丙类功放 效率
丙类功率放大器
图1 谐振功率放大器原理电路 1 丙类功率放大器原理利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振功率放大器。
如图1所示。
它是无线电发射机中的重要组成部分。
根据放大器电流导通角c θ的范围可以分为甲类、乙类、丙类等不同类型的功率放大器。
电流导通角c θ愈小,放大器的效率η愈高。
如甲类功放的︒=180c θ,效率η最高也可达到50%,而丙类功放的︒<90c θ,效率η也可达到80%。
甲类功率放大适合作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器。
丙类功率放大器通常作为末级功率功放以获得较大的输出功率和较高的效率。
本实验所使用的电路为丙类谐振功率放大器,实验所研究的是丙类功率放大器的工作原理及基本特性。
1.1丙类谐振功率放大器的功率与效率功率放大器是依靠激励信号对放大管电流的控制,起到集电极电源的直流功率变换成负载回路的交流功率的作用。
在同样的直流功率的条件下,转换的效率越高,输出的交流功率越大。
1.1.1集电极电源cc V 提供的直流功率cc cc I V P ==式中0c I 为余弦脉冲的直流分量。
)(00c cm c I I θα=式中,cm I 为余弦脉冲的最大值;)(0c θα为余弦脉冲的直流分解系数。
式中,bz U 为晶体管的导通电压;bb U 为晶体管的基极偏置;bm U 为功率放大器的激励电压振幅。
1.1.2集电极输出基波功率式中,cm U 为集电极输出电压振幅;m c I 1为余弦电流脉冲的基波分量;p R 为谐振电阻。
bmbbbz c U V U -=arccosθpcm P m c m c o R U R I I U P cm 2211212121===u CCU BB U)(11c cm m c I I θα= p m c cm R I U 1=1.1.3集电极效率c η式中, 为集电极电压利用系数;)(1c θα为余弦脉冲的基波分解系数。
功率放大器的设计原则是在高效率下取得较大的输出功率。
高频功率放大器
1.原理说明利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振功率放大器。
它是无线电发射机中的重要组成部件。
根据放大器电流导通角θ的范围可以分为甲类、乙类、丙类等不同类型的功率放大器。
电流导通角θ愈小放大器的效率η愈高。
如甲类功放的θ=180o ,效率η最高也只能达50%,而丙类功放的θ<90o ,效率η可达到80%。
甲类功率放大器适合作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器。
丙类功率放大器通常作为末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。
高频功率放大器按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种,窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路,故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器;宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路,因此又称为非调谐功率放大器。
高频功率放大器是一种能量转换器件,它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出。
1.1高频功放的主要技术指标1.1.1 功率关系:功率放大器的作用原理是利用输入到基极的信号来控制集电极的直流电源所供给的直流功率O P ,使之一部分转变为交流信号功率1P 输出去,一部分功率以热能的形式消耗在集电极上,成为集电极耗散功率C P 。
根据能量守衡定理:1o C P P P =+直流功率: 输出交流功率:2211111222c c c c L L U P U I I R R =⋅== C U -----回路两端的基频电压 c1I ----- 基频电流 L R ----回路的负载阻抗。
