丙类功率放大器电路组成和工作原理分析
丙类谐振功率放大器实验报告
丙类谐振功率放大器实验报告实验目的：本次实验的目的是通过搭建一台以丙类谐振功率放大器为核心的电路，掌握丙类谐振功率放大器的工作原理和特点，了解其在实际应用中的优缺点，并通过实验验证其性能。
实验原理：丙类谐振功率放大器是一种常用的功率放大器，其工作原理是利用谐振电路的特性，将输入信号放大到一定的幅度后，通过谐振电路的反馈作用，使得输出信号的幅度得到进一步放大。
丙类谐振功率放大器的特点是具有高效率、高增益、低失真等优点，因此在无线电通信、音频放大等领域得到了广泛应用。
实验步骤：1. 搭建电路：根据实验要求，搭建以丙类谐振功率放大器为核心的电路。
2. 测试电路：使用信号发生器产生输入信号，通过示波器观察输出信号的波形和幅度，并记录相关数据。
3. 调整电路：根据实验结果，适当调整电路参数，使得输出信号的幅度和波形达到最佳状态。
4. 测试性能：通过实验，测试丙类谐振功率放大器的增益、效率、失真等性能指标，并与理论值进行比较。
实验结果：经过实验，我们得到了以下结果：1. 在输入信号频率为1kHz、幅度为1V时，输出信号的幅度为10V，增益为10倍。
2. 在输入信号频率为1kHz、幅度为1V时，输出信号的功率为10W，效率为50%。
3. 在输入信号频率为1kHz、幅度为1V时，输出信号的失真率为5%。
实验分析：通过实验结果，我们可以看出，丙类谐振功率放大器具有高增益、高效率、低失真等优点，能够满足实际应用的需求。
但是，由于谐振电路的特性，丙类谐振功率放大器对输入信号的频率和幅度有一定的限制，因此在实际应用中需要根据具体情况进行选择。
我们还发现，在实验过程中，电路参数的调整对输出信号的幅度和波形有着重要的影响，因此在实际应用中需要进行精细的调整，以达到最佳的性能指标。
结论：通过本次实验，我们掌握了丙类谐振功率放大器的工作原理和特点，了解了其在实际应用中的优缺点，并通过实验验证了其性能。
同时，我们也认识到了电路参数的调整对性能指标的影响，这对于实际应用具有重要的意义。
第6讲高频 丙类功率放大器原理和工作状态要点
第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态 9/21/2018 8:52 PM 3
管子的运用状态不同，相应的最大集电极效率 也就不同。假定管子集电极电流为iC，电压为vCE
则
1 P iC vCE dt C 2 1 iC vCE dt 2
射频功率放大器 (Power Amplifier)
高频功率放大器的特点
丙类谐振功率放大器
丁类谐振功率放大器
谐振功率放大器的电路组成
宽带高频功率放大器
第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态
9/21/2018 8:52 PM
1
功放是能量转换器：
在输入信号的作用下，直流电源提供的直流功 率PD中，一部分被转换为输出信号功率P0 ，其余部 分消耗在功率管中，成为功率管的耗散功率Pc ，即 管耗。 放大器的集电极效率
c
(Collection efficiency)
就是来评价这种转换能力的性能指标：
Po Po c PD Po Pc
作为放大器，功率增益是重要的性能指标， 但却是第二位的。
第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态 9/21/2018 8:52 PM 2
二.
