丙类高频功率放大器课程设计要点
实验二丙类高频功率放大器实验要点
实验⼆丙类⾼频功率放⼤器实验要点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 . 实验仪表设备1. 双踪⽰波器2. 数字万⽤表3. TPE-GP5通⽤实验平台4. G1N 实验模块5. G2N 实验模块四 . 电路特点及实验原理简介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, V bb 为基极偏压, V cc 为集电极直流电源电压。
为了得到丙类⼯作状态, V bb 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。
V bz 是晶体管发射结的起始电压(或称转折电压。
由图可知,只有在 u b 的正半周,并且⼤于V bb 和 V bz 绝对值之和时,才有集电极电流流通。
即在⼀个周期内,集电极电流 i c只在 -θ~+θ时间内导通。
高频丙类功率放大器设计制作
2. 直流馈电电路
串馈：电源、功率管、负载回来串联 集电极馈电电路
并馈：电源、功率管、负载回来并联
自给偏置：负电压
基极偏置电路
电源分压偏置：正电压（小于导通电压）
三、设计流程及参数计算
3. 滤波匹配网络 谐振回路（滤除集电极电流中的谐波成分；提供功率管所 需的最佳负载电阻），起到滤波和匹配的双重作用，因此又称 为滤波匹配网络。 主要要求： （1）进行有效的阻抗变换，将实际负载电阻RL变换成放 大器要求的最佳负载电阻Re，使放大器工作在临界状态。 （2）抑制谐波能力强，有效滤除不需要的高次谐波。 （3）本身的固有损耗尽可能小。 功率管与负载 阻抗匹配 功率管与前级放大器
功率管与负载阻抗匹配功率管与前级放大器三设计流程及参数计算参考电路三设计流程及参数计算三设计流程及参数计算四参数计算4阻抗匹配三设计流程及参数计算四参数计算4阻抗匹配四总体参考电路原理图四总体参考电路pcb五实物展示六调试及指标参数测量指标参数测量静态测试前后两级放大器三极管各极对地电压
实验三
高频丙类功率放大器设计
因此，一般都采用LC选频网络作为负载。为提高效率，常工
作在丙（C）类。
一、相关背景
由于谐振网络频率调节比较困难，因此谐振功率放大器主 要用来放大固定频率信号或中心频率固定的窄带信号，所以谐 振功率放大器也称为窄带高频功率放大器。 对于多频道通信系统和相对带宽较大的高频设备，可采用 以传输线变压器作为负载的宽带高频功率放大器。
三、设计流程及参数计算
参考电路
三、设计流程及参数计算
三、设计流程及参数计算
三、设计流程及参数计算
（四）参数计算 （4）阻抗匹配 L型
三、设计流程及参数计算
（四）参数计算 （4）阻抗匹配 π型和T型
实验三高频功率放大器(丙类)
实验操作过程
调整丙类功率放大器的输入和输 出阻抗，使其与信号源和负载匹 配。
逐步增加输入信号的幅度，观察 放大器的输出波形和参数变化。
使用示波器记录放大器的输入和 输出波形，分析波形的失真情况。
打开高频信号发生器，设置合适 的信号频率和幅度。
使用电压表和电流表测量放大器 的各项参数，如输入电压、输出 电压、输入电流、输出电流等。
02
它主要由输入匹配网络、功放管 、输出匹配网络和偏置电路等部 分组成。
高频功率放大器的分类
根据功放管的类型，高频功率 放大器可分为电子管式高频功 率放大器和晶体管式高频功率
放大器。
根据工作频率，高频功率放 大器可分为超短波高频功率 放大器和微波高频功率放大
器。
根据放大器的级数，高频功率 放大器可分为单级高频功率放 大器和多级高频功率放大器。
对未来实验的展望与建议
01
深入研究不同类型的 高频功率放大器
在未来的实验中，可以进一步探索甲 类、乙类等不同类型的高频功率放大 器的设计与制作，比较它们之间的性 能差异和应用特点。
02
结合实际应用场景进 行优化设计
针对实际应用需求，可以对高频功率 放大器进行优化设计，如提高输出功 率、降低失真度、拓宽带宽等，以满 足不同场景下的使用要求。
