实验一 高频丙类功率放大器在高频范围内为获得足够大的高频输出功率, 必须采用高频放大器, 高频功率放 大器主 要用于发射机的未级和中间级, 它将振荡产生的信号加以放大, 获得足够高 频功率后, 再送 到天线上辐射出去另外,它也用于电子仪器作未级功率放大器高频功率放大器要求效率高, 输出功率大 丙类放大器它是紧紧围绕如何提高 它的效率 而进行的 高频功率放大器的工作频率范围一般为几百 kHz — 几十 MHz 一般都采用 LC 谐 振网络作负载, 且一般都是工作于丙类状态, 如果要进一 步提高效率, 也可工作于丁类或戊 类状态一、实验目的及要求（一 实验目的1. 进一步了解高频丙类功率放大器的工作原理和调试技术2. 熟悉负载变化对放大器工作状态的影响及各指标的测试方法3. 掌握输入激励电压, 集电极电压, 基极偏置电压变化对放大器工作状态的影 响 （二 实验要求1. 认真阅读本实验教材及有关教材内容2. 熟悉本实验步骤,并画出所测数据表格3. 熟悉本次实验所需仪器使用方法三 实验报告要求1. 写出本次实验原理及原理图2. 认真整理记录的测试数据及绘出相应曲线图3. 对测试结果与理论值进行比较分析,找出产生误差的原因,提出减少实验误差 的方法。
4. 详细记录在调谐和测试过程中发生的故障和问题,并进行故障分析,说明排除 过程和方法5. 本次实验收获,体会以及改进意见二、实验仪器及实验板1.双踪示波器 （CA8020 一台2•高频信号发生器（XFG-7 —台3•晶体管直流稳压电源一台4•数字万用表一块5•超高频毫伏表（DA22 —台6. 直流毫安表—块 7.高频丙类功率放大器实验板—块三、实验原理及公式推导高频谐振放大器的主要作用是使电路输出功率大,效率高; 主要特点是用谐振 回路来实 现阻抗变换,并且为了提高效率常工作在丙类状态高频功率放大器—般有两种:窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器 前 者由于频 带比较窄, 故常用选频网络作为负载回路, 所以又称为谐振功率放大器 而宽带高频功率放 大器的输出电路则是传输线变压器或其它宽带高频功率放大器, 以高效率, 小失真得到较大 输出功率因此—般都工作在丙类状态其导通角小于 n,其通角小于n/2如图1所示是丙类功率放大器原理图图中LC谐振回路为集电极的负载,c E 为集电极直流电源,b E为基极负偏置电源b U是高频输入信号,t U U bm b ecosEb Ec團1高频功率放丈器原理團可见,只有输入信号电压足够大时，即bb b E E U '+>(b E '为晶体管截止偏压时晶体管才导通。
显然电流的通角为了得到足够大的输出功率，应使它工作在临界状态使c m c E U =1,即1弋eeeencos sin cos sin 2121210101--===c m c c m c I I I I可以看出减少管耗c P ,或者提高g和(1Gg都可以提高放 大器的效率 这是因为:(1要减少集电极损耗功率c P，则要求减少ce U当管内有较大电流c i时,ce U应尽量减少,最好在c i整个流通时间内ce U均很小，或者当ce U较大时，要尽量 减少集电极电流c i2要提高集电极效率，则要求提高集电极电压利用系数go m c U 1增大,g可增 大,因为m c U 1增大使ce U减小t U E U m c c ce rocos 1-=，所以，当c i较大时， ce U的减少使得管子集电极损耗c P减少，从而提高效率图3甲、乙、丙类三种工作状态（3要提高效率，也可增大（lego的减少，可使（leg增大，于是提高效率o减 少，意味着减少c i与ce U均不为零的时间，这可用甲、乙、丙3种工作状态的集电 极电压、电流波形来说明，如图3所示甲类在一个周期中都有c i流通，因而ce U正半周，也有c i ,所以管耗大，效率 低。
