丙类高频谐振放大器-工作状态分析
丙类高频功率放大器实验
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
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
D2 LED
GND
2 12 1
3 EC 2 3 31 1
2 12 12 12 1
C T3
C10
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
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
丙类谐振功率放大电路分析(负载特性调制特性)
vBE
VBB
Vbm
VCC vCE Vcm
内部特性关
系(折线方程)
ic gc vBE VBZic+vb -
+ vCE C +-
vBE _
Rp
L vc
+
VBB
Vcc
动态特性方程
ic
gc
Vbm Vcm
vCE
VCC
Vcm
(VBZ VBB Vbm
临 界
当 RP , Ubm区不变Ic，1
临
界
区
PD
而改变
VCC VBB
与
IcPIoCD1,,PIoC 0
之间的关系PO。
PC
1过.压集区 电欠压极区调Vc制过c 压特区性欠压区 Vcc
ic
t
ic
•• • •
vbemax
•
Vcc Vcc Vcc
vce
•Q •Q •Q
当 RP ,Ubm ，UBB 不变，VCC增加功放由临界进入欠压区
VCC
减少功放由临界进入过压区
显然：在欠压区： IC0, IC1 几乎不变 PD , PO 不变
注意：只有工作在过压区才能有效地实现VCC 对 IC1 及 Po
的调制作用，故集电极调幅电路应工作在过压区。
3、 高频功率放大器的调制特性
2. 基极调制特性
vBE VBB Vbm cost
１MHz。试求它的能量关系。由晶体管手册已知其有关参
数为fＴ≥70MHz ，Ap（功率增益）≥13 dB，ＩCmax＝750 ｍＡ,ＶCE(sat)(集电极饱和压降)≥1.5Ｖ,ＰCM＝１W。
高频电子线路课件：丙类功率放大器性能分析
iC=g(uBE-Uon)
uBE≥Uon
iC
0
uBE＜Uon
θ为导通角。 0°≤θ≤180°。
(3.2.6)
iC=g(UBB+Ubmcosωt-Uon)
式(3.2.1)、 (3.2.2)和(3.2.6)分别给出了谐振功放输入回 路、 输出回路和晶体管转移特性的表达式。由这些公式可以 看出, 当晶体管确定以后, Ucm的大小与VBB、VCC、RΣ和Ubm四 个参数有关。利用图3.2.5所示折线化转移特性和输出特性曲线, 借助以上三个表达式, 我们来分析以上两个问题。在分析之前, 让我们先确定动态线的情况。
注意, 在过压状态时, iC波形的顶部发生凹陷, 这是由于进入 过压区后转移特性为负斜率而产生的。
Iclm IC0
0 欠压
Ucm
0
临界
过 压 R∑
欠压
c
PD
Po
PC 临界
过 压 R∑
图 3.2.7 谐振功放的负载特性曲线
由图3.2.7可以看到, 随着RΣ的逐渐增大, 动态线的斜率 逐渐减小, 由欠压状态进入临界状态, 再进入过压状态。在临界 状态时, 输出功率Po最大, 集电极效率ηc接近最大, 所以是最佳 工作状态。
1
1
C1 2f0Q1R1 2 175106 1.625 50 11.2 pF
L1
Q2 R2
2f0
57
2 175106
0.032H
C2
Q2 Q1
2f 0 Re
2
5 1.625 175106 182
16.9 pF
第一级与第二级之间的级间匹配网络虽然也采用T型网络， 但由于要考虑第一级放大器输出电容的影响，故不能直接采用 例1.4所得结果。第二级输出匹配网络同样要考虑第二级放大器 输出电容的影响，所以也不能直接采用倒L型匹配网络的公式。
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 )
丙类功率放大器三种工作状态的特点
丙类功率放大器三种工作状态的特点下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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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实验报告