通过分析实验数据，我们发现放大器在不同频率下的响应特性有所不同。在低频段，放大 器的放大效果较好；而在高频段，放大效果逐渐减弱。这可能与放大器的设计参数和元器 件特性有关。
线性度与失真
在实验过程中，我们观察到输出信号存在一定的失真现象。失真可能源于放大器的非线性 特性，如饱和、截止等。为了量化失真程度，我们采用了失真度指标进行分析。
【精品课程设计】丙类高频功率放大器课程设计
课程设计前言 (2)1丙类功放原理 (3)1.1 丙类谐振功率放大器的功率与效率 (3)1.1.1 功率关系 (3)1.1.2 放大器的集电极效率 (3)1.1.3 谐振功率放大器临界状态的计算 (4)1.2 功率放大器的负载特性 (4)1.2.1 uc、ic 随负载变化的波形 (4)1.2.2 功率及效率随负载（工作状态）变化的波形 (5)1.3丙类谐振功率放大器的偏置电路及耦合电路 (6)1.3.1直流馈电电路 (6)1.3.2 输出回路和级间耦合回路 (7)1.3.3 输出耦合回路 (8)2 设计电路 (9)2.1开发与设计的总体思想 (9)2.2 丙类功放原理图 (9)2.3设计过程 (9)3 电路的仿真与分析 (10)3.1仿真软件的介绍 (10)3.2放大电路的仿真与分析 (12)3.2.1试验电路参数 (12)3.2.2计算谐振回路与耦合回路的参数 (12)3.2.3主要技术指标的测试 (14)4 总结 (15)参考文献 (16)课程设计前言高频谐振放大器广泛应用于通信系统和其他电子系统中，如在接受设备中，从天线上感应的信号是非常微弱的，高频小信号谐振放大器来完成；在发射设备中，为了有效地使信号通过信道传送到接收端，需要根据传送距离等因素来确定发射设备的发射功率，这就要用高频谐振功率放大器将信号放大到所需的发射功率。
高频功率放大器的主要功用是发射高频信号，并且以高效输出大功率为目的。
发射机中的振荡器产生的信号功率很小，需要经多级高频功率放大器才能获得足够的功率，送到天线辐射出去。
已知能量（功率）是不能放大的，高频信号的功率放大，其实质是在输入高频信号的控制下将电源直流功率转换成高频功率，因此除要求高频功率放大器产生符合要求的的高频功率外，还应要求具有尽可能高的转换效率。
低频功率放大器可以工作在A（甲）类状态，也可以工作在B（乙）类状态，或AB（甲乙）类状态。
B类状态要比A类状态效率高（A类最大效率50%；B类最大效率为78.5%）。
丙类放大器的课程设计
丙类放大器的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解丙类放大器的基本工作原理，掌握其电路组成及功能。
2. 学生能描述丙类放大器的特点，了解其在实际应用中的优缺点。
3. 学生掌握丙类放大器输出功率、效率的计算方法，并能运用相关公式进行计算。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，正确搭建丙类放大器的电路，并进行调试。
2. 学生能够通过实验，观察丙类放大器的工作状态，分析实验数据，提出改进措施。
3. 学生能运用仿真软件，模拟丙类放大器的工作过程，进一步优化电路设计。
情感态度价值观目标：1. 学生在课程学习中，培养对电子技术的兴趣，提高学习积极性。
2. 学生通过团队合作，培养沟通协作能力，增强团队意识。
3. 学生在学习过程中，关注电子技术在实际应用中的环保、节能问题，树立社会责任感。
课程性质：本课程为电子技术课程的一部分，侧重于实践操作和理论知识的结合。
学生特点：学生为高中二年级学生，具有一定的电子技术基础，对实践操作感兴趣。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力，培养学生的创新意识和团队协作能力。
通过本课程的学习，使学生能够掌握丙类放大器的相关知识，为后续深入学习电子技术打下基础。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下三个方面：1. 丙类放大器的基本原理：- 放大器分类及丙类放大器的工作原理；- 丙类放大器的电路组成及其功能；- 丙类放大器的工作状态及其特点。
