高頻實(shí)驗(yàn)2科大

高頻電子線(xiàn)路實(shí)驗(yàn)高頻諧振功率放大器(2)

高頻諧振功率放大器，是無(wú)線(xiàn)電發(fā)射機(jī)的重要組成部分,它的主要功用是實(shí)現(xiàn)對(duì)高頻已調(diào)波信號(hào)的功率放大,然后經(jīng)天線(xiàn)將其轉(zhuǎn)化為電磁波輻射到空間,以實(shí)現(xiàn)用無(wú)線(xiàn)信道的方式完成信息的遠(yuǎn)距離傳送。通過(guò)本實(shí)驗(yàn)：1．掌握高頻諧振功率放大器的電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、基本功能與工作原理。2．掌握高頻諧振功率放大器的調(diào)諧方法和掌握高頻諧振功率放大器的調(diào)諧特性，負(fù)載特性以及激勵(lì)電壓、偏置電壓、電源電壓變化時(shí)對(duì)其工作狀態(tài)的影響。3.了解高頻諧振功率放大器的主要性能指標(biāo)意義，掌握測(cè)試方法。學(xué)會(huì)電路設(shè)計(jì)方法。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．觀察并測(cè)量外部特性（調(diào)諧、負(fù)載、Ecc、Vbm）變化對(duì)諧振功率放大器工作的影響。1、高頻諧振功率放大器（丙類(lèi)）靜態(tài)工作狀態(tài)的測(cè)量。2、高頻諧振功放的諧振頻率fo的調(diào)整與測(cè)定（調(diào)諧）。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容5．高頻諧振功率放大器主要性能指標(biāo)的測(cè)量。3、高頻諧振功放的工作狀態(tài)調(diào)整與測(cè)定。三、實(shí)驗(yàn)應(yīng)知知識(shí)(1)工作頻率高，相對(duì)頻帶窄(2)采用選頻網(wǎng)絡(luò)作為負(fù)載回路(3)放大器一般工作在（丙）類(lèi)工作狀態(tài)，屬于非線(xiàn)性電路

(4)電路不能用線(xiàn)性模型電路分析，一般采用圖解法分析和折線(xiàn)法分析

在高頻范圍內(nèi)，為了獲得足夠大的高頻信號(hào)輸出功率，必須采用高頻諧振功率放大器，這是發(fā)射設(shè)備的重要組成部分。特點(diǎn)：1基本電路結(jié)構(gòu)BT1、晶體管：大功率晶體管，能承受高電壓，大電流，一般工作時(shí)發(fā)射極反偏(丙類(lèi))；高頻諧振功率放大器的電路構(gòu)成，除電源和偏置電路外，主要由三個(gè)部分組成：ReCeRLN3N1N2CTTR2、輸入激勵(lì)電路：3、輸出諧振回路：Ec提供功放所需激勵(lì)信號(hào)電壓；（1）濾波選頻，（2）阻抗匹配Vi對(duì)高頻功率放大器的一般要求同低頻功放相同：輸出功率大

效率高工作丙類(lèi)，集電極電流導(dǎo)通角：電路特點(diǎn)高頻功率放大器的工作原理設(shè)輸入信號(hào)電壓:

則加到晶體管基極,發(fā)射級(jí)的有效電壓為:+ub_BTEc-VBBRL+C-Uc1+UBE

_由晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)可知：

uBEic?-UBB?UBZubic?UbmgC功放輸出的Ic為一連串不連續(xù)的余弦脈沖與輸入信號(hào)相比完全失真.高功放為什么能不失真地放大信號(hào)呢?尖頂余弦脈沖的數(shù)學(xué)表達(dá)式若對(duì)分解為付里葉級(jí)數(shù)為：icωtθcθcic1ic2ic3IcoIcmaxBTEc-VBBRL+C-Uc1利用功放負(fù)載LC回路的選頻功能,RL+C-Uc1適當(dāng)選擇LC的參數(shù)使之諧振與基波頻率,故輸出仍為不失真的正弦波.高頻功放的工作狀態(tài)：高頻功放的工作狀態(tài)有三種,分別是:(1)欠壓工作狀態(tài)特點(diǎn)：

晶體管的工作范圍在放大區(qū)和截止區(qū)。

ic為尖頂余弦脈沖，集電極電壓利用不充分。ic(2)過(guò)壓工作狀態(tài)特點(diǎn)：

晶體管的動(dòng)態(tài)范圍延伸到飽和區(qū)

