4.1.3 丙类谐振功放的功率和效率
4.1 丙类谐振功率放大器的工作原理
高频功率放大器(丙类)
实验报告 课程名称高频电子线路 实验名称高频功率放大器（丙类） 实验类型验证（验证、综合、设计、创新）学院名称电子与信息工程学院专业电子信息工程年级班级 2012级电信3 班开出学期 2014-2015上期学生姓名学号 指导教师蒋行达成绩
2014 年 11 月 22 日实验二高频功率放大器（丙类） 一、实验目的 1、了解丙类功率放大器的基本工作原理，三种工作状态，功率、效率计算。 2、掌握丙类功率放大器性能的测试方法。 3、观察集电极负载、输入信号幅度与集电极电压 EC对功率放大器工作情况的影响。 二、实验仪器 1、示波器 2、高频信号发生器 3、万用表 4、实验板 2 三、预习要求 1、复习功率放大器原理及特点。 2、分析图 2-2所示的实验电路，说明各元器件作用。 四、实验内容 1、用示波器观察功率放大器工作状态，尤其是过压状态时的集电极电流凹陷脉
冲。 2、观察并测量集电极负载变化对功率放大器工作的影响。 3、观察并测量输入信号幅度变化对功率放大器工作的影响。 4、观察并测量集电极电源电压变化对功率放大器工作的影响。 五、基本原理及实验电路 高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。它的作用是放大信号，使之达到足够功率输出，以满足天线发射或其他负载的要求。它的主要技术指标有：输出功率、效率、功率增益、带宽和谐波抑制度（或信号失真度）。 1、基本原理 功率放大器的效率是一个最突出的问题，其效率高低与放大器的工作状态有直接的关系。放大器工作状态可分为甲类、乙类和丙类等。图 2-1 表示了不同Ube时，谐振功率放大器不同工作状态的基极电压和集电极电流波形。
高频谐振功率放大器课程设计说明书
前言 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。这里提到的放大级都属于高频功率放大器的范畴。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。 本次课设报告先是对高频功率放大器有关理论知识作了一些简要的介绍，然后在性能指标分析基础上进行单元电路设计，最后设计出整体电路图，在软件中仿真验证是否达到技术要求，对仿真结果进行分析，最后总结课设体会。 工程概况 高频功率放大器和低频功率放大器的共同特点都是输出功率大和效率高，但二者的工作频率和相对频带宽度却相差很大，决定了他们之间有着本质的区别。低频功率放大器的工作频率低，但相对频带宽度却很宽。例如，自20至20000 Hz，高低频率之比达1000倍。因此它们都是采用无调谐负载，如电阻、变压器等。高频功率放大器的工作频率高（由几百Hz 一直到几百、几千甚至几万MHz），但相对频带很窄。例如，调幅广播电台（535－1605 kHz 的频段范围）的频带宽度为10 kHz，如中心频率取为1000 kHz，则相对频宽只相当于中心频率的百分之一。中心频率越高，则相对频宽越小。因此，高频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。由于这后一特点，使得这两种放大器所选用的工作状态不同：低频功率放大器可工作于甲类、甲乙类或乙类（限于推挽电路）状态；高频功率放大器则一般都工作于丙类（某些特殊情况可工作于乙类）。 正文 3.1课程设计目的 由于高频振动器所产生的高频振动信号的功率很小，不能满足发射机天线对发射机的功率要求，所以在发射之前需要经过功率放大后才能获得足够的功率输出。 本次课程设计使通过已学的电路基础知识，模拟高频振动功率放大器，使发射机内部各级电路之间信号功率能有效传输，这就要求放大器输入端和输出端都能实现阻抗匹配。即放大器输入端阻抗和信号阻抗匹配，放大器输出端阻抗和负载阻抗匹配。
高频 谐振功率放大器
高频谐振功率放大器实验 121180166 赵琛 1、实验目的 1.进一步掌握高频丙类谐振功率放大器的工作原理。 2.掌握丙类谐振功率放大器的调谐特性和负载特性。 3.掌握激励电压、集电极电源电压及负载变化对放大器工作状态的影响。 4. 掌握测量丙类功放输出功率，效率的方法。 二、实验使用仪器 1. 丙类谐振功率放大器实验板 2. 200MH泰克双踪示波器 3. FLUKE万用表 4. 高频信号源 5. 扫频频谱仪（安泰信） 6 . 高频毫伏表 三、实验基本原理与电路 1.高频谐振功率放大器原理电路 高频谐振功率放大器是一种能量转换器件，它可以将电源供给的直流能量转换为高频交流输出。高频谐振功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件，其作用是放大信号，使之达到足够的功率输出，以满足天线发射和其它负载的要求。 高频谐振功率放大器研究的主要问题是如何获得高效率、大功率的输出。放大器电流导通角θ愈小，放大器的效率η愈高。如甲类功放的θ＝180，效率η最高为50％，而丙类功放的θ＜90°，效率η可达到80％。谐振功率放大器采用丙类功率放大器，采用选频网络作为负载回路的丙类功率放大器称为高频谐振功率放大器。高频谐振功率放大器原理电路如图3-1。 图中U b为输入交流信号，E B是基极偏置电压，调整E B，改变放大器的导通角，以改变放大器工作的类型。E C是集电极电源电压。集电极外接LC并联振荡回路的功用是作放大器负载。放大器工作时，晶体管的电流、电压波形及其对应关系如图3-1所示。晶体管转移特性如图3.2中虚线所示。由于输入信号较
