丙类高频功率放大器实验
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。
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。
高频电路实验7
实验七非线性丙类功率放大器实验通信1301王少丹201308030104一、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、实验步骤1、连线框图如图7-5所示图7-5 非线性丙类功率放大电路连线框图2、在前置放大电路输入端P5处输入频率f＝10.7MHz（测试点TP7，Vp-p ≈300mV）的高频信号，调节中周T5，使TP15处信号约为3.5V。
调节T6，使TP9幅度最大。
调谐特性的测试将S1设为“0000”，以0.5MHz为步进从9MHz～15MHz改变输入信号频率，记录TP9处的输出幅度，填入表7-1。
表7-1负载特性的测试将信号源调至10.7M，RF幅度为300mV。
8号板负载电阻转换开关S1(第4位没用到)依次拨为“1110”，“0110”和“0100”，用示波器观测相应的Vc（TP9处观测）值和Ve（TP8处观测）波形，描绘相应的ie波形，分析负载对工作状态的影响。
表中的R19=18欧，R20=51欧，R21=100欧。
3、观察激励电压变化对工作状态的影响先将TP8调成对称的凹陷波形，然后使输入信号由大到小变化，用示波器观察i e波形的变化（观测i e波形即观测V e波形，i e＝V e/R16+R17），用示波器在TP8处观察观察结果：ie的峰值随着输入信号的变化慢慢变小，并在其左边平缓的波形部分慢慢突起，最后，看上去就是其波形进行了平移。
高频丙类功率放大器
实验一：高频丙类功率放大器前言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功率高，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。
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。
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框图2．认真整理记录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。
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块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。
高频功率放大器一般有两种：1.窄带高频功率放大器；2. 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。
实验二 高频功率放大器
理论应该观察到的波形如下图：
实际观察到的波形如下图
欠压
临界
弱过压
过压
2）集电极电源电压 Ec 对放大器工作状态的影响
保持激励电压 Ub （11TP01电压为200mv峰—峰值）、负载电阻 Rl =8KΩ 不变，
改变功放集电极电压Ec （调整11W01电位器，使Ec 为5—10V变化），观察11TP04电
1
2
2
（ ）
输出功率P=
2
欠压
临界
过压
RL(Ω)
230
526
2765
P(mW)
15.8
20.9
3.04
丙类功率大器的特点：
临界状态才能使高频功率放大器有足够大的功率；
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；
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；
用表测11TP03直流电压，调11W01等于6V），负载电阻=8KΩ （11K04置“off”， 用万用表测
11TP06电阻，调11W02使其为8KΩ ，然后11K04置“on”）不变。
高频信号源频率 1.9MHZ 左右，幅度 200mv（峰—峰值），连接至功放模块输入端
（11P01）。示波器 CH1 接 11TP03，CH2 接 11TP04。调整高频信号源频率，使功放谐振即
测试负载变化时三种状态（欠压、临界、过压）的余弦电流波形；
观察激励电压、集电极电压变化时余弦电流脉冲的变化过程；
观察功放基极调幅波形。
【实验电路】
【实验步骤】
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。
实验一 高频丙类功率放大器
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。
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。
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。
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。
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。
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iC
特性
VBB
理想化
wt
- qc
o V BZ
vbe - qc 0 +qc
+ q0c
vbe
V bm
+ vb -
VBB
ic
C
Rp
L vc
+
Vcc
wt
v BE
VBB
Vbm
coswt
vCE VCC Vcm coswt
iC Ic0 Icm1 coswt Icm2 cos 2wt Icmn cos nwt
理想效率
负载
应用
θc=1800 θc=900 900<θc<1800 θc<900
50％ 78.5％
电阻 推挽，回路
