高頻功率放大器設計

1、調諧功率放大器設計姓名;丁悅 申太玉班級;電子07434 / 34文檔可自由編輯打印 目錄摘 要 . I ABSTRACT . II1 高頻功率放大器知識簡介 . 11.1 電路工作原理. 11.2 高功放性能分析 . 51.2.1 諧振功率放大器的動態(tài)特性 . 51.2.2 功率放大器的負載特性. 51.2.3 放大器工作狀態(tài)的調整. 62 方案論證 . 93 電路設計與參數(shù)計算. 103.1 設計任務要求. 103.2 參數(shù)計算 . 103.2.1 甲類諧振放大器參數(shù)計算 . 103.2.2 丙類功放的參數(shù)計算. 133.3 單元電路設計. 153.3.1 甲類諧振放大器 . 153.3.

2、2 丙類高功放. 163.4 總體電路圖設計 . 174 電路仿真與結果分析. 184.1 MULTISIM軟件簡介 . 184.2 仿真波形 . 194.2.1 輸入信號波形. 194.2.2 一級甲類放大波形 . 194.2.3 兩級甲類放大波形 . 204.2.4 最終輸出波形. 204.2.5 結果分析 . 215 元件清單 . 226 心得體會.237 參考文獻 . 24 摘 要在通信系統(tǒng)中, 高頻諧振功率放大電路，是無線電發(fā)射機的重要組成部分,它的主要功用是實現(xiàn)對高頻已調波信號的功率放大, 然后經天線將其轉化為電磁波輻射到空間,以實現(xiàn)用無線信道的方式完成信息的遠距離傳送。所以研究高

3、頻功率放大器的主要任務是怎樣以高效率輸出最大的高頻功率。因此, 高頻功放常采用效率較高的丙類工作狀態(tài), 即晶體管集電極電流導通時間小于輸入信號半個周期的工作狀態(tài)，導通角。雖然功率增益比甲類和乙類小，但效率卻比甲類和乙類高。一般可達到80%。 同時, 為了濾除丙類工作時產生的眾多高次諧波分量, 采用LC諧振回路作為選頻網(wǎng)絡, 故稱為高頻諧振功率放大器，顯然,諧振功放屬于窄帶功放電路關鍵詞 ：諧振，功率，信號AbstractIn communications systems, high-frequency harmonic power amplifier circuit, is an import

4、ant part of the transmitter, its main function is to realize the high frequency signal has adjustable power amplifier, then the antenna is transformed into electromagnetic radiation to space, in order to achieve the complete with wireless channels of information. So the high frequency amplifier main

5、 task is how to output the power. Therefore, high frequency amplifier is often used with higher efficiency of the c class work state, namely transistor collector current conduction time than half cycle of input signal, conduction angles. Although power gain than b class and small, but efficiency tha

6、n b class and high. General can achieve 80%. At the same time, in order to filter out the c class work many high order harmonics, adopting LC resonant circuit as frequency selective network, so called high-frequency harmonic oscillator amplifier, apparently, power amplifier circuit narrow-band 。1.調諧

7、功率放大器知識簡介在通信電路中，為了彌補信號在無線傳輸過程中的衰耗要求發(fā)射機具有較大的功率輸 出，通信距離越遠，要求輸出功率越大。為了獲得足夠大的高頻輸出功率，必須采用高頻 功率放大器。高頻功率放大器是無線電發(fā)射沒備的重要組成部分。在無線電信號發(fā)射過程 中，發(fā)射機的振蕩器產生的高頻振蕩信號功率很小，因此在它后面要經過一系列的放大， 如緩沖級、中間放大級、末級功率放大級等，獲得足夠的高頻功率后，才能輸送到天線上 輻射出去。這里提到的放大級都屬于高頻功率放大器的范疇。實際上高頻功率放大器不僅 僅應用于各種類型的發(fā)射機中，而且高頻加熱裝置、高頻換流器、微波爐等許多電子設備 中都得到了廣泛的應用。高頻