1.1.2 放大器的集电极效率1101122c c o CC c U I P P U I ηξγ⋅===⋅ 其中集电极电压利用系数:1c c L CC CCU I RU U ξ== 0o c CCP I U =⋅波形系数:1100()()c c I I αθγαθ==为通角 θ 的函数;θ 越小γ越大。
1.1.3 谐振功率放大器临界状态的计算临界状态下,若已知电源电压Ucc ,BB U 三极管的参数C g ,'U BB ,设电压利用系数为 ξ,集电极的导通角为θ。
丙类高频功率放大器实验
D。放大特性的观察 保持Vcc,Vbb和RL不变,改变输入电压的幅值,观察当信号 幅度从小到大变化时,脉冲电流的变化。
A、负载特性的观察 1、调整到最理想状态,记录欠压,临界与过压三个状态下 的脉冲电流波形,并相应记下其对应输出放大波形其幅值。
P5
GND
1
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
• 理论分析表明,当放大器工作在谐振状态的时候,负载 为纯电阻状态,集电极直流电流最小,回路电压最大。 但由于实际电路中内部电容的反馈作用,导致这两种 现象不会同时发生。因此,在实验中,不仅要监视集 电极直流电流,同时要监视集电极的脉冲电流来调谐 电路。
COSq Vbz Vbb
U bm
或电压 电流
iC i vCE min
c max
0 qc
V BZ
vCE VCC Vcm coswt
V cm vCE
V CC
V BB
iC v bEmax
+ vb -
VBB
wt
V bm vBE
1
Pc T
T
0 iC vCEdt
1. iC 与vBE同相,与vCE反相;
v BE
理想效率
负载
应用
θc=1800 θc=900 900<θc<1800 θc<900
50% 78.5%
电阻 推挽,回路
低频 低频、高频
50%<η<78.5%
丙类功率放大器设计
此部分仿真效果
甲级功放部分
输出负载阻抗R=86(老师计算过) 取功放的静态电流Ic=7mA 集电极电压Vc=2P0/Ic=7.14V 集电极电阻Rc=Vc2/2Pc=1K 变压器N1:N2=√RC/R=3.5 ,取N1=7,N2=2 rbb’=25 求输入电压 U2/rbb=25mW/Ap 得U=50mV
1:设计要求 2:设计思路 3:参数计算1)电源电压:12v (2)功率增益>10db(取13dB,即20倍) (3)输出功率500mw
(4)工作中心频率10mhz
(5)效率>50%
(6)输入输出阻抗50欧姆
甲类功放
丙类功放
负载端
参数计算
设P0=500mW,取C=100pf,可得L=2.6uH。 RP=(Vcc-Vces)2/2P0=110Ω 变压器匝数:N1/N2=√RL/Rp =1.5 N1=15,N2=10 交流电流值 :Ic1=2P0/U=95.3mA 直流分量 Ic0=Icm*α0(70)=56mA(实际测得是65mA) 用实际上测得的数据得交流脉冲的最大值 :Icm=Ico/α0(70)=255mA 同理可得交流电流的实际值为:Icm*0.44=112mA; 所以电源的供给功率:Pv=Vcc*Ico=780mW 效率n=P0/Pv=65% 输入功率Pin=P0/Ap=25mW. Ibm=Icm/β=25.5m Ib1m=Ibm*α(70)=11mA. 输入电压U =2P/Ib1m=4.5V 设计偏置电阻Re=(UCos70—Vbe)/Ico=14
最终仿真电路图及结果
高频功率放大电路
ube Eb Ubm cost uce Ec Ucm cost
由以上两式可得:
ube
Eb
Ubm
EC uce U cm
(4-13)
第4章 高频功率放大电路 19
将(4-13)代入(4-12)有:
ic
gc ( Eb
Ubm
EC uce U cm
Vth )
第4章 高频功率放大电路 25
➢ 过压状态下的ic的波形如下图所示,从图中看出: 1、特性曲线与临界曲线重合 2、电流凹陷:Rp负载过大,Ucm过大,uce减小,ic随之迅速减小。
第4章 高频功率放大电路 26
四、高频功放的外部特性 外部特性:性能随放大器外部参数变化的规律。
负载电阻Rp
激励电压Ubm
1.高频功放的负载特性
偏置电压Eb Ec
负载特性: 只改变负载电阻Rp, 高频功放电流、 电压、 功率及 效率η变化的特性。
第4章 高频功率放大电路 27
下图是反映不同负载时的动态特性曲线。
ic max
Rp
ic max
Ec Eb
Rp 斜率gd 谐振放大器的工作状态由欠压 临界 过 压逐步过渡。
