高頻功率放大電路實(shí)驗(yàn)

課程名稱： 高頻電子線路 題 目： 高頻功率放大電路仿真 學(xué)生姓名： 專 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 日 期： 2013 年 6 月 16 日 實(shí)驗(yàn)九 高頻功率放大電路一、實(shí)驗(yàn)原理高頻功率放大電路通常用在發(fā)射級(jí)末級(jí)功率放大電路和末前級(jí)功率放大電路中，主要對(duì)高頻小信號(hào)低功率進(jìn)行放大，使其達(dá)到發(fā)射功率的要求。高頻功率放大電路如圖 9-1 所示，其電路特點(diǎn)是：晶體管工作在丙類，負(fù)載為并聯(lián)諧振回路，調(diào)諧在輸入信號(hào)的功率上起濾波和阻抗匹配的作用。圖 9 -1 高頻功率放大電路 1 、集電極電流 Ic 與輸入信號(hào)之間的非線性關(guān)系晶體管工作在丙類的口的是提高功率放大電路的功率，此時(shí)晶體管的導(dǎo)通時(shí)間小于輸入信號(hào)的半個(gè)周期。因此，集電極電流Ic將是周期的余弦脈沖序列。 （l）當(dāng)輸入信號(hào)的振幅為0.75V 時(shí)，利用 Mtlltisim7 仿真軟件中的瞬態(tài)分析對(duì)高頻功率放大電路進(jìn)行分析的設(shè)置是：起始時(shí)間設(shè)置為0.03s，終止時(shí)間設(shè)置為0 . 0300055，輸出變量為 VV3 # branch ，瞬態(tài)分析的結(jié)果即集電極電流將是一串尖脈沖。 （2）當(dāng)輸入的振幅為1V 時(shí)，利用 Multisim7 仿真軟件中的瞬態(tài)分析對(duì)高頻功率放大電路進(jìn)行分析時(shí)，設(shè)置同上，瞬態(tài)分析結(jié)果將是一串凹頂?shù)拿}沖。 2 、輸入與輸出信號(hào)之間的線形關(guān)系盡管由于晶體管的非線形工作，使集電極電流Ic與輸入信一號(hào)之間為非線形關(guān)系，利用并聯(lián)諧振回路的選頻特性，使集電極電流Ic的基波分量會(huì)在回路兩端產(chǎn)生較大的輸出電壓，而諧波分量所產(chǎn)生的輸出幅度很小，可以忽略不計(jì)。這樣輸出信號(hào)將與輸入信號(hào)成線形關(guān)系。利用 Multisim7 仿真軟件創(chuàng)建如圖 9-1 所示的電路圖，單擊“仿真”按鈕，觀察示波器所顯示的輸入與輸出波形。二、高頻功率放大電路的外部特性高頻功率放大電路的外部特性是判斷、調(diào)整其工作狀態(tài)的依據(jù)，主要包括：調(diào)諧特性、負(fù)載特性、振幅特性、和調(diào)制特性。圖 9-2 諧振放大器的調(diào)諧特性1 、調(diào)諧特性調(diào)諧特性是指在 R1 、Vbm、Vbb、Vcc不變的條件下，高頻功率放大電路的Ic0、Ie0 、Vcm等變量的關(guān)系，如圖 9 -2 所示。調(diào)諧特性是指示負(fù)載回路是否調(diào)諧在輸入載波頻率上的重要依據(jù)。下面以圖 9 -3 所示的電路為例具體說(shuō)明高頻功率放大電路的調(diào)諧特性。首先使可變電容的百分比為 50 % ，即電容的大小為 200pF ，此時(shí)，電路處于諧振狀態(tài)，并聯(lián)諧振回路兩端輸出正弦波，直流電流表的讀數(shù)為 0184 mA 。若改變可變電容的百分比，則會(huì)發(fā)現(xiàn)直流電流表的讀數(shù)增加，電路處于失諧狀態(tài)，輸出信號(hào)失真。