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非線性丙類功率放大器 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 姓名： 學(xué)號(hào)： 班級(jí)： 日期： 非線性丙類功率放大器實(shí)驗(yàn) 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1. 了解丙類功率放大器的基本工作原理，掌握丙類放大器的調(diào)諧特性以及負(fù)載改變時(shí)的動(dòng)態(tài)特性。 2. 了解高頻功率放大器丙類工作的物理過程以及當(dāng)激勵(lì)信號(hào)變化對(duì)功率放大器工作狀態(tài)的影響。 3. 比較甲類功率放大器與丙類功率放大器的功率、效率與特點(diǎn)。 二、 實(shí)驗(yàn)基本原理 非線性丙類功率放大器的電流導(dǎo)通角，效率可達(dá)到80%，通常作為發(fā)射機(jī)末級(jí)功放以獲得較大的輸出功率和較高的效率。特點(diǎn)：非線性丙類功率放大器通常用來放大窄帶高頻信號(hào)(信號(hào)的通帶寬度只有其中心頻率的1％或更小)，基極偏置為負(fù)值，電流導(dǎo)通角，為了不失真地放大信號(hào)，它的負(fù)載必須是LC諧振回路。 丙類功率放大器 丙類功率放大器的基極偏置電壓VBE是利用發(fā)射極電流的直流分量IEO（≈ICO）在射極電阻上產(chǎn)生的壓降來提供的，故稱為自給偏壓電路。當(dāng)放大器的輸入信號(hào)為正弦波時(shí)，集電極的輸出電流iC為余弦脈沖波。利用諧振回路LC的選頻作用可輸出基波諧振電壓vc1,電流ic1。圖8-3畫出了丙類功率放大器的基極與集電極間的電流、電壓波形關(guān)系。分析可得下列基本關(guān)系式： 式中，為集電極輸出的諧振電壓及基波電壓的振幅；為集電極基波電流振幅；為集電極回路的諧振阻抗。 式中，PC為集電極輸出功率 式中，PD為電源VCC供給的直流功率；ICO為集電極電流脈沖iC的直流分量。 放大器的效率為 負(fù)載特性 當(dāng)放大器的電源電壓＋VCC，基極偏壓vb，輸入電壓(或稱激勵(lì)電壓)vsm確定后，如果電流導(dǎo)通腳選定，則放大器的工作狀態(tài)只取決于集電極回路的等效負(fù)載電阻Rq。諧振功率放大器的交流負(fù)載特性如圖8-4所示 由圖可見，當(dāng)交流負(fù)載線正好穿過靜態(tài)特性轉(zhuǎn)移點(diǎn)A時(shí)，管子的集電極電壓正好等于管子的飽和壓降VCES，集電極電流脈沖接近最大值Icm。 此時(shí)，集電極輸出的功率PC和效率都較高，此時(shí)放大器處于臨界工作狀態(tài)。Rq所對(duì)應(yīng)的值稱為最佳負(fù)載電阻，用R0表示，即 當(dāng)Rq﹤R0時(shí)，放大器處于欠壓狀態(tài)，如C點(diǎn)所示，集電極輸出電流雖然較大，但集電極電壓較小，因此輸出功率和效率都較小。當(dāng)Rq﹥R0時(shí)，放大器處于過壓狀態(tài)，如B點(diǎn)所示，集電極電壓雖然比較大，但集電極電流波形有凹陷，因此輸出功率較低，但效率較高。為了兼顧輸出功率和效率的要求，諧振功率放大器通常選擇在臨界工作狀態(tài)。判斷放大器是否為臨界工作狀態(tài)的條件是： 本實(shí)驗(yàn)電路原理圖如下圖所示， 該實(shí)驗(yàn)電路由兩級(jí)功率放大器組成。其中Q3（3DG12）、T6組成甲類功率放大器，工作在線性放大狀態(tài)，其中RA3、R14、R15組成靜態(tài)偏置電阻，調(diào)節(jié)RA3可改變放大器的增益。W1為可調(diào)電阻，調(diào)節(jié)W1可以改變輸入信號(hào)幅度，Q4（3DG12）、T4組成丙類功率放大器。R16為射極反饋電阻，T4為諧振回路，甲類功放的輸出信號(hào)通過R13送到Q4基極作為丙放的輸入信號(hào)，此時(shí)只有當(dāng)甲放輸出信號(hào)大于丙放管Q4基極－射極間的負(fù)偏壓值時(shí)，Q4才導(dǎo)通工作。