P0
1 2
I c1mU cm
1 2
I R 2 c1m p
1 2
U
2 cm
Rp
(4-8)
➢ 集电极损耗功率PPcc为:Pd P0
(4-9)
第4章 高频功率放大电路 13
➢ 集电极效率η为:
其中:
P0 1 Ic1m Ucm
Pd 2 Ic0 Ec
1 2 g1
(4-10)
g1
Ic1m Ic0
丙类功率放大器仿真分析
丙类功率放大器仿真分析摘要:本文利用proteus软件,对高频丙类功率放大器进行仿真分析,通过仿真结果分析电路特性,使电路得到进一步完善。
加深理解高频丙类功率放大器工作原理。
关键词:proteus 丙类功率放大仿真1.引言根据放大器中晶体管工作状态的不同或晶体管集电极电流导通角θ的范围,可分为甲类、甲乙类、乙类、丙类及丁类等不同类型的功率放大器。
电流导通角越小,放大器的效率越高,丙类功率放大器的导通角θ < 9o0,其效率可达85% ,所以高频功率放大器一般选择丙类工作状态。
本文利用proteus软件对丙类功率放大器电路进行仿真,通过仿真结果与理论相对照方式加深对高频丙类功率放大器电路的理解。
2. proteus简介proteus嵌入式系统仿真与开发平台是由英国labcenter公司开发的,是目前世界上最先进最完善的电路设计与仿真平台之一。
proteus软件可以对模拟电路、数字电路、模数混合电路、单片机及外围元器件进行系统仿真。
proteus软件提供了丰富的测试信号用于电路测试。
对电路系统的教学,学生的实验、课程设计、毕业设计、电子设计竞赛等都有很大的帮助。
通过动态器件如电机、led、lcd开关等,配合系统配置的虚拟仪器如示波器、逻辑分析仪等,可以实时看到运行后的输入输出的效果。
3.丙类功率放大器的基本理论图1是丙类谐振功率放大器的原理电路,l、c组成并联谐振回路,作为集电极负载回路,负载回路既可以实现选频滤波的功能,又实现阻抗匹配。
放大器的工作状态由偏置电压vbb的大小决定,当vbb<vbe(on)时为丙类状态。
3.1工作原理若激励电压us=umcosωt ,且vbb<vbe(on),则电路工作在丙类状态。
ube= vbb +us = vbb + umcosωt电路的工作波形如图 2所示。
晶体管的集电极电流ic为周期性的余弦脉冲。
实际上工作在丙类状态的晶体管各极电流ib、ic、ie 均为周期性余弦脉冲,均可以展开为傅立叶级数。
丙类功率放大器
(2-1)
uCE (t) VCC Vc m cos(t)
(2-2)
当电路接好并将各电极电压加上时,则在板极电路中就会出现受到栅极电 压控制的板流脉冲。ia 是周期性函数,由数学知识可知,它可用傅氏级数来表示。
可见,板极电流等于直流分量 Ia0、一次谐波(基波)、二次谐波和其他高次谐波 之和。当放大器的输入信号 i 为正弦波时,集电极的输出电流 ic 为余弦脉冲波,
8
图。但是在这过程中自己遇到很多的困难,虽然对丙类功率放大器已经有了很大了 解,但这些只是一个很笼统的概念,不能解决自己在设计过程中遇到的问题。因此, 我们结合已有的丙类功率放大器的理论知识并不断地上网查资料,不断的请教周围 的同学或是老师,自己一旦发现问题一定及时的解决问题。
在这其中,遇到了很多问题,小到在仿真库里找不到相应的元件,大到仿真得 不到输出波形。不断地在网上寻找资料,咨询同学,有时候,真的是焦头烂额了。 但还是得坚持做下去,检查电路,修改参数,重复计算,反反复复不下十次了。最 终得到了想要的波形,虽然不是特别的理想,但是大致完成了任务了,并从中获得 更多的知识。
25 (1 cos 70 ) 0.436
≈87.1Ω
则输出变压器线圈匝数比为:
N3 RL ≈0.68
N1
R0
这里,我们假设取 N3=2 和 N1=3
若取集电极并联谐振回路的电容为 C=100pF,则 L 1 ( 1 )2 ≈100μH C 2f0
用 Φ10mm×Φ6mm×5mm 磁环来绕制输出变压器,其中: μ=100H/m , A=10mm2 , l =25mm, L =60μH
