实验二 丙类功率放大器汇总
实验二丙类高频功率放大器实验要点
实验三丙类高频功率放大器实验一 . 实验目的1. 通过实验,加深对于高频谐振功率放大器工作原理的理解。
2. 研究丙类高频谐振功率放大器的负载特性,观察三种状态的脉冲电流波形。
3. 了解基极偏置电压、集电极电压、激励电压的变化对于工作状态的影响。
4. 掌握丙类高频谐振功率放大器的计算与设计方法。
二 . 预习要求:1. 复习高频谐振功率放大器的工作原理及特点。
2. 熟悉并分析图 3所示的实验电路,了解电路特点。
三 . 实验仪表设备1. 双踪示波器2. 数字万用表3. TPE-GP5通用实验平台4. G1N 实验模块5. G2N 实验模块四 . 电路特点及实验原理简介1. 电路特点本电路的核心是谐振功率放大器,在此电路基础上,将音频调制信号加入集电极回路中,利用谐振功率放大电路的集电极调制特性,完成集电极调幅实验。
当电路的输出负载为天线回路时,就可以完成无线电发射的任务。
为了使电路稳定,易于调整,本电路设置了独立的载波振荡源。
2. 高频谐振功率放大器的工作原理参见图 1。
谐振功率放大器是以选频网络为负载的功率放大器,它是在无线电发送中最为重要、最为难调的单元电路之一。
根据放大器电流导通角的范围可分为甲类、乙类、丙类等类型。
丙类功率放大器导通角θ<900,集电极效率可达 80%, 一般用作末级放大,以获得较大的功率和较高的效率。
图 1中, V bb 为基极偏压, V cc 为集电极直流电源电压。
为了得到丙类工作状态, V bb 应为负值,即基极处于反向偏置。
u b 为基极激励电压。
图 2示出了晶体管的转移特性曲线,以便用折线法分析集电极电流与基极激励电压的关系。
V bz 是晶体管发射结的起始电压(或称转折电压。
由图可知,只有在 u b 的正半周,并且大于V bb 和 V bz 绝对值之和时,才有集电极电流流通。
即在一个周期内,集电极电流 i c只在 -θ~+θ时间内导通。
由图可见, 集电极电流是尖顶余弦脉冲, 对其进行傅里叶级数分解可得到它的直流、基波和其它各次谐波分量的值,即:i c =IC0+ IC1m COS ωt + IC2M COS2ωt + … + ICnM COSn ωt + …bm bbbz U VV COS +=θ图 3 高频功放(调幅及发射电路原理图求解方法在此不再叙述。
丙类功率放大器
丙类功率放大器仿真分析一、概述随着无线通信技术的高速发展，市场对射频电路的需求越来越大，同时对射频电路的性能要求也越来越高。
丙类谐振功率放大器是位于无线发射机末端的重要部件，它通常被用作末级功放，以使发射信号获得较大的输出功率和较高的效率。
在通信电路中，为了弥补信号在无线传输过程中的衰耗要求发射机具有较大的功率输出，通信距离越远，要求输出功率越大。
为了获得足够大的高频输出功率，必须采用高频功率放大器。
高频功率放大器是无线电发射没备的重要组成部分。
在无线电信号发射过程中，发射机的振荡器产生的高频振荡信号功率很小，因此在它后面要经过一系列的放大，如缓冲级、中间放大级、末级功率放大级等，获得足够的高频功率后，才能输送到天线上辐射出去。
实际上高频功率放大器不仅仅应用于各种类型的发射机中，而且高频加热装置、高频换流器、微波炉等许多电子设备中都得到了广泛的应用。
本论文对EDA 软件PSPICE 进行了系统的研究，从而掌握了丙类谐振式功率放大器的仿真设计方法。
首先，根据电路的性能指标要求，对丙类谐振式功率放大器的电路参数进行工程估算；然后，利用软件对估算的电路进行进一步的精确模拟分析，通过观测、分析丙类谐振式功放的负载特性、放大特性、调制特性的基础上，调整电路路的参数，从而达到优化电路参数的目的，以使电路的各项性能指标满足预期的设计要求。
高频功率放大器按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；谐振功率放大器的特点：①放大管是高频大功率晶体管，能承受高电压和大电流。
②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。
③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。
④输入余弦波时，经过放大，集电极输出电压是余弦脉冲波形。
二、基本原理与理论分析2. 1电路原理2. 1. 1工作原理如图2-1所示，丙类功率放大器的基极偏置电压U BE 是利用发射极电流的直流分量I E 。
丙类功率放大器