乙类c i只有半个周期流通，而且，当放大器的负载为电阻时,c i流通半周正好与 ce U负半周相对应,此时,ce U小,因而效率比甲类高丙类工作时波形,c i流通时间小于半个周期，当集电极谐振回路对激励信号谐 振时,c i仅在ce U负半周瞬时值较大时流过，此时ce U较小,所以丙类比乙类效率 高当2n0<,是否可能接近于零，得到最高效率呢?当Gf 0时，使得输出功率也显著下降，为了兼顾输出功率和不使激励功率过大, 因而0不能太小,从而限制效率提高一般情况下nn01873-=时，相应的集电极效率较大,n在80%-90%之间2•丙类功率放大器的负载特性丙类功率放大器的负载特性是指在c E、b E、 bm U不变的条件下，各种电流输出电压，功率和效率等随e R变化的曲线因为高频功率放大器的工作状态取决于e R、bm U、b E和c E四个参数如果保持bm U、b E和c E不变,则工作状态仅取决于e R1负载变化对工作状态的影响如果保持bm U、b E和c E不变则e R变化影响工作状态的变化如图4所示从图4看出：① 动特性表示e R较小时，这时m c U 1也较小，动态负载线1A性放大区， 这种状态称为欠压状态。
在欠压状态,c i呈余弦脉冲② 动特性随e R增加，动态负载线2A在临界线上，称这种状态为临界状态，此时 c i还是呈余弦脉冲③ 动特性随e R继续增大,3A进入饱和区，此时c i呈凹脉冲，这种状态称过压 状态，在过压状态，随e R增大,c i的幅度也迅速下降，但它的基波输出电压振幅基本 不变，即c m c E U ~1O(2负载e R变化对0c I、cm I、m c U 1、out P、OP和n的影响当维持bm U、b E和c E不变时，放大器Oc I、cm I、m c U 1、out P、OP 和n随负载阻抗e R变化因为e m c m c R I U 11=如图5:閣5负载特性曲线在欠压区:m c I 1与Oc I基本不变，仅随e R增加略有下降,m c U 1也随e R增 加而直线增加,c P管耗下降把放大器看成恒流源在过压区:m c U 1几乎不变,Oc I和m c I 1则随e R的增大也急剧下降把放 大器看成恒压源从图5看出:集电极电源输入功率OOc c I E P =o由于c E不变，因而OP与e R 关系曲线和Oc I曲线的形状相同放大器输出功率m c m c out U I P 1121=,out P与e R关系是根据m c U 1、m c I 1两条曲线相乘求出来。
在临界状态时,out P达到最大值，放大器效率也较高这就是希望放大器工作 在临界工作状态的原因集电极损耗功率out c P P P -=0,故c P曲线由OP与out P曲线相减得出在欠压区，当e R减小,c P上升很快;当e R =0时,c P达到最大值，可能使晶体 管烧坏 (这种情况是短路放大器的效率 0p p out =n,在欠压状态时,op变化小，所以n随out p增加而增加，到临界状态后, out P下降没有0P快,在过压状态时,out P主要是随m c I 1急剧下降而下降，因而n也略有下降，故在靠近临界的弱过压状 态 n 出现最大值3.放大器各级电压对工作状态的影响(1 bm U对工作状态的影响在讨论激励电压幅度bm U的变化对放大器工作状态影响，设c E、b E、e R 不变当bm U较小时,bm b be U E U +=max也较小，从be c U i -动态特性看出:放 大器工作在欠 压状态,集电极电流为尖顶余弦脉冲当bm U增大时,max c I、m c I 1也增大，引起e m c c ce R I E U 1-=的减少 从而使放大器由 欠压状态过渡到过压状态。
如图 6 所示:Et-(a为be c U i -此称平面上c i的动特性b为集电极电流脉冲波形c m c I 1、0c I、bm m c U U -1 的关系从图6可看出:在欠压状态时，随着bm U的增加，将引起max c i增加，于是m c I1、0c I和m c U 1与bm U几乎成正比增加在过压状态时，随着bm U的继续增加, 虽然电流脉冲高度继续增大，但其凹度增大所以m c I 1、0c I在过压区增加不 大在欠压区,m c U 1与bm U成线性关系2 b E变化对工作状态影响(设c E、bm U、e R不变由于bm b be U E U +=max所以b E变化与bm U变化一样，都要引用max be U的变化当c E、bm U、e R不变时,b E减小相当于bm U的增大这样，当b E。