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。

2、负载特性

负载特性指在V1、V BB 、Vcc 不变的条件下，高频功率放大电路的工作状态（特别是Ico 、Ic1m 和Ucm ）与R1之间的关系。

在实验电路中，将R1换为电位器，设置其初始值为30K （此时放大器位于临界状态）。改变负载R1值，通过与负载回路并联的万用表电压档和示波器观测R1变化时输出信号电压的变化情况，分析实验结果。

Ic 1

m,Ico,Vcm 1高频功率放大器负载特性

3、集电极调制特性

在R1、V1、V BB 、不变的条件下，高频功率放大电路的工作状态（如Ico 、Ic1m 和Ucm ）与Vcc 之间的关系。

使用仿真软件按中的“参数扫描分析”功能，检测当Vcc 取值在一定范围内变化时，放大器的瞬态响应特性。

启动仿真软件“参数扫描分析”功能，系统仿真输出为电路输出端，扫描分析选择“瞬态分析”，其余设置见图示，分析仿真实结果。

高频功率放大器集电极调制特性