圖 9-3 高頻功率放大器調(diào)諧特性的仿真電路2 、負(fù)載特性負(fù)載特性是指在Vbm、VBB、VCC不變的條件下，高頻功率放大電路的工作狀態(tài)（特別是Ic0、Ic1m、Vcm）與R1之間的關(guān)系， 負(fù)載特性曲線如圖9-4所示：在圖 9 -3 所示的高頻功率放大電路中，將負(fù)載 R1換成電位器，變化之后的電路如圖 9 -5 所示，設(shè)置其初始值為 30 千歐（此時(shí)高頻功率放大電路位于臨界狀態(tài)）。按 A 鍵及 Shift + A 鍵改變負(fù)載 Rl 的值，可以通過(guò)與負(fù)載回路并聯(lián)的萬(wàn)用表電壓檔和示波器觀測(cè)負(fù)載R1 變化時(shí)輸出信號(hào)電壓Vom的變化。圖 9 -5 諧振功率放大器負(fù)載特性的仿真由圖 9 -5 可見(jiàn)，當(dāng)電位器的百分比為 50 時(shí)，輸出電壓的振幅為 9 . 456V ，調(diào)整電位器的百分比為70時(shí)，重新單擊“仿真”按鈕，交流電壓表的讀數(shù)為 9 . 593v 由此可見(jiàn)，輸出電壓隨著負(fù)載電阻的增加而增加，但增加的幅度不大。 3、放大特性放大特性是指在Vbb、Vcc、Rl不變的條件下，高頻功率放大電路的工作狀態(tài)（如Ic0、Ic1m、Vcm）與輸入信號(hào)的振幅Vbm之間的關(guān)系，如圖 9 一 6 所示。圖 9-6 諧振功率放大器的放大特性 圖 9-7 放大特性的仿真電路 由圖9-7可見(jiàn)，當(dāng)輸入信號(hào)源為1.06V 時(shí)，集電極電流為0. 546mA ，若輸入信號(hào)源為 0 . 5V 時(shí)，重新單擊“仿真”按鈕，集電極電流Ic0為0 . 555 uA。由此可見(jiàn)，集電極電流Ic0隨著輸入信號(hào)源所產(chǎn)生信號(hào)振幅的減少而減少，且處于欠壓工作時(shí)，減少的幅度很大。 5、調(diào)制特性 (2)集電極調(diào)制特性高頻功率放大的集電極調(diào)制特性是指在Vbm、Vbb、R1不變的條件下，其Ic0、Ic1m、Vcm與之間的關(guān)系，如圖 9 -8 所示。圖 9-8 集電極調(diào)制特性 圖9-9 集電極調(diào)制的仿真電路 下面以圖 9 -9 所示的高頻功率放大電路為例，具體說(shuō)明其集電極調(diào)制特性。首先創(chuàng)建如圖9 -9所示的電路，然后單擊 Multisim7 用戶界而 Stimulate 菜單 Analyses 選項(xiàng)下Parameter Sweep 命令，彈出Parameter Sweep 對(duì)話框。單擊該對(duì)話框中的Edit Analysis 按鈕，對(duì)所要得瞬態(tài)分析進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。設(shè)置完畢后，單擊 Apply 按鈕，返回 Parameter Sweep 對(duì)話框。在該對(duì)話框的 outPut variables 標(biāo)簽中，設(shè)置節(jié)點(diǎn) 4 為輸出變量。最后，單擊 Stilntllate 按鈕，進(jìn)行參數(shù)掃描分析。 （2）基極調(diào)制特性高頻功率放大電路的基極調(diào)制特性是在Vb1、R1、Vcc不變的條件下，其Ic0、Ic1m、Vcm與Vbb之間的關(guān)系，如圖 9-10 所示。圖 9 一 10 基極調(diào)制特性下面仍以圖 9-9 所示的電路為例，具體說(shuō)明基極調(diào)制特性。基本步驟與集電極調(diào)制特性相同，只是將掃描的參數(shù)對(duì)象改為VBB，仿真采樣點(diǎn)分別為0.6V、1.0V、1.2V 。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1 集電