丙类功率放大器的设计与仿真
丙类高频功率放大器课程设计
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。
丙类功率放大器的设计与仿真
摘要本论文使用EWB软件对丙类谐振式功率放大器的进行了仿真设计。
首先，根据电路的性能指标要求，对丙类谐振式功率放大器的电路参数进行工程估算；然后，利用软件对估算的电路进行进一步分析，通过观测、分析丙类谐振式功放的调制特性、负载特性、放大特性的基础上，调整电路的参数，从而达到优化电路参数的目的，以使电路的各项性能指标满足预期的设计要求。
关健词: EWB；丙类功率放大器；放大特性；负载特性ABSTRACTIn this dissertation，the simulation of the class-C resonant Power-Amplifier is given in detail by studying EWB, by using which the accurate simulation analysis of the estimated circuit is obtained after the Circuit parameters of the class-C resonant Power-Amplifier are estimated according to the circuit performance. On the base of observing and analyzing load characteristics, amplify characteristics and modulation characteristics, optimized Circuit Performance are obtained by adjusting the circuit parameters for the purpose of meeting the demands of the design.Keywords：EWB；class C amplifier；amplification characteristics；load characteristics目录第1章前言 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 研究意义 (1)1.3 研究内容 (2)第2章丙类功率放大器原理 (2)2.1 丙类功率放大器的电路组成及工作原理 (3)2.2 丙类谐振功率放大器的效率与功率 (3)2.3 丙类放大器的工作特性 (4)2.3.1 调制特性 (4)2.3.2 放大特性（振幅特性） (5)2.3.3负载特性 (6)第3章丙类功率放大器电路设计与仿真分析 (8)3.1放大器电路设计要求 (8)3.2设计电路图 (8)3.3 EWB软件介绍 (9)3.3.1 EWB操作介绍 (9)3.3.2 EWB软件中各界面介绍 (11)3.4 仿真结果及分析 (12)3.4.1测量高频功率放大器的技术指标 (12)3.4.2 调制特性的仿真分析 (12)3.4.3 放大特性（振幅特性）的仿真分析 (14)3.4.4 负载特性的仿真分析 (16)总结 (20)参考文献 (1)致谢 (2)第1章前言1.1 研究背景随着无线通信技术的高速发展，市场对射频电路的需求越来越大，同时对射频电路的性能要求也越来越高。
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
丙类功率放大器设计.
摘要本文分析了丙类功率放大器的电路原理，估计了下电路的相关参数值。
对丙类功率放大器的性能进行了分析讨论并对其工作状态做出了基本的确定。
关键词：丙类功率放大器；Multisim仿真；简谐回路目录1、方案选择 (1)2、工作原理与参数计算 (1)2.1 实验原理 (1)2.2 丙类谐振功率放大器的效率与功率 (2)2.2.1 放大器的集电极效率 (2)2.2.2 谐振功率放大器临界状态的计算 (3)2.3 功率放大器的负载特性 (3)2.3.1 uc、ic随负载变化的波形 (3)2.3.2 丙类高频功放的振幅特性 (4)2.3.3 欠压、临界、过压工作状态的调整 (4)2.4 谐振回路及耦合回路的设计 (5)2.5 基极偏置电路的设计 (6)3、电路调试与排故 (6)3.1 实验电路图 (6)3.2 放大器电路设计要求 (7)3.3 丙类放大器电路分析 (7)4、结论 (8)参考文献 (9)主要元器件参数 (9)1、方案选择高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。