8、功率放大器和低頻功率放大器的共同特點都是輸出功率大和效率高，但二者的工 作頻率和相對頻帶寬度卻相差很大， 決定了他們之間有著本質的區(qū)別。低頻功率放大器 的工作頻率低，但相對頻帶寬度卻很寬。例如，自 20 至 20000 Hz，高低頻率之比達 1000 倍。因此它們都是采用無調諧負載，如電阻、變壓器等。高頻功率放大器的工作頻率高（由 幾百 kHz 一直到幾百、幾千甚至幾萬 MHz），但相對頻帶很窄。例如，調幅廣播電臺（5351605 kHz 的頻段范圍）的頻帶寬度為 10 kHz，如中心頻率取為 1000 kHz，則相對頻 寬只相當于中心頻率的百分之一。中心頻率越高，則相對頻寬越小。因此， 高頻

9、功率放 大器一般都采用選頻網(wǎng)絡作為負載回路。由于這后一特點，使得這兩種放大器所選用的工 作狀態(tài)不同：低頻功率放大器可工作于甲類、甲乙類或乙類（限于推挽電路）狀態(tài)；高頻 功率放大器則一般都工作于丙類（某些特殊情況可工作于乙類）。高頻功率放大器是通信系統(tǒng)中發(fā)送裝置的重要組件。按其工作頻帶的寬窄劃分為窄 帶高頻功率放大器和寬帶高頻功率放大器兩種，窄帶高頻功率放大器通常以具有選頻濾波 作用的選頻電路作為輸出回路，故又稱為調諧功率放大器或諧振功率放大器；寬帶高頻功 率放大器的輸出電路則是傳輸線變壓器或其他寬帶匹配電路，因此又稱為非調諧功率放大 器。高頻功率放大器是一種能量轉換器件，它將電源供給的直流能量

10、轉換成為高頻交流輸 出。1.1 電路工作原理利用寬帶變壓器作耦合回路的功放稱為寬帶功放。常用寬帶變壓器有用高頻磁芯繞制 的高頻變壓器和傳輸線變壓器。寬帶功放不需要調諧回路，可在很寬的頻率范圍內獲得線性放大，但效率很低，一般只有 20%左右，一般作為發(fā)射機的中間級，以提供較大的激勵功率。c利用選頻網(wǎng)絡作為負載回路的功放稱為諧振功放。根據(jù)放大器電流導通角èc 的范圍可 分為甲類、乙類、丙類和丁類等功放。電流導通角èc 越小放大器的效率越高。如丙類功放 的è 小于 900， 丙類功放通常作為發(fā)射機的末級，以獲得較大的輸出功率和較高的功率。丙 類諧振功率放大器原理圖如圖

11、1-1 所示。圖 1-1 諧振功率放大器的基本電路諧振功率放大器的特點：（1） 放大管是高頻大功率晶體管，能承受高電壓和大電流。（2） 輸出端負載回路為調諧回路，既能完成調諧選頻功能，又能實現(xiàn)放大器輸出端負載 的匹配。（3） 基極偏置電路為晶體管發(fā)射結提供負偏壓，使電路工作在丙類狀態(tài)。（4） 輸入余弦波時，經過放大，集電極輸出電壓是余弦脈沖波形。晶體管的作用是在將供電電源的直流能量轉變?yōu)榻涣髂芰康倪^程中起開關控制作 用，諧振回路 LC 是晶體管的負載。功率放大器各分壓與電流的關系如圖 1-2 所示。（a） （b）圖 1-2 功率放大器各分壓與電流關系 由于晶體管工作在丙類狀態(tài)，晶體管集電極電流

12、是一個周期性的余弦脈沖 。由傅立葉 級數(shù)可知，一個周期性函數(shù)可以分解為許多余弦波（或正弦波）的疊加 ?？梢詫㈦娏?分解為iC (t ) = I c 0+ I c1mCosùt + IIcnmc 2 mCos2ùt + IcnmCosnùt + （5-4）Ic 0Ic1mIc 2m分別為集電極電流的直流分量、基波分量以及各高次諧波分量的振幅圖5-3iC(t)各次諧波的波形示意圖圖1-3 iC(t)各次諧波的波形示意圖在對諧振功率放大器進行分析與計算時，關鍵在于直流分量和基波分量等前面幾項利用周期函數(shù)傅立葉級數(shù)的公式，可以求出式（5-4）直流分量及各次諧波分量 下面僅

