高频电子线路课程实验四高频功率放大器Word文件下载.docx

1、小信号调谐放大器的输入信号很小，在微伏到毫伏数量级，晶体管工作于线性区域。小信号放大器一般工作在甲类状态，效率较低。而功率放大器的输入信号要大得多，为几百毫伏到几伏，晶体管工作延伸到非线性区域截止和饱和区，这种放大器的输出功率大，效率高，一般工作在丙类状态。 一高频功率放大器的原理电路 高频功放的电原理图如图 7-1 所示（共发射极放大器） 它主要是由晶体管、LC 谐振回路、直流电源 Ec 和 Eb 等组成， Ub 为前级供给的高频输出电压，也 称激励电压。 二高频功率放大器的特点 1.高频功率放大器通常工作在丙类（C 类）状态。通角q 的定义：集电极电流流通角度的一半叫通角q 。甲类（A 类

2、）q =180 度，效率约 50%；乙类（B 类）q =90 度，效率可达 78%；甲乙类（AB 类）90q 180 度，效率约 50% h 78%；丙类（C 类）q E C 2 时，放大器工作在欠压状态；E C = E C 2 时，放大器工作在临界状态； E C E C 2 时，放大器工作在过压状态。即当 E C 由大变小时，放大器的工作状态由欠压进 入过压， i c 波形也由余弦脉冲波形变为中间凹陷的脉冲波。三实验电路 高频功率放大器实验电路如图7-6所示。 本实验单元由两级放大器组成，11BG02是前置放大级，工作在甲类线性状态，以适应较小的输入信号电平。高频信号由铆孔11P01输入，经

3、11R10、11C09加到11BG02的基极。11TP01、11TP02为该级输入、输出测量点。由于该级负载是电阻，对输入信号没有滤波和调谐作用，因而既可作为调幅放大，也可作为调频放大。当11K05跳线去掉时，11BG01为丙类高频功率放大电路，其基极偏置电压为零，通过发射极上的电压构成反偏。因此，只有在载波的正半周且幅度足够大时才能使功率管导通。其集电极负载为LC选频谐振回路，谐振在载波频率上以选出基波，因此可获得较大的功率输出。本实验功放有两个选频回路，由11K03来选定。当11K03拨至左侧（1、2,4、5接通）时，所选谐振回路由11L02、11C01和11C1组成，其谐振频率为6.3M

4、HZ左右，此时的功放可用于构成无线收发系统。当11K03拨至右侧时（2、3,5、6接通），谐振回路由11L04、11C15组成，其谐振回路谐振频率为2MHZ左右。此时可用于测量三种状态（欠压、临界、过压）下的电流脉冲波形，因频率较低时测量效果较好。11K04用于控制负载电阻的接通及否，11W02电位器用来改变负载电阻的大小。11W01用来调整功放集电极电源电压的大小（谐振回路频率为2MHZ左右时）。在功放构成系统时，11K02控制功放是由天线发射输出还是直接通过铆孔输出。 当11K02往上拨时，功放输出通过天线发射，11TP00为天线接入端。11K02往下拨时，功放通过11P03输出。11P0

5、2为音频信号输入口，加入音频信号时可对功放进行基极调幅。11TP03为功放集电极测试点，11TP04为发射极测试点，可在该点测量电流脉冲波形。11TP06用于测量负载电阻大小。当输入信号为调幅波时，11BG01不能工作在丙类状态，因为当调幅波在波谷时幅度较小，11BG01可能不导通，导致输出波形严重失真。因此，输入信号为调幅波时，11K05跳线器必须插上，使11BG01工作在甲类状态。四、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

6、过程；5、观察功放基极调幅波形。五、实验步骤 1、实验准备 在实验箱主板上装上高频功率放大及射频发射模块，接通电源即可开始实验。2、测试前置放大级输入、输出波形 高频信号源频率设置为6.3MHZ，幅度峰-峰值300mV左右，用铆孔线连接到11P01，模块上开关11K01至“OFF”，用示波器测试11P01和11TP02的波形的幅度，并计算其放大倍数。由于该级集电极负载是电阻，设有选頻作用。3、激励电压、 电源电压及负载变化对丙类功放工作状态的影响（1）激励电压Ub对放大器工作状态的影响，开关11K01置“on”，11K03置“右侧”，11K02往下拨。保持集电极电源电压Ec=6V（用万用表测1