高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。
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，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; 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。
功率放大器的任务是供给负载足够大的信号功率，其主要性能指标是输出功率和效率。
丙类谐振功率放大器可获得高效率的功率放大。
谐振功率放大器主要有四个特点：①放大管是高频大功率晶体管，能承受高电压和大电流；②输出端负载回路为调谐回路，既能完成调谐选频功能，又能实现放大器输出端负载的匹配；③基极偏置电路为晶体管发射结提供负偏压，使电路工作在丙类状态；④输入余弦波时，经过放大，集电极输出电压是余弦脉冲波形。
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。
丙类高频功率放大器实验报告
丙类高频功率放大器实验报告一、实验目的1.了解和熟悉丙类放大器、高频功率放大器及其工作原理；2.掌握丙类高频功率放大器电路的设计和调试方法；3.实现一个丙类高频功率放大器的设计和调试。
二、实验原理1.丙类放大器丙类放大器是一种功率放大器，其输出信号的一个部位接近正弦波而另一部分则大约失真。
丙类放大器又称为开关放大器，工作原理如下：（1）若输入的信号为负半周期，管子导通，输出便接近0V；（2）若输入信号为正半周期，管子截止，输出电压取决于负载电路。
（3）由于丙类放大器的输出电压只在正半周期时才产生，故功率效率可达90%以上，但其输出信号存在失真，因此丙类放大器多用于功率放大应用中。
2.高频功率放大器高频功率放大器的特点是恢复时间低，速度快、功率输出大，其主要应用在收音机、电视机、雷达、电子计算机等电子设备中，其原理如下：高频功率放大器具有放大频率宽、能量转换效率高、输入输出匹配好、频率稳定性好、体积小、功率大等特点。
其主要应用在无线通信、信号干扰、雷达和通信等电子设备中。
三、设计内容1.电路图设计高频功率放大器电路调试原理如下：（1）采用驱动单一管子的电路，以避免传输相位问题，同时减少了对驱动器电路的要求。
（2）采用变压器耦合方式，从低频端口把信号发送到功率放大器，减少了对驱动信号源的要求。
（3）采用反馈电路，对稳定性及主动去谐增益方面起到较好的作用。
2.实验步骤（1）根据所设计的电路图，依据实际元器件参数选择合适型号、参数元器件进行组装，拼装好整个高频放大器的主板电路。
（2）在采用反馈电路的前提下，测试电路器件的频率特性，应适当减小反馈电压以提高增益。
（3）根据反馈电路实验条件测量出高频功率放大器的输出功率、增益、谐波失真等有关参数，得出实验结果。
四、实验结果及分析高频功率放大器的实验结果及分析如下：1.功率输出本次实验所测试电路的功率输出可达到40W的功率输出。
2.增益本次实验所测试电路的增益为30dB左右，符合预期结果。
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。
丙类谐振功率放大器仿真实验报告
丙类谐振功率放大器仿真实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是通过仿真实验，掌握丙类谐振功率放大器的基本原理、特性及其设计方法，并能够分析其电路结构以及各部分参数对电路性能的影响。
二、实验原理1. 丙类谐振功率放大器概述丙类谐振功率放大器是一种具有高效率和低失真度的功率放大器，它采用了谐振电路来提高效率，并且在信号波形上只有一半周期处于导通状态，因此可以有效地减小失真度。
2. 丙类谐振功率放大器电路结构丙类谐振功率放大器的电路结构主要由晶体管、变压器和谐振电路组成。
其中，晶体管作为信号放大元件，变压器起到匹配阻抗和提高输出功率的作用，而谐振电路则用于提高效率并减小失真度。
3. 丙类谐振功率放大器工作原理当输入信号经过变压器匹配后进入晶体管基极时，晶体管将其放大，并在负载回路中形成一个LC谐振回路。
当晶体管的基极电流为零时，回路中的能量被释放并形成一个正弦波输出信号。
