1、高频电子线路实验高频功率放大器理工大学现代科技学院 高频电子线路 课程 实验报告 专业班级 信息13-1 学 号 2013100 姓 名 0 指导教师 颖 实验名称 高频功率放大器 专业班级 信息13-1班 学号 20131009 0 成绩 实验四 高频功率放大器 7-1 高频功率放大器基本工作原理 一、 高频功率放大器的原理电路 高频功放的电原理电路图如图7-1所示(共发射极放大器) 它主要是由晶体管、LC谐振回路、直流电源和等组成,为前级供给的高频输出电压,也称激励电压。 二、高频功率放大器的特点 1、高频功率放大器通常工作在丙类(C类)状态。 通角的定义:集电极电流流通角度的一半叫通角。
2、 甲类(A类)=180度,效率约50%; 乙类(B类)=90度,效率可达78%; 甲乙类(AB类)90180度,效率约50%78%; 丙类(C类)Ec2时,放大器工作于欠压状态;Ec=Ec2时,放大器工作于临界状态;EcEc2时,放大器工作于过压状态。即当Ec由大变小时, 放大器的工作状态由欠压进入过压,波形也由余弦脉冲波形变为中间凹陷的脉冲波。 7-2 高频功率放大器实验电路 高频功率放大器实验电路如图7-6所示。 7-3 高频功率放大器实验容和实验步骤 一、实验容 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、测试负载变化时三种状态(欠压、临界
3、、过压)的余弦电流波形; 4、观察激励电压、集电极电压变化时余弦电流脉冲的变化过程; 5、观察功放基极调幅波形。 二、实验步骤 1、实验准备 在实验箱主板上装上高频放大与射频发射模块,接通电源即可开始实验。 2、测试前置放大级输入、输出波形 高频信号源频率设置为6.3MHZ,幅值峰-峰值300mV左右,用铆孔连接到11p01,模块上开关11k01至“OFF”,用示波器测试11p01和11TP02的波形的幅值,并计算其放大倍数。由于该集电极负载是电阻,设有选频作用。 3、激励电压、电源电压及负载变化对丙类功放工作状态的影响 (1)激励电压Ub对放大器工作状态的影响 开关11k01置“on”,11
4、k03置“右侧”,11k02往下拨。保持集电极电源电压Ec=6v,负载电阻=8K不变。 高频信号源频率1.9MHZ左右,幅度200mv(峰-峰值),连接至功放模块输入端(11p01)。示波器CH1接11TP03,CH2接11TP04。调整高频信号源频率,使功放谐振即输出幅度(11TP03)最大。改变信号源幅度,即改变激励信号电压Ub,观察11TP04电压波形。信号源幅度变化时,应观察到欠压、临界、过压脉冲波形。波形如图7-7所示 实际观察到的波形如下图:(上11TOP03,下11TOP04) 过压状态波形 弱过压状态波形欠压状态波形 临界状态波形(2)集电极电源电压Ec对放大器工作状态的影响
5、保持激励电压Ub(11TP01电压为200mv峰-峰值)、负载电阻=8K不变,改变功放集电极电压Ec(调整11w01电位器,是Ec为5-10v变化),观察11TP04电压波形。调整电压Ec时,任可观察到图7-7的波形,但此欠压波形幅度比临界时稍大。 实际观察到的波形如下图:(上11TOP03,下11TOP04) 欠压状态波形 临界状态波形 过压状态波形 (3)负载电阻变化对放大器工作状态的影响 保持功放集电极电压Ec=6v,激励电压(11TP01电压为150mv峰-峰值)不变,改变负载电阻(调整11w02电位器,注意11k04至“ON”),观察11TP04电压波形。欠压时的波形幅度比临界时大。
6、测出欠压、临界、过压时负载电阻的大小。测试电阻时必须将11k04拨至“OFF”,测试后再拨至“on”。 实际观察到的波形如下图:(上11TOP03,下11TOP04)欠压状态波形 临界状态波形过压状态波形4.功放调谐特性测试 11k01置“ON”,11k02往下拨,11k03置“左侧”,拔掉11k05跳线器。高频信号源接入前置级输入端(11p01),峰-峰值800mv。以6.3 MHZ的频率为中心点,以200KHZ为频率间隔,向左右两侧画出6个频率测量点,画出一个表格。设计的表格如下: f(MHZ)5.15.35.55.75.96.16.36.56.76.97.17.37.5Vc(Vp-p)/
7、V4.004.635.035.034.674.230.2284.073.833.753.723.683.72 高频信号源按照表格上的频率变化,幅度峰-峰值为800mv左右(11TP01),用示波器测量11TP03的电压值。测出与频率频率相对应的电压值填入表格,然后画出频率与电压的关系曲线。 3、实验结果分析(1)电源电压对工作状态的影响:当Vcc时,放大器工作状态由欠压状态临界状态过压状态过渡。高频功率放大器工作在过压状态时,基波电压振幅UC与集电极电源电压Vcc成线性变化。增加Vcc可以提高集电极电压利用系数,提升集电极电压输出功率。当增大输入激励电压Vbb时,放大器工作状态由欠压状态临界状
8、态过压状态过渡。高频功率放大器工作在欠压状态时,基波电压振幅UC与基极偏置电压Ubb成线性变化。随着R从小变大,放大器将由欠压状态临界状态过压状态过渡。过压区与欠压区,集电极输出功率都比较小,要使高频功率放大器给出足够大的功率,只有工作在临界状态才能保持最好的能量关系。结合数据和图形可以看出:RLUC,Ve基本保持不变。基波电压UC为余弦波,当RL下降到一定值时,输出端波形开始产生失真。当RL在过压区时,UC变化减小,随着RL的增大仍有所增加。(2)丙类功率大器是指其集电极电流导通时间小于半个周期的放大状态,导通角小于90度。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。且随着RL的增大,输出功率也有所增加。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。由测得调谐特性数据可知:工作频率高,由实验数据得B=1.3MHZ可知:相对频带很窄。 四、实验总结通过这次高频功率放大器的实验,我了解了它的高频功率放大器工作原理,在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,当然在实验操作中因为有太多外界因素,和我自身对仪器不熟悉,操作不熟练导致的最终结果不太理想,我以后会继续努力的。