2. 丙类放大器的性能分析：- 输出功率、效率的计算方法；- 丙类放大器的非线性失真及其影响；- 丙类放大器的稳定性分析。
3. 丙类放大器的应用与实验：- 丙类放大器在实际应用中的优缺点；- 搭建丙类放大器电路，进行调试和性能测试；- 利用仿真软件模拟丙类放大器工作过程，优化电路设计。
教学内容安排与进度：1. 第1课时：介绍放大器分类及丙类放大器的基本原理；2. 第2课时：分析丙类放大器的电路组成及其功能；3. 第3课时：讲解丙类放大器的工作状态、特点及性能分析；4. 第4课时：进行丙类放大器电路的搭建与调试；5. 第5课时：利用仿真软件进行丙类放大器电路设计与优化。
实验二丙类功率放大器要点
实验二丙类功率放大器要点实验二非线性丙类功率放大器实验一、实验目的1、了解丙类功率放大器的基本工作原理，掌握丙类放大器的调谐特性以及负载改变时的动态特性。
2、了解高频功率放大器丙类工作的物理过程以及当激励信号变化对功率放大器工作状态的影响。
二、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、测试丙类功放的负载特性4、观察激励信号变化、负载变化对工作状态的影响三、实验仪器1、信号源模块 1块2、频率计模块 1块3、 8 号板 1块4、双踪示波器 1台5、频率特性测试仪（可选） 1台6、万用表 1块四、实验基本原理放大器按照电流导通角θ的范围可分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同类型。
功率放大器电流导通角θ越小，放大器的效率η越高。
1、丙类功率放大器 1）基本关系式丙类功率放大器的基极偏置电压V BE 是利用发射极电流的直流分量I EO （≈I CO ）在射极电阻上产生的压降来提供的，故称为自给偏压电路。
当放大器的输入信号'i v 为正弦波时，集电极的输出电流i C 为余弦脉冲波。
利用谐振回路LC 的选频作用可输出基波谐振电压v c1, 电流i c1。
图2-1画出了丙类功率放大器的基极与集电极间的电流、电压波形关系。
分析可得下列基本关系式：011R I V m c m c =式中，m c V 1为集电极输出的谐振电压及基波电压的振幅；m c I 1为集电极基波电流振幅；0R 为集电极回路的谐振阻抗。
2102111212121R V R I I V P mc m c m c m c C === 式中，P C 为集电极输出功率 CO CC D I V P =式中，P D 为电源V CC 供给的直流功率；I CO 为集电极电流脉冲i C 的直流分量。
放大器的效率η为CO mc CC m c I I V V 1121?=η图2-1 丙类功放的基极/集电极电流和电压波形2）负载特性当放大器的电源电压＋V CC ，基极偏压v b ，输入电压(或称激励电压v sm 确定后，如果电流导通角选定，则放大器的工作状态只取决于集电极回路的等效负载电阻R q 。
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R Li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，V bb为基极偏压，V cc为集电极直流电源电压。
为了得到丙类工作状态，V bb 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。
实验3丙类高频功率放大器
实验3 丙类高频功率放大器仿真高频功率放大电路通常在发射机末级功率放大器和末前级功率放大器中，主要对高频信号的功率进行放大，使其达到发射功率的要求。
在硬件实验中，我们已经对高频功率放大器的幅频特性、负载特性及电路效率进行了测试。
在仿真实验中，我们将对放大器的其它特性进行进一步的仿真研究。