由于谐振电路的存在，输出功率可以得到有效提升。
三、实验步骤1. 打开仿真软件，并新建一个丙类谐振功率放大器电路。
2. 设计晶体管的工作点，并给出其参数。
3. 设计变压器的匹配阻抗，并计算其参数。
4. 设计谐振电路，确定其参数。
5. 测试电路性能，包括输出功率、效率和失真度等指标。
四、实验结果与分析在本次实验中，我们采用了ADS软件进行仿真设计，并得到了以下结果：1. 工作点设计：选择了2SC1946A型晶体管，其工作点为Vce=12V、Ic=1A。
2. 变压器设计：采用两段变比为1:4和1:2的变压器，其匹配阻抗为50Ω。
3. 谐振电路设计：选择了LC谐振回路，其中电感L=10μH、电容C=100pF。
4. 性能测试：输出功率为10W，效率为70%，失真度小于5%。
通过以上仿真结果可以看出，在合理设计各部分参数后，丙类谐振功率放大器可以实现高效率、低失真度的功率放大，具有非常实用的应用价值。
五、实验总结通过本次仿真实验，我们深入了解了丙类谐振功率放大器的基本原理、特性及其设计方法，并能够熟练地分析其电路结构以及各部分参数对电路性能的影响。
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。
基于Multisim的丙类功率放大电路设计
• 118•本文通过丙类功率放大电路在实际中的应用情况，经过计算确定电路元器件参数的实际数值。
通过Multisim 14仿真软件，进行了仿真环境下的电路分析，在仿真环境中使用仪器仪表对电路电流、电压波形进行了方便、快捷的观察和分析，结果与理论基本一致，说明电路组成的确定和元器件的选择正确。
丙类功率放大电路也称为C 类功率放大电路。
丙类功率放大电路效率较高，用于高频功率放大。
如果设计一个丙类功率放大电路，中心工作频率f 0=100MHZ ，输出功率P o =10W ，η≥80%，负载R L =50Ω，功率增益为6d B ，在设计过程中使用Multisim 仿真软件能够简单方便的进行参数改变、分析设计的效果。
1 确定电路组成根据设计要求确定电路组成，丙类功率放大电路的实现有三个部分，基极偏置电路，集电极偏置电路和滤波匹配网络。
1.1 基极馈电电路的确定基极偏置电路有以下几种实现方法：基极自偏压、零偏压、固定偏压、分压式偏压方式。
从功率效率角度分析，导通角θ越小，效率越高，因此基极偏压应选用反向偏压方式，使晶体管导通角减小，但反向偏置电压不能太大，否则晶体管处于截止工作状态，无法对输入信号进行功率放大，因此选用自给偏压中的零偏压方式，为基极提供近似为零的反向偏压。
1.2 集电极馈电电路的确定集电极馈电方式有串馈和并馈两种方式。
串馈方式，滤波匹配网络处于直流高电位，回路元件不能直接接地。
并馈方式，滤波匹配网络处于直流低电位，电路安装较串馈电路方便，因此选用并馈方式实现。
1.3 滤波匹配网络的确定滤波匹配网络要求完成三方面的作用：工作在丙类状态的放大电路，集电极电流为余弦脉冲，相对于输入信号是失真信号，该信号通过傅里叶级数分解，可以看为无穷多个余弦信号的合成。
滤波电路需要选择集电极电流中基波分量，即选择输入信号的频率，滤除其它无用频率分量。
第二需要达到最佳负载，根据负载特性，此时电路输出功率达到最大。
再者需要进行阻抗匹配，使有用功率高效率的传输给负载。
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。
丙类高频功率放大器实验报告
丙类高频功率放大器实验报告1. 背景1.1 功率放大器的概念功率放大器是电子电路中的一种重要元件，用于将信号的能量放大到需要的水平。
其中，丙类功率放大器是一种高效率的功率放大器，适用于需要驱动高频负载的应用，如无线电通信、广播电视等领域。
1.2 实验目的本实验旨在设计和验证一个丙类高频功率放大器的基本原理，并通过实验测量其性能参数，例如功率增益、频率响应等。
通过实验结果的分析，评估该丙类功率放大器在特定应用中的适用性，并提出改进和优化的建议。
2. 分析2.1 丙类功率放大器的工作原理丙类功率放大器通过将输入信号分成正半周和负半周，在对应的半周中分别通过NPN型和PNP型晶体管进行放大。
这样可以减小放大器的交叉变形失真，提高整体的效率。
2.2 设计方案本实验中，我们选取了一个频率为f的输入信号，通过一个调制电路将其分成正半周和负半周。
然后，将这两个信号分别输入到NPN型和PNP型晶体管，进行放大，并通过LC滤波网络去除输出信号中的高频噪声。