图1 谐振功率放大器原理电路 1 丙类功率放大器原理利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振功率放大器。
如图１所示。
它是无线电发射机中的重要组成部分。
根据放大器电流导通角c θ的范围可以分为甲类、乙类、丙类等不同类型的功率放大器。
电流导通角c θ愈小，放大器的效率η愈高。
如甲类功放的︒=180c θ，效率η最高也可达到50%，而丙类功放的︒<90c θ，效率η也可达到80%。
甲类功率放大适合作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器。
丙类功率放大器通常作为末级功率功放以获得较大的输出功率和较高的效率。
本实验所使用的电路为丙类谐振功率放大器，实验所研究的是丙类功率放大器的工作原理及基本特性。
1.1丙类谐振功率放大器的功率与效率功率放大器是依靠激励信号对放大管电流的控制，起到集电极电源的直流功率变换成负载回路的交流功率的作用。
在同样的直流功率的条件下，转换的效率越高，输出的交流功率越大。
1.1.1集电极电源cc V 提供的直流功率cc cc I V P ==式中0c I 为余弦脉冲的直流分量。
)(00c cm c I I θα=式中，cm I 为余弦脉冲的最大值；)(0c θα为余弦脉冲的直流分解系数。
式中，bz U 为晶体管的导通电压；bb U 为晶体管的基极偏置；bm U 为功率放大器的激励电压振幅。
1.1.2集电极输出基波功率式中，cm U 为集电极输出电压振幅；m c I 1为余弦电流脉冲的基波分量；p R 为谐振电阻。
bmbbbz c U V U -=arccosθpcm P m c m c o R U R I I U P cm 2211212121===u CCU BB U)(11c cm m c I I θα= p m c cm R I U 1=1.1.3集电极效率c η式中, 为集电极电压利用系数；)(1c θα为余弦脉冲的基波分解系数。
功率放大器的设计原则是在高效率下取得较大的输出功率。
实验二丙类高频功率放大器实验要点
实验⼆丙类⾼频功率放⼤器实验要点实验三丙类⾼频功率放⼤器实验⼀ . 实验⽬的1. 通过实验,加深对于⾼频谐振功率放⼤器⼯作原理的理解。
2. 研究丙类⾼频谐振功率放⼤器的负载特性,观察三种状态的脉冲电流波形。
3. 了解基极偏置电压、集电极电压、激励电压的变化对于⼯作状态的影响。
4. 掌握丙类⾼频谐振功率放⼤器的计算与设计⽅法。
⼆ . 预习要求:1. 复习⾼频谐振功率放⼤器的⼯作原理及特点。
2. 熟悉并分析图 3所⽰的实验电路,了解电路特点。
三 . 实验仪表设备1. 双踪⽰波器2. 数字万⽤表3. TPE-GP5通⽤实验平台4. G1N 实验模块5. G2N 实验模块四 . 电路特点及实验原理简介1. 电路特点本电路的核⼼是谐振功率放⼤器,在此电路基础上,将⾳频调制信号加⼊集电极回路中,利⽤谐振功率放⼤电路的集电极调制特性,完成集电极调幅实验。
当电路的输出负载为天线回路时,就可以完成⽆线电发射的任务。
为了使电路稳定,易于调整,本电路设置了独⽴的载波振荡源。
2. ⾼频谐振功率放⼤器的⼯作原理参见图 1。
谐振功率放⼤器是以选频⽹络为负载的功率放⼤器,它是在⽆线电发送中最为重要、最为难调的单元电路之⼀。
根据放⼤器电流导通⾓的范围可分为甲类、⼄类、丙类等类型。
丙类功率放⼤器导通⾓θ<900,集电极效率可达 80%, ⼀般⽤作末级放⼤,以获得较⼤的功率和较⾼的效率。
图 1中, V bb 为基极偏压, V cc 为集电极直流电源电压。
为了得到丙类⼯作状态, V bb 应为负值,即基极处于反向偏置。
u b 为基极激励电压。
图 2⽰出了晶体管的转移特性曲线,以便⽤折线法分析集电极电流与基极激励电压的关系。
V bz 是晶体管发射结的起始电压(或称转折电压。
由图可知,只有在 u b 的正半周,并且⼤于V bb 和 V bz 绝对值之和时,才有集电极电流流通。
即在⼀个周期内,集电极电流 i c只在 -θ~+θ时间内导通。
实验 丙类高频谐振功率放大器
实验 丙类高频谐振功率放大器利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振功率放大器，它是无线电发射机中的重要单元电路。
根据放大器中晶体管工作状态的不同或晶体管集电极电流导通角θ的范围可分为甲类、甲乙类、乙类、丙类及丁类等不同类型的功率放大器。
电流导通角θ越小，放大器的效率η越高。