丙类谐振功率放大器实验报告实验名称：丙类谐振功率放大器实验实验目的：掌握丙类谐振功率放大器的原理和工作方式，了解其特性和优缺点。
实验器材：- 电源- 音频信号源- 信号发生器- 示波器- 50欧姆传输线- 电容、电感、二极管、晶体管、散热片等元件实验原理：丙类谐振功率放大器是一种将小信号放大成大功率信号的电路，由一个谐振电路和一个功率放大器组成。
当谐振电路中的电容和电感共振时，可以得到一个较高的电压，然后被送入功率放大器中进行放大，最终得到一个输出信号。
丙类谐振功率放大器的特点是输出功率高，效率较高，并且对信号失真较小。
但是它也存在一些缺点，例如存在一定的交叉失真，产生的高频谐波也较多。
实验步骤：1.根据电路原理图连接电路，将信号源连接到输入端，将示波器连接到输出端。
2.调节输入信号源的幅度和频率，观察谐振电路的谐振情况和输出信号的放大程度。
3.根据实际情况调整谐振电路和功率放大器的参数，比如改变电容和电感的数值，改变晶体管的偏置电压等。
4.记录每次调整时示波器上显示的输出信号波形和参数，分析并比较不同调整情况下的谐振效果和输出信号特点。
实验结果及分析：在实验中，我们通过调整电容、电感和晶体管的参数，成功实现了丙类谐振功率放大器的实验。
我们发现，当谐振电路中的电容和电感共振时，输出信号会有一个较高的幅度和较高的功率，但是也会出现一定的失真和高频谐波。
通过不断调整参数，我们可以得到较好的谐振效果和输出信号特性。
总结：通过本次实验，我们了解到了丙类谐振功率放大器的原理和工作方式，学习了一些改变谐振电路和功率放大器参数的方法，掌握了实验技能。
同时我们也认识到该电路存在一定的缺陷，需要根据实际应用情况进行考虑选择。
实验三丙类高频功率放大器实验
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．电路特点及实验原理简介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．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cR L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，Vbb 为基极偏压，Vcc为集电极直流电源电压。
为了得到丙类工作状态，Vbb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。
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幅频特性和相频特性曲线
12
2.2单谐振回路－ LC谐振回路
谐振曲线、通频带、选择性和矩形系数K0.1
回路电压 : V I s Z
S |V |
谐振时： V 0 I s Rp
1 1 2 2 1 (Q )
|V | 0
Z Rp
1 2
0
1 Q 当S 时, 1, ξ 2 Δω 2 ω0
--电压增益下降3dB或最大值的0.7倍时， 对应的频带宽度;要求大于信号带宽 --从各种频率信号中选出信号的能力,也 即选频电路对无用信号的抑制能力。 输出下降20dB或最大值的0.1倍时对应 的频带宽度
矩形系数：K0.1 BW0.1 / BW0.7 稳定性：温度变化时，AV0, f0，BW0.7 的稳定程度
类似也可得：
(a )
2 Xp
(b )
2 Rp
Z p Rp // jX p Z s Rs jX s
R X
2 p
2 p
Rp j Xs
2 Xp
R X
2 p 2 Rp
2 p
Rp
R X
2 p
2 p
Xp
8
2.2单谐振回路－ LC谐振回路
由Q值的定义可知：
14
2.2单谐振回路－ LC谐振回路
LC串联谐振回路
L r C
(1) 回路总阻抗：
Z
I
1 Z r j L C (2) 谐振频率：
LC串联谐振回路
0
1 LC
(3) 回路Q值(空载):
(4) 通频带：
Q
0 L
r
f0 BW0.7 Q
15
2.2单谐振回路－ LC谐振回路
1 Z r j L C
Z( ) ( ) Z( )
Z＝ Rp 1 j (CR p ) Lp Z( ) ( )
Rp
π 2
( ) ( ) 0
π 2
π 2
Z( )
0
π 2
(a) 串联谐振回路的阻抗特性
(b) 并联谐振回路的阻抗特性
图(a) 自耦变压器 .
图(b)变压器.