最后，通过适当的负载电阻将输出信号传递给负载。
2.3 预期结果我们预计实验结果中应包括以下几个方面的内容：•功率放大器的频率响应特性：通过测量在不同频率下的输出功率来验证放大器的频率响应特性。
•功率增益的测量：通过测量输入和输出信号的功率差来计算功率增益。
•效率的测量：通过测量输出功率和输入功率的比值来计算放大器的效率。
•THD（总谐波失真）的测量：通过测量输出信号中各谐波的功率来计算THD，并评估放大器的失真性能。
3. 实验结果3.1 频率响应特性根据实验测量数据，在频率范围f1到f2内，我们测量到功率放大器的输出功率逐渐增加，并在f3后开始饱和。
这表明功率放大器在特定频率范围内具有较好的放大效果，但在超过一定频率后会有明显衰减。
3.2 功率增益我们测量到在输入功率为P_in时，输出功率为P_out。
通过计算得到功率增益G=P_out/P_in，在特定频率下，我们得到了功率增益的曲线图。
丙类功率放大器
丙类功率放大器仿真分析一、概述随着无线通信技术的高速发展，市场对射频电路的需求越来越大，同时对射频电路的性能要求也越来越高。
丙类谐振功率放大器是位于无线发射机末端的重要部件，它通常被用作末级功放，以使发射信号获得较大的输出功率和较高的效率。
在通信电路中，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功率输出，通信距离越远，要求输出功率越大。
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没备的重要组成部分。
在无线电信号发射过程中，发射机的振荡器产生的高频振荡信号功率很小，因此在它后面要经过一系列的放大，如缓冲级、中间放大级、末级功率放大级等，获得足够的高频功率后，才能输送到天线上辐射出去。
实际上高频功率放大器不仅仅应用于各种类型的发射机中，而且高频加热装置、高频换流器、微波炉等许多电子设备中都得到了广泛的应用。
本论文对EDA软件PSPICE进行了系统的研究，从而掌握了丙类谐振式功率放大器的仿真设计方法。
首先，根据电路的性能指标要求，对丙类谐振式功率放大器的电路参数进行工程估算；然后，利用软件对估算的电路进行进一步的精确模拟分析，通过观测、分析丙类谐振式功放的负载特性、放大特性、调制特性的基础上，调整电路路的参数，从而达到优化电路参数的目的，以使电路的各项性能指标满足预期的设计要求。
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；谐振功率放大器的特点：①放大管是高频大功率晶体管，能承受高电压和大电流。
②输出端负载回路为调谐回路，既能完成调谐选频功能，又能实现放大器输出端负载的匹配。
③基极偏置电路为晶体管发射结提供负偏压，使电路工作在丙类状态。
④输入余弦波时，经过放大，集电极输出电压是余弦脉冲波形。
二、基本原理与理论分析2．1 电路原理 2．1．1 工作原理如图2-1所示，丙类功率放大器的基极偏置电压BE u 是利用发射极电流的直流分量0E I 在发射极直流负反馈电阻10R 上产生的压降来提供的，故称为自给偏置电路。
丙类功率放大器的优化设计
学科分类号（二级）470.40电气工程本科学生毕业论文（设计）题目丙类功放的设计及仿真姓名于红侠学号*********院、系物理与电子信息学院专业应用电子技术教育指导教师王六玲职称（学历）副教授2012 年 5 月 21 日云南师范大学教务处制丙类功放的设计及仿真摘要：丙类功率放大器是位于无线发射机末端的重要部件，它通常被用作末级功放，为使发射信号获得较大的输出功率和较高的效率。
本论文根据电路的性能指标要求，对丙类功率放大器的电路参数进行估算；并利用软件对估算的电路进行进一步的精确模拟分析，调整了电路的参数，达到滤除高次谐波从而抑制不需要的信号或外界干扰信号，使电路的带外干扰指标得到优化。
关键词：丙类功率放大器；性能指标；PSPICE 优化设计0 引言在广播、电视、通信等系统中，都需要将有用的信号调制在高频载波信号上通过无线电发射机发射出去，高频载波信号由高频震荡器产生，一般情况下，高频震荡器所产生的高频震荡信号的功率很小，不能满足发射机天线对发射功率的要求，所以在发射之前需要经过功率放大后才能获得足够的输出功率，在发射机中完成功率放大的电路称高频功率放大器。
在便携式通信系统中，很多采用电池进行供电，就必须考虑提高频功放电路的效率，以延长电池的使用时间。