图 5-2 BG2 集电极输出波形(2) 分析波形:通过理论分析,丙类放大管的集电极输出波形应该为一个尖顶余弦 脉冲。波形(1)是初次调试时得到的波形,可以看出,波形的底部已经有所变化, 但不是完美的余弦脉冲,波形(2)是通过改变了部分参数得到的波形 心得体会:高频课程设计在单片机课程设计之后,之前就做过了高频功率放大 器,并相应地焊了电路板。当时在考试期间,并且是团队合作,工作量比较低。这 一次做高频的课设,大家一起翻阅了相关的资料、参数计算和电路设计。本次课程 设计的题目是设计满足一定要求的丙类功率放大器,由于在高频中已经接触过丙类 功率放大器,并对它的功能以及技术指标有了一定得了解。在拿到题目后,我们没 有停止过学习丙类功率放大器,一直在寻找一种最佳设计方案得出符合要求的电路
三丙类高频功率放大器
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
121 232 NhomakorabeaY1
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 *
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。
2
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
GND
GND
甲类乙类甲乙类D类功放比较
甲类,乙类,甲乙类,D类功放比较甲类、乙类、丙类功率放大器的特点甲类功率放大器,是指当输入信号较小时,在整个信号周期中,晶体管都工作于它的放大区,电流的导通角为180度,适用于小信号低频功率放大,且静态工作点在负载线的中点。
乙类功率放大是指其集电极电流只能在半个周期内导通,导通角为90度。
丙类功率放大是指其集电极电流导通时间小于半个周期的放大状态,导通角小于90度,丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高的。
低频功率放,其负载是阻性,只能在甲类或甲乙类(丙类)推挽工作,高频谐振攻放,工作在丙类。
1、A类功放(又称甲类功放)A类功放输出级中两个(或两组)晶体管永远处于导电状态,也就是说不管有无讯号输入它们都保持传导电流,并使这两个电流等于交流电的峰值,这时交流在最大讯号情况下流入负载。
当无讯号时,两个晶体管各流通等量的电流,因此在输出中心点上没有不平衡的电流或电压,故无电流输入扬声器。
当讯号趋向正极,线路上方的输出晶体管容许流入较多的电流,下方的输出晶体管则相对减少电流,由于电流开始不平衡,于是流入扬声器而且推动扬声器发声。
A类功放的工作方式具有最佳的线性,每个输出晶体管均放大讯号全波,完全不存在交越失真(Switching Distortion),即使不施用负反馈,它的开环路失真仍十分低,因此被称为是声音最理想的放大线路设计。
但这种设计有利有弊,A类功放放最大的缺点是效率低,因为无讯号时仍有满电流流入,电能全部转为高热量。
当讯号电平增加时,有些功率可进入负载,但许多仍转变为热量。
A类功放是重播音乐的理想选择,它能提供非常平滑的音质,音色圆润温暖,高音透明开扬,这些优点足以补偿它的缺点。
A类功率功放发热量惊人,为了有效处理散热问题,A类功放必须采用大型散热器。
因为它的效率低,供电器一定要能提供充足的电流。
一部25W的A 类功放供电器的能力至少够100瓦AB类功放使用。
所以A类机的体积和重量都比AB类大,这让制造成本增加,售价也较贵。
实验三丙类高频功率放大器实验
实验三 丙类高频功率放大器实验一. 实验目的1.通过实验,加深对于高频谐振功率放大器工作原理的理解。
2.研究丙类高频谐振功率放大器的负载特性,观察三种状态的脉冲电流波形。
3.了解基极偏置电压、集电极电压、激励电压的变化对于工作状态的影响。
4.掌握丙类高频谐振功率放大器的计算与设计方法。
二。
预习要求:1.复习高频谐振功率放大器的工作原理及特点。
2.熟悉并分析图3所示的实验电路,了解电路特点。
三.电路特点及实验原理简介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。
1.电路特点本电路的核心是谐振功率放大器,在此电路基础上,将音频调制信号加入集电极回路中,利用谐振功率放大电路的集电极调制特性,完成集电极调幅实验。
当电路的输出负载为天线回路时,就可以完成无线电发射的任务。
为了使电路稳定,易于调整,本电路设置了独立的载波振荡源。
2.高频谐振功率放大器的工作原理参见图1。
谐振功率放大器是以选频网络为负载的功率放大器,它是在无线电发送中最为重cR L要、最为难调的单元电路之一。
根据放大器电流导通角的范围可分为甲类、乙类、丙类等类型。
丙类功率放大器导通角θ<900,集电极效率可达80%,一般用作末级放大,以获得较大的功率和较高的效率。
