实验七非线性丙类功率放大器实验报告
丙类高频功率放大器实验
D。放大特性的观察 保持Vcc,Vbb和RL不变,改变输入电压的幅值，观察当信号 幅度从小到大变化时，脉冲电流的变化。
A、负载特性的观察 1、调整到最理想状态，记录欠压，临界与过压三个状态下 的脉冲电流波形，并相应记下其对应输出放大波形其幅值。
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
• 理论分析表明,当放大器工作在谐振状态的时候，负载 为纯电阻状态，集电极直流电流最小，回路电压最大。 但由于实际电路中内部电容的反馈作用，导致这两种 现象不会同时发生。因此，在实验中，不仅要监视集 电极直流电流，同时要监视集电极的脉冲电流来调谐 电路。
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
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%
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。
实验七 丙类谐振功率放大器
实验七 丙类谐振功率放大器一、实验目的1． 进一步掌握高频谐振功率放大器的工作原理。
2． 掌握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。
二、实验使用仪器1．高频调谐功率放大器实验板2．高频信号源、100MHz 双踪示波器、万用表 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通信系统中发送装置的重要组件，它可以将电源供给的直流能量转换为高频交流能量输出，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＝360o，效率η最高为50％，乙类功放的θ＝180o，效率η最高为78.5％，而丙类功放的θ＜90°，效率η最高为100％。
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7-1。
图7-1 高频谐振功率放大器的工作原理图中b u 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7-2所示。
晶体管转移特iL性如图7-2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。
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iC 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 。
丙类高频功率放大器课程设计报告
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：
2021年12月20日
一、设计目的…………………………………………………………………… 1
二、设计思路…………………………………………………………………… 1
三、设计过程…………………………………………………………………… 2
高频功率放大器是发送设备的重要组成局部之一，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局部。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。
基极调制特性是指VCC、Vbm和Re一定，放大器性能随VBB变化的特性。当Vbm一定, VBB自负值向正值方向增大时,集电极电流脉冲不仅宽度增大,而且高度增加，放大器由欠压状态进入过压状态，如图3-2-7所示。
图3-2-6 放大器性能随VCC变化的特性
图3-2-7 放大器性能随VBB变化的特性
放大器随Vbm变化特性曲线，与放大器性能随VBB变化的特性曲线类似，如图3-2-8所示 。
匹配网络介于晶体管和负载之间，在丙类谐振功率放大器电路中的作用非常重要，具有阻抗转换、滤除高次谐波和高频率传送能量的作用。
3.2.4 VBB、Vcm、Vbm、VCC对丙类谐振功率放大器性能影响分析
1 负载特性
所谓谐振功率放大器的负载特性是指VBB、Vbm和VCC一定，放大器性能随Re变化的特性。
实验七丙类功率放大器实验
实验七丙类功率放⼤器实验实验七丙类功率放⼤器实验⼀、实验⽬的：1. 了解谐振功率放⼤器的基本⼯作原理，初步掌握⾼频功率放⼤电路的计算和设计过程；2. 了解电源电压与集电极负载对功率放⼤器功率和效率的影响。
⼆、预习要求：1. 复习谐振功率放⼤器的原理及特点；2. 分析图7-7所⽰的实验电路，说明各元件的作⽤。
三、实验电路说明：本实验电路如图7-7所⽰。
图7-7本电路由两级组成：Q1等构成前级推动放⼤，Q2为负偏压丙类功率放⼤器，R4、R5提供基极偏压（⾃给偏压电路），L1为输⼊耦合电路，主要作⽤是使谐振功放的晶体三极管的输⼊阻抗与前级电路的输出阻抗相匹配。
L2为输出耦合回路，使晶体三极管集电极的最佳负载电阻与实际负载电阻相匹配。
R14为负载电阻。
四、实验仪器：1. 双踪⽰波器2. 万⽤表3. 实验箱及丙类功率放⼤模块4．⾼频信号发⽣器五、实验内容及步骤；1. 将开关拨到接通R14的位置，万⽤表选直流毫安的适当档位，红表笔接P2，⿊表笔接P3；2. 检查⽆误后打开电源开关,调整W使电流表的指⽰最⼩（时刻注意监控电流不要过⼤，否则损坏晶体三极管）；3. 将⽰波器接在TP1和地之间，在输⼊端P1接⼊8MHz幅度约为500mV的⾼频正弦信号，缓慢增⼤⾼频信号的幅度，直到⽰波器出现波形。
