实验二 高频谐振功率放大器
在通信系统中, 高频谐振功率放大电路，是无线电发射机的重要组成部分,它的主要功用是实现对高频已调波信号的功率放大, 然后经天线将其转化为电磁波辐射到空间,以实现用无线信道的方式完成信息的远距离传送。所以研究高频功率放大器的主要任务是怎样以高效率输出最大的高频功率。因此, 高频功放常采用效率较高的丙类工作状态, 即晶体管集电极电流导通时间小于输入信号半个周期的工作状态，导通角0
90≤θ。虽然功率增益比甲类和乙类小，但效率η却比甲类和乙类高。一般可达到80%。 同时, 为了滤除丙类工作时产生的众多高次谐波分量, 采用LC 谐振回路作为选频网络, 故称为高频谐振功率放大器，显然,谐振功放属于窄带功放电路。
一、实验目的
1．掌握高频谐振功率放大器的电路结构特点、基本功能与工作原理。
2．掌握高频谐振功率放大器的调谐方法和掌握高频谐振功率放大器的调谐特性，负载特性以及激励电压、偏置电压、电源电压变化时对其工作状态的影响。
3.了解高频谐振功率放大器的主要性能指标意义，掌握测试方法。学会电路设计方法。
二、实验设备与仪器
高频实验箱 WYGP-3或GP-4 一台 双踪示波器 TDS-1002 一台 高频信号发生器 WY-1052 一台 频率特性测试仪 BT-3C 一台 万用表 一块
三、实验任务与要求
1、高频谐振功放的基本电路结构
高频谐振功率放大器的电路构成，除电源电路外，主要由晶体管、输入激励电路、输出谐振回路三个部分组成，谐振功率放大器原理电路如图2-1所示。
图中b u 为输入交流信号，B E 是基极偏置电
压，调整B E ，可改变放大器的导通角，以使放大 图2-1 谐振功率放大器的工作原理 器工作在导通角0
90≤θ丙类状态。C E 是集电极电源电压。集电极外接LC 并联谐振回路的功用是作放大器负载，实现滤波选频和阻抗匹配。
2、高频谐振功率放大器的工作原理与主要性能指标
放大器工作时，设输入信号电压：t U u bm b ωcos =
则加到晶体管基极,发射级的有效电压为: t U U U u u bm BB BB b BE ωcos +-=-=
由晶体管的转移特性曲线可知，如图2-2所示：
当BZ BE U u 时，管子导通，
)(BZ BE C c U u g i -=
式中：C g 为折线的斜率：
常数
=??=
ce u BE
c c u i g
所以有： 图2-2谐振功率放大器晶体管的转移特性曲线
()BZ bm BB c c U t U U g i -+-=ωcos ，即功放输出的
Ic 为一连串不连续的余弦脉
冲。高功放为什么能不失真地放大信号呢?
因为尖顶余弦脉冲的数学表达式为：
C
C
c c t i i θθωcos 1cos cos max
--=
若对c i 傅里叶级数分解，即：
...cos ......2cos cos I 11+++++=t I t I t I i Cm n CM CM CO c ωωω
由此可知，任何一个余弦脉冲，都是由许多不同频率的谐波（基波、二次谐波。。。n 次谐波）分量所构成，利用功放负载LC 回路的选频功能，适当选择LC 的参数使之谐振与基波频率, 尽管在集电极电流脉冲中含有丰富的高次谐波分量，但由于并联谐振回路的选频滤波作用，故功率放大器的输出仍为不失真的正弦波。
此时，谐振回路两端的电压可近似认为只有基波电压，即：
t R I t U u O cm Cm C ωωcos cos 1==
式中，U cm 为u c 的振幅；R o 为LC 回路的谐振电阻,1cm I 为集电极基波电流振幅。在集电极电路中，LC 谐振回路得到的高频功率为:
O
2
O 2110212121R U R I U I P cm
cm cm cm =
==
