通信电子电路高频功率放大器地设计仿真Word文件下载.docx
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学号
指导老师
高频谐振功率放大器的设计仿真预习报告
实验目的
1.掌握高频功率放大器的电路组成和工作原理。
2.掌握负载变化对放大器工作状态的影响。
3.掌握集电极电源电压对放大器工作状态的影响。
4.掌握输入激励电压对放大器工作状态的影响。
实验内容
1.观察高频功率放大器丙类工作状态的现象,并分析其特点;
2.测试丙类功放的调谐特性;
3.测试负载变化时三种状态(欠压、临界、过压)的余弦电流波形;
4.观察激励电压、集电极电压变化时余弦电流脉冲的变化过程;
5.观察功放基极调幅波形。
1.认真整理实验数据,对实验参数和波形进行分析,说明输入激励电压、集电极电源电压,负载电阻对工作状态的影响。
2.用实测参数分析丙类功率放大器的特点。
3.总结由本实验所获得的体会。
一.实验目的
二.实验原理(简述)
高频功放的电原理图如图3-1所示(共发射极放大器)
图3-1
由于丙类调谐功率放大器采用的是反向偏置,波形如图所示。
图3-2折线法分析非线性电路电流波形
(1)激励电压幅值
变化对工作状态的影响
图3-3
由图可以看出,当
增大时,
、
也增大;
当
增大到一定程度,放大器的工作状态由欠压进入过压,电流波形出现凹陷,但此时
还会增大(如
)。
(2)负载电阻
变化对放大器工作状态的影响
保持恒定时,改变集电极等效负载电阻
对放大器工作状态的影响,如图3-4所示。
图3-4不同负载电阻时的动态特性
(3)电源电压
在
保持恒定时,集电极电源电压
变化对放大器工作状态的影响如图所示。
改变时对工作状态的影响
三.实验电路或仿真电路图
完整的高频谐振功率放大器电路如图3-6所示。
(1)谐振功放主体电路
选择2N2222作为功放晶体管。
L2与C2决定的谐振频率为15MHz;
扼流线圈L3组成串联馈电;
扼流线圈L1和R1组成基极自偏置电路,如图3-7所示电路。
由于该功放晶体管的等效负载电阻小于30欧姆,使得该谐振回路的品质因数Q约为4.8,滤波效果比较差。
需要通过匹配网络提高选频特性。
图3-7由2N2222组成的高频调谐功放主体部分
(2)输出端改进的L型匹配网络
高频功放后面的负载通常是50欧姆的天线,与功放主体部分电路的输出电阻(Rc约30欧姆)不相等,因而需要输出匹配电路。
图3-8改进的L型匹配网络
(3)输入阻抗匹配网络
仿真输入端电压电流的基波分量值,可以计算出高频调谐功放输入电阻Ri约为70欧姆。
一般的高频设备和单元的阻抗都为50欧姆,因而需要进行阻抗匹配。
利用π形阻抗匹配网络进行设计,取Q=3,可以得到以下的元件参数。
图3-9输入端π形阻抗匹配网络
四.实验内容和相关实验参数
(1)画出仿真电路图;
(2)调节输入端信号的电压值,观察电路工作状态的变化情况。
保持Ec=12V,改变Ubm=1V,1.5V,2V,2.5V,3V,3.5V,4V
调节Ubm=3V,改变Ec=7.5V,10V,12V,15V
(3)观察负载电阻和电源电压对工作状态的影响。
保持EC=12V,Ubm=3V,改变RL=25Ω,50Ω,75Ω
五.实验结果或仿真结果(测量数据和实测波形)
图3-10当Ec=12V,Ubm=1V时的示波器显示、万用表显示以及瓦特计显示
图3-11当Ec=12V,Ubm=1.5V时的示波器显示、万用表显示以及瓦特计显示
图3-12当Ec=12V,Ubm=2V时的示波器显示、万用表显示以及瓦特计显示
图3-13当Ec=12V,Ubm=2.5V时的示波器显示、万用表显示以及瓦特计显示
图3-14当Ec=12V,Ubm=3V时的示波器显示、万用表显示以及瓦特计显示
图3-15当Ec=12V,Ubm=3.5V时的示波器显示、万用表显示以及瓦特计显示
图3-16当Ec=12V,Ubm=4V时的示波器显示、万用表显示以及瓦特计显示
图3-17当Ubm=3V,Ec=7.5V时的示波器显示、万用表显示以及瓦特计显示
图3-18当Ubm=3V,Ec=10V时的示波器显示、万用表显示以及瓦特计显示
图3-19当Ubm=3V,Ec=12V时的示波器显示、万用表显示以及瓦特计显示
图3-20当Ubm=3V,Ec=15V时的示波器显示、万用表显示以及瓦特计显示
图3-21当Ubm=3V,Ec=12V,RL=25Ω时的示波器显示、万用表显示以及瓦特计显示
图3-22当Ubm=3V,Ec=12V,RL=50Ω时的示波器显示、万用表显示以及瓦特计显示
图3-23当Ubm=3V,Ec=12V,RL=75Ω时的示波器显示、万用表显示以及瓦特计显示
六.实验数据处理(计算、分析误差,作曲线)
(1)观察保持Ec=12V,调节Ubm显示的数据可得当Ec一定时,随着Ubm的增大,集电极电流逐渐增大,输出功率也随之增大,放大器的工作状态由欠压到临界再到过压。
(2)观察保持Ubm=3V,调节Ec显示的数据可得当Ubm一定时,随着Ec的增大,集电极电流逐渐增大,输出功率也随之增大,放大器的工作状态由过压到临界再到欠压。
(3)观察保持Ubm=3V,Ec=12V调节RL显示的数据可得当Ubm一定时,随着Ec的增大,集电极电流逐渐增大,输出功率也随之增大,放大器的工作状态由欠压到临界再到过压。
七.本实验小结、体会和建议
通过本次实验,我学会了如何绘制高频功率放大器的仿真电路图,以及如何判断放大器的工作状态是在欠压、临界还是过压。
在绘制原理图的过程中调试了很多地方,才将电路图的波形完整的显示出来,还需多加改进。