13、列出前面幾項的表達式I= i1 Sinè èCosèð =á (è )c 0c max1 Cosèic max 0I= i1 è Sinè Cosèð =á (è )c1mc max1 Cosèic max 1I c 2 m= ic maxðSin2è Cosè 2Sinè Cosè3(1 Cosè )= ic maxá 2 (è )I c 3m= ic maxðSi

14、n3è Cosè 3Sinè Cosè12(1 Cosè )= ic maxá3 (è )只要知道電流脈沖的最大值和通角即可計算出直流分量、基波分量及各次諧波分量。各次諧波分量變化趨勢是諧波次數(shù)越高，其振幅越小。因此，在諧振放大器中只需研究直 流功率及基波功率。放大器集電極直流電源提供的直流輸入功率為PDC= UCC IC 0諧振功放集電極輸出回路輸出功率等于基波分量在諧振電阻 RP 上的功率為2p = 1 I U= 1 I2 R = 1 U cmo 2 cm1 cm2 cm1 P2 RP集電極的功耗為PC =PDC po1

15、放大器集電極能量轉換效率等于輸出功率與電源供給功率之比ç = po= 1 IC1U cm= 1 î á1 (è ) = 1 î g (è )PDC2 IC 0UCCî =U cm2á0 (è )2其中U1.2 高功放性能分析高頻功率放大器因工作于大信號的非線性狀態(tài)，不能用線性等效電路分析， 工程上 普遍采用解析近似分析方法折線法來分析其工作原理和工作狀態(tài)。1.2.1 諧振功率放大器的動態(tài)特性高頻放大器的工作狀態(tài)是由負載阻抗 Rp、激勵電壓 vb、供電電壓 VCC、VBB 等 4 個參量決定的。 為了闡明各

16、種工作狀態(tài)的特點和正確調節(jié)放大器，就應該了解這幾個參量的變化會使放大器的工作狀態(tài) 發(fā)生怎樣的變化。1.2.2 功率放大器的負載特性如果 VCC、VBB、vb 3 個參變量不變，則放大器的工作狀態(tài)就由負載電阻 Rp 決定。此 時，放大器的電流、輸出電壓、功率、效率等隨 Rp 而變化的特性，就叫做放大器的負載 特性。電壓、電流隨負載變化波形如圖 1-4 所示。圖 1-4 電壓、電流隨負載變化波形5放大器的輸入電壓是一定的，其最大值為 Vbemax，在負載電阻 RP 由小至大變化時，負載線的斜率由小變大，如圖中 123。不同的負載，放大器的工作狀態(tài)是不同的,所得 的 ic 波形、輸出交流電壓幅值、功

17、率、效率也是不一樣的。臨界狀態(tài)時負載線和 eb max 正好相交于臨界線的拐點。放大器工作在臨界線狀態(tài)時， 輸出功率大，管子損耗小，放大器的效率也就較大。欠壓狀態(tài) 時 B 點以右的區(qū)域。在欠壓區(qū)至臨界點的范圍內，根據(jù) Vc=RpIc1，放大器 的交流輸出電壓在欠壓區(qū)內必隨負載電阻 RP 的增大而增大，其輸出功率、效率的變化也 將如此。過壓狀態(tài)時放大器的負載較大，在過壓區(qū)，隨著負載 Rp 的加大，Ic1 要下降，因此放 大器的輸出功率和效率也要減小。根據(jù)上述分析，可以畫出諧振功率放大器的負載特性曲線如圖 1-5 所示。 欠壓狀態(tài)的功率和效率都比較低，集電極耗散功率也較大，輸出電壓隨負載阻抗變化而