大，可用折线近似转移特性，如图中实线所示。 图中' B U 为管子导通电压，g m 为特征斜率（跨导）。 图3-1 高频谐振功率放大器的工作原理 设输入电压为一余弦电压，即 u b =U bm cos ωt 则管子基极、发射极间电压u BE 为 u BE =E B +u b =E B +U bm cos ωt 在丙类工作时，E B <' B U ，在这种偏置条件下，集电极电流i C 为余弦脉冲，其最 大值为i Cmax ，电流流通的相角为2θ，通常称θ为集电极电流的通角，丙类工作时，θ<π/2 。把集电极电流脉冲用傅氏级数展开，可分解为直流、基波和各次谐波i C =I C0+i c1+i c2+=I C0+I c1m cos ωt+I c2m cos2ωt+… 式中，I C0为直流电流，I c1m 、I c2m 分别为基波、二次谐波电流幅度。 i R L
第4章 谐振功率放大器习题参考解答
第4章 谐振功率放大器习题参考解答 4-1 为什么谐振功率放大器能工作于丙类，而电阻性负载功率放大器不能工作于丙类？ 解：两种放大器最根本的不同点是：低频功率放大器的工作频率低，但相对频带宽度却很宽，因而只能采用无调谐负载，工作状态只能限于甲类、甲乙类至乙类（限于推挽电路），以免信号严重失真；而高频功率放大器的工作频率高，但相对频带宽度窄，因而可以采用选频网络作为负载，可以在丙类工作状态，由选频网络滤波，避免了输出信号的失真。 4-2 一谐振功率放大器，若选择甲、乙、丙三种不同工作状态下的集电极效率分别为：％＝甲50c η，％＝乙75c η，％＝丙85c η。试求： （1） 当输出功率P o =5W 时，三种不同工作状态下的集电极耗散功率P C 各为多少？ （2） 若保持晶体管的集电极耗散功率P C ＝1W 时，求三种不同工作状态下的输出功率P o 各为多少？ 解：通过本题的演算，能具体了解集电极效率对集电极耗散功率和输出功率的影响。 （1）根据集电极效率ηc 的定义 c o o D o c P P P P P +== η 可得 o c c c P P ηη-=1 将ηc 甲、ηc 乙、ηc 丙分别代入上式可得 P c 甲＝P o ＝5W ，P c 乙＝0.33P o ＝1.65W ，P c 丙＝0.176P o ＝0.88W 可看出η c 越高，相应的 P c 就越小。 （2）从P c 的表达式可以推导出 c c c o P P ηη-=1 将ηc 甲、ηc 乙、ηc 丙分别代入上式得 P o 甲＝P c ＝1W ，P o 乙＝3P c ＝3W ，P o 丙＝5.67P c ＝5.67W 可见，在P c 相同时，效率越高，输出功率就越大。 4-4 某一晶体管谐振功率放大器，设已知V CC =24V ，I C0＝250mA ，P o ＝5W ，电压利用系数ξ＝1。试求P D 、ηc 、R p 、I cm1、电流通角θc 。 解： ()W W I V P C CC D 625.0240=?== %3.83833.06 5====D o c P P η V V V V CC cm 24241=?==ξ
高频谐振功率放大器设计
课程设计任务 具较扎实的电子电路的理论知识及较强的实践能力；对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解；具备高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力；能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测。 要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、采用晶体管完成一个高频谐振功率放大器的设计 2、电源电压V cc＝＋12V，采用NXO－100环形铁氧体磁芯， 3、工作频率f0＝6MHz 4、负载电阻R L＝75Ω时，输出功率P0≥100Mw，效率η>60％ 5、完成课程设计报告（应包含电路图，清单、调试及设计总 时间安排： 二十周一周，其中3天硬件设计，4天软、硬件调试及答辩。 指导老师签名 年月日 系主任（或责任老师）签名： 年月日
目录 摘要...................................................................................................................................... I 1 高频功率放大器简介. (1) 1.1 宽带功放 (1) 1.2 丙类功率放大器. (4) 2 单元电路的设计 (6) 2.1 丙类功率放大器的设计 (6) 2.2 甲类功率放大器的设计 (8) 2.3 电路仿真 (9) 3 电路的安装与调试 (10) 4 课程设计心得体会 (12) 参考文献 (14) 附录1 (15)
