丙类高频功率放大器课程设计要点
实验二 高频功率放大器
实验二高频功率放大器一、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变化时的动态特性。
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和电源电压Vcc皿皿皿皿皿响。
3、比较甲类功率放大器与丙类功率放大器的特点、功率、效率。
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、测试饼类功放的调谐特性。
3、测试丙类功放的负载特性。
4、观察电源电压变化对丙放工作状态的影响及激励信号变化、负载变化对工作状态的影响。
三、实验基本原理功率放大器一般分为甲类、乙类、甲乙类和丙类等工作方式，功率放大器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，并将大功率的输出信号馈送到天线幅射出去。
功率放大器实际是一个能量转换器，即把电源共给的直流能量转化为交流能量，能量转换的能力即为放大器的效率。
为了获得较大的输出功率和效率，其工作状态通常为丙类工作状态。
功率放大器的主要特征是三价钴胺工作在非线性状态。
为了不失真地放大信号，它的负载必须是谐振回路。
集电极负载是一个高Q的LC并联震荡贿赂。
直流供电电路为各级提供适当的工作状态和能源。
由于基极未提供直流偏置电压，其工作状态为丙类工作状态。
集电极电流为余弦脉冲状，但由于在集电极电路内采用的是并联谐振回路使回路谐振于基频，那么它对基频呈现很大的纯电阻阻抗，而对谐波的阻抗很小，可视为短路，因此并联谐振电路由于通过集电极电流所产生的电位降Vc也几乎只含有基频。
这样，集电极电流的失真虽然很大，但由于下周六的这种滤波作用，仍然能得到正弦波形的输出。
本实验单元模块电路如图2-1所示。
该实验电路由两级功率放大器组成。
其中VT1(3DG12入XQ1与C15组成甲类功率放大器，工作在线性放大状态，其中R2、R12、R13为静态偏置电阻。
XQ2与CT2、C6组成的负载回路与VT3(3DG12)组成丙类放功率大器。
甲类功放的输出信号作为丙放的输入信号(由短路块J5连通)。
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。
【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%）。
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。
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。
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。
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
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 。
实验一 高频丙类功率放大器
实验一高频丙类功率放大器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。
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图。
2．认真整理记录的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 一台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：窄带高频功率放大器和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。
高频电子线路实验报告2——高频丙类功率放大器
高频电子线路实验报告2——高频丙类功率放大器实验目的：1. 学习高频丙类功率放大器的基本原理。
2. 掌握高频丙类功率放大器的设计方法。
3. 验证高频丙类功率放大器的工作性能。
实验原理：丙类功放器是一种在放大器的输出段设有截止偏压的放大器。
其主要特点是效率高、失真小、输出功率大，因此，在广播、通信、雷达等领域被广泛应用。
实验步骤：1. 按照图1所示连接电路。
2. 调整可变电容器C1的值，使电路在工作频率上谐振。
3. 将信号源接入电路的输入端，调整可变电阻R3的值，使输出端的电压最大。
4. 在三极管的发热体上放置热敏电阻，测量其电阻值，计算其温度。
5. 调整信号源输出频率，测量输出端的电压值，记录数据。
6. 计算电路的功率增益、效率、输出功率等参数。
1. 电源电压：12V2. 工作频率：1MHz3. 可变电容器C1的值：10pF4. 可变电阻R3的值：10kΩ5. 发热体上的热敏电阻电阻值：100Ω6. 发热体温度：25℃7. 输出功率：2.5W8. 功率增益：6dB9. 效率：65%实验分析：1. 在C1的值确定的情况下，可通过变频电源调整工作频率，使电路在工作频率上谐振，从而提高电路的效率。
2. 随着输出功率的增加，三极管发热体的温度也会相应升高，从而导致热敏电阻的电阻值发生变化。
可以通过测量热敏电阻的电阻值，计算发热体的温度。
3. 在理论分析的基础上，通过实验数据对电路性能进行评估，验证了丙类功率放大器的工作性能良好，可以满足实际应用需求。
通过本次实验，我学习了丙类功率放大器的基本原理和设计方法，并通过实验数据验证了其工作性能。
这对我今后从事电子工程相关的工作具有很大的参考价值。
同时，我也意识到在实验过程中需要仔细操作、认真记录数据，以确保实验结果的准确性。
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。
高频实验三---高频丙类谐振功率放大器实验报告
实验三 高频丙类谐振功率放大器实验一、 实验目的1. 进一步掌握高频丙类谐振功率放大器的工作原理。
