实验三丙类高频功率放大器实验.docx

实验三 丙类高频功率放大器实验张戎玺 1415212042 电子信息工程2班实验目的1．通过实验，加深对于高频谐振功率放大器工作原理的理解。2．研究丙类高频谐振功率放大器的负载特性，观察三种状态的脉冲电流波形。3．了解基极偏置电压、集电极电压、激励电压的变化对于工作状态的影响。4．掌握丙类高频谐振功率放大器的计算与设计方法。二。预习要求：1．复习高频谐振功率放大器的工作原理及特点。2．熟悉并分析图3所示的实验电路，了解电路特点。三．电路特点及实验原理简介1．电路特点本电路的核心是谐振功率放大器，在此电路基础上，将音频调制信号加入集电极回路中，利用谐振功率放大电路的集电极调制特性，完成集电极调幅实验。当电路的输出负载为天线回路时，就可以完成无线电发射的任务。为了使电路稳定，易于调整，本电路设置了独立的载波振荡源。2．高频谐振功率放大器的工作原理ωt 参见图1。ωtθ谐振功率放大器是以选频网络为负载的功率放大器，它是在无线电发送中最为重要、最为难调的单元电路之一。根据放大器电流导通角的范围可分为甲类、乙类、丙类等类型。丙类功率放大器导通角θ＜900，集电极效率可达80%，一般用作末级放大，以获得较大的功率和较高的效率。图1中，Vbb为基极偏压，Vcc为集电极直流电源电压。为了得到丙类工作状态，Vbb应为负值，即基极处于反向偏置。ub 为基极激励电压。图2示出了晶体管的转移特性曲线，以便用折线法分析集电极电流与基极激励电压的关系。Vbz是晶体管发射结的起始电压（或称转折电压）。由图可知，只有在ub 的正半周，并且大于Vbb和Vbz绝对值之和时，才有集电极电流流通。即在一个周期内，集电极电流ic只在-θ～+θ时间内导通。由图可见，集电极电流是尖顶余弦脉冲，对其进行傅里叶级数分解可得到它的直流、基波和其它各次谐波分量的值，即：ic=IC0+ IC1mCOSωt + IC2MCOS2ωt + … + ICnMCOSnωt + …求解方法在此不再叙述。为了获取较大功率和有较高效率，一般取θ=700～800左右。完整的电路图见图3。 图3 高频功放（调幅）及发射电路原理图图中，V1、V2构成了独立的石英晶体振荡电路，为实验提供了稳定的载波信号，大大方便了电路的调整。V3为推动级，为末级功放电路提供足够的激励电压。V4构成丙类谐振放大电路。为了能较好的演示功放电路的负载特性，较为方便的观察脉冲电流，本电路采用了独立的偏置电路，由RP2、R15、R14构成的分压器对-12V进行分压，为功放级提供适当的负偏压，确保工作在丙类状态。RL为负载电阻，在负载电阻和功放电路集电极之间采用变压器电路，以完成负载和集电极之间阻抗变换。在功放输出级电路中设置了三个跳线短路端子J2、J3和J4。J3可完成+12V电源和+6～9V可调电源之间的转换，以观察集电极调制特性以及完成调幅电路的实验。J2是为了观察负载特性而设置的，当J2断开时，在R16上可直接观察到脉冲电流波形，从而可较为直观的观察到负载特性，便于加深对于谐振功率放大电路的理解。而J2短接时，可得到稍大一些的输出电压。J4是为了在集电极回路中加入低频调制信号而设置的。 3．高频功放电路的调谐与调整原则理论分析表明，当谐振功率放大器集电极回路对于信号频率处于谐振状态时（此时集电极负载为纯电阻状态），集电极直流电流IC0为最小，回路电压UL最大，且同时发生。然而，由于晶体管在高频工作状态时，内部电容Cbc的反馈作用明显，上述IC0最小、回路电压UL最大的现象不会同时发生。因此，本实验电路，不单纯采用监视IC0的方法，而采用同时监视脉冲电流iC的方法调谐电路。由理论分析可知，当谐振放大器工作在欠压状态时，iC是尖顶脉冲，工作在过压状态时，iC是凹顶脉冲，而当处于临界状态下工作时，iC是一平顶或微凹陷的脉冲。这也正是高频谐振功率放大器的设计原则，即在最佳负载条件下，使功率放大器工作于临界状态，以获取最大的输出功率和较大工作效率。本电路的最佳负载为75Ω。因此调试时也应以此负载为调试基础。四．实验仪表设备1．双踪示波器2．万用表3．高频电路学习机4．高频功放（调幅）及发射实验电路板（G2F）五．实验内容及步骤1．按图连接好实验电路板所需电源（±12V）。[-Vbb接-12V]2．功放级静态工作点的调整A．用短路环将J3的1、2端和J4的2、4端短路，以使+12V电源直接提供给功放输出级的集电极回路。( 注意：此时一定要使J5或J1保持开路状态，否则，静态工作点将受到本振电压的影响。) B．用万用表测试V4的基极电压。调整RP2，使V4B=-0.3V左右。3．调整载波振荡源接通J5，以给载波振荡电路加电。J1仍保持开路状态，然后在测试点M1处接入示波器，以观察振荡波形。调整Rp1，使载波振荡源输出UO=1V左右。推