摘要 高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大。以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。放大器可以按照电流导通角的不同，将其分为甲、乙、丙三类工作状态。甲类放大器电流的流通角为360°，适用于小信号低功率放大。乙类放大器电流的流通角约等于180°；丙类放大器电流的流通角则小于180°。乙类和丙类都适用于大功率工作。丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。高频功率放大器大多工作于丙类。但丙类放大器的电流波形失真太大，因而不能用于低频功率放大，只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。高频功率放大器在很多领域和方面都有应用，并且涉及到很多方面的知识点，则在此次设计中我们可以掌握高频宽带功放与高频谐振功放的设计方法，电路调谐及测试技术；负载的变化及激励电压，基极偏置电压，集电极电压的变化对放大器工作状态的影响；了解寄生振荡引起的波形失真及消除寄生振荡的方法；并且可以了解并掌握仿真软件的应用。 关键词：高频谐振功率放大器谐振回路耦合回路工作状态
高频谐振功率放大器设计
天津天狮学院 《高频电子线路》设计报告 题目：高频谐振功率放大器 专业：（本14级电子信息工程 班级：2班 ：黄霞 总成绩： 天津天狮学院信息与自动化学院 2016年 5月 10 日
课程设计任务 具较扎实的电子电路的理论知识及较强的实践能力；对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解；具备高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力；能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测。 要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、采用晶体管完成一个高频谐振功率放大器的设计 2、电源电压V cc＝＋12V，采用NXO－100环形铁氧体磁芯， 3、工作频率f0＝6MHz 4、负载电阻R L＝75Ω时，输出功率P0≥100Mw，效率η>60％ 5、完成课程设计报告（应包含电路图，清单、调试及设计总
目录 摘要.................................................................................................................................................. I 1 高频功率放大器简介 (1) 1.1 高频功率放大器的分类 (1) 1.2 高频功率放大器的主要技术指标. (2) 1.3 功率放大器的三种工作状态 (2) 1.4 高频功率放大器的分析方法 (3) 2 放大器电路分析 (4) 2.1 谐振功放基本电路组成 (4) 2.2 集电极电流余弦脉冲分解 (5) 2.3 谐振功率放大器的动态特性 (7) 2.3.1 谐振功放的三种工作状态 (7) 2.3.2 谐振功率放大器的外部特性 (8) 3 单元电路的设计 (11) 3.1 丙类功率放大器的设计 (11) 3.1.1 放大器工作状态的确定 (11) 3.1.2谐振回路和耦合回路参数计算 (12) 3.2 甲类功率放大器的设计 (12) 3.2.1电路性能参数计算 (12) 3.2.2静态工作点计算 (14) 3.3 电路原理图 (14) 4 电路的安装与调试 (15) 5 课程设计心得体会 (16) 参考文献 (17) 附录1 (18)
非线性丙类功率放大器--实验报告
南昌大学实验报告 学生姓名：付文平学号： 6102215151 专业班级：通信154班实验类型：■验证□综合□设计□创新实验日期： 2017.10.31 实验成绩：实验名称：非线性丙类功率放大器实验报告 一、实验目的 1、了解丙类功率放大器的基本工作原理，掌握丙类功率放大器的调谐特性以及负载变化时的动态特性。 2、了解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功率、效率与特点。 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 四、实验原理 非线性丙类功率放大器的电流导通角θ＜90〇效率可达到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θ＜90〇，为了不失真地放大信号，它的负载必须是LC谐振回路。 丙类功率放大器 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为正弦波时，集电极的输出电流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 。下图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： 式中，V c1m 为集电极输出的谐振电压及基波电压的振幅；I c1m 为集电极基波电流振 幅；R 为集电极回路的谐振阻抗 2 1 2 1 1 12 1 2 1 2 1 R 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. 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 1 1 R I V m c m c = CO m c CC m c I I V V 1 1 2 1 ? ? = η
实验三 高频丙类谐振功率放大器实验