一、实验电路：电路特点：晶体管基极加0.1V的负偏压，电路工作在丙类，负载为并联谐振回路，调谐在输入信号频率上，起滤波和阻抗变换作用。
二、测试内容（一）高频功率放大电路原理仿真1、集电极电流Ic与输入信号之间的非线性关系晶体管工作在丙类的目的是提高功率放大电路的效率，此时晶体管的导通时间小于输入信号的半个周期。
因此，集电极电流Ic将是周期的余弦脉冲序列。
（1）、当输入信号的振幅有效值为0.75V时，对晶体管集电极电流Ic进行瞬态分析。
设置：起始时间为0.03S，终止时间为0.03005S，输出变量为I(V3)仿真分析。
记录并分析实验结果。
（2）、当输入信号振幅为1V时，对晶体管集电极电流Ic进行瞬态分析，设置同上。
记录并分析实验结果，指出输出信号波形顶部凹陷失真的原因是什么？2、输入信号与输出信号之间的线性关系将电路中R1改取30K，重复上述过程，使用示波器测试电路输出电压波形。
记录并分析实验结果，指出输出信号波形与步骤1的实验结果有何区别？为什么？（二）高频功率放大电路外部特性仿真测试1、调谐特性调谐特性指在R1、V1、V BB、Vcc不变的条件下，高频功率放大电路的Ico、Ieo、Uc等变量随C变化的关系。
将C1改用可变电容器，调C1使电路处于谐振状态（C1=50%），回路阻抗最大，呈纯阻，电流最小，此时示波器显示输出信号幅度最大，电流表显示电流最小值；当改变C1值，回路失谐，回路阻抗变小，回路电流变大,输出波形出现失真。
通过示波器和电流表观察记录实验结果，并对实验结果进行分析。
使用波特图仪和小信号交流分析方法测试测试并记录电路的调谐特性。
高频实验：丙类功率放大器设计实验报告南昌大学
高频实验: 丙类功率放大器设计
一、实验目的
1.了解丙类功率放大器的基本工作原理, 掌握丙类放大器的调谐特性以及负载改变时的动态特性。
2.了解高频功率放大器丙类工作的物理过程以及当激励信号变化对功率放大器工作状态的影响。
3.比较甲类功率放大器与丙类功率放大器的特点
4.掌握丙类放大器的计算与设计方法。
二、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.测试丙类功放的负载特性
4.观察激励信号变化、负载变化对工作状态的影响
三、实验原理
放大器按照电流导通角θ的范围可分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同类型。
功率放大器电流导通角越小, 放大器的效率越高。
甲类功率放大器的o 180＝, 效率最高只能达到50%, 适用于小信号低功率放大, 一般作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器。
非线性丙类功率放大器的电流导通角o 90, 效率可达到80%, 通常作为发射机末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。
特点：非线性丙类功率放大器通常用来放大窄带高频信号(信号的通带宽度只有其中心频率的1％或更小), 基极偏置为负值, 电流导通角o 90, 为了不失真地放大信号, 它的负载必须是LC谐振回路。
四、实验仿真原理图
五、实验仿真结果
结果说明:
CH1波形为输入波形, CH2波形为经1M选频网络之后的波形, 形成2倍频。
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。
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。
高频丙类功率放大器设计
高频实验报告（二）——高频丙类功率放大器设计组员座位号 16 实验时间周一上午目录一、实验目的 (3)二、实验原理 (3)2.1 丙类谐振功率放大器的工作原理 (3)2.2 丙类谐振功率放大器的负载特性 (5)2.3 丙类谐振功率放大器的调制特性 (6)2.4丙类谐振功率放大器的偏置电路及耦合电路 (7)2.4.1偏置电路 (7)2.4.2耦合电路 (8)三、电路调试和主要技术指标的实验测试 (10)3.1谐振状态的调整方法 (10)3.2主要技术指标的测试 (10)3.2.1输出功率 (10)四、实验内容 (11)五、参数设计 (11)六、实验结果记录 (14)七、思考题 (18)一、 实验目的1． 熟悉高频谐振功率放大器的基本工作原理和工作状态。
