丙类高频功率放大器实验

1
石英晶体振荡 器—提供载波 信号
推动级—提 供足够的激 励电压
丙类功率放大器
1
1
C1 3
CT 2 0 ~2 0p
R1 5 3 0K*
12
C1 7
R1 7
1 T1
16
6
1
ANT E NA
1
1
2
2
R5
R7 5 1K*
2
Rp 3 2 . 2K
1
R2
1
1
1
T2 16
6
J3
C2 2
10 D2 LED
1
实验操作步骤
iC I C0 ic1 ic2 I C0 I c1mcoswt I c2mcos2wt
VBB设置在功率管的截止区，以实现丙类工作, 丙类工作时集电极电流为尖顶脉冲。
谐振放大器三种工作状态
• 欠压状态：尖顶脉冲 • 过压状态：凹顶脉冲 • 临界状态：平顶脉冲，可以获取最大的输出功 率和较大的工作效率。
iC I c0 I cm1 coswt I cm2 cos2wt I cmn cosnwt
wt
v CE VCC Vcm coswt
V cm iC
vCE
v CE VCC Vcm coswt
+ vb VBB
ic
C Rp L vc + Vc c
ic maxCE min 0 qc V BZ
C1 5 1 . 5K*
0 . 01
1
2
2
1.5
1 2
C3
1
1
L3
3
3
3 30 μH
J2
T RANS-1
1
C6 2 00 P
E
1
1
L1 1
2
2
1
6 67 B
V4
C
2
V1
J1
3 . 9μH
1
1 0K*
34
2
P6 GND
1
0 ~2 0p
1
6 8p *
2 4 P9 P7 P8
1 00 0p *
E
P1
1
P12
v BE VBB Vbm coswt
或电压 电流
v
V CC
iC
v bE max
wt
V BB
vBE
V bm
1. iC 与vBE同相，与vCE反相； 2. iC 脉冲最大时，vCE最小；
1 Pc T

T 0
i C v CE dt
(b) 3. 导通角和vCEmin越小，Pc越小；
集电极电流 ic
负载特性的观察
当Rp=75Ω时 调整CT4，使输出回路谐振，观察M3处波形，得到一个 失真最小的正弦波（幅度大于9.4V），仔细调整CT2， CT3，使功放极达到较好的匹配状态，观察V4发射极的 临界波形，应为一平顶脉冲（或略有凹陷的波形）。 当Rp=39Ω和120 Ω时 同上的方法，观察其过压波形和欠压波形 可知，随着负载的增大，集电极电流相应减小，放大 状态由欠压→临界→过压。
丙类
θ c<900
η >78.5%
选频回路
高频
高频（谐振）功率放大器的应用场合
话 筒 音频 放大器 调制器 变频器 激励放大 输出功 率放大
载波 振荡器
无线发射机
天线开关
无线接收机
扬 声 器 音频 放大器 解调器 中频放大 与滤波 混频器 高频放大
本地 振荡器
从图中可见，高频功放是无线发射机的重要组成部分
1
M1 R9 3 60 R3 3 0K C8 .01 CT 3 R1 1 1 0K* C1 0 0 ~2 0p 6 2p *
1
L2
12
1 2
3
2
Y1
R1 3 2 1K
2
2
C1 2 0 . 01
1
Rp 2 1 0K
R0 0
2
1
12
12
21
12
2
1 2
X1 C9 6 80 0P 1 V3 6 67 B
9 1p *
ub ib ic T C ie RL
L
~
Vbb
Vcc
i B / iC
转移 特性 理想化 o V BZ
iC
ic
wt + vb VBB C Rp L vc +
VBB
+ qc
- qc 0
v be
v be
- qc 0 + qc
V bm
Vcc
v BE VBB Vbm coswt
Vbz Vbb COSq U bm
2百度文库
CT 4
3
2 3
1
2
C
1
1
1
1
1
12
1 . 5K
12
5 . 6K
R1 4
12
C1 .01
2 4p * 2 70 p* 0 ~2 0p
2
R1
1 2
1 00 0P R4
R8 3 60
R1 0 6 . 2K
R1 2 30
R1 6
1 1 2
C1 4'
C1 4
CT 1
2
C1 6 .01 RL 1 1 20 RL 2 75 RL 3 39 P5 1 GND
1、给实验板接入所需电源：VCC=12V，VBB= -12V 2、短路帽短接J3的1和2端，J4的2和4端短路。J1和J5开路。 调整RP2，使V4的基极电压约为 -0.3V左右。 3、短接J5 ，J1开路，示波器测M1处波形，调整RP1使其输出 幅度约为0.2V左右。 4、短接J1，示波器观测M2处波形。 5、J2开路，负载电阻接75Ω。示波器探笔1（×10衰减）测脉 冲电流，示波器探笔2（×10衰减）接M3，测功放级输出波形。
J5
1 2
R6 2 00 C2 .01 C7 .01 GND Rp 1 4 7K
L6 3 30 GND C1 1 .01 GND P3 P4 2 D1 2 LED 1 1
L4 3 30 R1 9 3K C2 1
L5
3 30
Vc c 1 C2 0 0 . 01 GND
P10 1
2
12
.01 1 Vi n U1 Vo ut 3 C2 3 .01
高频功放与高频小信号放大器的比较
高频小信号 放大器 线性
发射机送给功放的信号接 收机天线送来的信号
高频功放
非线性 发射机末端放大
电路性质 应用场合
放大器类型
集电极输出波形 关键指标
甲类
与输入信号一致 电压增益
丙类
余弦脉冲 效率
电路特点
1、VCC：提供直流电源 2、激励信号源，使电源处于 非线性状态 3、晶体管，承受高电压，截 止频率高 4、负载回路：谐振回路 5、VBB：提供反向偏置，决 定导通角，以使电路工作在 丙类状态。
实
验
三
丙类高频功率放大器实验
丙类功率放大器
• 丙类是指放大器的工作状态,由其半导通角决定，半导通角 小于90°时即为工作在丙类状态，其理想效率可以大于 78.5%，有较大的功率和输出效率，因此丙类放大器一般 用于末级放大。优点导通时间短，集电极功耗小，效率高。
工作状态 甲类 乙类 甲乙类 半导通角 θ c=1800 θ c=900 900<θ c<1800 理想效率 50％ 78.5％ 50％<η <78.5% 负载 电阻 推挽，回路 推挽 应用 低频 低频、高频 低频
GND
GND
GND
1
7 80 5
R1 8 1 . 8K
1
1
2
1 2 3
1 2K
2 34 4 X2 1 3 2 4 X3
R2 0 2 40 GND
3K
3 -Vb b P2 M2 1 1
C5 C4 5 1P 4 70 P
V2
1 J4 3
2 4
12
1
GND C1 8 0 . 01 C1 9 GND 0 . 01 M3 P11 C2 4