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1、2影响功率放大器功率和效率的主要电路参数是什么？,预习思考题,1根据实验电路图 ，比较BG01组成的甲类放大器与BG02 组成的丙类放大器静态偏置电路的不同，并说明原因，并画出高功放的交流等效图。,3.说明丙类功率放大器的负载特性。,4.谐振功率放大电路与小信号谐振放大电路有何区别？,高频谐振功率放大器,高频电子线路实验,在通信系统中，谐振功率放大器通常位于通信发射机的末级，其目的就是使要输出的高频大信号能获得足够的高频功率。功率放大器是依靠激励信号对放大管电流的控制，起到把集电极电源的直流功率转换成负载回路的交流功率的放大器。,本次实验项目：涉及的通信电路为：,实验研究与验证的内容是：,高频
2、谐振功率放大器，是无线电发射机的重要组成部分,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,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：,1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。,2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、偏置电压、电源电压变化时对其工作状态的影响。,3.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。,一、实 验 目 的,4.学会电路设计方法。,3观察并测量外部特性（负载、Ecc、VBB、Vbm）变化对谐振功率放大器工作的影响。,1、高频谐振功率放
3、大器（甲/丙类）静态工作状态的测量。,2、高频谐振功放的谐振频率fo的调整与测定（调谐）。,二、实 验 内 容,4高频谐振功率放大器主要性能指标的测量。,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。一般工作在丙类,丙类功放的电流通角 90，效率可达到80%。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。其电路主要由五个部分组成:,1 基本电路结构与特点,1）集电极直流电源,2）基极偏置电路（自给偏压）,3）大功率晶体管,大功率晶体管，能承受高电压，大电流，一般工作时发射极反偏(丙类)；,4）输入激励电路,提供功放所需激励信号电压；且要求幅度 较大，一般为0.5-5V。,5
4、）输出谐振回路,滤波选频、阻抗匹配,电路特点,工作于丙类，集电极电流通角：,对高频功率放大器的一般要求同低频功放相同：,输出功率大,效率高,2、高频功率放大器的工作原理,设输入信号电压:,则加到晶体管基极,发射级的有效电压为:,+ UBE _,由晶体管的转移特性曲线,ub,功放输出的Ic为一连串不连续的余弦脉冲,与输入信号相比：完全失真.,可知：,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,ic,由于功放负载为LC并联谐振回路，适当调节LC回路参数，使之对ic的基波产生谐振，回路呈纯电阻性，阻抗最大，输出电压最大；而对其他谐波失谐阻抗很低，呈电容性；因而回路选出基波电压uc1
5、,而滤除各次谐波电压。,故输出仍为不失真的正弦波.,2,3、高功放的主要技术性能指标,输出功率 ：高频功放的输出功率是指放大器的负载RL上得到的最大不失真功率。也就是集电极的输出功率，即,效率 常将集电极的效率视为高频功放的效率，用 表示，当集电极回路谐振时， 的值由下式计算：,功率增益 功放的输出功率Po与输入功率Pi 之比称为功率增益，用AP(单位：dB)表示。,4、高频功放的工作状态,高频谐振功率放大器在工作时，有三种工作状态。 1. 欠压状态； 2、临界状态 3、过压状态。 其不同工作状态的划分，是根据功放管在输入激励信号的一个周期内晶体管是否进入输出特性曲线的饱和区来划分的。由于高功
6、放为获得大功率、高效率。一般工作在丙类，即非线性状态。故采用谐振功放的动态线或称交流负载线来分析,放大器的三种工作状态之欠压状态,为尖顶余弦脉冲,负载线斜率,欠压状态特点,欠压状态的功率和效率都比较低，集电极耗散功率也较大，输出电压随负载阻抗变化而变化，因此较少采用。但晶体管基极调幅，需采用这种工作状态。,放大器的三种工作状态之临界状态,仍为尖顶余弦脉冲,临界状态特点,临界状态的特点是输出功率最大，效率也较高，比最大效 率差不了许多，可以说是最佳工作状态，发射机的末级常 设计成这种状态，在计算谐振功率放大器时，也常以此状 态为例。,放大器的三种工作状态之过压状态,三极管工作区,三极管饱和区,过
7、压状态特点,过压状态的优点是，当负载阻抗变化时，输出电压比较平稳且幅值较大，在弱过压时，效率可达最高，但输出功率有所下降，发射机的中间级、集电极调幅级常采用这种状态。,5、丙类谐振功率放大器的外部特性,高频谐振功率放大器要实现大的功率Po输出，高的集电极效率c，最终取决于功放电路中外部电路参数：直流电源(UBB、UCC)、激励源和负载电阻(RL)。当这些参数发生变化时，不仅会将会影响到功放的工作状态，也会改变输出功率与效率；另一方面可以通过调整这些外部参量来改变功率放大器的性能。 将外部参量变化时对功率放大器工作状态及性能指标的影响的相关参数，称为高功放的外部特性，包括,高频功放的负载特性,如
8、果高功放的VCC、VBB、vb 3个参变量不变，则放大器的工作状态就由负载电阻Rp决定。此时，放大器的电流、输出电压、功率、效率等随Rp而变化的特性，就叫做放大器的负载特性。,Po,高频功放的负载特性,各极电压变化对工作状态的影响,高功放调制特性 之 集电极调制,当功放电路中UBB、 Uim 不变，则ubemax与不变；RL不变：则动特性斜率不变；在此条件下，说明高功放输出电压、电流、功率、效率随Vcc变化关系的，称之为集电极调制特性,uce,0,ic,UCC,UC1m,uce,0,（1）集电极调制特性：UCC的影响,UCC改变：引起动态特性线平移,RL 不变：则动特性斜率不变,减小UCC：动