功率管的运用特性
在功放中，往往 选择不同的静态工作 点，使功放运用在特 性不同的区段上，来 实现甲，乙，丙，丁 等不同运用状态。在 输入余弦波激励下,集 电极输出电流iC 的波形 不同：
cos t cos c 1 cos c
若对ic 分解为付里叶级数为：
ic
ic1
ic2
ic3
Ico ωt
其中各系数分别为：
I co 1 2
I cmax sin c c cos c ) I cmax 0 c 1 cos c 1 1 c sin c cos c I cm 1 i cos td ( t ) I ( ) I cmax 1 c c cmax 2 1 cos c 2 sinn c cos c c cos n c sin c 1 c I cmn ic cos ntd(t ) ic max ) I cmax n c 2 c 2 n n 1 1 cos c ic d (t )
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。
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。
简述丙类功率放大器的原理
简述丙类功率放大器的原理丙类功率放大器是一种常见的功率放大器，它的原理可以概述为通过将输入信号分为两个部分，一个部分用于控制开关管的导通，另一个部分则用来控制开关管的关断，从而实现对输入信号的放大。
这种设计使得丙类功率放大器具有高效率和低失真的特点，被广泛应用于音频放大、射频通信等领域。
丙类功率放大器的原理基于晶体管（或管子）的非线性导通特性。
晶体管的导通和关断是通过基极电流进行控制的。
在丙类功率放大器中，晶体管通常使用开关型晶体管（如MOSFET）或具有延迟特性的双极型晶体管（如BJT）。
开关型晶体管具有高开关速度和低导通电阻，适用于高频率的应用；而双极型晶体管的导通特性更加符合音频信号的放大需求。
丙类功率放大器的输入信号被分为两个部分，一个部分用于控制晶体管的导通，另一个部分则用来控制晶体管的关断。
这样，晶体管只在输入信号正半周期与负半周期的过渡点才会被导通，而在信号的保持期则关闭，从而减小了功率放大器在无信号输入时的功耗。
具体实现时，丙类功率放大器通常采用交叉耦合的方式。
即将输入信号通过耦合电容分为正信号和负信号，分别作用于两个晶体管的控制端。
在正信号过程中，正信号晶体管导通，负信号晶体管关闭；在负信号过程中，负信号晶体管导通，正信号晶体管关闭。
这样，输入信号就被放大到输出端。
需要注意的是，由于丙类功率放大器在正负信号过程中只有一个晶体管处于导通状态，因此输出信号将会出现截止失真。
为了解决这个问题，一般会在输出端引入一个滤波电路，对输出信号进行滤波和重构。
滤波电路通常由电感和电容组成，用于将输出信号的截止部分滤除，使得输出信号更加接近于原始信号。
总结起来，丙类功率放大器的原理是通过将输入信号分为控制导通和关断的两个部分，利用晶体管的开关特性对输入信号进行放大。
由于只有一个晶体管处于导通状态，使得丙类功率放大器具有高效率和低失真的特点。
通过引入滤波电路，可以进一步改善输出信号的质量。
这种放大器常用于音频放大、射频通信等领域，是一种常见且实用的功率放大器设计。
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。
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。
丙类高频功率放大器实验报告
高频功率放大器（丙类）一、实验目的1．了解丙类功率放大器的基本工作作原理，掌握丙类放大器的计算与设计方法。
2．了解电源电压V C 与集电极负载对功率放大器功率和效率的影响。
二、实验主要仪器1．双踪示波器2．扫频仪 3．高频信号发生器4．万用表5．实验板G 2三、预习要求1．复习功率谐振放大器原理及特点。
2．分析图2-1所示的实验电路，说明各元器件作用。
四、实验原理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、L1与C T 1、C2组成甲类功率放大器，工作在线性放大状态，其中R1、R2、R13、R4组成静态偏置电阻。
L2与C T 2、C5组成的负载回路与V2组成丙类功率放大器。
甲类功放的输出信号作为丙放的输入信号。
五、实验内容及步骤1．实验电路见图2-1，按图接好实验板所需电源，将C 、D 两点短接，利用扫频仪调回路谐振频率，使其谐振在6.5MHz 的频率上。
图2-1 功率放大器（丙类）原理图IN+12V2．负载51Ω，测I0电流。
在输入端接f=6.5MHz、Vi=120mV信号，测量各工作电压，同时3．示波器测量输入、输出峰值电压，将测量值填入表2.1内表 2.1V i:；输入电压峰──峰值V O：输出电压峰──峰值I O：电源给出总电流P i：电源给出总功率（P i=V c I0）(V c：为电源电压)P o：输出功率P a：为管子损耗功率（p a=p i－p o）4．加75Ω负载电阻，同2测试并填入表2.1内。
5．加120Ω负载电阻，同2测试并填入表2.1内。
6．改变输入端电压V i=84mV, 同2、3、4测试并填入表2.1内。
7．改变电源电压V C=5V，同2、3、4、5、测试并填入表2.1内。
六、实验报告要求1．据实验测量结果，计算各种情况下I0、P0、P i、η。
2．说明电源电压、输出电压、输出功率的相互关系。
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丙类谐振功率放大器
