实验一 高频丙类功率放大器要点

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。
max
1θπθ
θθωωπ
π
π
--==
⎰-
c c m c i t td i I
]
cos 1(1([
cos cos (sin2cos 1
2max
θπθθθωωπ
π
π
---==
⎰-
n n n n n i t td n i I c c cnm
上述三式可写成:
(0max 0θαc c i I = (1max 1θαc m c i I = (max θαn c cnm i I =
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。而宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其它宽带高频功率放大器,以高效率,小失真得到较大输出功率。因此一般都工作在丙类状态。其导通角小于π,其通角小于π/2。
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。
高频功率放大器是由输入回路,晶体管、负载和电源几部分组成。1.高频丙类功率放大器的输出功率和效率。
为了便于计算脉冲电流c i ,将晶体管的动态转移特性曲线be c U i -用折线m g表示。如图2所示。
由图2可知:
cos ( ' (b
b bm m b be m c E E t U g E U g i '-+=-=ω (1 m g为跨导。当θω=t时, 0=c i
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。
=θc o s
bm
b b
来自百度文库U E E -' (2
当0=t ω时, 1( (max bm
b b
bm m b
b bm m c c U E E U g E E U g i i -'-='-+== = cos 1(θ-bm m U g (3
由(1 (2 (3式得出:θ
θ
ωcos 1cos cos max --⋅
c
⎰-
=
θ
θπ
210
直流电源供给功率:0c c dc I E P =
三级管输出功率:e
m c e m c out R U R I P 2
121212
1==
e R为L R折合到集电极谐振回路初级的阻抗。
集电极效率: (2
1
2121101011θξεηg I I I I E U P P c m c c m c c m c dc out ====
(, (, (10θαθαθαn为余弦脉冲电流c i的分解系数。
因此c i分解为付氏级数为:
t n I t I t I I i cnm m c m c c c ωωωcos 2cos cos 210++++=
在功率放大器中,主要研究它的输出功率和效率。为什么要工作于丙类状态,从三极管输出功率来看:
dt E i P c
=t i i c c (4
因为丙类工作状态的集电极电流脉冲是尖顶余弦脉冲,是以ω为角频率的周期性函数。故可用付里叶级数求系数方法来表示它的直流、基波分量,各次谐波分量的数值。
由付氏级数的系数求得:
cos 1(cos sin 21max
0θπθ
θθωπ
π
π
--==
⎰-
c c c i t d i I
cos 1(cos sin cos 1
m c U 1为集电极基波电压振幅, (1θg为波形参数, ξ为集电极电源电压利用系数。为
了得到足够大的输出功率,应使它工作在临界状态。使c m c E U =1,即1=ξ。
θ
θθθ
θθξ
ηcos sin cos sin 21212
1
0101--=
=⋅=c m c c m c I I I I可以看出减少管耗c P ,或者提高ξ和(1θg都可以提高放大器的效率。这是因为:
如图1所示是丙类功率放大器原理图。图中LC谐振回路为集电极的负载, c E为集电极直流电源, b E为基极负偏置电源。b U是高频输入信号, t U U bm b ωcos =
可见,只有输入信号电压足够大时,即b
b b E E U '+>(b E '为晶体管截止偏压时晶体管才导通。显然电流的通角<π/2,集电极电流C I呈脉冲形状,这个电流经集电极谐振回路选出C I的基波分量1C I ,再经过变压器耦合,在L R上得到一个放大的基波功率,从而实现了丙类功率放大。
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。
(1要减少集电极损耗功率c P ,则要求减少ce U。当管内有较大电流c i时, ce U应尽量减少,最好在c i整个流通时间内ce U均很小,或者当ce U较大时,要尽量减少集电极电流
c i。
(2要提高集电极效率,则要求提高集电极电压利用系数ξ。m c U 1增大, ξ可增大,因为m c U 1增大使ce U减小。(t U E U m c c ce ωcos 1-= ,所以,当c i较大时, ce U的减少使得管子集电极损耗c P减少,从而提高效率。