图1中,Vbb 为基极偏压,Vcc为集电极直流电源电压。
为了得到丙类工作状态,Vbb应为负值,即基极处于反向偏置。
u b为基极激励电压。
图2示出了晶体管的转移特性曲线,以便用折线法分析集电极电流与基极激励电压的关系。
甲类,乙类,甲乙类,D类功放比较
1、A类功放(又称甲类功放)
A类功放输出级中两个(或两组)晶体管永远处于导电状态,也就是说不管有无讯号输入它们都保持传导电流,并使这两个电流等于交流电的峰值,这时交流在最大讯号情况下流入负载。当无讯号时,两个晶体管各流通等量的电流,因此在输出中心点上没有不平衡的电流或电压,故无电流输入扬声器。当讯号趋向正极,线路上方的输出晶体管容许流入较多的电流,下方的输出晶体管则相对减少电流,由于电流开始不平衡,于是流入扬声器而且推动扬声器发声。 A类功放的工作方式具有最佳的线性,每个输出晶体管均放大讯号全波,完全不存在交越失真(Switching Distortion),即使不施用负反馈,它的开环路失真仍十分低,因此被称为是声音最理想的放大线路设计。但这种设计有利有弊,A类功放放最大的缺点是效率低,因为无讯号时仍有满电流流入,电能全部转为高热量。当讯号电平增加时,有些功率可进入负载,但许多仍转变为热量。
A类功放是重播音乐的理想选择,它能提供非常平滑的音质,音色圆润温暖,高音透明开扬,这些优点足以补偿它的缺点。A类功率功放发热量惊人,为了有效处理散热问题,A类功放必须采用大型散热器。因为它的效率低,供电器一定要能提供充足的电流。一部25W的A类功放供电器的能力至少够100瓦AB类功放使用。所以A类机的体积和重量都比AB类大,这让制造成本增加,售价也较贵。一般而言,A4、C类功放(丙类功放)
这类功放较少听说,因为它是一种失真非常高的功放,只适合在通讯用途上使用。C类机输出效率特高,但不是HI-FI放大所适用。
5、D类功放(丁类功放)
这种设计亦称为数码功放。D类功放放大的晶体管一经开启即直接将其负载与供电器连接,电流流通但晶体管无电压,因此无功率消耗。当输出晶体管关闭时,全部电源供应电压即出现在晶体管上,但没有电流,因此也不消耗功率,故理论上的效率为百分之百。D类功放放大的优点是效率最高,供电器可以缩小,几乎不产生热量,因此无需大型散热器,机身体积与重量显著减少,理论上失真低、线性佳。但这种功放工作复杂,增加的线路本身亦难免有偏差,所以真正成功的产品甚少,售价也不便宜。
丙类功率放大器
一、实验目的1.高频丙类功率放大器的设计2.用相关仿真软件画出电路并对电路进行分析与测试3.测量高频功率放大器的主要技术指标4.观察高频丙类功率放大器的负载特性5.研究输入信号幅度的变化对功率放大器的输入功率、输出功率、总效率的影响6.研究直流电源电压对高频丙类功率放大器工作状态的影响二、实验原理1、利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振放大器。
如:图 1 谐振高频功率放大器原理图所示。
它是无线发射机中的重要组成部件。
根据放大器电流导通角C θ的范围可以分为甲类、乙类、丙类等不同类型的功率放大器。
电流导通角愈小,放大器的效率愈高。
如甲类功放的导通角0=180c θ,效率η最高也只能达到50%,而丙类功放的导通角c θ0≤90,效率η可达到80%。
甲类功率放大器适合作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器。
丙类功率放大器通常作为末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。
本课设使用的是丙类功率放大器,研究的是是丙类功率放大器的功率及效率。
2、丙类谐振功率放大器的效率与功率功率放大器是依据激励信号放大电路对电流的控制,起到把集电极电源直流功率变换成负载回路的交流功率的作用。
在同样的直流功率作用条件下,转换的功率越高,输出的交流功率越大。
集电极电源0V 提供的直流功率:式中C0I 为余弦脉冲的直流分解系数。
C0cm c I I ()αθ=图1 谐振高频功率放大器原理图D C0CCP =I U式中,CM I 为余弦脉冲的最大值;0C αθ()为余弦脉冲的直流分解系数。
式中,BB U '为晶体管的导通电压;BB V 为晶体管的基极偏置;bm V 为功率放大器的激励电压振幅。