从童诗白等人[1][2][3][4][5][6]编著的书中知道，丙类功放的电流导通角小于900，放大电路在大部分时间内处于截止状态，效率可达90%，具有很高的效率。
谐振功率放大器采用选频网络作为负载回路，以放大发射所需要的某一频率范围的信号，而抑制不需要的信号或外界干扰信号。
从王英裕等人[7][8][9][10][11][12][13][14][15]编著的书中知道，丙类谐振放大器是无线电发射机中最重要的组成部件之一，它通常被用作末级功放，以使发射信号获得较大的输出功率和较高的效率。
以下重点对丙类功放的匹配网络进行优化，达到滤除高次谐波从而抑制不需要的信号或外界干扰信号。
实验二 丙类功率放大器
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v为正弦波时，集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COmc 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 。
甲、丙类级联调谐放大器的系统设计与仿真分析
甲、丙类级联调谐放大器的系统设计与仿真分析甲、丙类级联调谐放大器是一种常见的放大器电路，在无线通信领域被广泛应用。
本文将针对该电路进行系统设计与仿真分析，以期达到优化电路性能、提高通信质量的效果。
系统设计：根据甲、丙类级联调谐放大器的电路结构，我们可以分步骤完成电路设计。
具体步骤如下：1. 确定放大器工作的频段。
在实际应用中，甲、丙类级联调谐放大器广泛应用于无线通信中，因此我们需要对电路的频段进行选择。
一般来说，这个频段应该和使用频段有一定的重叠，以满足使用要求。
2. 根据所选择的频段，确定放大器的参数。
根据频段，我们可以得到一系列有关电路参数的限制，如放大增益要求、带通宽度等等。
同时，我们还需要根据所选择的晶体管性能参数，计算出电路中各个元器件的取值，并进行元器件的选型。
3. 进行仿真分析。
在确定好参数之后，我们需要进行仿真分析，以验证电路的性能，同时进行仿真优化，以优化电路性能。
在仿真分析过程中，需要根据电路模型进行模拟，得到包括波形、频谱、噪声等性能指标的仿真结果，并进行对比和分析。
仿真分析：在进行仿真分析之前，我们需要确定仿真模型和使用的仿真软件。
一般而言，我们可以使用SPICE软件进行仿真，同时根据电路模型进行建模，得到仿真结果，以便分析电路性能并进行参数优化。
在仿真分析过程中，需要进行以下方面的分析：1. 构建电路模型，建立仿真电路。
2. 对电路进行直流工作点分析，验证电路的直流稳定性。
3. 进行交流分析，获得电路的传输特性，包括增益、相位等。
4. 分析电路的带宽、稳定性等特性。
5. 对电路的噪声等指标进行仿真分析，并进行参数优化，以优化放大器的性能。
总之，甲、丙类级联调谐放大器是一种常见的放大器电路，在无线通信领域被广泛应用。
进行系统设计和仿真分析可以优化电路性能，提高通信质量，并为实际应用提供参考。
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摘要本论文使用EWB软件对丙类谐振式功率放大器的进行了仿真设计。
首先，根据电路的性能指标要求，对丙类谐振式功率放大器的电路参数进行工程估算；然后，利用软件对估算的电路进行进一步分析，通过观测、分析丙类谐振式功放的调制特性、负载特性、放大特性的基础上，调整电路的参数，从而达到优化电路参数的目的，以使电路的各项性能指标满足预期的设计要求。
关健词: EWB；丙类功率放大器；放大特性；负载特性ABSTRACTIn this dissertation，the simulation of the class-C resonant Power-Amplifier is given in detail by studying EWB, by using which the accurate simulation analysis of the estimated circuit is obtained after the Circuit parameters of the class-C resonant Power-Amplifier are estimated according to the circuit performance. On the base of observing and analyzing load characteristics, amplify