18、變化，因此較少采用。但晶體管基極調幅，需采用這種工作狀態(tài)。 過壓狀態(tài)的優(yōu)點是，當負載阻抗變化時，輸出電壓比較平穩(wěn)且幅值較大，在弱過壓時，效率可達最高，但輸出功率有所下降，發(fā)射機的中間級、集電極調幅級常采用這種狀態(tài)。圖 1-5諧振功率放大器的負載特性曲線1.2.3 放大器工作狀態(tài)的調整調整欠壓、臨界、過壓三種工作狀態(tài)，大致有以下幾種方法：改變集電極負載 Rp；改 變供電電壓 VCC；改變偏壓 VBB；改變激勵 Vb。改變 Rp，但 Vb、VCC、VBB 不變當負載 電阻 Rp 由小至大變化時，放大器的工作狀態(tài)由欠壓經臨界轉入過壓。在臨界狀態(tài)時輸出功率最大。改變 VCC，但 Rp、Vb、VBB 不

19、變當集電極供電電壓 VCC 由小至大變化時，放大器的工作狀態(tài)由過壓經臨界轉入欠壓。Vcc 變化時對工作狀態(tài)的影響如圖 1-6 所示：圖 1-6 Vcc 變化是對工作狀態(tài)的影響在過壓區(qū)中輸出電壓隨 VCC 改變而變化的特性為集電極調幅的實現(xiàn)提供依據(jù)；因為在 集電極調幅電路中是依靠改變 VCC 來實現(xiàn)調幅過程的。改變 VCC 時，其工作狀態(tài)和電流、 功率的變化如圖 1-7 所示。圖 1-7 改變 VCC 時工作狀態(tài)和電流、功率的變化VCC、VBB、Rp 不變，Vbm 變化。當 Vbm 自 0 向正值增大時，使集電極電流脈沖的高度和寬度增大，放大器的工作狀態(tài)由欠壓進入過壓狀態(tài)。當 Vbm 自 0 向

20、正值增大時，使集電極電流脈沖的高度和寬度增大，放大器的工作狀態(tài)由欠壓進入過壓狀態(tài)。諧振功放的放大 特性是指放大器性能隨 Vbm 變化的特性，其特性曲線如圖 1-8 所示。圖 1-8 Vbm 變化的特性2 方案論證在 “低頻電子線路”課程中已知，放大器可以按照電流導通角的不同，將其分為甲、 乙、丙三類工作狀態(tài)。甲類放大器電流的流通角為 360 度，適用于小信號低功率放大。乙 類放大器電流的流通角約等于 180 度；丙類放大器電流的流通角則小于 180 度。乙類和丙 類都適用于大功率工作。丙類工作狀態(tài)的輸出功率和效率是三種工作狀態(tài)中最高者。高頻功率放大器大多工作 于丙類。但丙類放大器的電流波形失真

21、太大，因而只能用于采用調諧回路作為負載的諧振 功率放大。由于調諧回路具有濾波能力，回路電流與電壓仍然極近于正弦波形，失真很小。可是若僅僅是用一個功率放大器，不管是甲類或者丙類，都無法做到如此大的功率放 大。綜上，確定電路設計由兩個模塊組成，第一模塊是兩級甲類放大器，第二模塊是一工 作在丙類狀態(tài)的諧振放大器，其作為功放輸出級最好能工作在臨界狀態(tài)，因為此時輸出交流功率最大，效率也較高，一般認為此工作狀態(tài)為最佳工作狀態(tài)。電路設計與參數(shù)計算3.1 設計任務要求設計一高頻功率放大器，要求的技術指標為：輸出功率 Po125mW，工作中心頻率fo=6MHz，ç >65%，已知：電源供電為 1

22、2V，負載電阻,RL=51，晶體管用 2N2219，其主要參數(shù)：Pcm=1W,Icm=750mA,VCES=1.5V,fT=70MHz,hfe10，功率增益 Ap13dB（20 倍）。3.2 參數(shù)計算3.2.1 甲類諧振放大器參數(shù)計算實驗電路，它是由兩級小信號諧振放大器組成的推動級和末級丙類諧振功率放大器構成，其中VT1和VT2組成甲類功率放大器，晶體管VT3組成丙類諧振功率放大器，這兩類功率放大器的應用十分廣泛，下面簡要介紹它們的工作原理及基本計算方法。(一)、甲類功率放大器1、靜態(tài)工作點晶體管VT1組成甲類功率放大器，工作在線性放大狀態(tài)。其中R1和R2為基極偏置電阻；R5為直流負反饋電阻；