集电极输出基波功率:式中C U 为回路两端的基频电压,C1I 为余弦电流脉冲基频电流,L R 为回路的谐振阻抗。
集电极效率:式中,ε为集电极电压利用系数;1()c θα为余弦脉冲的基波分解系数。
功率放大器的设计原则是在高效率下取得较大的输出功率。
实验 丙类高频谐振功率放大器
实验 丙类高频谐振功率放大器利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振功率放大器,它是无线电发射机中的重要单元电路。
根据放大器中晶体管工作状态的不同或晶体管集电极电流导通角θ的范围可分为甲类、甲乙类、乙类、丙类及丁类等不同类型的功率放大器。
电流导通角θ越小,放大器的效率η越高。
如甲类功放的θ=1800,效率η最高也只能达到50%,而丙类功放的θ<900,其效率η可达85%。
甲类功率放大器适合作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器,丙类功率放大器通常作为末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。
本次实验主要研究以甲类谐振功率放大器为推动级,以丙类谐振功率放大器为末级的混合功率放大器。
一、实验目的1、熟悉丙类高频功率放大器的工作原理,初步了解工程估算的方法。
2、学习丙类高频谐振功率放大器的电路调谐及测试技术。
3、研究丙类高频谐振功率放大器的调谐特性和负载特性。
4、理解基极偏置电压、集电极电源电压、激励电压对放大器工作状态的影响。
5、了解丙类高频谐振功率放大器的设计方法。
二、实验仪器1、高频实验箱 1台2、高频信号发生器 1台3、双踪高频示波器 1台4、扫频仪 1台5、万用表 1块6、高频功率放大器实验板 1块 三、预习要求1、复习高频谐振功率的工作原理及四种特性。
2、分析实验电路,理解各元件的作用及各组成部分的工作原理。
四、实验内容1、电路调谐及调整(调谐技术)。
2、静态测试(测试静态工作点)。
3、动态测试(研究负载特性)。
五、实验原理实验电路如图2-1所示,它是由两级小信号谐振放大器组成的推动级和末级丙类谐振功率放大器构成,其中VT1和VT2组成甲类功率放大器,晶体管VT3组成丙类谐振功率放大器,这两类功率放大器的应用十分广泛,下面简要介绍它们的工作原理及基本计算方法。
(一)、甲类功率放大器 1、静态工作点如图2-1所示,晶体管VT1组成甲类功率放大器,工作在线性放大状态。
其中R 1和R 2为基极偏置电阻;R 5为直流负反馈电阻;它们共同组成分压式偏置电路以稳定放大器的静态工作点。
第6讲高频丙类功率放大器原理和工作状态
EC
上 得c
IC0
到
的
功
率
)
1
P0(2)2
U
Cm
I
c
Cm1
IC1m1I
I C2O
2,Cm1一 R般P 有U2:R2CPm
c
(注意 c RP 为 c回路谐振阻抗)
(3) 集(电 3)极c 耗Po散 PoP功c 率PoPC1
(4)
集电极能量转换效率
c
Po PD
Po Po PC
c
,c
c
:
PPCc
ic gc UBB Ubm cost UBZ
由于当 t c 时, ic 0
cos c
UBB UBZ Ubm
c
cos1
UBB UBZ Ubm
ic
+
+ ub
+
uCE C
uBE
-
_
RpLeabharlann + L uc1-
-
-UBB
EC
ic gc Ubm cost (U BB U BZ ) gc Ubm cost Ubm cosc gcUbm cost cosc
第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态
5/2/2024 1:50 PM
18
高频功率放大器的工作状态
第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态
5/2/2024 1:50 PM
19
1、 放大区动态特性
当放大器工作在谐振状态时,其外部电路电压方程为:
若设: ub Ubm cost
输入端: uBE UBB Ubm cost 输出端: uce EC Ucm cost
功放是能量转换器:
在输入信号的作用下,直流电源提供的直流功率
丙类功率放大器电路组成和工作原理分析
在工业控制系统中,丙类功率放大器用于驱动执行机 构,如电机、阀门等。
优化方案与改进建议
效率优化
通过改进电路设计或采用新材料,提高丙类功 率放大器的效率,降低能耗。