characteristics and modulation characteristics, optimized Circuit Performance are obtained by adjusting the circuit parameters for the purpose of meeting the demands of the design.Keywords：EWB；class C amplifier；amplification characteristics；load characteristics目录第1章前言 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 研究意义 (1)1.3 研究内容 (2)第2章丙类功率放大器原理 (2)2.1 丙类功率放大器的电路组成及工作原理 (3)2.2 丙类谐振功率放大器的效率与功率 (3)2.3 丙类放大器的工作特性 (4)2.3.1 调制特性 (4)2.3.2 放大特性（振幅特性） (5)2.3.3负载特性 (6)第3章丙类功率放大器电路设计与仿真分析 (8)3.1放大器电路设计要求 (8)3.2设计电路图 (8)3.3 EWB软件介绍 (9)3.3.1 EWB操作介绍 (9)3.3.2 EWB软件中各界面介绍 (11)3.4 仿真结果及分析 (12)3.4.1测量高频功率放大器的技术指标 (12)3.4.2 调制特性的仿真分析 (12)3.4.3 放大特性（振幅特性）的仿真分析 (14)3.4.4 负载特性的仿真分析 (16)总结 (20)参考文献 (1)致谢 (2)第1章前言1.1 研究背景随着无线通信技术的高速发展，市场对射频电路的需求越来越大，同时对射频电路的性能要求也越来越高。
丙类谐振功率放大器是位于无线发射机末端的重要部件，它通常被用作末级功放，以使发射信号获得较大的输出功率和较高的效率。
本次论文用EWB软件对丙类放大器进行了研究，并掌握丙类谐振功率放大器的仿真设计方法。
高频功率放大器（简称高频功放），主要用于放大高频信号或高频已调波（即窄带）信号。
由于采用谐振回路作负载，解决了大功率放大时的效率、失真、阻抗匹配等问题，因而高频功率放大器通常又称为谐振功率放大器]1[。
就放大过程而言，电路中的功率管是在截止、放大至饱和等区域中工作的，表现出了明显的非线性特性。
但其效果:一方面可以对窄带信号实现不失真放大;另一方面又可以使电压增益随输入信号大小变化，即实现非线性放大。
根据功放电流导通角可以分为甲类、乙类、丙类等不同类型的放大器。
丙类谐振功率放大器是位于无线发射机末端的重要部件，其效率可达到90%，因此它通常被用作末级功放，以使发射信号获得较大的输出功率和较高的效率]2[。
本设计对EWB软件进行了系统的研究，从而掌握了丙类谐振式功率放大器的仿真设计方法。
1.2 研究意义丙类功率放大器用于放大器高频信号并获得足够大的输出功率，常又称为射频功率放大器。
它广泛用于发射机，高频加热装置和微波功率源等电子设备中。
现在通信技术得到广泛的发展，无论是广播通信还是其他通信，为了传送信号，特别是远距离信号，要求发射机发射信号具有足够的功率；同时另一方面，发设计输出的功率是由电源功率供给转换而来。
为节能降耗，在满足功率输出要求的同时，必须提高输出效率。
传统的甲类以及乙类功率放大器的效率较低，为了进一步提高功率，高功率放大器多选择在丙类工作状态。
也就是丙类谐振功率放大器]3[。
1.3 研究内容本论文主要以研究丙类高频功率放大器的调制特性、放大特性和负载特性，了解丙类功率放大器的设计方法。
使用EWB软件对对丙类放大器进行了研究，从而掌握了丙类谐振式功率放大器的仿真设计方法。
首先，根据电路的性能指标要求，对丙类谐振式功率放大器的电路参数进行工程估算；然后，利用软件对估算的电路进行进一步的精确模拟分析，通过观测、分析丙类谐振式功放的调制特性、负载特性、放大特性的基础上，调整电路路的参数，从而达到优化电路参数的目的，以使电路的各项性能指标满足预期的设计要求]3[。
23第2章 丙类功率放大器原理2.1 丙类功率放大器的电路组成及工作原理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2-1所示： 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]4[。
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。