23、它們共同組成分壓式偏置電路以穩(wěn)定放大器的靜態(tài)工作點。R4為交直流負反饋電阻，可以提高放大器的輸入阻抗，穩(wěn)定增益。電路的靜態(tài)工作點由下列關系式確定： (2-1) (2-2) (2-3) (2-4)2、動態(tài)特性所謂動態(tài)特性，指放大器在激勵信號作用下的工作狀態(tài)，這里以負載特性為主要研究對象。如圖2-1所示，前級放大器的負載由后級放大器的輸入阻抗決定。以第一級甲類功放為例，它與第二級甲類功放通過變壓器進行耦合，因此其交流輸出功率可表示為： 為獲得最大不失真輸出功率，靜態(tài)工作點Q應選在交流負載線AB的中點，此時集電極的負載電阻稱為最佳匹配負載。集電極的輸出功率的表達式為 (2-6)式中，為集電極輸出的交

24、流電壓振幅，為交流電流的振幅，它們的表達式分別為 (2-7)式中，稱為飽和壓降，一般為1V左右。 (2-8)如果變壓器的初級線圈匝數(shù)為N1，次級線圈匝數(shù)為N2，由式(2-5)、(2-6)可得 (2-9)式中，為變壓器次級接入的負載電阻，及第二級甲類功放的輸入阻抗。3、功率增益與電壓放大器不同的是，功放應有一定的功率增益，對于圖2-1所示電路，甲類功放不僅要為下一級功放提供一定的激勵功率，而且還需將前級輸入的信號進行功率放大，功率增益的表達式為 (2-10)式中，為功放的輸入功率，它與功放的輸入電壓振幅及輸入電阻的關系為 (2-11)式中，可表示為 (2-12)式中，為晶體管共射極組態(tài)的輸入電阻

25、，高頻工作時，可認為它近似等于晶體管的基區(qū)體電阻。為晶體管共射極組態(tài)的電流放大系數(shù)，在高頻情況下它是復數(shù)，可近似取值為晶體管直流電流放大系數(shù)設置靜態(tài)工作點由于放大器是工作在小信號放大狀態(tài)，放大器工作電流 I CQ 一般在 0.82mA 之間選取為宜。設計電路取I c = 1.5mA ，設 Re = 1K 。因為：V= IR而 I I所以：V= 1.5mA ×1K = 1.5VEQEQ eCQEQEQ因為：V= V+ V(硅管的發(fā)射結電壓V為 0.7V)BQEQBEQ所以VBQ = 1.5V + 0.7V = 2.2V因為：VCEQ = VCC VEQ所以：VCEQ = 12V 2.2

26、V = 9.8V因為：Rb 2 = VBQ /(5 10)I BQ而I BQ = I CQ / â = 1.5mA / 50 = 0.03mA則：Rb 2 = VBQ / 10I BQ = 2.2V / 0.3 = 7.3K取標稱電阻 8.2K 因為：Rb1 = (VCC VBQ ) /VBQ Rb 2則：Rb1 = (12V 2.2V ) / 2.2V 8.2K = 36.5K 考慮調整靜態(tài)電流 I CQ 的方便， Rb1 用 22K 電位器與 15K 電阻串聯(lián)。諧振回路參數(shù)計算1）回路中的總電容 C因為：f o =2ð1LC則:CÓ =1(2ð fo

27、)2 L= 150.35 pf2）回路電容 C因有取 C 為標稱值 140pf,與 5-20Pf 微調電容并聯(lián)3）求電感線圈 N2 與 N1 的匝數(shù)： 根據(jù)理論推導，當線圈的尺寸及所選用的磁心確定后，則其相應的參數(shù)就可以認為是一個確定值，可以把它看成是一個常數(shù)。此時線圈的電感量僅和線圈匝數(shù)的平方成正比，L = KN 2式中：K-系數(shù)，它與線圈的尺寸及磁性材料有關；N-線圈的匝數(shù)一般 K 值的大小是由試驗確定的。當要繞制的線圈電感量為某一值 Lm 時，可先在骨 架上(也可以直接在磁心上)纏繞 10 匝，然后用電感測量儀測出其電感量 LO ，再用下面的公式求出系數(shù) K 值：K = L/ N 2oo