线性度改善
通过调整输入信号或采用前馈技术,改善丙类 功率放大器的线性度,减少失真。
散热设计优化
改进散热设计,提高散热效率,降低设备温度,提高设备可靠性。
功放输出级电路通常采用丙类工作状 态,利用晶体管的开关特性实现信号 的线性放大和高效能量转换。
偏置电路
偏置电路的主要作用是为各级放大器提供合适的静态工作点,以保证放大器的正常工作和稳定性。
偏置电路通常由电阻、电容、二极管等元件组成,通过合理设置各元件参数,可以调整各级放大器的 偏置电压和电流。
Part
03
丙类功率放大器工作原理
信号放大原理
信号放大
丙类功率放大器通过输入信号控 制晶体管的工作状态,将输入信 号进行放大,输出幅度更大的信 号。
电压放大
丙类功率放大器主要通过晶体管 的电压放大作用,将输入信号的 电压幅度进行放大。
电流放大
同时,晶体管也会对输入信号的 电流进行放大,使得输出信号的 电流幅度也得到相应的增大。
丙类功率放大器电路 组成和工作原理分析
• 引言 • 丙类功率放大器电路组成 • 丙类功率放大器工作原理 • 丙类功率放大器的性能指标 • 丙类功率放大器的实际应用与优化
目录
Part
01
引言
目的和背景
01
研究丙类功率放大器的电路组成 和工作原理,为实际应用提供理 论支持。
02
分析丙类功率放大器的性能特点 ,为优化设计提供依据。
丙类功率放大器的应用
第6讲高频 丙类功率放大器原理和工作状态要点
0 ( ) 0.239
9/21/2018 8:52 PM 15
I cm
I co 300 1255 mA 0 ( ) 0.239
I c1 1 ( ) I cm 0.4191255 525.9 mA
VD VBB cos 0.5 0.5 2.46 V 0.407
17
第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态
9/21/2018 8:52 PM
工作于二次谐波倍频器的电流和电压关系如下图所示:
ic
+ iC
iC2 iC1
uce
-
uc2
+
ic频谱
ICO
IC1
IC2
LC谐振特性
IC3 IC4
- Ec +
0
2
3
4
注意点:
u ce E C U C 2 cos 2 t 而 C2 C2 P 其中: , ic 1. 在有 流通的时间内,倍频器的集电极瞬时电压上升速度比 较快, 故倍频器的集电极耗散功率PC 比正常工作于基波状态时大
1
由于当 t c 时, i c 0
U BB U BZ cos c U bm
U BB U BZ c cos U bm
+ ub -
+ uBE
_
+ uCE C -
ic
Rp
+ L u c1 -
-UBB
EC
ic gc U bm cost (U BB U BZ ) gc U bm cost U bm cos c gcU bm cost cos c
Pc Pdc Po 7.2 6 1.2 W Po 6 83.3% Pdc 7.2
高频丙类功率放大器
实验一:高频丙类功率放大器前言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功率高,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框图2.认真整理记录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)一台3.晶体管直流稳压电源一块4.数字万用表一块5.超高频毫伏表(DA22)一台6.直流毫安表一块7.高频丙类功率放大器实验板一块三.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。
高频功率放大器一般有两种:1.窄带高频功率放大器;2. 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。
A类、B类、AB类、C类、D类五种功放
A 类、
B 类、AB 类、
C 类、
D 类五种功放
1、A 类功放(又称甲类功放)
A 类功放输出级中两个(或两组)晶体管永远处于导电状态,也就是说不管
有无讯号输入它们都保持传导电流,并使这两个电流等于交流电的峰值,这时交流在最大讯号情况下流入负载。
当无讯号时,两个晶体管各流通等量的电流,因此在输出中心点上没有不平衡的电流或电压,故无电流输入扬声器。