2． 掌握高频丙类功率放大器的设计方法、初步了解工程估算的方法。
3． 学习高频丙类功率放大器的电路调谐及测试技术。
4． 研究负载的变化及激励电压、基极偏置电压、集电极电压的变化对放大器工作状态的影响。
二、 实验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。
根据放大器电流导通角C θ的范围，可以分为甲类、乙类、丙类和丁类等功率放大器。
电流导通角C θ越小，放大器的效率越高。
如甲类功放的180=θ，效率η最高也只能达到50％，而丙类功放的90<θ，效率η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放以获得较大的输出功率和较高的效率。
本实验研究丙类功率放大器的工作原理及基本特性。
2.1 丙类谐振功率放大器的工作原理R Lv i图2.1 丙类功率放大器电路如图2.1 所示，工作状态如图2.2所示图2.2 输入电压BE V 与集电极电流脉冲C i 的关系集电极形成尖顶余弦脉冲电流图2.3 集电极形成尖顶余弦脉冲电流CM I 为余弦脉冲的最大值，)(0θα为余弦脉冲的直流分解系数，th BBBMarccosV V V θ-= (2-4)式中：th V 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。
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。
高频功率放大器(丙类)
实验报告课程名称高频电子线路实验名称高频功率放大器（丙类）实验类型验证（验证、综合、设计、创新）学院名称电子与信息工程学院专业电子信息工程年级班级2012级电信3 班开出学期2014-2015上期学生姓名学号指导教师蒋行达成绩2014 年11 月22 日实验二高频功率放大器（丙类）一、实验目的1、了解丙类功率放大器的基本工作原理，三种工作状态，功率、效率计算。
2、掌握丙类功率放大器性能的测试方法。
3、观察集电极负载、输入信号幅度与集电极电压EC对功率放大器工作情况的影响。
二、实验仪器1、示波器2、高频信号发生器3、万用表4、实验板2三、预习要求1、复习功率放大器原理及特点。
2、分析图2-2所示的实验电路，说明各元器件作用。
四、实验内容1、用示波器观察功率放大器工作状态，尤其是过压状态时的集电极电流凹陷脉冲。
2、观察并测量集电极负载变化对功率放大器工作的影响。
3、观察并测量输入信号幅度变化对功率放大器工作的影响。
4、观察并测量集电极电源电压变化对功率放大器工作的影响。
五、基本原理及实验电路高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。
它的作用是放大信号，使之达到足够功率输出，以满足天线发射或其他负载的要求。
它的主要技术指标有：输出功率、效率、功率增益、带宽和谐波抑制度（或信号失真度）。
1、基本原理功率放大器的效率是一个最突出的问题，其效率高低与放大器的工作状态有直接的关系。
放大器工作状态可分为甲类、乙类和丙类等。
图2-1 表示了不同Ube时，谐振功率放大器不同工作状态的基极电压和集电极电流波形。
当工作点在Q 和Q/输入Ub1m、Ub2m时，工作点Q 和Q/在转移特性的线性段，调谐功率放大器工作在甲类。
甲类工作状态理想效率为50%。
此时晶体管需要正偏置。
当工作点在移至Q//输入Ub3m时，晶体管只在输入信号的正半周时导通，集电极电流是周期性电流脉冲，调谐功率放大器工作在乙类。
乙类工作状态理想效率为78.5%。
高频丙类功率放大器原理和工作状态要点课件
3
交叉学科融合
与其他学科领域的交叉融合将为高频丙类功率放 大器的发展带来新的机遇和突破口。