实验三高频丙类谐振功率放大器实验 一、实验目的 1.进一步掌握高频丙类谐振功率放大器的工作原理。 2.掌握丙类谐振功率放大器的调谐特性和负载特性。 3.掌握激励电压、集电极电源电压及负载变化对放大器工作状态的影响。 4. 掌握测量丙类功放输出功率，效率的方法。 二、实验使用仪器 1. 丙类谐振功率放大器实验板 2. 200MH泰克双踪示波器 3. FLUKE万用表 4. 高频信号源 5. 扫频仪（安泰信） 三、实验基本原理与电路 1.高频谐振功率放大器原理电路 高频谐振功率放大器是一种能量转换器件，它可以将电源供给的直流能量转换为高频交流输出。高频谐振功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件，其作用是放大信号，使之达到足够的功率输出，以满足天线发射和其它负载的要求。 高频谐振功率放大器研究的主要问题是如何获得高效率、大功率的输出。放大器电流导通角θ愈小，放大器的效率η愈高。如甲类功放的θ＝180，效率η最高为50％，而丙类功放的θ＜90°，效率η可达到80％。谐振功率放大器采用丙类功率放大器，采用选频网络作为负载回路的丙类功率放大器称为高频谐振功率放大器。高频谐振功率放大器原理电路如图3-1。 图中u b为输入交流信号，E B是基极偏置电压，调整E B，改变放大器的导通角，以改变放大器工作的类型。E C是集电极电源电压。集电极外接LC并联振荡回路的功用是作放大器负载。放大器工作时，晶体管的电流、电压波形及其对应关系如图9-2所示。晶体管转移特性如图2.2中虚线所示。由于输入信号较大，可用折线近似转移特性，如图中实线所示。图中' U为管子导通电压，g m B
为特征斜率。 图3-1 高频谐振功率放大器的工作原理设输入电压为一余弦电压，即 u b =U bm cos ωt 则管子基极、发射极间电压u BE 为 u BE =E B +u b =E B +U bm cos ωt 在丙类工作时，E B <' B U ，在这种偏置条件下，集电极电流i C 为余弦脉冲，其最 大值为i Cmax ，电流流通的相角为2θ，通常称θ为集电极电流的通角，丙类工作时，θ<π/2 。把集电极电流脉冲用傅氏级数展开，可分解为直流、基波和各次谐波i C =I C0+i c1+i c2+=I C0+I c1m cos ωt+I c2m cos2ωt+… 式中，I C0为直流电流，I c1m 、I c2m 分别为基波、二次谐波电流幅度。 图3-2高频谐振功率放大器电压和电流关系 谐振功率放大器的集电极负载是一高Q 的LC 并联振荡回路，如果选取谐振回路的谐振角频率ω0等于输入信号u b 的角频率ω ，那么，尽管在集电极电流脉 i R L
丙类高频功率放大器课程设计
高频电子线路课程设计报告 题目：丙类功率放大器 院系： 专业：电子信息科学与技术 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 报告成绩： 2013年12月20日
目录 一、设计目的 (1) 二、设计思路 (1) 三、设计过程 (2) 、系统方案论证 丙类谐振功率放大器电路 、模块电路设计 丙类谐振功率放大器输入端采用自给偏置电路 丙类谐振功率放大器输出端采用直流馈电电路 匹配网络 VBB 、Vcm、Vbm、VCC对丙类谐振功率放大器性能影响分析 四、整体电路与系统调试及仿真结果 (11) 电路设计与分析 .仿真与模拟 Multisim 简介 基于Multisim电路仿真用例 五、主要元器件与设备 (14) 晶体管的选择 判别三极管类型和三个电极的方法 电容的选择 六、课程设计体会与建议 (17) 、设计体会 、设计建议 七、结论 (18) 八、参考文献 (19)
一、设计目的 电子技术迅猛发展。由分立元件发展到集成电路，中小规模集成电路，大规模集成电路和超大规模集成电路。基本放大器是组成各种复杂放大电路的基本单元。弱电控制强电在许多电子设备中需要用到。放大器在当今和未来社会中的作用日益增加。 高频功率放大器是发送设备的重要组成部分之一，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输出功率，而且，通信距离越远，要求输出功率越大。所以，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设备的重要组成部分。丙类谐振功率放大器在人类生活中得到了广泛的应用，而且能高效率的将电源供给的直流能量转换为高频交流输出，研究它具有很高的社会价值。 设计简单丙类谐振功率放大器电路并进行仿真，以及对丙类谐振功率放大器发展的展望。 二、设计思路 丙类谐振功率放大器工作原理 图2-2-1为丙类谐振功率放大器原理图,为实现丙类工作,基极偏置电压V BB应设置在功率的截止区。 输入回路 由于功率管处于截止状态，基极偏置电压V BB作为结外电场，无法克服结内电场，没有达到晶体管门坎电压，从而，导致输入电流脉冲严重失真，脉冲宽度小于90o。 由i C≈βi B知，i C也严重失真，且脉宽小于90o。 输出回路 若忽略晶体管的基区宽度调制效应以及结电容影响,在静态转移特性曲线(i C～V BE)上画出的集电极电流波形是一串周期重复的脉冲序列,脉冲宽度小于半个周期。
高频电子线路杨霓清答案第七章-高频功率放大器
高频电子线路杨霓清答案第七章-高频功 率放大器 本页仅作为文档封面，使用时可以删除 This document is for reference only-rar21year.March