28、實驗中，L 采用帶螺紋磁芯、金屬屏蔽罩的 10S 型高頻電感繞制。在原線圈骨架上用0.08mm 漆包線纏繞 10 匝后得到的電感為 2uH。由此可確定K = L/ N 2 = 2 ×106 / 102 = 2 ×108 H / 匝OO要得到 4 uH 的電感，所需匝數(shù)為L4 ×106N = m = 14 匝K2 ×108最后再按照接入系數(shù)要求的比例，來繞變壓器的初級抽頭與次級線圈的匝數(shù)。因有N1 = p1 N 2 ，而 N 2 = 14 匝。則：帶寬的確定 由于N1 = 0.3 14 = 4.5 匝0Bw0.7 = fQLQL =其中1ù Lg

29、 Ó確定耦合電容與高頻濾波電容：耦合電容 C1、C2 的值，可在 1000 pf0.01uf 之間選擇 ，一般用瓷片電容。旁路電 容 Ce 、C3、C4 的取值一般為 0.01-1F，濾波電感的取值一般為 220-330uH。3.2.2 丙類功放的參數(shù)計算c確定功放的工作狀態(tài)丙類高頻功率放大器可工作在欠壓狀態(tài)、過壓狀態(tài)和臨界狀態(tài)。因欠壓狀 態(tài)效率低，而過壓狀態(tài)嚴重失真，諧波分量大，為盡可能兼顧輸出大功率、高效率，一般選用臨 界狀態(tài)，其電流流通角è 在 600900 范圍。c現(xiàn)設è =700。在晶體管功率放大器中，可以通過改變激勵電壓、基極偏壓、集電極負載、集電極直

30、流供電電壓來改變放大器的工作狀態(tài)。集電極電流余弦脈沖直流 ICO 分解系數(shù)(700 ) = 0.25 ，集電極電流余弦脈沖基波 ICM11分解系數(shù)，á (700 ) = 0.44 。設功放的輸出功率為 0.5W。 功率放大器集電極的等效電阻為：Rp =集電極基波電流振幅為：2(Vcc VCES )o2P =(12 1.5)22(0.5)W = 110Icm1 =集電極電流脈沖的最大振幅為：2Po / Rp= 95mAIc max = Icm1 / á1 (èc ) = 95mA / 0.44 = 216mA集電極電流脈沖的直流分量為：Ico = Ic max &#

31、215;áo (èc ) = 216 × 0.25 = 54mA電源提供的直流功率為：PD = VCC ICO = 12V × 54mA =0.65w則輸入功率：Pi = Po / Ap = 0.5 / 20 = 25mV基極余弦脈沖電流的最大值（設 3DA1 的 â =10）B1m Bm 1I Bm = Icm â = 21.6mA基極基波電流的振幅為：得基極輸入的電壓振幅為：（2）基極偏置電路計算 因I = I á (700 ) = 9.5mAVBm = 2Pi / I B1m = 5.3VV = Vcosè

32、V= 5.3 cos 700 = 1.1V因V = IREbmcZ則有：ECO ER = V / I= 1.1/(54 ×103 ) = 20EEco取高頻旁路電容 C E 2 = 0.01 pf（3）計算諧振回路與耦合線圈的參數(shù)輸出采用 L 型匹配網(wǎng)路，Rp = 110, RL = 51pLLR = (1 + Q 2 )Rù=LQL RL S20= 1.076 × 512ð × 6 ×106H = 1.46µ HLp = (1 +12 )LSQL= (1 +11.0762) ×1.46 = 2.72µ