当讯号趋向正极,线路上方的输出晶体管容许流入较多的电流,下方的输出晶体管则相对减少电流,由于电流开始不平衡,于是流入扬声器而且推动扬声器发声。
A 类功放的工作方式具有最佳的线性,每个输出晶体管均放大讯号全波,完全不存在交越失真(Switching Distortion),即使不施用负反馈,它的开环路失真仍十分低,因此被称为是声音最理想的放大线路设计。
但这种设计有利有弊,A 类功放放最大的缺点是效率低,因为无讯号时仍有满电流流入,电能全部转为高热量。
当讯号电平增加时,有些功率可进入负载,但许多仍转变为热量。
转自21ic 基础知识
A 类功放是重播音乐的理想选择,它能提供非常平滑的音质,音色圆润温暖,高音透明开扬,这些优点足以补偿它的缺点。
A 类功率功放发热量惊人,为了有效处理散热问题,A 类功放必须采用大型散热器。
因为它的效率低,供电器一定要能提供充足的电流。
一部25W 的A 类功放供电器的能力
至少够100 瓦AB 类功放使用。
所以A 类机的体积和重量都比AB 类大,这。
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丙类功放效率
1. 引言
丙类功放(Class D amplifier)是一种高效率的功率放大器,被广泛应用于音频
和无线通信领域。
相比传统的A类、B类和AB类功放,丙类功放具有更高的效率
和更小的体积,成为现代电子设备中的重要组成部分。
本文将详细介绍丙类功放的原理、特点、应用以及效率的相关内容。
2. 丙类功放原理
丙类功放采用了数字脉冲宽度调制(PWM)的技术,通过将输入信号转换为高频脉
冲信号来实现放大。
其基本原理是根据输入信号的幅值控制开关管的导通时间,从而实现信号的放大。
丙类功放由两个关键部分组成:脉冲调制器和功率放大器。
脉冲调制器负责将输入信号转换为高频脉冲信号,而功率放大器则负责放大脉冲信号以产生输出信号。
脉冲调制器通常采用比较器和参考信号发生器来实现,而功率放大器则由开关管和输出滤波器组成。
3. 丙类功放特点
3.1 高效率
丙类功放的最大特点就是高效率。
传统的A类、B类和AB类功放在输出信号小的
情况下,功耗仍然较高,效率较低。
而丙类功放通过将开关管迅速切换,减少了功率损耗,因此能够实现更高的效率。
一般情况下,丙类功放的效率可达到90%以上,远高于传统功放。
3.2 小体积
丙类功放由于采用了数字脉冲宽度调制技术,使得整个功放电路变得简洁而紧凑。
相比传统功放,丙类功放的体积更小,更适合应用于体积有限的场合,如便携式音频设备、手机和汽车音响等。
3.3 低失真
丙类功放在放大过程中,由于开关管的导通和截断,产生了一定的失真。
然而,通过合理设计和优化,丙类功放的失真可以控制在很低的水平上。
尤其在高频范围内,丙类功放的失真表现更加优越,能够满足高品质音频的需求。
4. 丙类功放应用
4.1 音频领域
丙类功放在音频领域有着广泛的应用。
由于其高效率和低失真的特点,丙类功放成为音响设备、家庭影院系统、舞台音响等的重要组成部分。
在高保真音频的放大过程中,丙类功放能够提供清晰、动态的音质表现。
4.2 无线通信领域
丙类功放在无线通信领域也有着重要的应用。
在无线电发射机中,丙类功放能够将低功率的信号放大到较高的功率,从而实现信号的传输。
丙类功放的高效率和小体积使其成为无线通信设备中的理想选择。
4.3 汽车电子领域
丙类功放在汽车音响系统中得到了广泛应用。
由于汽车空间有限,丙类功放的小体积非常适合汽车音响设备的安装。
同时,丙类功放的高效率也能够减少汽车电池的能耗,提升汽车的能源利用效率。
5. 丙类功放效率
丙类功放的效率是衡量其性能优劣的重要指标之一。
丙类功放的效率可以通过计算输入功率和输出功率的比值来得到。
由于丙类功放的输出信号是由高频脉冲信号构成的,因此在计算输出功率时需要考虑脉冲信号的平均功率。
丙类功放的效率受到多种因素的影响,包括开关管的导通和截断时间、开关频率、负载特性等。
合理选择这些参数可以提高丙类功放的效率。
一般情况下,丙类功放的效率可达到90%以上,比传统的A类、B类功放有明显的提升。
6. 结论
丙类功放作为一种高效率的功率放大器,在音频和无线通信领域得到了广泛应用。
其采用数字脉冲宽度调制技术,具有高效率、小体积和低失真的特点。
丙类功放的效率可达到90%以上,远高于传统功放。
丙类功放在音频、无线通信和汽车电子等领域发挥着重要作用,为现代电子设备的发展提供了新的可能性。