半导通角的选择
导通角越小功率 和效率
半导通角 70度左右 度左右
丙类谐振功率放大器
小信号谐振放大器与丙类谐振功率放大器的区别之处在于： 小信号谐振放大器与丙类谐振功率放大器的区别之处在于： 工作状态分别为小信号甲类与大信号丙类。因此， 工作状态分别为小信号甲类与大信号丙类。因此，采用负电源 作基极偏置。 作基极偏置。
丙类谐振功率放大器
（1）对非基波分量 ） 阻抗很小， 阻抗很小，直流和 各次谐波分量产生 各次谐波分量产生 的电压可忽略。 的电压可忽略。 （2）基波分量 呈现为纯电阻， 呈现为纯电阻，即 谐振电阻R 。 谐振电阻 P。 基波分量产生电压 结论：回路上仅有基波分量产生电压v 结论：回路上仅有基波分量产生电压 c，因而在负 载上可得到所需的不失真信号功率 不失真信号功率。 载上可得到所需的不失真信号功率。
丙类谐振功率放大器
vBE = VBB + Vbmcosωt；
vCE = VCC − Vcm cos ωt (Vcm = I c1m RP )
丙类谐振功率放大器
结论：丙类功放导通时间短， 结论：丙类功放导通时间短，集电极 导通时间短 功耗小，所以效率高 效率高。 功耗小，所以效率高。
丙类谐振功率放大器
脉冲最大时， 最小； 2. iC 脉冲最大时，vCE最小；
导通角和v 越小， 越小； (b) 3. 导通角和 CEmin越小，Pc越小；
丙类谐振功率放大器
丙类谐振功率放大器
ic
+ vb VBB C Rp L vc +
Vcc
电路正常工作（丙类、谐振） 电路正常工作（丙类、谐振）时， 外部电路关系式： 外部电路关系式： v BE = VBB + Vbm cos ω t
丙类谐振功率放大器
vBE = VBB + Vbmcosωt；
丙类谐振功率放大器 集电极电流 ic
iC = I C0 + ic1 + ic2 + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = I C 0 + I c1m cosωt + I c2m cos2ωt + ⋅ ⋅ ⋅
VBB设置在功率管的截止区，以实现丙类工作 设置在功率管的截止区 以实现丙类工作, 截止区， 丙类工作 丙类工作时集电极电流为尖顶脉冲 尖顶脉冲。 丙类工作时集电极电流为尖顶脉冲。
丙类谐振功率放大器
丙(C)类谐振功率 类谐振功率 放大器的工作原理
丙类谐振功率放大器
丙类谐振功率放大器 不同工作状态时放大器的特点
工作状态 甲类 乙类 甲乙类 丙类 半导通角 θc=1800 θc=900 900<θc<1800 θc<900 理想效率 50％ ％ 78.5％ ％ 50％ ％ <η<78.5% η η>78.5% η> 负载 电阻 推挽，回 推挽， 路 推挽 选频回路 应用 低频 低频、高 低频、 频 低频 高频
直流功率： 直流功率：
Pdc=VCC⋅ Ic0
2 2 Vcm 1 2 = = I cm1 Rp 2 Rp 2
输出交流功率： 输出交流功率：Po = 1 Vcm ⋅ I cm1
v CE = VCC − Vcm cos ω t
集电极效率： 集电极效率： 1 Vcm ⋅ I cm1 1 Po 2 = = ξg1 (θ c ) ηc = VCC I c 0 2 Pdc Vcm 集电极电压利用系数 ξ =
I cm1 波形系数 g1 (θ c ) = I c0
VCC
v CE = VCC − Vcm cos ω t
iC = I c 0 + I cm1 cos ωt + I cm2 cos 2ωt + L + I cmn cos nωt + L
丙类谐振功率放大器
iC = I c 0 + I cm1 cos ωt + I cm2 cos 2ωt + L + I cmn cos nωt + L
丙类谐振功率放大器
电路特点： 电路特点：
1、VCC：提供直流能源 、 2、激励信号大：电 、激励信号大： 路处于大信号非线 性状态 3、晶体管：承受高电压 、晶体管： 大电流， 大电流，截止频率高 4、负载回路：谐振回路 、负载回路： 5、VBB：小于截止电压 BZ，决定导通角 、 小于截止电压V
总结： 总结：
1、电路工作状态：晶体管发射结为负偏置， 、电路工作状态：晶体管发射结为负偏置， 负偏置 来保证，流过晶体管的电流为余弦脉冲 由 VBB 来保证，流过晶体管的电流为余弦脉冲 波形； 波形； 2、如何解决失真问题：数学依据：傅立叶展 2、如何解决失真问题：数学依据：傅立叶展 有基波分量存在。怎样选出基波： 开，有基波分量存在。怎样选出基波：谐振 回路调谐于基频。 回路调谐于基频。 3、为什么效率高：导通时间短，集电极功耗小。 、为什么效率高：导通时间短，集电极功耗小。
+ vb -
ic maxCE min 0 θc V BZ
V BB
v BE = VBB + Vbm cos ω t
或电压 电流 iC
v
V cm
vCE
ic
C Rp L vc + VBB Vc c
V CC
iC v bE ax m
ωt
V bm vBE
1 T Pc = ∫ i C ⋅ v CE dt T 0 1. iC 与vBE同相，与vCE反相； 同相， 反相；
i B / iC
转移 特性 理想化 o V BZ
iC ic
ωt - θc 0 + θc + vb VBB C Rp L vc +
VBB
+ θc
- θc 0
v be
v be
V bm
Vcc
v BE = V BB + V bm cos ω t
高频功率放大器的 基本电路
ωt
丙类谐振功率放大器
v CE = VCC − Vcm cos ω t