思考题与习题 为什么高频功率放大器一般要工作于乙类或丙类状态为什么采用谐振回路作负 载为什么要调谐在工作频率上回路失谐将产生什么结果 答：高频功率放大器的输出功率高，其效率希望要高些，这样在有源器 件的损耗的功率就低，不仅能节省能源，更重要的是保护有源器件的安全 工作。乙类丙类放大器状态的效率比甲类高因此高频功率放大器常选用乙 类或丙类放大器。 乙类和丙类放大器的集电极电流为脉冲状，只有通过谐振电阻p R 相 乘，产生边疆的基波电压输出。回路调谐于工作频率是为了取出基波电压 输出。 丙类高频功率放大器的动态特性与低频甲类功率放大器的负载线有什么区别为 什么会产生这些区别动态特性的含义是什么 答：所谓动态特性是指放大器的晶体管（c g 、bz U ）、偏置电源（cc V 、 bb V ）、输入信号（bm U ）、输出信号或谐振电阻（cm U 或p R ）确定后，放 大器的集电极电流c i 随be u 和ce u 的变化关系。事实上，改变bb V 可以使放大 器工作于甲类、乙类或丙类。而工作在甲类，电流c i 是不失真的，所作的 负载线也是在确定动态特性，它的动态特性为一条负斜的直线，是由负载 线决定的。 而丙类放大器的bb V ＜bz V ，电流产生失真，是周期脉冲电流。而输出 电压是谐振回路的谐振电阻p R 与电流脉冲的基波电流相乘，即电流c i 的变 化为脉冲状，而输出电压是连续的基波电压，因此动态特性不能简单地用 谐振电阻p R 负载线决定。只能根据高频谐振功率放大器的电路参数用解析 式和作图法求得，它与甲类放大的负载线不同，其动态特性为。原因是电 流为脉冲状，有一段时间c i 是为0的 为什么谐振功率放大器能工作于丙类，而电阻性负载功率放大器不能工作于丙 类 答：因为谐振功放的输出负载为谐振回路，该回路具有迁频特性，可以 从晶体管的余弦脉冲电流中，将不失真的基波电流分量迁频出来，在并联谐振 回路上形成不失真的基波余弦电压，而电阻听电阻特性输出负载不具备这样的 功能，因此不能在丙类工作。
丙类功率放大器的设计与仿真
摘要 本论文使用EWB软件对丙类谐振式功率放大器的进行了仿真设计。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分析，通过观测、分析丙类谐振式功放的调制特性、负载特性、放大特性的基础上，调整电路的参数，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。 关健词: EWB；丙类功率放大器；放大特性；负载特性
ABSTRACT In this dissertation，the simulation of the class-C resonant Power-Amplifier is given in detail by studying EWB, by using which the accurate simulation analysis of the estimated circuit is obtained after the Circuit parameters of the class-C resonant Power-Amplifier are estimated according to the circuit performance. On the base of observing and analyzing load characteristics, amplify characteristics and modulation characteristics, optimized Circuit Performance are obtained by adjusting the circuit parameters for the purpose of meeting the demands of the design. Keywords：EWB；class C amplifier；amplification characteristics；load characteristics
(整理)丙类谐振功率放大器电路设计
目录1前言 1 2 丙类谐振功率放大器 (1) 2.1 BJT使用注意事项 (1) 2.1.1 集电极最大允许电流I CM (2) 2.1.2 集电极最大允许耗散功率P CM (2) 2.1.3 二极管击穿耐量P SB (2) 2.1.4 发射极开路,集电极-基极间反向击穿电压U(BR)CEO (2) 2.2 丙类谐振功率放大器电路 (2) 2.3 丙类谐振功率放大器工作原理 (4) 2.4 丙类谐振功率放大器电路分析 (4) 2.4.1 丙类谐振功率放大器输入端采用自给偏置电路 (5) 2.4.2 丙类谐振功率放大器输出端采用直流馈电电路 (5) 2.4.3 匹配网络 (6) 2.4.4 V BB、V CM、V BM、V CC对丙类谐振功率放大器性能影响分析 (6) 3 丙类谐振功率放大器电路的设计 (11)
3.1 丙类谐振功率放大器设计 (11) 3.1.1 晶体管的选择 (11) 3.1.2 判别三极管类型和三个电极的方法 (12) 3.1.3 电容的选择 (12) 3.2 电路设计与分析 (13) 3.2.1电路设计基本事项 (13) 3.2.2 电路设计与分析 (14) 3.3 电路仿真 (15) 3.3.1 ELECTRONICS WORKBENCH EDA 简介 (15) 3.3.2 基于EWB电路仿真用例 (15) 4 对丙类谐振功率放大器的展望 (17) 结论 (17) 谢辞 (18) 参考文献 (19)
.................