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减小非线性失真的方法包括提高放大器线性度、 采用预失真技术以及合理配置负载阻抗等。
动态范围
01
动态范围是指放大器在正常工作状态下，能够处理的信号强度 的最大值和最小值之间的范围。
02
动态范围的大小取决于放大器的噪声性能、线性工作范围和失
真性能等因素。
动态范围越大，放大器能够处理的信号强度变化范围越广，信
增益不稳定
由于电路参数的变化或外部干扰，功率放大器的增益可能不稳定。解决方案：采用自动增益控制（AGC）技术，实时 监测和调整放大器的增益水平，确保输出信号的稳定性。
非线性失真
在高功率输出时，放大器可能产生非线性失真，影响信号质量。解决方案：采用适当的负反馈或前馈技 术，改善放大器的线性度；同时合理选择工作点，避免进入非线性区域。
由于丙类放大器只在信号峰值时消耗功率 ，因此效率较高。
非线性失真
适用范围广
由于丙类放大器的非线性工作特性，会产 生非线性失真。
适用于各种不同的信号和通信系统。
工作原理
01
02
03
输入信号
输入信号通过输入变压器 耦合到功率管，并在功率 管中进行放大。
功率放大
功率管在电源电压的作用 下，将输入信号放大并输 出。
高频丙类功率放大器原 理和工作状态要点课件
目录
• 高频丙类功率放大器概述 • 丙类放大器的原理 • 工作状态要点 • 实际应用与优化 • 发展趋势与展望
01
高频丙类功率放大器概述
定义与特点
定义
效率高
高频丙类功率放大器是一种电子设备，用 于将较小的信号放大到足够大的功率，以 便在传输系统中传输。
高频丙类功率放大器的设计要点
1引言 (1)2丙类功率放大器原理 (2)2.1谐振功率放大器 (2)2.1.1谐振功率放大器的基本电路 (2)2.1.2线路特点 (2)2.1.3关系式 (2)2.2谐振功率放大器的功率和效率 (2)2.2.1放大器的功率 (2)2.2.2放大器的集电极效率 (3)2.3功率放大器的负载特性 (3)2.3.1欠压状态 (4)2.3.2临界状态 (4)2.3.3过压状态 (4)2.4丙类谐振功率放大器的偏置电路 (4)3丙类功率放大器电路设计 (5)3.1确定放大器的工作状态 (5)3.2丙类功率放大器的偏置电路： (5)3.3选频网络 (5)3.4各参量的确定 (5)4丙类功率放大器电路的仿真与分析 (7)4.1EWB软件简介 (7)4.2仿真结果与分析 (9)4.2.1仿真电路与测试 (9)4.2.2 丙类功率放大器的负载特性 (12)4.2.3 输入信号幅度的变化对功率放大器的影响 (13)4.2.4 直流电压源电压对功率放大器的影响 (14)5总结 (16)参考文献 (17)高频功率放大器的主要功用是放大高频信号，并且以高效输出大功率为目的。
主要应用于各种无线电发射机中。
高频信号的功率放大，实质是在输入高频信号的控制下将电源直流功率转换成高频功率，因此除要求高频功率放大器产生符合要求的高频功率外，还应要求具有尽可能高的转换效率。
功率放大器一般分为甲类、乙类、甲乙类、丙类等工作方式，为了进一步提高工作效率还提出了丁类与戊类放大器。
谐振功率放大器通常工作于丙类工作状态，属于非线性电路丙类功率放大器半导通角θ＜90︒，理想效率η＞78.5%，负载为选频回路。
电子实习，是以学生自己动手动脑，并亲手设计、制作、组装与调试为特色的。
它将基本技能训练，基本工艺知识和创新启蒙有机结合，培养我们的实践能力和创新精神。
作为信息时代的大学生，仅会书本理论是不够的，基本的动手能力是一切工作和创造的基础和必要条件。
实验三高频功率放大器(丙类)要点
• 一、实验目的 • （1）了解丙类功率放大器的基本工作原理，掌握丙类放大器的计
算与设计方法 （2）了解电源电压VC与集电极负载对功率放大器功率和效率的 影响二、实验仪器设备 二、实验仪器设备 双踪示波器、扫频仪、高频信号发生器、万用表、实验板B2 三、预习要求 1、复习谐振功率放大器原理及特点 2、分析实验原理图中各元件的作用