2. 掌握丙类谐振功率放大器的调谐特性和负载特性。
3. 掌握激励电压、集电极电源电压及负载变化对放大器工作状态的影响。
4. 掌握测量丙类功放输出功率，效率的方法。
二、实验使用仪器1. 丙类谐振功率放大器实验板2. 200MH 泰克双踪示波器3. FLUKE 万用表4. 高频信号源5. 扫频仪（安泰信） 三、实验基本原理与电路 1.高频谐振功率放大器原理电路高频谐振功率放大器研究的主要问题是如何获得高效率、大功率的输出。
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＝180，效率η最高为50％，而丙类功放的θ＜90°，效率η可达到80％。
谐振功率放大器采用丙类功率放大器，采用选频网络作为负载回路的丙类功率放大器称为高频谐振功率放大器。
iR L高频谐振功率放大器电压和电流关系在集电极电路中，LC 振荡回路得到的高频功率为ecme m c cm m c R U R I U I P 22110212121===集电极电源E C 供给的直流输入功率为0C C E I E P =集电极效率ηC 为输出高频功率P o 与直流输入功率P E 之比，即CC cmm c E C E I U I P P 01021==η静态工作点、输入激励信号幅度、负载电阻，集电极电源电压发生变化，谐振功率放大器的工作状态将发生变化。
如图3-3所示，当C 点落在输出特性(对应u BEmax 的那条)的放大区时，为欠压状态；当C 点正好落在临界点上时，为临界状态；当C 点落在饱和区时，为过压状态。
谐振功率放大器的工作状态必须由集电极电源电压E C 、基极的直流偏置电压E B 、输入激励信号的幅度U bm 、负载电阻R e 四个参量决定，缺一不可，其中任何一个量的变化都会改变C 点所处的位置，工作状态就会相应地发生变化。
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
• • • • • • • •
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
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。
实验报告三高频丙类功率放大器设计
实验高频丙类功率放大器设计时间：第周星期节课号：成绩指导教师批阅日期院系专业：姓名：学号：座号：============================================================================================一、实验目的1、理解掌握高频丙类功率放大器的工作原理；2、掌握功率放大器输出功率、直流功率、效率的计算；3、掌握高频谐振功率放大器的计算和设计方法；4、提高高频电路综合设计能力。
二、实验预习1、下图所示谐振功率放大器中，已知V CC＝24V，P O＝5W，θ＝700，ξ＝0.9，试求该功率放大器的ηC、P D、P C、i Cmax和谐振回路谐振电阻R e。
2、谐振功率放大器原来工作在临界状态，若谐振回路的外接负载电阻R L（如上图所示）增大或减小，放大器的工作状态如何变化？I C0、I c1m、P o、P C将如何变化？3、谐振功率放大电路集电极直流馈电电路有哪几种形式？并联馈电电路有何特点？4、谐振功率放大电路中自给偏压电路有何特点？说明产生自给偏压的条件。
5、谐振功率放大器中滤波匹配网络有何作用？对它有哪些主要要求？三、设计任务及要求设计制作一个高频丙类功率放大器，要求直流电源电压+12V，中心频率为40.7MHz，放大器输出功率P o > 200mW（R L = 50Ω），效率ηC > 60%。
（注：设计流程步骤，请参考实验指导书71页，涉及相关的理论计算请参考教材和其他参考书。
采用两级放大器设计思路，整体电路由两大部分构成：激励级放大电路和丙类功放级放大电路。
参考电路如下图所示。
要求按照设计要求，计算电路中电阻、电容、电感（扼流圈除外）的理论值。
）-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------。
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。
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高频电子线路课程设计报告题目：丙类功率放大器院系：专业：电子信息科学与技术班级：姓名：学号：指导教师：报告成绩：2013年12月20日目录一、设计目的 (1)二、设计思路 (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。
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iC ≈βiB知，iC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(iC ～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。
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 c1m cos ωSt+ I c2m cos2ωSt+…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。
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，L C 为高频扼流圈,它与C C 构成电源滤波电路,需要在信号频率上，L C 的感抗很大，接近于开路，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iB 中的平均分量IBO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。