的波形頂部為下凹的余弦脈沖,功放效率高,但輸出功率小

(3)臨界工作狀態(tài)特點(diǎn)：

晶體管的工作范圍在放大區(qū)和截止區(qū),ic為尖頂余弦脈沖,晶體管輸出功率最大，效率最高.高功放通常選擇這種工作狀態(tài)。三、實(shí)驗(yàn)應(yīng)知知識(shí)（2）高功放的主要技術(shù)指標(biāo)與外部特性輸出功率

高頻功放的輸出功率是指放大器的負(fù)載RL上得到的最大不失真功率。也就是集電極的輸出功率，即效率

常將集電極的效率視為高頻功放的效率，用表示，當(dāng)集電極回路諧振時(shí)，的值由下式計(jì)算：

功率增益

功放的輸出功率Po與輸入功率Pi之比稱(chēng)為功率增益，用AP(單位：dB)表示。1）高功放的主要技術(shù)指標(biāo)三、實(shí)驗(yàn)應(yīng)知知識(shí)2）高功放的主要外部特性高頻功率放大器的負(fù)載特性

諧振功放的直流電源VBB、VCC及激勵(lì)電壓Vbm不變時(shí)，放大器的輸出電流Ico、Icm1,輸出電壓Vcm及功率、效率隨負(fù)載變化的特性，稱(chēng)為放大器負(fù)載特性。高頻功率放大器的振幅特性諧振功放的直流電源VBB、VCC及負(fù)載RL不變時(shí)，激勵(lì)電壓Vbm變化時(shí)，放大器的輸出電流Ico、Icm1,輸出電壓Vcm及功率、效率隨Vbm變化的特性，稱(chēng)為放大器的振幅特性。高頻功率放大器的調(diào)諧特性

諧振功放的外部電流Ico、Ieo和輸出電壓Vcm及功率、效率隨回路調(diào)諧電容（或電感）變化的特性，稱(chēng)為放大器的調(diào)諧特性。（3）高頻功放的調(diào)諧測(cè)試電路示波器監(jiān)測(cè)波形失真高頻信號(hào)發(fā)生器提供激勵(lì)信號(hào)電壓與工作頻率直流毫安表mA測(cè)量集電極的直流電流高頻電壓表V測(cè)量負(fù)載RL的端電壓在集電極回路處于諧振狀態(tài)時(shí)，放大器的輸出功率可以由下式計(jì)算：在回路諧振時(shí)，高頻電壓表的讀數(shù)應(yīng)達(dá)到最大值，直流毫安表的讀數(shù)為最小值，示波器監(jiān)測(cè)的波形為不失真基波。3、1實(shí)驗(yàn)用高頻諧振功率放大器實(shí)驗(yàn)電路組成

該實(shí)驗(yàn)電路由兩級(jí)高頻放大器組成。其中晶體管VT1（3DG12）與XQ1、C15組成甲類(lèi)高頻功率放大器，工作在線(xiàn)性狀態(tài)。電阻R2、R12、R13與電位器VR4，為放大器的靜態(tài)偏置電路，調(diào)節(jié)VR4可以改變放大器的增益。晶體管VT3（3DG12）與C6、CT2和XQ2構(gòu)成的諧振回路組成丙類(lèi)功率放大器?；鶚O采用負(fù)偏置饋電，當(dāng)無(wú)信號(hào)輸入時(shí)，VT3截止，只有當(dāng)激勵(lì)信號(hào)大于丙放管VT3be間的負(fù)偏壓時(shí)，VT3才導(dǎo)通工作。電位器VR6為射極反饋電阻，用于調(diào)節(jié)丙類(lèi)功率放大器的增益。

2、高頻諧振放大器實(shí)驗(yàn)電路實(shí)際元器件布局VT1甲類(lèi)放大器S1（+12V/5V電源選擇）VT3丙類(lèi)放大器J10短路塊（IC控制）J4短路塊（輸入選擇）S5撥碼開(kāi)關(guān)（RL選擇）J7（輸入測(cè)量點(diǎn)）J5短路塊（激勵(lì)輸入）J8（甲放輸出測(cè)量點(diǎn)）J13（輸出Vo測(cè)量點(diǎn)）J3（Ve測(cè)量點(diǎn)）J9（Vb測(cè)量點(diǎn)）J14（接地點(diǎn)）VR4VR6三、實(shí)驗(yàn)應(yīng)會(huì)技能1、甲類(lèi)\丙類(lèi)放大器直流工作狀態(tài)與特點(diǎn)的測(cè)定測(cè)試電路框圖如圖所示。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