图2-1 谐振高频功率放大器原理图2.2 丙类谐振功率放大器的效率与功率谐振高频功率放大器原理图，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]5[。
集电极电源0V 提供的直流功率为CC C U I P 00= （2.1） 式中，0C I 为余弦脉冲的直流分解系数。
4C0cm c ()I I αθ= （2.2） 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。
（2.3） 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为2211111222C C C C L L U P U I I R R === （2.4） 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。
集电极效率为（2.5） 式中， ,为集电极电压利用系数；1()c αθ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。
在实际运用中，为兼顾高的输出效率和高效率，通常o o c =6080θ～。
2.3 丙类放大器的工作特性2.3.1 调制特性集电极调制特性是指BB V ，bm V 和R e 一定，放大器性能随CC V 变化的特性，当CC V 由大减小时，放大器性能由欠压状态进入过压状态，c i 波形也将有接近余弦变化的脉冲波变为中间凹陷的脉冲波，如图2-2所示:积极调制特性是指CC V ，bm V 和R e 一定，放大器性能随BB V 变化的特性，当bm V 一定时，BB V 自负值向正值增方向大时，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]6[，如图2-3所示。
BB BBbm U U 'cos U c arc θ+=y I U I U P P C CC C C εη21210101===CC L C CCC U RI U U 1==ε图2-2 放大器性能随V变化的特性CC图2-3 放大器性能随V变化的特性CC2.3.2 放大特性（振幅特性）放大特性是指V BB、V CC和R一定，放大器性能随V bm变化的特性，如图2-4所示。
固定V BB、增大V bm和上述固定V bm、增大V BB的情况类似，它们都使集电极电流脉冲的宽度和高度增大，放大器的工作状态有欠压进入过压；进入过压后，56随着V bm 的增大，集电极的电流脉冲出现中间凹陷，且高度和宽度增加，凹陷加深]7[。
图2-4 谐振放大器的放大特性2.3.3负载特性欠压状态：在欠压区至临界点 的范围内，放大器的输出电压C U 随负载电阻L R 的增大而增大，而电流CMAX I 、1C I 、0C I 基本不变，输出电流的振幅基本上不随CC U 变化而变化，故输出功率基本不变。
临界状态：负载线和b U 正好相交于临界线的拐点。
放大器工作在临界状态时，输出功率大，管子损耗小，放大器的效率也就较大。
其对应的最佳负载电阻值，用P R 表示，即20()2CC CES P V U R P -= （2.6）当P R 变小时，放大器处于欠压工作状态，如C 点所示。
集电极输出电流较大，集电极电压较小，因此输出功率和效率都较小。
P R 变大时，放大器处于过压工作状态，如B 点所示。
集电极电压虽然较大，但集电极电流凹陷，因此输出功率较低，但效率较高。
为了兼顾输出功率和效率的要求，谐振功率放大器通常选择在临界工作状态]8[。
设计谐振功率放大器为临界工作状态的条件为ces cm cc U U V =- （2.7）式中，cm U 为集电极输出电压幅度；cc V 为电源电压；ces U 为晶体管饱和压降。
过压状态：放大器的负载较大，在过压区，随着负载L R 的加大，1c I 要下降，因此放大器的输出功率和效率也要减小。
输出电流的振幅将随V的减小而下降，cc故输出功率也随之下降]9[。
图2-5为丙类谐振功率放大器的负载特性。
2-5 谐振功率放大器的负载特性78第3章 丙类功率放大器电路设计与仿真分析3.1放大器电路设计要求本次论文要求用EWB 仿真软件做出一个符合要求的电路图，以及对电路的分析和调试。
已知条件：V V 10cc +=，三极管为N2222A ，管子的饱和降压，V U 6.0ces ≤，30≥β，150MHz T f ≥，B A P d 6≥。