这时调节L1、L2，同时通过⽰波器及万⽤表的指针来判断集电极回路是否谐振，即⽰波器的波形为最⼤值，电流表的指⽰I0为最⼩值时集电极回路处于谐振状态。
⽤⽰波器监测此时波形应不失真。
4. 根据实际情况选两个合适的输⼊信号幅值，分别测量各⼯作电压和峰值电压及电流，并根据测得的数据分别计算：1）电源给出的总功率；2）放⼤电路的输出功率；3）三极管的损耗功率；4）放⼤器的效率。
六、实验报告要求：1. 根据实验测量的数值，写出下列各项的计算结果:1）电源给出的总功率；2）放⼤电路的输出功率；3）三极管的损耗功率；4）放⼤器的效率。
2. 说明电源电压、输出电压、输出功率的关系。
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。
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。
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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实验七 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。
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。
甲类功率放大器的o
180＝
θ，效率η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<θ，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<θ，为了不失真地放大信号，它的负载必须是LC 谐振回路。
电路原理图如图7-1(见P.48)所示，该实验电路由两级功率放大器组成。
其中N 4、T 5组成甲类功率放大器，工作在线性放大状态，其中R 14、R 15、R 16组成静态偏置电阻。
N 4、T 6组成丙类功率放大器。
R 18为射极反馈电阻，T 6为谐振回路，甲类功放的输出信号通过R 17送到N 4基极作为丙放的输入信号，此时只有当甲放输出信号大于丙放管N 4基极－射极间的负偏压值时，Q 4才导通工作。
与拨码开关相连的电阻为负载回路外接电阻，改变S 1拨码开关的位置可改变并联电阻值，即改变回路Q 值。
下面介绍甲类功放和丙类功放的工作原理及基本关系式。
1、甲类功率放大器 1) 静态工作点
如图7-1所示，甲类功率放大器工作在线性状态，电路的静态工作点由下列关系式确定：
15R I v EQ EQ =
BQ CQ I I β= V v v EQ BQ 7.0+= 15R I V v CQ CC CEQ -=
2) 负载特性
如图7-1所示，甲类功率放大器的输出负载由丙类功放的输入阻抗决定，两级间通过变压器进行耦合，因此甲类功放的交流输出功率P 0可表示为：
B
H
P P η'
0=
式中，'
H P 为输出负载上的实际功率，B η为变压器的传输效率，一般为B η＝0.75～0.85 图7-2为甲类功放的负载特性。
为获得最大不失真输出功率，静态工作点Q 应选在交流负载线AB 的中点，此时集电极的负载电阻R H 称为最佳负载电阻。
集电极的输出功率P C 的表达式为：
H
cm
cm cm C R V I V P 2
2121=
= 式中，V cm 为集电极输出的交流电压振幅；I cm 为交流电流的振幅，它们的表达式分别为：
CES CQ CC cm V R I V V --=15
式中，V CES 称为饱和压降，约1V
CQ cm I I ≈
图7-2 甲类功放的负载特性
如果变压器的初级线圈匝数为N 1，次级线圈匝数为N 2，则
'
21H
H
B R R N N η= 式中，'
H R 为变压器次级接入的负载电阻，即下级丙类功放的输入阻抗。
3) 功率增益
与电压放大器不同的是功率放大器有一定的功率增益，对于图7-1所示电路，甲类功率放大器不仅要为下一级功放提供一定的激励功率，而且还要将前级输入的信号进行功率放大，功率放大增益Ap 的表达式为
i
P P P A 0
=
其中，P i 为放大器的输入功率，它与放大器的输入电压u im 及输入电阻R i 的关系为
i i im P R V 2=
2、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 v 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。
图7-3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7-3 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7-4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 =-
i
五、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。
表7-2V b＝6V f＝10.7MHz V CC＝5V
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
六、实验报告要求
1、整理实验数据，并填写表7-1、7-2。
2、对实验参数和波形进行分析，说明输入激励电压、负载电阻对工作状态的影响。
3、分析丙类功率放大器的特点、。