集电极电源E C 供给的直流输入功率为：
0C C E I E P = I CO 为集电极电流脉冲ic 的直流分量。
集电极效率ηC 为输出高频功率P o 与直流输入功率P E 之比，即：
C
C cm
m c E C E I U I P P 01021=
=
η 3、高频谐振功率放大器的工作状态
谐振功率放大器的工作状态有三种，即欠压、临界和过压。当谐振功放的静态工作点、输入信号、负载发生变化，谐振功率放大器的工作状态将发生变化。如图2-3所示。
当C 点落在输出特性(对
应u BEmax 的那条)的放大区时，为欠压状态；当C 点正好落在临界点上时，为临界状态；
当C 点落在饱和区时，为过压状态。， 图2-3 谐振功率放大器的工作状态 其中任何一个量的变化都会改变C 点所处的位置，工作状态就会相应地发生变化。
4、高频谐振功率放大器的外部特性 ① 负载特性
负载特性是指当保持E C 、E B 、U bm 不变而改变R O 时，谐振功率放大器的电流I C0、I cm1，电压U cm ，输出功率P o ，集电极损耗功率P C ，电源功率P E 及集电极效率ηC 随之变化的曲线。从上面动特性曲线随R O 变化的分析可以看出，R O 由小到大，工作状态由欠压变到临界再进入过压。相应的集电极电流由余弦脉冲变成凹陷脉冲，如图2-4(a)所示。
图2-4谐振功率放大器的负载特性
② 集电极调制特性
集电极调制特性是指当保持EB 、Ubm 、RO 不变而改变EC 时，功率放大器电流IC0、Ic1m ，电压Ucm 以及功率、效率随之变化的曲线。当EC 由小增大时，uCEmin=EC-Ucm 也将由小增大，因而由uCEmin 、uBEmax 决定的瞬时工作点将沿uBEmax 这条输出特性由特性的饱和区向放大区移动，工作状态由过压变到临界再进入欠压，iC 波形由iCmax 较小的凹陷脉冲变为iCmax 较大的尖顶脉冲，如图2-5所示。
e (
a )
ecr e ecr e
(b )
(c )
图2-5谐振功率放大器的集电极调制特性
由集电极调制特性可知，在过压区域，输出电压幅度Ucm与EC成正比。利用这一特点，可以通过控制EC的变化，实现电压、电流、功率的相应变化，这种功能称为集电极调幅，所以称这组特性曲线为集电极调制特性曲线。
③基极调制特性
基极调制特性是指当EC、Ubm、RO保持不变而改变EB时，功放电流IC0、Ic1m，电压Ucm以及功率、效率的变化曲线。当EB增大时，会引起θ、iCmax增大，从而引起IC0、Ic1m、Ucm增大。由于EC不变，uCEmin=EC-Ucm则会减小，这样势必导致工作状态会由欠压变到临界再进入过压。进入过压状态后，集电极电流脉冲高度虽仍有增加，但凹陷也不断加深，iC 波形如图2-6所示。
图2-6谐振功率放大器的基极调制特性
利用这一特点，可通过控制EB实现对电流、电压、功率的控制，称这种工作方式为基极调制，所以称这组特性曲线为基极调制特性曲线。
④调谐特性
由于高功放的负载是LC谐振回路,在调谐过程中，其负载是一阻抗Z p，当改变回路的元件数值，如改变回路的电容C (或L）时，高功放的外部电流Ico（直流）、Icm1（基波）和相应的Ucm（输出）等随C （L）的变化特性称为高
功放的调谐特性。
当回路谐振时，阻抗最大，此时，电路中Ico、Icm1
最小，而Ucm最大。
当回路参数变化后，将使LC回路失谐，则使阻抗
Z p的模值减小，根据负载特性可知，功放的工作状态
将由临界向欠压状态或过压状态变化，此时I co和
I cml要增大，而U cm将下降。波形如图2-7所示. 图2-7谐振功率放大器的调谐调制特性
由此可见，高功放的回路失谐后直流输入功率Po=Ico E 将随Ico的增加而增加，而输
