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，
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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
PD VCC ICO 12V 54mA 0.65w PC PD Po 0.65 0.5 0.15w
集电极的效率为：
Po / PD 0.5 / 0.65 77%
根 据 设 计 要 求 ， 已 知 Ap 13dB 即 Ap 20 ， 则 输 入 功 率 ：
Pi Po / Ap 0.5/ 20 25mV
集电极基波电流振幅为：
Icm1 2Po / Rp 95mA
集电极电流脉冲的最大振幅为： Icmax Icm1 / 1(c ) 95mA / 0.44 216mA
集电极电流脉冲的直流分量为： Ico Icmax o (c ) 216 0.25 54mA
电源提供的直流功率为： 集电极的耗散功率为：
学生姓名 任务分工 学生姓名 任务分工 学生姓名 任务分工
韩路云
信勇
韩硕
赵丹
张红菊
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二、主要研究内容： 高频功率放大器是对载波信号或高频信号进行功率放大的电路。利用选频网络作
为负载回路的功率放大器成为谐振功率放大器。随着现代通信技术的日益发展高频 放大应用的领域也越来越广。在某些场合高频放大技术的高低成为制约本领域技术 发展的关键所在。比如射频手机和高频信号收发机等，都需要用到高频功率放大器， 并且作为一项非常重要的技术攻关项目。特别是移动电话机中高频功率放大器品质 的高低直接影响其产品的技术指标，且高频功率放大器一般工作在丙类。
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四、实验设计（相关原理框图）：
丙类功率放大器的电路组成如下图 3-1：
VCC
N1
OUT
C
2R2
100pf
RL
3DA1 TRAN-2P3S
IN
RE2
2R2
CE2
图 3-1 丙类功放电路图 1.确定放大器的工作状态 对高频功率放大器的基本要求是,尽可能输出大功率、高效率，为兼顾两者，通 常选丙类且要求在临界工作状态，其电流流通角c 在 600—900 范围。现设c =700，查
2011 年 12 月 27 日
实践课名称 设计报告
一、选题目的和意义： 在低频电子线路中，为了获得足够大的输出功率必须采用低频功率放大器。这
种低频功率放大器一般工作在甲类或是乙类（推挽输出）或甲乙类的放大器，效率 不会超过78.5%，同样的在高频电子线路中，为了获得足够大的输出功率，也必须采 用高频功率放大器。不过，由于高频功率放大器的特殊性，高频功率放大器既可以 工作在甲类或甲乙类状态，也可以工作在丙类或是丁类甚至是戊类，效率可以高过 78.5%，比如在调幅信号发射机中，高频功率放大器把已调波的功率放大到足够的大， 使调幅广播计划的覆盖地区能够正常的接听。在通信方面，常常也需要高频功率放 大器如闭路电视。由此可见，高频功率放大器是通信发送设备的重要组成部分，广 泛应用在发射机、高频加热装置和微波功率源等待脑子设备中。
∵
有
L
4()
(
A)
2 cm
(l)cm
N
2 2
103
，∴
N 2 ≈26
4. 电源去耦滤波元件选择 高频电路的电源去耦滤波网络通常采用 π 型 LC 低通滤波器，滤波电感。可按
经验取 50～100μH，滤波电感一般取 0.01μF。
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五、结果及讨论： 测量丙类功放管集电极的输出波形：
图 5-2 BG2 集电极输出波形（1）
其中0, 、1 等系数满足的波形如下图：
（2-3） （2-4）
由图，兼顾功率与效率，一般高频功率放大器导通角选在 70°左右。此时的效 果最佳。可以达到 80%左右。