1前言 电子技术迅猛发展。由分立元件发展到集成电路，中小规模集成电路，大规模集成电路和超大规模集成电路。基本放大器是组成各种复杂放大电路的基本单元。弱电控制强电在许多电子设备中需要用到。放大器在当今和未来社会中的作用日益增加。 高频功率放大器是发送设备的重要组成部分之一，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输出功率，而且，通信距离越远，要求输出功率越大。所以，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设备的重要组成部分。丙类谐振功率放大器在人类生活中得到了广泛的应用，而且能高效率的将电源供给的直流能量转换为高频交流输出，研究它具有很高的社会价值。 这里主要介绍放大器核心部件BJT，丙类谐振功率放大器的电路组成及其原理，设计简单丙类谐振功率放大器电路并进行仿真，以及对丙类谐振功率放大器发展的展望。 2 丙类谐振功率放大器 2.1 BJT使用注意事项 晶体管作为放大器的核心部件，为使电路发挥其更高价值，一定要注意，在使用晶体管时，让其工作在安全工作区内，安全工作区如图2-1-1所示。 图2-1-1 晶体管安全工作区
高频实验报告_高频谐振功率放大器
实验2高频谐振功率放大器 、实验目的: i进一步理解谐振功率放大器的工作原理及负载阻抗，激励电压和集电极电源电压变化对 其工作状态的影响。 2、掌握丙类功率放大器的调谐特性和负载特性。 二、实验原理（实验原理、设计思想、系统结构、实验电路）（重点） （1）谐振功率放大器 1实验原理： 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。根据放大器电流导通角 0的范围可分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同类型的功率放大器。电流导通角B愈小，放 大器的效率n愈高。如甲类功放的0 =180°,效率n最高也只能达到50%而丙类功放的0 < 90o，效率n可达到80%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。 高频功率放大器
2、实验电路: 1 1 1 1P0 JC1 —1 1 1 1 1C1 1R0 1 1R0 1BG0 1W 02 1W 01 1L0 3 1K0 3 A 1TP0 1R0 3 A 1TP0 严 口 1L0 2 IF 1C0 1L0 4 I t 3 3 U01 1 +5\ GND Vin 信 输 岀 1 严 'IP c0 p0 ? 4 A 1 1 2 ± T l r 音 频 1C0 1L0 1 1K0 JK0 6 1TP0 3 1K0 B 号 信 输 入 1 1C0 4 1 1TP0 1 1R0 1 + 12 V1 D0 1
(2)丙类功率放大器 1、丙类功放的基极、集电极电流和电压波形 根据调谐功率放大器在工作时是否进入饱和区，可将放大器分为欠压、过压和临界三种 工作状态。 若在整个周期内，晶体管工作不进入饱和区，也即在任何时刻都工作在放大区，称放大器工作在欠压状态；若刚刚进入饱和区的边缘，称放大器工作在临界状态；若晶体管工作时有部分时间进入饱和区，则称放大器工作在过压状态。放大器的这三种工作状态取决于电源电压、偏置电压、激励电压幅值以及集电极等效负载电阻。 2、负载特性 谐振功放的负载特性
丙类功率放大器设计
摘要 本文分析了丙类功率放大器的电路原理，估计了下电路的相关参数值。对丙类功率放大器的性能进行了分析讨论并对其工作状态做出了基本的确定。 关键词：丙类功率放大器；Multisim仿真；简谐回路
目录 1、方案选择 (1) 2、工作原理与参数计算 (1) 2.1 实验原理 (1) 2.2 丙类谐振功率放大器的效率与功率 (2) 2.2.1 放大器的集电极效率 (2) 2.2.2 谐振功率放大器临界状态的计算 (3) 2.3 功率放大器的负载特性 (3) 2.3.1 uc、ic随负载变化的波形 (3) 2.3.2 丙类高频功放的振幅特性 (4) 2.3.3 欠压、临界、过压工作状态的调整 (4) 2.4 谐振回路及耦合回路的设计 (5) 2.5 基极偏置电路的设计 (6) 3、电路调试与排故 (6) 3.1 实验电路图 (6) 3.2 放大器电路设计要求 (7) 3.3 丙类放大器电路分析 (7) 4、结论 (8) 参考文献 (9) 主要元器件参数 (9)
1、方案选择 高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。 高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。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，宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器; 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。 功率放大器的任务是供给负载足够大的信号功率，其主要性能指标是输出功率和效率。丙类谐振功率放大器可获得高效率的功率放大。 谐振功率放大器主要有四个特点：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。 2、工作原理与参数计算 2.1 实验原理 利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振放大器。如:图 1 谐振高频功率 放大器原理图所示。它是无线发射机中的重要组成部件。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。电流导通角愈小，放大器的效率愈高。如甲类功放的导通角0 =180c θ，效率η最高也只能达到50%，而丙类功放的导通角 c θ0≤90,效率η可达到80%。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