連接試驗(yàn)箱整流電源

按下表所列要求，用萬(wàn)用表分別測(cè)量V1、V3管的各極靜態(tài)直流電壓，并將測(cè)量數(shù)據(jù)填入表中根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析甲類(lèi)與丙類(lèi)放大器直流靜態(tài)區(qū)別，體會(huì)丙類(lèi)功放直流狀態(tài)的特點(diǎn)。電源+12V功放模塊萬(wàn)用表靜態(tài)測(cè)量Vb(V)Ve(V)Vc(V)Vce(V)結(jié)論：VT1VT3動(dòng)態(tài)測(cè)量Vb(V)Ve(V)Vc(V)VT3S1撥至12VJ5(左)短接J10(右)短接2、丙類(lèi)功率放大器調(diào)諧與動(dòng)態(tài)特點(diǎn)測(cè)定測(cè)試電路框圖如圖所示。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

Vi=10MHZ/500mVp-p實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量

S1撥至12VS5全OFFJ5(左)短接J10(右)短接J4(右)短接②Vi=0①Vi≠0,且足夠大.回路諧振時(shí),VO=?根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,總結(jié)說(shuō)明丙類(lèi)放大器特點(diǎn)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)體會(huì)丙類(lèi)功放工作狀態(tài)的特點(diǎn)。3、丙類(lèi)功率放大器工作狀態(tài)的測(cè)定與觀測(cè)測(cè)試電路框圖如圖所示。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

S1撥至5VS5全OFFJ4(右)短接J5(左)短接J10(右)短接Vi=10MHZ/500mVp-p實(shí)驗(yàn)步驟與數(shù)據(jù)測(cè)量

1.將高信器輸出信號(hào)加入“J7”點(diǎn),用示波器測(cè)量“J13”端點(diǎn)輸出信號(hào)波形，并調(diào)整高信器頻率旋鈕，使功放諧振。

2.調(diào)整VR4與VR6電位器至最大位置，即使輸出信號(hào)的幅度最大。3.當(dāng)高功放工作在諧振狀態(tài)時(shí),用示波器測(cè)量“J3”端點(diǎn)的“IC”波形。

4.適當(dāng)調(diào)整高信器的幅度旋鈕,用示波器觀測(cè)“J3”端點(diǎn)的“IC”波形的變化，即可看到欠壓與臨界狀態(tài)。5.當(dāng)功放處于臨界后，將高信器的幅度旋鈕至最大,再微調(diào)高信器的頻率旋鈕，用示波器觀測(cè)“J3”端點(diǎn)的“IC”波形出現(xiàn)雙峰，即可看到過(guò)壓狀態(tài)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)體會(huì)丙類(lèi)功放工作狀態(tài)的特點(diǎn)。并分別記錄欠壓、臨界與過(guò)壓時(shí)的IC波形。4、丙類(lèi)功率放大器調(diào)諧特性測(cè)定測(cè)試電路框圖如圖所示。

按表所列格式，以諧振頻率作標(biāo)準(zhǔn)，并以0.5MHZ為步進(jìn)，保持輸入信號(hào)幅度500mVp-p不變，改變高信器的輸入信號(hào)的頻率，記錄各頻率點(diǎn)的輸出電壓值，得出結(jié)論。(各記錄三個(gè)頻點(diǎn)數(shù)據(jù))

F(MHz)foVo(V)結(jié)論實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

各功能控制開(kāi)關(guān)狀態(tài)同上調(diào)諧特性指：當(dāng)保持EC、EB、Ui和RL為定值時(shí)，諧振功率放大器的輸出功率Po，集電極損耗功率PC，電源功率PE及集電極效率ηC,隨輸入頻率變化的特性關(guān)系曲線(xiàn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),說(shuō)明什么是丙類(lèi)功放的調(diào)諧特性？5、丙類(lèi)功率放大器負(fù)載特性測(cè)定負(fù)載特性指：當(dāng)保持EC、EB、和Ui為定值時(shí)，諧振功率放大器的輸出功率Po，集電極損耗功率PC，電源功率PE及集電極效率ηC,隨RL變化的特性關(guān)系曲線(xiàn)。測(cè)試電路框圖如圖所示。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

S1撥至5VS5全OFFJ4(右)短接J5(左)短接J10(右)短接實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量

1.使高功放工作在諧振狀態(tài),用示波器測(cè)量“J3”端點(diǎn)的信號(hào)波形。2.微調(diào)高頻信號(hào)發(fā)生器的頻率，使“J3”端點(diǎn)輸出信號(hào)的波形出現(xiàn)雙峰，