與撥碼開關(guān)相連的電阻為負(fù)載回路外接電阻，改變S1撥碼開關(guān)的位置可改變并聯(lián)電阻值，即改變回路Q值。 三、 實(shí)驗(yàn)儀器 高頻電子線路實(shí)驗(yàn)箱； 雙蹤示波器； 高頻信號(hào)發(fā)生器； 萬用表。 四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 1. 測(cè)試調(diào)諧特性 在前置放大電路出入J3處輸入頻率=10.7MHz(Vp-p≈50mV)的高頻信號(hào)，調(diào)節(jié)W1和中周T6，使TP6處信號(hào)的電壓幅值為2V左右，S1全部拔下，改變輸入信號(hào)頻率，從9MHz～15MHz（以1MHz為步進(jìn)）記錄TP6處的輸出電壓值，填入下表。 fi 9MHz 10MHz 11MHz 12MHz 13MHz 14MHz 15MHz V0 (V) 1.16 2.7 2 1.1 0.8 0.66 0.55 當(dāng)輸入激勵(lì)電壓頻率達(dá)到諧振頻率時(shí)，輸出電壓達(dá)到最大值。 2. 測(cè)試負(fù)載特性 在前置放大電路中輸入J3處輸入頻率＝10.7MHz（Vp-p≈50mV）的高頻信號(hào)，調(diào)節(jié)W1使TP6處信號(hào)約為2V，調(diào)節(jié)中周使回路調(diào)諧（調(diào)諧標(biāo)準(zhǔn)：TH4處波形為對(duì)稱雙峰）。 將負(fù)載電阻轉(zhuǎn)換開關(guān)S1依次從1—4撥動(dòng)，用示波器觀測(cè)相應(yīng)的Vc值和Ve波形，分析負(fù)載對(duì)工作狀態(tài)的影響。 　 Vb＝2V f＝10.7MHz VCC＝5V RL(Ω) 100 330 820 ∞ VcP-P(V) 3.2 4 3.6 3.8 VeP-P(V) 0.45 0.46 0.5 0.48 隨著RL 的增大，非線性丙類功率放大器從欠壓狀態(tài)變?yōu)榕R界狀態(tài)，最后變?yōu)檫^壓狀態(tài)。最佳負(fù)載電阻。 當(dāng)RL﹤R0時(shí)，放大器處于欠壓狀態(tài)，集電極輸出電流雖然較大，但集電極電壓較小，因此輸出功率和效率都較小。當(dāng)RL﹥R0時(shí)，放大器處于過壓狀態(tài)，集電極電壓雖然比較大，但集電極電流波形有凹陷，因此輸出功率較低，但效率較高。 五、 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)注意三極管金屬外殼的升溫情況，必要時(shí)，可暫時(shí)降低高訊儀輸出電平。 六、 思考題 1、 丙類放大器的特點(diǎn)是什么？為什么要用丙類放大器？ 答：（1）特點(diǎn)：非線性丙類功率放大器通常用來放大窄帶高頻信號(hào)(信號(hào)的通帶寬度只有其中心頻率的1％或更小)，基極偏置為負(fù)值，電流導(dǎo)通角，為了不失真地放大信號(hào)，它的負(fù)載必須是LC諧振回路。 （2）非線性丙類功率放大器的電流導(dǎo)通角，效率可達(dá)到80%，通常作為發(fā)射機(jī)末級(jí)功放以獲得較大的輸出功率和較高的效率。 2、 影響功率放大器功率和效率的主要電路參數(shù)是什么？ 答：基極電流、基極電壓、諧振阻抗。 七、 實(shí)驗(yàn)體會(huì) 通過此次實(shí)驗(yàn)，我了解了非線性丙類功率放大器的工作原理，熟悉了高頻實(shí)驗(yàn)箱、示波器等儀器的操作，一方面加深了我對(duì)課本理論知識(shí)的理解，另一方面，提高了我的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手操作能力，為知識(shí)的學(xué)以致用打下了一定的基礎(chǔ)。本次實(shí)驗(yàn)也培養(yǎng)了我獨(dú)立分析問題，解決問題的能力，當(dāng)實(shí)驗(yàn)中遇到問題時(shí)，能夠及時(shí)冷靜下來，結(jié)合相關(guān)知識(shí)，找出問題出現(xiàn)的原因。 6