7、1TP03直流电压，调11W01等于6V），负载电阻RL=8K（11K04置“off”,用万用表测11TP06电阻，调11W02使其为8K，然后11K04置“on”）不变。高频信号源频率1.9MHZ左右，幅度200mV（峰-峰值），连接至功放模块输入端（11P01）。示波器CH1接11TP03，CH2接11TP04。调整高频信号源频率，使功放谐振即输出幅度（11TP03）最大。改变信号幅度源，即改变激励信号电压Ub，观察11TP04电压波形。信号源幅度变化时，应观察到欠压、临界、过压脉冲波形。其波形如图7-7所示（如果波形不对称，应微调高频信号源频率，如果高频信号源是DDS信号源，注意选择合适

8、的频率步长档位）。欠压临界弱过压过压 图7-7 三种状态下的电流脉冲波形实际观察到的波形如下图：欠压状态波形 临界状态波形 过压状态波形（2）集电极电源电压Ec对放大器工作状态的影响 保持激励电压Ub（11TP01电压为200mv峰-峰值）、负载电阻RL=8K不变，改变功放集电极电压Ec时，仍可以观察到图7-7的波形，但此时欠压波形幅度比临界时稍大。（3）负载电阻RL保持变化对放大器工作状态的影响保持功放集电极电压Ec=6V,激励电压（11TP01点电压、150mv峰峰值）不变，改变负载电阻RL（调 整11W02电位器，注意11K04至“ON”），观察11TP04电压波形。同样能观察到图7-7

9、的脉冲波形，但欠压时波形幅度比临界时大。测出欠压、临界、过压时负载电阻的大小。测试电阻时必须将11K04拨至“OFF”，测完后再拨至“on”。 欠压状态波形 临界状态波形 过压状态波形4功放调谐特性测试 11K01置“ON”,11KO2往下拨，11K03置“左侧”，拔掉11K05跳线器。高频信号源接入前置级输入端（11P01），峰-峰值800mV。以6.3MHZ的频率为中心点，以200KHZ为频率间隔，向左右两侧画出6个频率测量点，画出一个表格。设计的表格如下：f （ MHZ ）5.25.55.86.06.26.46.77.07.3Vc（VP - P）4.415.135.695.815.795

10、.414.794.013.37高频信号源按照表格上的频率变化，幅度峰-峰值为800mV左右（11TP01）,用示波器测量11TP03的电压值。测出及频率相对应的电压值填入表格，然后画出频率及电压的关系曲线。5.功放调幅波的观察 保持上述4的状态，调整高频信号源的频率，使功放谐振，即使11TP03点输出幅度最大。然后从11P02输入音频调制信号，用示波器观察11TP03的波形。此时该点波形应为调幅波，改变音频信号的幅度，输出调幅波的调制度应发生变化。改变调制信号的频率，调幅波的包络亦随之变化。 实际观测的调幅波如下图：1正弦波调幅 三角波调幅 方波调幅 六实验报告 1认真整理实验数据，对实验参数

11、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。（1）激励电压Ub对放大器工作状态的影响 高频信号源频率1.9MHZ左右，幅度200mv（峰峰值），连接至功放模块输入端（11P01）。改变信号源幅度，即改变激励信号电压Ub，观察11TP04电压波形。 保持激励电压Ub（11TP01电压为200mv峰峰值）、负载电阻RL=8K不变，改变功放集电极电压Ec（调整11W01电位器，使Ec为510V变化），观察11TP04电压波形。调整电压Ec时，仍可观察到图10-6的波形，但此时欠压波形幅度比临界时稍大。（3）负载电阻RL变化对放大器工作状态的影响 保持功放集电极电压Ec

12、=6V，激励电压（11TP01点电压、150mv峰峰值）不变， 改变负载电阻RL（调整11W02电位器，注意11K04至“on”），观察11TP04电压波形。同样能观察到图10-6的脉冲波形，但欠压时波形幅度比临界时大。测试电阻时必须将11K04拨至“off”，测完后再拨至”on”。2用实测参数分析丙类功率放大器的特点。它输出功率和效率特高，一种失真非常高的功放，一般用于射频放大，只适合在通讯用途上使用 3总结由本实验所获得的体会。 通过本次试验了解和掌握丙类高频谐振功率放大器的构成及工作原理，了解丙类谐振功率放大器的三种工作状态及负载特性、调制特性、放大特性和调谐特性。 掌握丙类谐振功率放大器的输出功率oP、直流功率DP、集电极效率Ch测量方法。 掌握用频谱仪观测信号频谱、频率及调制度的方法。 。