出功率Pc=Icm1 Ucm cos φ将主要因cos φ因子而下降，因此失谐后集电极功耗Po 将迅速增加。这表明高频功放必须经常保持在谐振状态。
⑤ 放大特性
放大特性是指当保持E C 、E B 、R e 不变，而改变U bm 时，功率放大器电流I C0、I c1m ，电压U cm 以及功率、效率的变化曲线。U bm 变化对谐振功率放大器性能的影响与基极调制特性相似。i C 波形及I C0、I c1m 、U cm 、P o 、P E 、ηC 随U bm 的变化曲线如图2-8所示。
由图可见，在欠压区域，输出电压振幅与输入电压振幅基本成正比，即电压增益近似为常数。利用这一特点可将谐振功率放大器用作电压放大器，所以
称这组曲线为放大特性曲线。 图2-8谐振功率放大器的放大特性
5、实验电路及说明
实验提供的电路如图2-9所示。本电路的主要技术指标：输出功率Po ≥125mW ，工作中心频率fo=6 MHz ，负载电阻RL=51Ω,电源供电为12V 。
图 2-9 高频谐振功率放大器原理图
图中，激励级BG1 为甲类线性功率放大器，采用固定偏压形式，静态工作点mA I CQ 7=。其集电极负载为LC 选频谐振回路，谐振电容C 取150Pf ，电感L 取6uH 、谐振频率为6-6.5MHz ，集电极输出由变压器耦合输出到下一级。变压器TE1的参数为：N2=23匝，N1=9匝。R1 和Rw1 可调节甲类放大器的偏置电压，以获得较宽的动态范围；R3、R4、Ce 为发射极偏置电路，R3/10Ω为交直流负反馈电阻。 R4为300Ω直流负反馈电阻，控制甲类功放的输出电平，以满足丙类功放对输入电平的要求。
(b
)
(a )
功放级BG2采用丙类放大，使用3DG12C。导通角为70°，基极偏压采用发射极电流的直流分量I EO在发射极偏置电阻Re上产生所需要的V BB，其中直流反馈电阻R6为20Ω，交流反馈电阻为10Ω，集电极谐振回路电容为150P ，负载为51Ω，输出由变压器耦合输出，采用中间抽头，以利于阻抗匹配。它们的匝数分别为：N3＝9匝，N1＝9匝，N2＝23匝。
跳线开关K1、K3分别控制BG1与BG2的集电极电流测量，K2控制谐振功放激励信号，SW1可选择丙类放大器的输出负载电阻。各测试点分别为：
TP1：甲类功放基极输入。
TP2：甲类功放信号输出。
TP3：功放发射极电流，即余弦脉冲观测点
OUT：丙类放大谐振输出。
6、实验内容与方法步骤
本实验需使用高频功放电路模块。实验前首先分析并熟悉实验线路图，对照实验电路模块，找出信号的连接关系及主要元、器件的位置。，即可开始正常工作。
①丙类谐振功率放大器工作状态测定
测试电路框图如图2-10所示。
图2-10 高频功率放大器测试连接框图
（1）将高功放中的跳线开关K1、K2与K3分别置“右”，拨码开关SW1开关置“全OFF”位。
（2）接通实验板电源，调节Rw1，使BG1的发射极电压V E＝2.2V（即使I CQ=7mA，通过测量Q1发射极e与地的电压）。
（3）用高频信号发生器输出频率为6MHz，幅度为100mVp-p的等幅信号，加入“TP1”。（4）用示波器分别观察“TP1”与“TP2”点的信号波形。调整信号发生器的频率与Ct1，使甲类功放谐振，输出信号最大。
（5）用示波器分别观察“TP1”与“OUT”点的信号波形。
调整信号发生器的频率与Ct2，使丙类功放谐振，使放大输出信号最大且不失真。
（6）分别将TP1、TP3与OUT点的信号波形与幅度记录于图2-11（a）中。
（7）将高频信号发生器的输出信号幅度缓慢减小到丙类功放输出为零止，再分别将TP1、TP3与OUT点的信号波形与幅度记录于图2-11（C）中。并记录本实验电路，当P1（即丙类功放基极激励信号）≠0,但.Ic =0，Vo=0时，所需的最小激励信号电压幅度==?