•
VB RL=50 Ω RL=75 Ω RL=120Ω RL=50 Ω RL=75 Ω RL=120Ω RL=50 Ω RL=75 Ω RL=120Ω RL=50 Ω RL=75 Ω RL=120Ω VE VCE Vi V0
实验结果
IO
IC
Pi
P0
pa
η
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3、加75Ω负载电阻，同2测试并填入表一内 4、加120Ω负载电阻，同2测试并填入表一内 5、改变输入端电压，同2、3、4测试并填入表一内 6、改变电源电压，同2、3、4、5测试并填入表一内 五、实验报告要求： 1、 根据实验测量结果，2、 计算各种情况下的电流及功率 3、 说明电源电压、输出电压、输出功率的相互关系 4、 总结在功率放大器中功率放大晶体管有那些要求
• • •见下图，按图连接好电路，将A、B两点短接，利用扫频仪调回路谐
振频率，使其振荡在6.5MHz的频率上。
•
• 1 、加负载51Ω，测电流I0。在输入端接入f=6.5MHz,Vi=120mV信号，测
量各工作电压，同时用示波器测量输入、输出峰值电压，将测量值填入 表一
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1
三、设计过程……………………………………………………………………
2
3.1 、系统方案论证
3.1.1 丙类谐振功率放大器电路
3.2 、模块电路设计
3.2.1 丙类谐振功率放大器输入端采用自给偏置电路
3.2.2 丙类谐振功率放大器输出端采用直流馈电电路
3.2.3 匹配网络
3.2.4 VBB 、Vcm、Vbm、 VCC对丙类谐振功率放大器性能影响分析
高频电子线路课程设计报告
题 目： 院 系： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 报告成绩：
丙类功率放大器 电子信息科学与技术
2013 年 12 月 20 日
目录
一、设计目的…………………………………………………………………………………………………………………
在丙类谐振功率放大器中，管外电路由直流馈电电路和自给偏自电路两部 分组成。如图 3-1-1 所示为集电极直流馈电电路（串馈） ，图中， LC为高频扼流 圈 , 它与 CC构成电源滤波电路 , 需要在信号频率上， LC的感抗很大，接近于开路，
2
CC容抗很小，接近于短路，目的是避免信号通过直流电源而发生极间反馈，造成 工作不稳定。
由于自给偏置效应可以使输入信号振幅变化时起到自动稳定输出电压振幅 , 因此 , 在基极通常采用自给偏置电路 , 如图 3-1-2 所示，提高的偏置电压是由基极 电流脉冲 i B中的平均分量 I BO在高频扼流圈 LB中固有直流电阻上产生的压降，电 路中 LB为功率管基极电路提供直流通路。 滤波匹配网络介于晶体管和外接负载之 间 , 充分滤除不需要的高次谐波 , 以保证负载上的输出基波功率。
四、整体电路与系统调试及仿真结果………………………………………… 11 4.1 电路设计与分析 4.2. 仿真与模拟 4.2.1 Multisim 简介 4.2.2 基于 Multisim 电路仿真用例
五、主要元器件与设备………………………………………………………… 14 5.1 晶体管的选择 5.1.2 判别三极管类型和三个电极的方法 5.2 电容的选择
六、课程设计体会与建议……………………………………………………… 17 6.1 、设计体会 6.2 、设计建议
七、结论………………………………………………………………………… 18
八、参考文献…………………………………………………………………… 19
一、设计目的
电子技术迅猛发展。 由分立元件发展到集成电路，中小规模集成电路，大规 模集成电路和超大规模集成电路。 基本放大器是组成各种复杂放大电路的基本单 元。弱电控制强电在许多电子设备中需要用到。 放大器在当今和未来社会中的作 用日益增加。
