非線性丙類功率放大器實驗報告.doc

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非線性丙類功率放大器 實驗報告 姓名： 學號： 班級： 日期： 非線性丙類功率放大器實驗 一、 實驗?zāi)康? 1. 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)諧特性以及負載改變時的動態(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激勵信號變化對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功率、效率與特點。 二、 實驗基本原理 非線性丙類功率放大器的電流導(dǎo)通角，效率可達到80%，通常作為發(fā)射機末級功放以獲得較大的輸出功率和較高的效率。特點：非線性丙類功率放大器通常用來放大窄帶高頻信號(信號的通帶寬度只有其中心頻率的1％或更小)，基極偏置為負值，電流導(dǎo)通角，為了不失真地放大信號，它的負載必須是LC諧振回路。 丙類功率放大器 丙類功率放大器的基極偏置電壓VBE是利用發(fā)射極電流的直流分量IEO（≈ICO）在射極電阻上產(chǎn)生的壓降來提供的，故稱為自給偏壓電路。當放大器的輸入信號為正弦波時，集電極的輸出電流iC為余弦脈沖波。利用諧振回路LC的選頻作用可輸出基波諧振電壓vc1,電流ic1。圖8-3畫出了丙類功率放大器的基極與集電極間的電流、電壓波形關(guān)系。分析可得下列基本關(guān)系式： 式中，為集電極輸出的諧振電壓及基波電壓的振幅；為集電極基波電流振幅；為集電極回路的諧振阻抗。 式中，PC為集電極輸出功率 式中，PD為電源VCC供給的直流功率；ICO為集電極電流脈沖iC的直流分量。 放大器的效率為 負載特性 當放大器的電源電壓＋VCC，基極偏壓vb，輸入電壓(或稱激勵電壓)vsm確定后，如果電流導(dǎo)通腳選定，則放大器的工作狀態(tài)只取決于集電極回路的等效負載電阻Rq。諧振功率放大器的交流負載特性如圖8-4所示 由圖可見，當交流負載線正好穿過靜態(tài)特性轉(zhuǎn)移點A時，管子的集電極電壓正好等于管子的飽和壓降VCES，集電極電流脈沖接近最大值Icm。 此時，集電極輸出的功率PC和效率都較高，此時放大器處于臨界工作狀態(tài)。Rq所對應(yīng)的值稱為最佳負載電阻，用R0表示，即 當Rq﹤R0時，放大器處于欠壓狀態(tài)，如C點所示，集電極輸出電流雖然較大，但集電極電壓較小，因此輸出功率和效率都較小。當Rq﹥R0時，放大器處于過壓狀態(tài)，如B點所示，集電極電壓雖然比較大，但集電極電流波形有凹陷，因此輸出功率較低，但效率較高。為了兼顧輸出功率和效率的要求，諧振功率放大器通常選擇在臨界工作狀態(tài)。判斷放大器是否為臨界工作狀態(tài)的條件是： 本實驗電路原理圖如下圖所示， 該實驗電路由兩級功率放大器組成。其中Q3（3DG12）、T6組成甲類功率放大器，工作在線性放大狀態(tài)，其中RA3、R14、R15組成靜態(tài)偏置電阻，調(diào)節(jié)RA3可改變放大器的增益。W1為可調(diào)電阻，調(diào)節(jié)W1可以改變輸入信號幅度，Q4（3DG12）、T4組成丙類功率放大器。R16為射極反饋電阻，T4為諧振回路，甲類功放的輸出信號通過R13送到Q4基極作為丙放的輸入信號，此時只有當甲放輸出信號大于丙放管Q4基極－射極間的負偏壓值時，Q4才導(dǎo)通工作。與撥碼開關(guān)相連的電阻為負載回路外接電阻，改變S1撥碼開關(guān)的位置可改變并聯(lián)電阻值，即改變回路Q值。 三、 實驗儀器 高頻電子線路實驗箱； 雙蹤示波器； 高頻信號發(fā)生器； 萬用表。 四、 實驗內(nèi)容與步驟 1. 測試調(diào)諧特性 在前置放大電路出入J3處輸入頻率=10.7MHz(Vp-p≈50mV)的高頻信號，調(diào)節(jié)W1和中周T6，使TP6處信號的電壓幅值為2V左右，S1全部拔下，改變輸入信號頻率，從9MHz～15MHz（以1MHz為步進）記錄TP6處的輸出電壓值，填入下表。 fi 9MHz 10MHz 11MHz 12MHz 13MHz 14MHz 15MHz V0 (V) 1.16 2.7 2 1.1 0.8 0.66 0.55 當輸入激勵電壓頻率達到諧振頻率時，輸出電壓達到最大值。 2. 測試負載特性 在前置放大電路中輸入J3處輸入頻率＝10.7MHz（Vp-p≈50mV）的高頻信號，調(diào)節(jié)W1使TP6處信號約為2V，調(diào)節(jié)中周使回路調(diào)諧（調(diào)諧標準：TH4處波形為對稱雙峰）。 將負載電阻轉(zhuǎn)換開關(guān)S1依次從1—4撥動，用示波器觀測相應(yīng)的Vc值和Ve波形，分析負載對工作狀態(tài)的影響。 　 Vb＝2V f＝10.7MHz VCC＝5V RL(Ω) 100 330 820 ∞ VcP-P(V) 3.2 4 3.6 3.8 VeP-P(V) 0.45 0.46 0.5 0.48 隨著RL 的增大，非線性丙類功率放大器從欠壓狀態(tài)變?yōu)榕R界狀態(tài)，最后變?yōu)檫^壓狀態(tài)。最佳負載電阻。 當RL﹤R0時，放大器處于欠壓狀態(tài)，集電極輸出電流雖然較大，但集電極電壓較小，因此輸出功率和效率都較小。當RL﹥R0時，放大器處于過壓狀態(tài)，集電極電壓雖然比較大，但集電極電流波形有凹陷，因此輸出功率較低，但效率較高。 五、 實驗注意事項 實驗時，應(yīng)注意三極管金屬外殼的升溫情況，必要時，可暫時降低高訊儀輸出電平。 六、 思考題 1、 丙類放大器的特點是什么？為什么要用丙類放大器？ 答：（1）特點：非線性丙類功率放大器通常用來放大窄帶高頻信號(信號的通帶寬度只有其中心頻率的1％或更小)，基極偏置為負值，電流導(dǎo)通角，為了不失真地放大信號，它的負載必須是LC諧振回路。 （2）非線性丙類功率放大器的電流導(dǎo)通角，效率可達到80%，通常作為發(fā)射機末級功放以獲得較大的輸出功率和較高的效率。 2、 影響功率放大器功率和效率的主要電路參數(shù)是什么？ 答：基極電流、基極電壓、諧振阻抗。 七、 實驗體會 通過此次實驗，我了解了非線性丙類功率放大器的工作原理，熟悉了高頻實驗箱、示波器等儀器的操作，一方面加深了我對課本理論知識的理解，另一方面，提高了我的實驗動手操作能力，為知識的學以致用打下了一定的基礎(chǔ)。本次實驗也培養(yǎng)了我獨立分析問題，解決問題的能力，當實驗中遇到問題時，能夠及時冷靜下來，結(jié)合相關(guān)知識，找出問題出現(xiàn)的原因。 6