极电阻在射极电阻ReRe上产生的压降来提供上产生的压降来提供的,故称为自给偏压电的,故称为自给偏压电路路。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
11、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
12、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
13、)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上得到的最大不失真功率。也就是集电极的输出功率,即率。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。
14、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,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
15、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
16、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
17、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=1
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- 关 键 词:
- 实验 高频 谐振 功率放大器
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