高频功率放大器是发送设备的重要组成部分之一， 通信电路中， 为了弥补信 号在无线传输过程中的衰耗，要求发射机具有较大的输出功率，而且， 通信距离 越远，要求输出功率越大。所以，为了获得足够大的高频输出功率，必须采用高 频功率放大器。 高频功率放大器是无线电发射设备的重要组成部分。 丙类谐振功 率放大器在人类生活中得到了广泛的应用， 而且能高效率的将电源供给的直流能 量转换为高频交流输出，研究它具有很高的社会价值。
图 3-1-1 集电极直流馈电电路（串馈）
图 3-1-2 自给偏置电路
图 3-1-3 为丙类谐振功率放大器的简单基本电路 , 输入端采用自给偏置电路 , 输出端为集电极直流馈电电路 ( 串馈 ) 。
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图 3-1-3 丙类谐振功率放大器的简单基本电路
3.2 模块电路设计 3.2.1 丙类谐振功率放大器输入端采用自给偏置电路
设计简单丙类谐振功率放大器电路并进行仿真， 以及对丙类谐振功率放大器 发展的展望。
二、设计思路
丙类谐振功率放大器工作原理
图 2-2-1 为丙类谐振功率放大器原理图 , 为实现丙类工作 , 基极偏置电压 VBB 应设置在功率的截止区。
输入回路 由于功率管处于截止状态，基极偏置电压 VBB 作为结外电场，无法克服结内 电场，没有达到晶体管门坎电压，从而，导致输入电流脉冲严重失真，脉冲宽度 小于 90o。 由 i C≈ βi B知， i C也严重失真，且脉宽小于 90o。 输出回路 若忽略晶体管的基区宽度调制效应以及结电容影响 , 在静态转移特性曲线 (i C～VBE) 上画出的集电极电流波形是一串周期重复的脉冲序列 , 脉冲宽度小于半 个周期。
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图 2-2-1 丙类谐振功率放大器原理图
由 Dirichlet 收敛定理可知 , 可将电流脉冲序列 i C分解成平均分量、基波分 量和各次谐波分量之和 , 即
i C =I CO+ I c1mcosω St+ I c2m cos2 ω St+… 由于集电极谐振回路调制在输入信号频率上因而它对 i C中的基波分量呈现 的阻抗很大， 且为纯电阻。 而对其他谐波分量和平均分量阻抗均很小， 可以忽略， 这样，在负载上得到了所需的不失真的信号功率。
三、设计过程
3.1 系统方案论证
3.1.1 丙类谐振功率放大器电路
在放大器原理上， 功率放大器与其他放大器一样，都是能量转换器件，最主 要是安全、高效和不失真（失真在允许范围内）地输出所需信号功率，为高效率 输出信号且不失真（或失真在允许的范围内） ，通常采用丙类谐振功率放大器。 本章主要介绍丙类谐振功率放大器的电路组成和工作原理并对各种状态进行分 析。
我们知道 , 丙类谐振功率放大器输入端通常采用自给偏置电路提供偏置电 压，采用这种方式可以在输入信号振幅变化时起到自动稳定输出的作用。 但要注 意 , 存在自给偏置电路的丙类谐振功率放大器只能适宜等幅信号 ( 载波、调频信号 ) 而不适宜放大调幅信号，否则调幅信号包络将会失真。
常用的基极偏置电路见图 3-2-1( 输出回路均以略去 ) 所示。
图 3-2-1 基极偏置电路
现分析基极偏置电压是怎样产生的 , 如图 3-2-1 （ b）所示，当电源 V1 电压处
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在正半周期且电压振幅大于 PN结门坎电压时，基极导通，此时，记流经 C2的电 流为 i 1 ，一个周期内的其他时间处于截止状态，此时，记流经 C1 的电流为 i 2 。 显而易见，基极导通时流经 C2 的电流 i 1 大于截止时的电流 i 2，即 i 1＞i 2 。C2 两 端的电压关系为 U i1 ＞U i2 . 由于基极相对于地的电压波形为正半周期幅度小于负 半周期幅度 , 由傅里叶级数可知，它的平均分量为负，使功率管发射结正偏，处 于截止状态。