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)。
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V电压处1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C 2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C 1的电流为i 2 。
显而易见，基极导通时流经C 2的电流i 1大于截止时的电流i 2，即 i 1＞i 2 。
C 2两端的电压关系为 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。
3.2.2丙类谐振功率放大器输出端采用直流馈电电路集电极直流馈电电路有两种连接方式:串馈和并馈。
所谓串馈是指,将直流电源、匹配网络和放大管串接起来的一种方式。
如图3-2-2(a)所示,图中L C 为高频扼流圈,C C 为电源滤波器,Z L 为电抗。
要求L C 对信号频率的感抗很大,接近开路, C C 的容抗很小,接近短路,是为了避免信号电流通过直流电源造成工作不稳定。
图3-2-2(a) 串馈电路、 图3-2-2（b ）并馈电路并馈电路是把直流电源、匹配网络和放大器并接起来的一种馈电方式，如图2-4-2（b ）所示，图中L C 为高频扼流圈，C C1为隔值电容，C C2为电源滤波电容，要求L C 对信号频率的感抗很大，接近开路， C C1和C C2的电容很小,接近短路。
3.2.3匹配网络匹配网络介于晶体管和负载之间，在丙类谐振功率放大器电路中的作用非常重要，具有阻抗转换、滤除高次谐波和高频率传送能量的作用。
3.2.4 V BB 、V cm 、V bm 、V CC 对丙类谐振功率放大器性能影响分析1 负载特性所谓谐振功率放大器的负载特性是指V BB 、V bm 和V CC 一定，放大器性能随Re 变化的特性。
利用准静态分析法对负载特性进行分析，画出电路的特性曲线，如图3-2-3所示。
由图3-2-3看以看出,当A ′沿U BE0曲线由右向左移动(即A ′→ A ″→A ，，，方向移动)时，电路状态将发生变化，曲线①较陡，近似直线斜率绝对值较大，从而，Re 较小；曲线②较缓，近似直线斜率绝对值较小，因此，Re 较大.所以,在A ′→ A ″→A ，，，移动的过程中Re 由小增大，放大器将由欠压状态进入过压状态，相应的i C 由余弦变化脉冲变为中间凹陷的脉冲波，用傅里叶级数将电流脉冲i C 分解，即i C =I CO + I c1m cos ωSt+ I c2m cos2ωSt+…， 可画出I CO 和I c1m 随Re 变化特性,如图3-2-4所示。
由V cm =I c1m Re,P o =I 2c1m Re/2,P D =V CC I CO ，P C = P D - P o ,ηC = P o /(P D + P o )，可画出V cm 、P o 、P D 、P C 、ηC 随Re 变化曲线,如图3-2-5所示。
图3-2-3 谐振功率放大器电路特性曲线图3-2-4 I CO和I c1m随Re变化特性图3-2-5 V cm 、P o 、P D 、P C 、ηC 随Re 变化曲线2 调制特性集电极调制特性是指V BB 、V bm 和Re 一定，放大器性能随V CC 变化的特性，当V CC 由大减小时，放大器性能由欠压状态进入过压状态，i C 波形也将由接近余弦变化的脉冲波变为中间凹陷的脉冲波，如图3-2-6所示。
基极调制特性是指V CC 、V bm 和Re 一定，放大器性能随V BB 变化的特性。
当V bm一定, V BB 自负值向正值方向增大时,集电极电流脉冲不仅宽度增大,而且高度增加，放大器由欠压状态进入过压状态，如图3-2-7所示。
图3-2-6 放大器性能随V CC 变化的特性图3-2-7 放大器性能随V BB变化的特性放大器随Vbm 变化特性曲线，与放大器性能随VBB变化的特性曲线类似，如图3-2-8所示。
图3-2-8 放大器性能随V bm变化的特性谐振功率放大器过压状态下集电极电流凹陷分析。
当谐振功率放大器处于过压状态时，晶体管集电极的周期性脉冲电流的顶部会凹陷，晶体管进入饱和区内，各物理量之间有着复杂的非线性关系，在此用微变量之间的线性关系进行分析。
根据晶体管特性,管子的集电极电流的微变量可表示为Δi C =h1①Δi B +h2②ΔV CE ⑴ 在放大区内，i C 主要由i B 控制，此时，h1﹥h2，在饱和区内i C 主要由反向饱和电流i CEO 决定，而i CEO 大小取决于U CE 电压，因此，此时h2﹥h1 。
设输入信号为正弦波u BE =V BB +V bm sin ωSt 两边取微变量，有 Δu BE =ΔV bm sin ωSt两边同除晶体管动态输入电阻r be ,有Δi B =1／r be ΔV bm sin ωSt ⑵ 输出电压为 u CE = V CC - V cm sin ωSt两边取微变量，有 Δu CE =-ΔV cm sin ωSt ⑶ 将⑵ ⑶带入⑴，得 Δi C =（h1V bm /r be -h2V cm ）Δsin ωSt ⑷因此，⑷式中,在放大区内, h1﹥h2且h1V bm /r be -h2V cm ﹥0, Δi C 与Δi B 同号。
在饱和区内, Δi C 与Δi B 反号。
由此可知，集电极电流波形会存在顶部凹陷。
四、整体电路与系统调试及仿真结果4.1 电路设计与分析发光二极管颜色与电压：黄色通常为1.8V ～2.0V,红色通常为2V ～2.2V ，绿色通常为3.0V ～3.2V ,正常发光时额定电流为20mA 。
如图4-2-1所示,为所设计丙类谐振功率放大器电路。
输入端采用自给偏置电路提供偏置电压，它提供的偏置电压是基极电流脉冲i B 中的平均分量I BO 在电阻R B 上产生的压降，L B 是用来避免R B ，C B 对输入滤波匹配网络的旁路影响。