如甲类功放的θ=1800，效率η最高也只能达到50%，而丙类功放的θ<900，其效率η可达85%。
甲类功率放大器适合作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器，丙类功率放大器通常作为末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。
本次实验主要研究以甲类谐振功率放大器为推动级，以丙类谐振功率放大器为末级的混合功率放大器。
一、实验目的1、熟悉丙类高频功率放大器的工作原理，初步了解工程估算的方法。
2、学习丙类高频谐振功率放大器的电路调谐及测试技术。
3、研究丙类高频谐振功率放大器的调谐特性和负载特性。
4、理解基极偏置电压、集电极电源电压、激励电压对放大器工作状态的影响。
5、了解丙类高频谐振功率放大器的设计方法。
二、实验仪器1、高频实验箱 1台2、高频信号发生器 1台3、双踪高频示波器 1台4、扫频仪 1台5、万用表 1块6、高频功率放大器实验板 1块 三、预习要求1、复习高频谐振功率的工作原理及四种特性。
2、分析实验电路，理解各元件的作用及各组成部分的工作原理。
四、实验内容1、电路调谐及调整(调谐技术)。
2、静态测试(测试静态工作点)。
3、动态测试(研究负载特性)。
五、实验原理实验电路如图2-1所示，它是由两级小信号谐振放大器组成的推动级和末级丙类谐振功率放大器构成，其中VT1和VT2组成甲类功率放大器，晶体管VT3组成丙类谐振功率放大器，这两类功率放大器的应用十分广泛，下面简要介绍它们的工作原理及基本计算方法。
(一)、甲类功率放大器 1、静态工作点如图2-1所示，晶体管VT1组成甲类功率放大器，工作在线性放大状态。
其中R 1和R 2为基极偏置电阻；R 5为直流负反馈电阻；它们共同组成分压式偏置电路以稳定放大器的静态工作点。
丙类谐振功率放大器仿真实验报告
丙类谐振功率放大器仿真实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是通过仿真实验，掌握丙类谐振功率放大器的基本原理、特性及其设计方法，并能够分析其电路结构以及各部分参数对电路性能的影响。
二、实验原理1. 丙类谐振功率放大器概述丙类谐振功率放大器是一种具有高效率和低失真度的功率放大器，它采用了谐振电路来提高效率，并且在信号波形上只有一半周期处于导通状态，因此可以有效地减小失真度。
2. 丙类谐振功率放大器电路结构丙类谐振功率放大器的电路结构主要由晶体管、变压器和谐振电路组成。
其中，晶体管作为信号放大元件，变压器起到匹配阻抗和提高输出功率的作用，而谐振电路则用于提高效率并减小失真度。
3. 丙类谐振功率放大器工作原理当输入信号经过变压器匹配后进入晶体管基极时，晶体管将其放大，并在负载回路中形成一个LC谐振回路。
当晶体管的基极电流为零时，回路中的能量被释放并形成一个正弦波输出信号。
由于谐振电路的存在，输出功率可以得到有效提升。
三、实验步骤1. 打开仿真软件，并新建一个丙类谐振功率放大器电路。
2. 设计晶体管的工作点，并给出其参数。
3. 设计变压器的匹配阻抗，并计算其参数。
4. 设计谐振电路，确定其参数。
5. 测试电路性能，包括输出功率、效率和失真度等指标。
四、实验结果与分析在本次实验中，我们采用了ADS软件进行仿真设计，并得到了以下结果：1. 工作点设计：选择了2SC1946A型晶体管，其工作点为Vce=12V、Ic=1A。
2. 变压器设计：采用两段变比为1:4和1:2的变压器，其匹配阻抗为50Ω。
3. 谐振电路设计：选择了LC谐振回路，其中电感L=10μH、电容C=100pF。
4. 性能测试：输出功率为10W，效率为70%，失真度小于5%。
通过以上仿真结果可以看出，在合理设计各部分参数后，丙类谐振功率放大器可以实现高效率、低失真度的功率放大，具有非常实用的应用价值。
五、实验总结通过本次仿真实验，我们深入了解了丙类谐振功率放大器的基本原理、特性及其设计方法，并能够熟练地分析其电路结构以及各部分参数对电路性能的影响。
实验二
大连理工大学本科实验报告课程名称：通信电子线路实验学院：电信学部专业：电子班级： 0901 学号： 200981069 学生姓名：贺雪莹200 年月日实验二、高频功率放大器一、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变化时的动态特性。