33、HC =1P4ð 2 f 2 L=14 × 3.142 × 62 × 2.72 ×106pF = 259 pF匹配網(wǎng)路的電感 L 為1.46µ H ，電容 C 為 259 pF 。（4）電源去耦濾波元件選擇高頻電路的電源去耦濾波網(wǎng)絡通常采用 型 LC 低通濾波器，濾波電感 0 可按經驗取50100H，濾波電感一般取 0.01F。電路如圖3-1（見電路板）按圖接好實驗板所需電源，將C、D兩點短接，利用高頻信號發(fā)生調回路諧振頻率，使其諧振在6.5MHz的頻率上。2加負載50，從CD端測電流。在輸入端信號頻率6.5MHz，信號=120mV，

34、測量各工作電壓，同時用示波器測量輸入，輸出峰值電壓，將測量值填入表3.1內。  圖3-1 功率放大器電路（丙類）原理圖(、靜態(tài)測量Vb(V)Ve(V)Vc(V)Vce(V)結論：BG10.10.20.3BG20.10.20.3BG3.0.10.20.3動態(tài)測量Vb(V)Ve(V)Vc(V)Vce(V)BG3 (4) 根據(jù)實驗測量數(shù)據(jù)結果，分析甲類高頻電壓放大器與丙類諧振功率放大器直流靜態(tài)的區(qū)別。 兩級甲類前置放大器的調整與測量 、基本條件：Vcc=+12V RL =120載波信號：頻率fo=6.5MHZ 幅度VI=80-100mV 等幅波 高頻信號發(fā)生器輸出頻率為 6.5MHz、峰-

35、峰值為 80-100mV的等幅波，并連接到“高頻功率放大器”實驗板的輸入（IN）端上，用示波器CH1探頭檢測。 將“高頻功率放大器實驗板”上的“ C、D” 兩點斷開。然后把示波器CH2探頭接 A 點，（監(jiān)測第 1 級輸出），調 C2 （或微調高頻信號發(fā)生器頻率旋鈕）使輸出正弦波幅度最大，從而相應的回路諧振。 再把示波器探頭移至B點，（監(jiān)測第 2 級輸出），調 C6（或微調高頻信號發(fā)生器頻率旋鈕） 使輸出正弦波幅度最大，從而相應的回路諧振。需要時，亦可把示波器探頭接在 B點上，再反復調節(jié) C2、C6（或微調高頻信號發(fā)生器頻率旋鈕），使輸出幅度最大。 記錄測試結果數(shù)據(jù)： (1) 諧振頻率fo= (

36、2) 輸入/輸出信號波形與幅度。末級諧振功率放大器（丙類）調整與測量 丙類功放的調諧 連通“高頻功率放大器”上的“C、D”端點。 示波器“ CH1” 連接到“高頻功率放大器”實驗板的“B”點上； 示波器”CH2”探頭連接到“高頻功率放大器”實驗板的“OUT”點上。 適當微調輸入信號的頻率（即高頻信號發(fā)生器頻率旋鈕），使輸出電壓波形（OUT 點）最大且不失真，即回路諧振。 記錄測試結果數(shù)據(jù)： (1) 諧振頻率fo= (2) 分別記錄諧振時的“B”點、“OUT”點與功放的“Ie”（集電極余弦脈沖）電流波形與幅度。 丙類功放動態(tài)直流狀態(tài)的測量在功放諧振的狀態(tài)下，用萬用表直流電壓檔分別測量“高頻功率放

37、大器”電路單元中的V3晶體管的各級電壓，將測試結果記錄于表2.1中。丙類功率放大器調諧特性測定測試條件：Vcc=+12V RL =120 輸入信號頻率=諧fo高功放處于最佳諧振狀態(tài)。 按表2-2所列要求，以諧振頻率作標準，并以0.2MHZ為步進,，改變高信器的輸入信號的頻率，保持輸入信號幅度（V2的B點）不變，記錄各頻率點的輸出電壓值，得出結論。 表2-2F(MHz)465465465fo465465465Vi(V)45678910Vo(V)45678910結論 丙類功率放大器的負載特性測定測試電路框圖參見圖2-3所示：測試條件：Vcc=+12V RL =120 輸入信號頻率=諧振頻率fo 使