9、态特性线将向左平移,在过压区，输出电压振幅Uc1m与UCC近似呈线性关系：用一输入信号（调制信号）代替UCC ，可完成振幅调制-集电极调幅。,VBB绝对值的增加等效于减少 Vbm，两者都会使vbemax产生相同的变化,高功放调制特性 之 基极调制,当功放电路中UCC、 Uim 、RL不变：在此条件下，说明高功放电流、输出电压、功率、效率随VBB变化关系的，称之为基极调制特性。,在欠压区，输出电压振幅UC1m与UBB近似呈线性关系：用一输入信号（调制信号）代替UBB ，可完成振幅调制-基极调幅。,高功放调制特性 之 放大特性,当功放电路中UCC 、VBB 、RL不变：在此条件下，说明高功放电流、
10、输出电压、功率、效率随Uim 变化关系的，称之为放大特性。,在欠压区，输出电压振幅UC1m与输入电压振幅Uim近似呈线性关系：可以实现对振幅变化信号的线性放大。,在过压区，输出电压振幅UC1m近似呈现恒压特性，可以实现对振幅变化信号的限幅。,6、高频功放的调谐测试电路,示波器监测波形失真,高频信号发生器提供激励信号电压与工作频率,直流毫安表mA测量集电极的直流电流,高频电压表V测量负载RL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，高频电压表的读数应达到最大值，直流毫安表的读数为最小值，示波器监测的波形为不失真基波。,实验现场操作规程,a、注意安全操作
11、规程，确保人身安全,请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。,调换仪器时应切断实验台的电源。,逐步养成单手操作的习惯。,b、爱护仪器设备,仪器在使用过程中，不必经常开关电源。,切忌无目的地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，请勿随便调换配件。,注意仪表允许安全电压（或电流），切勿超过！ 当被测量值的大小无法估计时，应从仪表的最大量程开始测试，然后逐渐减小量程。,c、实验完成后 请将所有设备电源关断，实验箱盖按号还原，连接线、工具请放回箱内，并将实验台面清理干净，养成良好的习惯。,三、实验应会知识,3.1 实验用高
12、频谐振功率放大器实验电路组成,第一级甲类前置高频电压放大器,丙类谐振高频功率放大器,甲放IC测量,功放输入控制,功放IC测量,SW1,3.2实验用高频谐振功率放大器实验电路模块,信号输入,信号输出,功放输出,IC波形,1、甲类/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。,实 验 准 备,连接+12V电源与地,连接“K1、K2、K3”与RL=470（SW1“4”ON）,选定并插上实验电路模块,2.按下表所列要求，用万用表分别测量Q1、Q2管的各极静态直流电压，并将测量数据填入表中,1.适当调整RW1，使缓冲级VEQ=2-2.2V,四、实验内容与操作步骤,2、甲类与丙类放大器的调整
13、与动态测量,测试电路框图如图所示。,实 验 准 备,保持以上基本设置状态不变,实 验 数据测量,Vi=6.5 MHZ/150mVp-p等幅波加入TP1与地之间。“CH1检测”, CH2测量缓冲放大器输出（TP2），并适当微调Ct1，使放大器谐振(即输出信号最大且不失真)。, CH2测量谐振功放输出（OUT），并适当微调Ct2或高信器频率，使放大器谐振（即输出信号最大不失真）。,记录谐振时，谐振功率放大器的谐振频率fo= ?, 并记录谐振时Vi与Vo、Ie信号波形。,当功放谐振时，用三用表测量谐振功放的VE、VB、VC与VCE，将数据记录于表1中。,当功放谐振时，断开K2，并记录此时谐振功放的V
14、o与Ie信号波形。,3、丙类谐振功放的调谐特性与测量,测试电路框图如图所示。,实 验 准 备,保持以上设置不变,测试条件：Vcc=+12V RL =470 输入信号频率=谐振频率 fo/150mVp-p,实 验 数据测量, 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0.05MHZ为步进，改变高信器的输入信号的频率，保持输入信号幅度不变，记录各频率点的输出电压值，得出结论。,4、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：,测试条件：Vcc=+12V RL=470 输入信号频率=谐振频率fo, 使高功放处于最佳谐振状态。, 用示波器“ CH1”探头检测“高
15、频功率放大器”实验板的“Ie”波形；用示波器”CH2”探头检测“高频功率放大器”实验板的“OUT”波形。, 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，即使Ie出现双峰，并记录此时的电流波形。, 改变负载，使负载电阻依次变为240 7551。观察并记录不同负载时的Ie电流波形。,5、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：,测试条件：Vcc=+12V RL =240 输入信号频率=谐振频率fo, 使高功放处于最佳谐振状态。, 用示波器“ CH1”探头检测“高频功率放大器”实验板的“Ie”波形；用示波器”CH2”探头检测“高频功率放大器”实验板的“OUT”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，即Ie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）。, 缓慢增大输入信号幅度，使放大器处于临界工作状态，即Ie由尖顶余弦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）。, 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