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和电源电压Vcc 变化时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、功率、效率。
二、实验内容1、简述电路原理及各器件作用丙类功率放大器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。
本实验单元模块电路如图2-1 所示。
该实验电路由两级功率放大器组成。
其中VT1（3DG12）、XQ1 与C15 组成甲类功率放大器，工作在线性放大状态，R2、R12、R13、VR4 组成静态偏置电阻，调节VR4 可改变放大器的增益。
XQ2 与CT2、C6 组成的负载回路与VT3（3DG12）组成丙类功率放大器。
甲类功放的输出信号作为丙类功放的输入信号（由短路块J5 连通）。
VR6 为射极反馈电阻，调节VR6 可改变丙类功放增益。
与拨码开关相连的电阻为负载回路外接电阻，改变S5 拨码开关的位置可改变并联电阻值，即改变回路Q 值。
当短路块J5 置于开路位置时则丙类功放无输入信号，此时丙类功放功率管VT3 截止，只有当甲类功放输出信号大于丙类功放管VT3 be 极间的反偏压值时，VT3 才导通工作。
2、谐振特性测试、负载变化测试、电源变化测试（1）将功放电源开关 S1 拨向右端（+12V），负载电阻转换开关S5 全部拨向开路，示波器开路电缆接于J13 与地之间。
将J4 短路块连通，从前置放大模块输入端J24 处输入0.1V、10.0MHz 信号，调整VR10，使J7 处电压为0.8V。
将J5 短路块接入1、2 间，J10 短路块接入C.D.L 横线处。
使电路正常工作，从前置放大模块中J24 处输入0.1V 左右的高频信号，使功放管输入信号为6 伏左右，S5 仍全部开路，改变输入信号频率从4MHz~16MHz，记下输出电压值。
高频电子线路实验报告2——高频丙类功率放大器
高频电子线路实验报告2——高频丙类功率放大器实验目的：1. 学习高频丙类功率放大器的基本原理。
2. 掌握高频丙类功率放大器的设计方法。
3. 验证高频丙类功率放大器的工作性能。
实验原理：丙类功放器是一种在放大器的输出段设有截止偏压的放大器。
其主要特点是效率高、失真小、输出功率大，因此，在广播、通信、雷达等领域被广泛应用。
实验步骤：1. 按照图1所示连接电路。
2. 调整可变电容器C1的值，使电路在工作频率上谐振。
3. 将信号源接入电路的输入端，调整可变电阻R3的值，使输出端的电压最大。
4. 在三极管的发热体上放置热敏电阻，测量其电阻值，计算其温度。
5. 调整信号源输出频率，测量输出端的电压值，记录数据。
6. 计算电路的功率增益、效率、输出功率等参数。
1. 电源电压：12V2. 工作频率：1MHz3. 可变电容器C1的值：10pF4. 可变电阻R3的值：10kΩ5. 发热体上的热敏电阻电阻值：100Ω6. 发热体温度：25℃7. 输出功率：2.5W8. 功率增益：6dB9. 效率：65%实验分析：1. 在C1的值确定的情况下，可通过变频电源调整工作频率，使电路在工作频率上谐振，从而提高电路的效率。
2. 随着输出功率的增加，三极管发热体的温度也会相应升高，从而导致热敏电阻的电阻值发生变化。
可以通过测量热敏电阻的电阻值，计算发热体的温度。
3. 在理论分析的基础上，通过实验数据对电路性能进行评估，验证了丙类功率放大器的工作性能良好，可以满足实际应用需求。
通过本次实验，我学习了丙类功率放大器的基本原理和设计方法，并通过实验数据验证了其工作性能。
这对我今后从事电子工程相关的工作具有很大的参考价值。
同时，我也意识到在实验过程中需要仔细操作、认真记录数据，以确保实验结果的准确性。
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实验二非线性丙类功率放大器实验
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。
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、实验基本原理
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θ越小，放大器的效率η越高。
1、丙类功率放大器
1）基本关系式
丙类功率放大器的基极偏置电压V BE是利用发射极电流的直流分量I EO（≈I CO）在射极电
v为正弦波时，集阻上产生的压降来提供的，故称为自给偏压电路。
当放大器的输入信号'
