射频功率放大器实验

通信电子线路实验报告射频功率放大器仿真实验

： XXX

学号： XXX

专业： XXX

日期： 11月10日

一、实验目的：

1.进一步了解射频功率放大器工作原理。

2.了解射频功率放大器的工程设计方法与常用参数测量方法。

3.熟悉Multisim软件中常用虚拟仪器的使用方法。

二、实验容：

1.A类射频放大器实验电路

（1）电路结构：

（2）设置函数发生器的输入为1MHz,幅值为40mV的正弦波。（3）显示输入输出信号波形，以及毫安表，功率表相应的读数。（4）计算功率放大器效率。

（5）观察波形失真。

2.B类射频功率放大器电路

（1）电路结构

（2）输入输出信号波形仿真

（3）消除交越失真

（4）功放效率计算（消除交越失真后）

三、实验结果

1 .A类射频放大器实验电路

（1）毫安表，功率表相应的读数及输入输出信号波形。毫安表：3.279mA

功率表：12.759mW

输入输出信号波形：

（2）功放效率计算：

根据公式：P D=V dd I cm

以及公式：η=P o/P D

解得功放效率：η= 32.4%

（3）观察失真

分析原因：

A类放大器最多只能放大到2倍VDD，当输入乘以放大倍数大于2倍VDD时，管子处于饱和状态，造成类似于方波的失真。

2.B类射频放大器实验电路

（1）有交越失真的仿真结果图

分析原因：

理想三极管情况下，由于导通电压为0，一个管子到达截至区后另一个管子马上导通。

而在实际情况下，由于存在导通电压，一个管子截止后需要等另一个管子达到导通电压值时才有电流，造成了转换时的一段时间，两个三极管都没有电流通过的情况，造成失真。

（2）消除交越失真后的表格。

其中输入13V，14V时发生如下失真：

（3）用MATLAB画出两管管耗与电源电压利用率的关系图。

（4）回答问题

①输入信号幅值可以无限增大么？

答：根据输入13V，14V的输出波形可以知道，输入信号幅值不能无限增大，否则发生失真。

②功放效率最大可以达到多少？

答：根据实验，在输入12V时功放效率最大，为78.3%，B类功放的理论极限值为78.5%。

③两个管子的耗散功率随输入增大而增大么？最大值为多少？

答：根据实验结果耗散功率在输入为8V时达到最大，之后随输入增大而减小。最大值为：28.5mW。

四、思考与分析

1.上述A类功放设计时，推荐可变电阻调至70%，能否进一步调整偏置电路，在不失真的条件下获得更高的效率。

答：可以，原电路输入50mV时输出结果如下：

改动如下：

将原电路可变电阻变为100%，R4变为500kΩ，相当于正向加大了直流偏置：

输出结果如下：

失真情况有所减小，表明可以获得更高的效率。

2.将B类BJT管换为相应的MOS管后，仿真结果有哪些不同？优点？

MOS管仿真电路图如下：

仿真时发现，在相同负载电阻下，MOS管输出电流更小，造成波形输出相比BJT管幅度小，故将负载电阻改为原来5倍。相比BJT管，MOS管还需要更大的正向偏置电压以抵消交越失真。

此外，MOS管的优势在于，输入更大的电压也不易发生失真，以下为该电路输入19V时的仿真结果图：

此时，输出（图中幅度大的）只有一点失真。

3.在上述B类功放中采用了双电源供电电路，若采用单电源供电，如何实现？有什么不同？如图，将电路做如下改动：

单电源的VDD改为24V，为双电源的两倍，同时输入波形加上了半个VDD（12V）的直流偏置，在示波器的接收端串联一个电容。

输入输出波形如下：

从图中可以看出，输入波形由于含有直流偏置，所以在输出波形的上面，而输出波形已经通过电容过滤了直流。