激励电压 ug＝Ugcosωt 是随时间而变化的。当 Eg、Ea、Roe 保持不变时，激励电 压振幅 Ug 的变化对工作状态将产生影响：
高频功率放大器的技术指标包括输出功率、效率、功率增益。带宽和谐波抑制 等。这几项指标往往是相互矛盾的，对于不同应用，要有所兼顾。它的主要技术指 标是输出功率和效率。由于高频功率放大器的输出功率比较大，耗能比较多，所以 工作效率就显得比较重要。放大器的基本原理都是利用输入基极或栅极的信号区控 制集电极或是漏极或阳极的直流电源，让这个直流电源输出的功率转变为与输入信 号频谱结构相同的输出信号的功率。显然，这个转换的效率不能到100%，因为电子 元器件本身还要消耗功率，比如电阻、晶体管、场效应管、电子管等。事实上，这 个直流电源输出的功率一部分转化为了交流输出，另一部分主要以热能的形式被集 电极或是漏极或阳极所消耗。称为耗散功率。工作效率的提高意味着更加的节能。
因为 VE ICO RE ，则射极电阻： RE VE / Ico 1.1/(54 103) 20
高频旁路电容取 CE2 0.01 pf
.3. 谐振回路与耦合线圈的参数计算 丙类功放输入、输出回路均为高频变压器耦合方式，其中基极体电阻 Rbb<25Ω, 则输入阻抗：
Z1
Rbb (1 cos ) 1 ( )
表得：集电极电流余弦脉冲直流 ICO 分解系数0 (700 ) 0.25 ，集电极电流余弦脉冲
基波 ICM1 分解系数 1(700 ) 0.44 。设功放的输出功率为 0.5W。
功率放大器集电极的等效电阻为：
Rp (Vcc VCES )2 2Po (12 1.5)2 2(0.5)W 110
如图 1-1 所示为高频功放基本原理图，图中，高频扼流圈提供直流通路，C1 为 隔直流电容，谐振回路分别为输入和输出滤波匹配网络。其中天线等效阻抗，作为 输出负载。与非谐振功放比较，它们都要求安全高效地输出足够大的不失真功率， 但有一些区别。
图 1-1 高频功放基本原理框图 谐振式高频功率放大器的特点是：①为了提高效率，放大器常工作于丙类状态， 晶体管发射结为反向偏置，由 Eb（VBB）来保证，流过晶体管的电流为余弦脉冲波形； ②负载为谐振回路，除了确保从电流脉冲波中取出基波分量，获得正弦电压波形外， 还能实现放大器的阻抗匹配。
当功率放大器的电源电压+Ucc，基极偏压 Ub，输入电压 C 确定后，如果电容 导通角确定，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 Rp。谐振功 率放大器的交流负载特性如图所示。
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图 2-3 Ug 变化对工作状态影响的三组曲线 在谐振功放中，为了提高效率，都在丙类工作状态。在这种情况下，功率管集 电极电流为严重失真的脉冲序列波形或周期性的开关波形。 为实现不失真放大，必须限定输入信号为单一频率的高频正弦波（即载波信号） 或者在高频附近占有很窄频带的已调波信号。在这种信号作用下，功率管集电极电 流波形为接近余弦的脉冲序列，用傅氏级数将它分解为平均分量，基波分量和各次 谐波分量之和，输出滤波匹配网络取出基本波分量，滤除其它无用分量，就能在负 载上获得不失真的输出信号。同理，在功率管输入端，基极电流也是失真脉冲序列， 通过输入匹配滤波网络的滤波作用，加到功率管输入端的为不失真的信号电压。 在特定的偏置条件下，对应于特定大小的输入信号，功率管有一最佳负载，这 时，谐振功放的输出功率最大，效率也较高。因此滤波匹配网络除了滤波作用外， 还起到匹配作用。 总之，谐振功放是在限定输入信号波形的情况下，通过滤波匹配网络，使输出 负载上得到所需的不失真功率。
但只有在欠压或是临界状态-2 尖顶余弦脉冲波形
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若将尖顶脉冲分解为傅里叶级数即：
ic Ic0 Icm1coswt Icm2cos2wt .....
其中各系数应满足： IC0 iC max0 C Icm1 iC max(C ) Icmn iC maxn (C )