N2 p N1
18
2.2单谐振回路－阻抗变换
2 2 ω ω0 0 （＋0 ） （ －0 ） 失谐系数 : ξ＝ ( )Q Q＝ Q ω0 ω 0 0
2 （－0 ） 2 当ω ω0时， Q＝ Q
0
0
Rp Z 2 1 j 1 jQ
Rp
0
幅频特性： Rp Rp Z ＝ 2 2 2 1 1 (Q )
Rs2 X s2 Rp Rs Rs2 X s2 Xp Xs
Rs Xs
2 Xp
无功功率 X s R p Q 有功功率 Rs Xp
R p (1 Q 2 ) Rs 1 X p 1 2 X s Q
当Q>>1时
R p Q 2 Rs X p Xs
Rp
ω0＝
1 LpC
Q＝Rp / 0 Lp Rp0C
1 0 L p 0 C
Z ( j ) 1 ＋j (
Lp C
Rp
特性阻抗 (谐振时, 容抗或感抗值 )
Rp 1 j
0 )Q 0
ω ω0 失谐系数 : ξ＝ ( )Q ω0 ω
10
2.2单谐振回路－ LC谐振回路
5
2.1 小信号调谐放大器概述
2.1 小信号调谐放大器概述
问：三个放大器的通频带和选择性曲线如下，哪 个放大器的性能好
7
2.2 单谐振回路－LC谐振回路
电抗、电阻的串并联等效转换
Xs Zp (j ) Rp Xp Zs (j ) Rs
Rs2 X s2 Rp Rs Rs2 X s2 Xp Xs
单/双LC,晶体、陶瓷、声表面波滤波器
谐振系统的作用：
选择有用信号，抑制干扰
3
2.1 小信号调谐放大器概述
典型的小信号谐振放大器
共射单回路谐振放大器
2.1 小信号调谐放大器概述
主要技术指标
Vo 谐振增益： 电压增益： AVo Vi
f fo
通频带：BW0.7 选择性：BW0.1
相位特性：
＝ arct g
0
11
2.2单谐振回路－ LC谐振回路
Z Rp 1 (Q 2
0
)2
Q↑
＝ arctg( Q
2
0
)
谐振时， - 回路纯电阻，为最大值RP - 回路端电压达最大值； - 电感和电容交换能量，与 信号源没有能量交换
0时，回路呈感抗 0时，回路呈容抗
16
2.2单谐振回路－阻抗变换
信号源内阻及负载对谐振回路的影响
等效
图(a )
图(b)
（b）图中： RT RS // RP // RL QL RT 0 L Q0
CT CS C CL
1 0 ' LCT
0
17
2.2单谐振回路－阻抗变换
(1)接入系数 p 定义为接入电压V2与回路总电压V1的比值
当S 0.1 时,BW0 .1
BW0.707
f0
Q
f0 f 99 9 .95 0 Q Q
13
2.2单谐振回路－ LC谐振回路
BW0.707 f0 Q
BW0 .1
f0 9.95 Q
BW0.1 K 0.1 9.95 BW0.707
LC回路的Q越高，谐振曲线越尖锐，选择性越好， 但通频带却越窄 通频带与选择性 矛盾
第二章 高频选频放大器
通信工程
高频选频放大器：窄带 本章主要内容
小信号调谐放大器
接收设备 窄带高频小信号放大 → 谐振回路
高频功率放大器
发送设备 丙类谐振功率放大器 丁类谐振功率放大器
2
2.1 小信号调谐放大器概述
作用：
选频+放大
电路组成：
谐振系统＋放大器
谐振系统的形式：
R X
2 p 2 Rp
2 p
Rp
R X
2 p
2 p
Xp
转换后电抗元件的性 质不变，即电感转换 后仍为电感，电容转 换后仍为电容。
9
2.2单谐振回路－ LC谐振回路
并联谐振回路
Z( j ) 1 1 1 j (C ) Rp L p
＝ Rp 1 j (CR p ) L p