低频 低频、高频
50％<η<78.5%
推挽
低频
η>78.5%
选频回路
高频
高频（谐振）功率放大器的应用场合
话 筒
音频 放大器
调制器
变频器
激励放大
输出功 率放大
载波 振荡器
无线发射机
无线接收机
实验三
丙类高频功率放大器实验
丙类功率放大器
• 丙类是指放大器的工作状态,由其半导通角决定，半导通角 小于90°时即为工作在丙类状态，其理想效率可以大于 78.5%，有较大的功率和输出效率，因此丙类放大器一般 用于末级放大。优点导通时间短，集电极功耗小，效率高。
工作状态 甲类 乙类
甲乙类 丙类
半导通角
Rp2 1 0K
R15 3 0K*
21
L3
V4 6 6B7 3 30 μ H
X3
C19
2 21 1
R0 0
1 12 2
2 12 1
R17
1 T1 16
CT4 C1 7
2
2
0 ~2 0 p 6 8p *
3
1 0K*
34
0 .0 1 6
GND M3
C24
11
1 00 0 p *
4
P9
P6
P7 P8
GND TR ANS - 1 J2
GND
L5 3 30
1
Vin
U1
7 80 5
Vo ut
3
C23 .0 1
Vcc
P 10
1
1
C20 0 .0 1
GND
R18 1 .8 K
2 21 1
1 2 3
-Vb b P2
1
1
M2
T2 16
6
2
34
4
1 3
J3
X2
1 J4 2
3
4
2 4
C22 10
Rp 3 2 .2 K
R2 0 2 40
GND
C18 0 .0 1
11
P 11 ANTENA
3 EC 2
11 11 11
1 2
2 12 12 2 1 1
1 12 2
R10 6 .2 K
R12 30
C1 4' C1 4 CT1 2 4p * 2 70 p * 0 ~2 0 p R14
C15
0 .0 1 1 .5 K*
R16 C16
.0 1 1 .5
1 2 1 2 21
天线开关
扬 声 器
音频 放大器
解调器
中频放大 与滤波
混频器
高频放大
本地 振荡器
从图中可见，高频功放是无线发射机的重要组成部分
高频功放与高频小信号放大器的比较
电路性质 应用场合
放大器类型 集电极输出波形
关键指标
高频小信号 放大器 线性
发射机送给功放的信号接 收机天线送来的信号
甲类
与输入信号一致
电压增益
可知，随着负载的增大，集电极电流相应减小，放大 状态由欠压→临界→过压。
负载特性的观察
当Rp=75Ω时 调整CT4，使输出回路谐振，观察M3处波形，得到一个 失真最小的正弦波（幅度大于9.4V），仔细调整CT2， CT3，使功放极达到较好的匹配状态，观察V4发射极的 临界波形，应为一平顶脉冲（或略有凹陷的波形）。
当Rp=39Ω和120 Ω时 同上的方法，观察其过压波形和欠压波形
谐振放大器三种工作状态
• 欠压状态：尖顶脉冲 • 过压状态：凹顶脉冲 • 临界状态：平顶脉冲，可以获取最大的输出功
率和较大的工作效率。
J5
1 2
1 2 11
C2 .0 1
GND
Rp1 4 7K
R6
L6
2 00
3 30
C7 .0 1
GND
R2 1 2K
R5 3K
R7 5 1K*
C4 5 1P
Y1 R3 3 0K
VBB
Vbm
coswt
2. iC 脉冲最大时，vCE最小；
(b) 3. 导通角和vCEmin越小，Pc越小；
ic
C Rp L vc +
Vc c
集电极电流 ic
iC IC0 ic1 ic2
IC0 Ic1mcoswt Ic2mcos2wt
VBB设置在功率管的截止区，以实现丙类工作, 丙类工作时集电极电流为尖顶脉冲。
D2 LED
GND
2 12 1
3 EC 2 3 31 1
2 12 12 12 1
C T3
C10
R11
0 ~2 0 p 6 2p *
1 0K*
V3
C9
1 6 67 B
6 80 0 P
R 123 1K
L2 2
C12 0 .0 1
C13 9 1p *
C T2 0 ~2 0 p
1
L1 3 .9 μ H
1
2
1 12 2
COSq Vbz Vbb
U bm
或电压 电流
iC i vCE min
c max
0 qc
V BZ
vCE VCC Vcm coswt
V cm vCE
V CC
V BB
iC v bEmax
+ vb -
VBB
wt
V bm vBE
1
Pc T
T
0 iC vCEdt
1. iC 与vBE同相，与vCE反相；
v BE
P1 P 12
11
RL1 RL2 RL3 1 20 7 5 3 9
P5
GND
1
1
石英晶体振荡 器—提供载波 信号
推动级—提 供足够的激 励电压
丙类功率放大器
实验操作步骤
1、给实验板接入所需电源：VCC=12V，VBB= -12V 2、短路帽短接J3的1和2端，J4的2和4端短路。J1和J5开路。
调整RP2，使V4的基极电压约为 -0.3V左右。 3、短接J5 ，J1开路，示波器测M1处波形，调整RP1使其输出 幅度约为0.2V左右。 4、短接J1，示波器观测M2处波形。 5、J2开路，负载电阻接75Ω。示波器探笔1（×10衰减）测脉 冲电流，示波器探笔2（×10衰减）接M3，测功放级输出波形。
高频功放
非线性 发射机末端放大
丙类 余弦脉冲
效率
电路特点
1、VCC：提供直流电源
ic
2、激励信号源，使电源处于
T
非线性状态
ib
C
RL
L
3、晶体管，承受高电压，截
止频率高
~ u b
ie
4、负载回路：谐振回路
5、VBB：提供反向偏置，决 定导通角，以使电路工作在 丙类状态。
Vbb
Vcc
iB / iC 转移
C5 4 70 P
V1 C6
2 00 P
V2
M1 R9 3 60
C8 .0 1
X1 J1
C3
R8
3 60 1 00 0 P
C1
R1
R4
.0 1
5 .6 K
1 .5 K
11 11
2 12 1 1 2 3
GND 2
C11 .0 1
GND 2
D1 21
LED
L4 3 30 1 R19 3K
GND
P3
P4
C21 .0 1