基于丙类谐振功放负载特性分析与调试的探讨(精)
第7卷第2期漯河职业技术学院学报 V o. l 7N o 2 2008年3月 Journa l o f Luohe V ocationa lT echno l ogy Co ll ege M ar 2008 收稿日期:2007-11-25 (, 男, , 基于丙类谐振功放负载特性分析与调试的探讨 万琰 (漯河职业技术学院机电工程系, 河南漯河462002 摘要:基于丙类谐振功放电路负载特性特点, 分析并探讨了负载特性对功放电路输出功率和效率的影响。提出了丙类谐振功放电路调试方法, 为电路设计组装提供参考。 关键词:丙类功放; 负载特性; 调试 中图分类号:TN751 文献标识码:A 文章编号:1671-7864(2008 02-0029-02 在现代社会通讯技术得到广泛的发展, 无论是广播通信, 还是其他通信, 为了传送信号, 特别是为了远距离传送信号, 要求发射机发射信号具有足够的功率; 同时另一方面, 发射机输出的功率是由电源功率供给转换而来。为节能降耗, 在满足功率输出要求的同时, 必须提高输出效率。传统的甲类( max =50% 及乙类( m ax =78% 功率放大器效率较低, 为进一步提高功率, 高频功率放大器多选择在丙类工作状态。也就是丙类谐振功率放大器。 1 丙类谐振功放基本原理
所谓丙类工作状态是指一个信号周期内, 晶体管集电极在小于半个周期(通角<90 才有电流流过。电路设置丙类状态的目的是降低晶体管基极工作点, 减少管耗, 提高输出功率和效率。 图1为丙类谐振功放原理。为保证丙类工作状态, 图中V BB 为负压, u b =U b m cos t u BE =u b +V BB 晶体管工作在截止和线性放大两种状态下。因此, 晶体管各极电流i b , i c , i e 均为周期余弦脉冲, 可用傅里叶级数展开, 其中i c 傅里叶级数展开为: i c (t =I c0+I c1m cos t +I c2m cos2 t +I cnm cos n t + 式中I c0, I c1m , I c2m , , I cnm 分别为集电极电流的直流分量, 基波分量及各次谐波分量的振幅。利用集电极LC 选频回路作用, 选频出基波分量, 保证了集电极输出与输入之间线性放大关系。同时通过LC 电路的谐振阻抗的调节, 使电路呈现最佳负载阻抗值, 即所谓的调匹配。从而实现丙类谐振功放高效大功率输出要求。 图1 丙类谐振功放基本原理图 2 丙类谐振功放负载特性分析 由图1可知, V BB , u b , V CC 以及负载电阻R ! 的大小均会对电路的输出功率和效率产生影响。由于晶体管集电极为谐振负载, 为追求高效率和大功率, 在电路设计调试中需要改变, 同时R ! 的大小也对晶体管的安全有着直接的影响。下面对丙类谐振功放负载特性进行分析。 利用折线方法画出电路的特性曲线, 如图2所示。其中Q 点由V BB 、V on 、V CC 确定不变, 线AQ 1、线AQ 2、线AQ 3的倒数为R ! 的大小。由图中可以看出, 当线AQ 由右向左移动时, 电路的状态将发生变化。 在线AQ 1区:R ! 较小, V c m 较小, P 0较小, 较低; 在线AQ 2区:R ! 较大, V cm 较大, P 0较大, 较大; 在AQ 3区:R ! 较大, V cm 略增大, P 0较大也较大; 但i c 出现凹陷。把线AQ 1区、线AQ 2区、AQ 3区分别称之为欠压、临界和过压状态。因
丙类谐振功率放大器的原理分析
学号：20095044008 学年论文 学院物理电子工程学院 专业电子科学与技术 年级2009级 姓名杨进 设计题目丙类谐振功率放大器的原理分析 指导教师仓玉萍职称讲师 2012 年 5 月 22 日
目录 摘要 (1) Abstract (1) 引言 (1) 1.谐振功率放大器的特点 (2) 2.丙类功率谐振放大器的理论分析 (2) 2.1电路原理 (2) 2.2电路的参数值的估计 (4) 3.丙类功率放大器性能分析和工作状态的确定 (6) 3.1对功放进行理论分析 (7) 3.2对功放性能进行分析和工作状态的确定 (7) 结论 (9) 参考文献 (10)