38、高功放處于最佳諧振狀態(tài)。 用示波器“ CH1”探頭檢測“高頻功率放大器”實驗板的“Ie”波形； 用示波器”CH2”探頭檢測“高頻功率放大器”實驗板的“OUT”波形。 適當調整高頻信號發(fā)生器的輸出信號幅度，使放大器處于過壓工作狀態(tài)，即使Ie出現(xiàn)雙峰，并記錄此時的電流波形。 改變負載（用連接線），使負載電阻依次變?yōu)?550。觀察并記錄不同負載時的電流波形。 根據(jù)實驗測量數(shù)據(jù)的結果，說明什么是高功放的負載特性？5丙類功率放大器放大特性測定測試條件：Vcc=+12V RL =120 輸入信號頻率=諧振頻率fo 使高功放處于最佳諧振狀態(tài)。 用示波器“ CH1”探頭檢測“高頻功率放大器”實驗板的“Ie”波

39、形； 用示波器”CH2”探頭檢測“高頻功率放大器”實驗板的“OUT”波形。 適當調整高頻信號發(fā)生器的輸出信號幅度旋鈕，使放大器處于欠壓工作狀態(tài)，即Ie出現(xiàn)尖頂余弦脈沖，注意觀測此時輸出信號幅度隨輸入信號幅度變化的特點（輸出信號與輸入信號變化成正比）。 緩慢增大輸入信號幅度，使放大器處于欠、臨界工作狀態(tài)，即Ie由尖頂余弦脈沖變化到即將出現(xiàn)雙峰的時刻，注意觀測此時輸出信號幅度與輸入信號幅度變化的特點（輸出信號最大）。 繼續(xù)增大輸入信號幅度。當輸入信號幅度增大到一定程度時，放大器將由臨界進入到過壓工作狀態(tài)，即Ie由尖頂余弦脈沖變化到集電極電流脈沖則出現(xiàn)凹陷的雙峰，注意觀測此時輸出信號幅度與輸入信號幅

40、度變化的特點（輸出電壓振幅增長緩慢）。.6 丙類功率放大器主要性能測量測試電路框圖參見圖2-3所示：測試條件：Vcc=+12V RL =75 輸入信號頻率=諧振頻率fo 使高功放處于最佳諧振狀態(tài)。 按表2-3所列要求，測試并記錄相應的數(shù)據(jù)。 表2-3Fo= 實測實測計算RL=75VbVeVceViVoIoIcP=PoPc丙類放大器 依據(jù)測試數(shù)據(jù)，計算出本諧振功率放大器的主要性能指標。其中：Vi：輸入電壓峰峰值 (BG3基極處) Vo：輸出電壓峰峰值 （BG3的輸出）Io：發(fā)射極直流電壓÷發(fā)射極電阻值 （10）Ic: 集電極回路測量的電流 P=：電源供給的直流功率（P= = Vcc*I

41、o） Pc：為管子損耗功率（PcIcVce） Po：輸出功率 （po=1/2(Vo2/RL) :高功放效率 （po/p=）3.3 單元電路設計3.3.1 甲類諧振放大器根據(jù)設計要求與參數(shù)計算設計的一級甲類諧振放大器如圖 3-2 所示。通過選定基極偏 置電阻值等方面使晶體管 Q1 工作在甲類狀態(tài)，其中 L、C3、C4、R6 構成選頻回路，通過 調節(jié)可調電容 C3 使調諧回路選出與輸入信號源相同的頻率，在調諧回路中并聯(lián)一電阻 R， 減小回路品質因數(shù)從而加寬通頻帶。圖 3-2 一級甲類放大電路設計為了提高增益，本次電路采用了兩級甲類放大，其級聯(lián)的單元電路如圖 3-3 所示。選 頻回路參數(shù)選擇一致。采用級聯(lián)的方式是犧牲通頻帶來換取高的電壓增益的。圖 3-3 兩級甲類放大電路設計3.3.2 丙類高功放由上述丙類功放參數(shù)計算結果結合丙類功放的理論知識設計的單元電路如圖 3-4 所 示。圖 3-4 丙類功放原理圖3.4 總體電路圖設計設計的總體電路圖如圖 3-5 所示，圖 3-5 設計總圖4.2 仿真波形4.2.1 輸入信號波形輸入波