3.調(diào)整撥碼開(kāi)關(guān)S5改變功率放大器的輸出端負(fù)載電阻的大小，用示波器分別觀察并記錄“J3”點(diǎn)的輸出波形隨RL的變化。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的結(jié)果，說(shuō)明什么是高功放的負(fù)載特性？

RL（歐）S5=1/51S5=2/150S5=3680S5=4/開(kāi)路IC波形結(jié)論說(shuō)明當(dāng)RL由大到小變化時(shí)，放大器的工作狀態(tài)變化特點(diǎn)

按表所列格式，以RL∞作標(biāo)準(zhǔn)，并使功放工作在最佳狀態(tài).而后測(cè)量“J3”點(diǎn)波形，再調(diào)整信號(hào)頻率，使之出現(xiàn)雙峰（過(guò)壓）。最后撥動(dòng)“S5”開(kāi)關(guān)，記錄各RL變化時(shí)的數(shù)據(jù)與波形，得出結(jié)論。集電極極調(diào)制特性指：當(dāng)Ui、VB、RL保持不變。而改變Ec時(shí)，諧振功率放大器的輸出功率Po，集電極損耗功率PC，電源功率PE及集電極效率ηC,隨RL變化的特性關(guān)系曲線(xiàn)。6、丙類(lèi)功率放大器集電極調(diào)制特性測(cè)定測(cè)試電路框圖如圖所示。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量

各功能控制開(kāi)關(guān)狀態(tài)同上1.使高功放工作在諧振狀態(tài),用示波器測(cè)量“J3”端點(diǎn)的信號(hào)波形。2.微調(diào)高頻信號(hào)發(fā)生器的頻率，使“J3”端點(diǎn)輸出信號(hào)的波形出現(xiàn)雙峰，

3.改變電源電壓Vcc,由+5V變化為+12V。用示波器觀察“J3”處ie的波形變化。得出結(jié)論。當(dāng)放大器工作在過(guò)壓狀態(tài)時(shí),若Ec由小到大變化時(shí),其工作狀態(tài)將由:7、高頻功率放大器輸出功率、效率的測(cè)量與計(jì)算②按表所列要求，測(cè)試并記錄相應(yīng)的數(shù)據(jù)。測(cè)試條件：Vcc=+12VRL=150Ω輸入信號(hào)頻率=諧振頻率fo①使高功放處于最佳諧振狀態(tài)。Fo=實(shí)測(cè)實(shí)測(cè)計(jì)算RL=`150ΩVbVeVceVi(J9)Vo(J13)IoIcP=PoPcη丙類(lèi)放大器③依據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)，計(jì)算出本諧振功率放大器的主要性能指標(biāo)。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（10Ω）Ic:集電極回路測(cè)量的電流P=：電源供給的直流功率（P==Vcc*Io）Pc：為管子損耗功率（Pc＝IcVce）Po：輸出功率（po=1/2(Vo2/RL)η:高功放效率（po/p=）五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容與思考題一、實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容：

1、寫(xiě)明實(shí)驗(yàn)?zāi)康?2、畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路原理圖并說(shuō)明實(shí)驗(yàn)電路的工作原理。3、寫(xiě)明實(shí)驗(yàn)所用儀器。4、寫(xiě)明實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目并整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。二、實(shí)驗(yàn)思考題：1、對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，說(shuō)明輸入信號(hào)振幅Vbm、集電極電源電壓VCC、集電極負(fù)載對(duì)諧振功率放大器工作的影響（工作狀態(tài)，電壓、電流波形，功率、效率）。2、說(shuō)明功放電路欠壓、過(guò)壓與臨界工作狀態(tài)的特點(diǎn)？

《正弦波振蕩器》

下次實(shí)驗(yàn)提示實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)內(nèi)容三點(diǎn)式LC振蕩器串聯(lián)與并聯(lián)改進(jìn)（克拉潑與西勒電路）晶體振蕩器靜態(tài)工作點(diǎn)IC變化、反饋系數(shù)、等效Q值對(duì)振蕩器工作的影響三、實(shí)驗(yàn)應(yīng)會(huì)技能三、實(shí)驗(yàn)應(yīng)會(huì)技能5、丙類(lèi)功率放大器放大特性測(cè)定測(cè)試電路框圖和實(shí)驗(yàn)測(cè)試條件同上：測(cè)試條件：Vcc=+12VRL=120Ω輸入信號(hào)頻率=諧振頻率fo①使高功放處于最佳諧振狀態(tài)。②用示波器“CH1”探頭檢測(cè)“高頻功率放大器”實(shí)驗(yàn)板的“J3”波形；用示波器”CH2”探頭檢測(cè)“高頻功率放大器”實(shí)驗(yàn)板的“OUT”波形。