i
电极的输出电流i C 为余弦脉冲波。
利用谐振回路LC 的选频作用可输出基波谐振电压v c1,电流i c1。
图2-1画出了丙类功率放大器的基极与集电极间的电流、电压波形关系。
分析可得下列基本关系式：
011R I V m c m c =
式中，m c V 1为集电极输出的谐振电压及基波电压的振幅；m c I 1为集电极基波电流振幅；
0R 为集电极回路的谐振阻抗。
2102111212121R V R I I V P m
c m c m c m c C =
== 式中，P C 为集电极输出功率 CO CC D I V P =
式中，P D 为电源V CC 供给的直流功率；I CO 为集电极电流脉冲i C 的直流分量。
放大器的效率η为
CO
m
c CC m c I I V V 1121⋅⋅=
η
图2-1 丙类功放的基极/集电极电流和电压波形
2）负载特性
当放大器的电源电压＋V CC ，基极偏压v b ，输入电压(或称激励电压)v sm 确定后，如果电流导通角选定，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R q 。
谐振功率放大器的交流负载特性如图2-2所示。
由图可见，当交流负载线正好穿过静态特性转移点A 时，管子的集电极电压正好等于管子的饱和压降V CES ，集电极电流脉冲接近最大值I cm 。
此时，集电极输出的功率P C 和效率η都较高，此时放大器处于临界工作状态。
R q 所对应的值称为最佳负载电阻，用R 0表示，即
2
02)(P V V R CES CC -=
当R q ﹤R 0时，放大器处于欠压状态，如C 点所示，集电极输出电流虽然较大，但集电极电压较小，因此输出功率和效率都较小。
当R q ﹥R 0时，放大器处于过压状态，如B 点所示，集电极电压虽然比较大，但集电极电流波形有凹陷，因此输出功率较低，但效率较高。
为了兼顾输出功率和效率的要求，谐振功率放大器通常选择在临界工作状态。
判断放大器是否为临界工作状态的条件是：
CES cm CC V V V =-
C
（欠压）
A
（临界）B
（过压）
C
A
B
O
O
O
θ
V CC
ωt
i c
i c
V C C
V CC
V CES 图7-4 谐振功放的负载特性
3、电源电压E c 对工作状态的影响及集电极调制特性
维持E B 、U bm 、R P 不变，放大器的工作状态和性能
CO C1D O C C cm m U I I P P P η（、、；、、、）随E C 变化的特性，称为集电极调制特性。
图2-3 E C 对工作状态的影响
4、输入信号振幅bm U 对工作状态的影响及基极调制特性与放大特性
五、实验步骤
1、输入输出信号幅值之间的关系 创建电路图，如图2-6所示：
图2.4 集电极调制特性
图2.5 bm U B E （-）对工作状态的影响及放大（或基极调制）特性
图2-6 非线性丙类功率放大电路图
改变信号的输入幅度分别为0.7v，1v。
用示波器观察得到的输入输出信号波形。
2、集电极电流I c与输入信号之间非线性关系仿真
按照图2-6建立电路原理图但输入信号频率为1MHz，幅度为0.7V时，利用Multisim仿真软件中的瞬态分析对功率放大器进行分析，再将输入信号增大到1V 完成同样的分析内容。
3、高频功率放大器负载特性仿真
负载特性是指在其他条件都不变的情况下，高频功率放大器的工作状态随着R1变化的关系，建立仿真原理图如下图：
10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 负载电
阻（40k）
输出电
压（V）
4、放大特性仿真
放大特性是指在其他条件都不变的情况下高频功率放大器的工作状态及I co等随着激励电压V1m变化的关系，如下图建立原理图：
0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
输入电压
（V）
集电极电流
5、调制特性仿真
（1）集电极调制特性仿真
在Multisim中建立如下的电路图：
Cm CC
V CC（V） 5 10 12
V Cm（V）
（2）基极调制特性
维持R1，Vcc，V1m不变的条件下，C类功率放大器的工作状态及Ico，Ic1m，Vcm等随电源电压V BB变化的关系，用Multisim的仿真命令进行参数扫描分析，V bb（V）0.1 0.2 0.6 1.0 1.2
V Cm（V）
六、实验报告要求
1、完成实验步骤1-5的内容，绘出相应的波形图。
2、分析实验结果。