丙类谐振功率放大器的原理分析 姓名：杨进学号：20095044008 单位：物理电子工程学院专业：电子科学与技术 指导老师：仓玉萍职称：讲师 摘要：本文分析了丙类功率放大器的电路原理，估计了下电路的相关参数值。对丙类功率放大器的性能进行了分析讨论并对其工作状态做出了基本的确定。 关键词：丙类谐振功率放大器. Class C of the principle of resonant power amplifier Abstract：This paper analyzes the c class power amplifier circuit principle, estimated the circuit under related parameters of the value. In this kind of power amplifier performance are discussed and the work of the state made a basic sure. Key Words: Class C power amplifier for the resonant. 引言 高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。 高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。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，宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器; 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。 功率放大器的任务是供给负载足够大的信号功率，其主要性能指标是输出功率和效率。丙类谐振功率放大器可获得高效率的功率放大。 放大器按晶体管集电极电流流通时间的不同，可分为甲类，乙类，丙类等工作状态，其中丙类工作状态（导通角小于90度的状态）效率最高，但这时晶体管集电极电流波形失真严重。采用LC谐振网络作为放大器的负载，可克服工作在丙类状态所产生的失真，但谐振网络通频带较窄，所以丙类谐振功率放大
谐振功率放大器的工作原理
谐振功率放大器的工作原理 课题: 4.1 概述 4.2 谐振功率放大器的工作原理教学目的: 1.了解高频功率放大器的基本概念和类型 2.掌握高频谐振功率放大器的特点 3.掌握高频谐振功率放大器的工作原理教学重点: 高频功率放大器的基本概念和类型 高频谐振功率放大器的特点教学难点: 高频谐振功率放大器的工作原理教学方法: 讲授 课时: 2学时教学进程 单元四功率放大器概述及电路 4.1 概述 顾名思义,高频功率放大器用于放大器高频信号并获得足够大的输出功率, 常又称为射频功率放大器(Radio Frequency Power Amplifier)。它广泛用于发 射机、高频加热装置和微波功率源等电子设备中。一、高频放大器的分类根据相对工作频带的宽窄不同，高频功率放大器可分为窄带型和宽带型两大类。 1. 窄带型高频功率放大器
通常采用谐振网络作负载，又称为谐振功率放大器。为了提高效率，谐振功率放大器一般工作于丙类状态或乙类状态，近年来出 现了工作在开关状态的丁类状态的谐振功率放大器。 2. 宽带型高频功率放大器 采用传输线变压器作负载。 传输线变压器的工作频带很宽，可以实现功率合成。二、谐振功率放大器的特点 1.采用谐振网络作负载。 2.一般工作在丙类或乙类状态。 3.工作频率和相对通频带相差很大。 4.技术指标要求输出功率大、效率高。 三、高频功率放大器的技术指标 1.输出功率:P O 2.效率:η 3.功率增益:Ap 4.2 谐振功率放大器的工作原理一、丙类谐振功率放大器电路 电路图如4-1所示 图4-1 丙类谐振功率放大器 LC谐振网络为放大器的并联谐振网络。谐振网络的谐振频率为信号的中心频率。作用:滤波、匹配。 V:基极直流电压 BB
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 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 c R L
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=I C0+ I C1m COSωt + I C2M COS2ωt + … + I CnM COSnωt + … bm bb bz U V V COS + = θ 求解方法在此不再叙述。为了获取较大功率和有较高效率，一般取θ=700～800左右。 图中，V1、V2构成了独立的石英晶体振荡电路，为实验提供了稳定的载波信号，大大方便了电路的调整。V3为推动级，为末级功放电路提供足够的激励电压。V4构成丙类谐振放大电路。为了能较好的演示功放电路的负载特性，较为方便的观察脉冲电流，本电路采用了独立的偏置电路，由R P2、R15、R14构成的分压器对-12V进行分压，为功放级提供适当的负偏压，确保工作在丙类状态。R L为负载电阻，在负载电阻和功放电路集电极之间采用变压器电路，以完成负载和集电极之间阻抗变换。在功放输出级电路中设置了三个跳线短路端子J2、J3和J4。J3可完成+12V电源和+6～9V可调电源之间的转换，以观察集电极调制特性以及完成调幅电路的实验。J2是为了观察负载特性而设置的，当J2断开时，在R16上可直接观察到脉冲电流波形，从而可较为直观的观察到负载特性，便于加深对于谐振功率放大电路的理解。而J2短接时，可得到稍大一些的输出电压。J4是为了在集电极回路中加入低频调制信号而设置的。 3．高频功放电路的调谐与调整原则 理论分析表明，当谐振功率放大器集电极回路对于信号频率处于谐振状态时（此时集电极负载为纯电阻状态），集电极直流电流I C0为最小，回路电压U L最大，且同时发生。然而，由于晶体管在高频工作状态时，内部电容C bc的反馈作用明显，上述I C0最小、回路电压U L最大的现象不会同时发生。因此，本实验电路，不单纯采用监视I C0的方法，而采用同时监视脉冲电流i C的方法调谐电路。由理论分析可知，当谐振放大器工作在欠压状态时，i C是尖顶脉冲，工作在过压状态时，i C是凹顶脉冲，而当处于