（8）断开跳线开关K2，使丙类功放无激励信号输入。再分别将TP1、TP3与OUT点的信号波形与幅度记录于图2-11（b）中。
图2-11
依据实验所得数据，分析比较TP1、TP3与OUT波形特点，体会丙类功放工作状态的特点。
②丙类功率放大器调谐特性测定
测试电路框图如图2-12所示：
图2-12 高频功率放大器测试连接框图
测试条件：输入信号f=fo/100mV， RL=51?。
(1) 使高功放处于最佳谐振状态。
(2) 按表2-1所列格式，以谐振频率作标准，并以0.2MHZ为步进,，改变高信器的输入信号的频率，保持输入信号幅度100mVp-p不变，记录各频率点的输出电压值，得出结论。
表2-1
③丙类功率放大器的负载特性测定
测试原理电路参见图2-12。
测试条件：输入信号f=fo/100mV. RL=∞。
(1) 使高功放处于最佳谐振状态。
(2) 用示波器分别观察“TP1”与“TP3”点的信号波形。适当调整高频信号发生器的
输出信号幅度，使放大器处于过压工作状态。
（3）改变负载（拨码开关SW1 的连接），使负载电阻依次变为51Ω→75Ω→240Ω→470Ω。观察并记录不同负载时的电流波形，得出结论。
④丙类功率放大器集电极调制特性测定
测试原理电路参见图2-12。
测试条件：输入信号f=fo/100mV； RL=51?；电源电压5V。
(1) 使高功放处于最佳谐振状态。
(2) 用示波器分别观察“TP1”与“TP3”点的信号波形。适当调整高频信号发生器的输出信号幅度，即改变基极激励电压幅度，使放大器进入过压工作状态，再改变电源电压Vcc,由+5V变化为+12V。用示波器观察并记录“TP3”处ie的波形变化。体会丙类功放集电极调制特性，说明集电极调制特性的定义。
⑤丙类功率放大器主要性能测量
测试原理电路参见图2-12。
测试条件：输入信号f=fo/100mV；RL=75?；电源电压12V。
(1) 使高功放处于最佳谐振状态。
（2）按表2-2所列格式，测试并记录相应的数据。
表2-2
（3）依据测试数据，计算出本谐振功率放大器的主要性能指标。
其中：Vi：输入电压峰－峰值
Vo：输出电压峰－峰值
Io：发射极直流电压÷发射极电阻值
P=：电源给出直流功率（P= = Vcc*Io）
Pc：为管子损耗功率（Pc＝IcVce）
Po：输出功率
五、思考题与实验报告
①实验报告内容：
1、写明实验目的.
2、画出实验电路原理图并说明实验电路的工作原理。
3、写明实验所用仪器。
4、写明实验项目并整理实验数据。
②实验思考题：
1、当分别改变激励信号和电源电压时,功放级电流如何变化？
2、说明功放电路欠压、过压与临界工作状态的特点？
课程设计 课程名称模拟电子技术 题目名称功率放大器 专业班级12网络工程本2 学生姓名郭能 学号51202032019 指导教师孙艳孙长伟 二○一三年十二月二十三日 目录 引言 (2)
一、设计任务与要求 (2) 1.1 设计任务 (2) 1.2 设计要求 (2) 二、方案设计 (3) 三、总原理图及元器件清单 (4) 四、电路仿真与调试 (6) 五、性能测试与分析 (7) 六、总结 (8) 七、参考文献 (8)
OTL功率放大器 引言：OTL(Output transformerless )电路是一种没有输出变压器的功率放大电路。过去大功率的功率放大器多采用变压器耦合方式，以解决阻抗变换问题，使电路得到最佳负载值。但是，这种电路有体积大、笨重、频率特性不好等缺点，目前已较少使用。OTL电路不再用输出变压器，而采用输出电容与负载连接的互补对称功率放大电路，使电路轻便、适于电路的集成化，只要输出电容的容量足够大，电路的频率特性也能保证，是目前常见的一种功率放大电路。它的特点是：采用互补对称电路(NPN、PNP参数一致，互补对称，均为射随组态，串联，中间两管子的射极作为输出)，有输出电容，单电源供电，电路轻便可靠。两组串联的输出中点”可理解为采用互补对称电路(NPN、PNP参数一致，互补对称，均为射随组态，串联，中间两管子的射极作为输出)。 1：设计任务与要求 1.1设计任务： 1．学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。 2．培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。 3．掌握OTL音频功率放大器的设计方法，基本工作原理和性能指标测试方法。 4. 通过一个OTL功率放大器的设计、安装和调试，进一步加深对互补对称功率放大电路的理解，增强实际动手能力。 1.2 设计要求： 1.设计时要综合考虑实用，经济并满足性能指标的要求，合理选用元器件。 2.广泛查阅相关的资料，不懂的地方积极向老师同学请教，讨论。认真独立的完成课题的设计。 3.按时完成课程设计并提交设计报告。 2：方案设计 要求设计一个由二极管，三极管，电容，电阻等元件组合而成的OTL音频功
高频谐振功率放大器实验 121180166 赵琛 1、实验目的 1.进一步掌握高频丙类谐振功率放大器的工作原理。 2.掌握丙类谐振功率放大器的调谐特性和负载特性。 3.掌握激励电压、集电极电源电压及负载变化对放大器工作状态的影响。 4. 掌握测量丙类功放输出功率，效率的方法。 二、实验使用仪器 1. 丙类谐振功率放大器实验板 2. 200MH泰克双踪示波器 3. FLUKE万用表 4. 高频信号源 5. 扫频频谱仪（安泰信） 6 . 高频毫伏表 三、实验基本原理与电路 1.高频谐振功率放大器原理电路 高频谐振功率放大器是一种能量转换器件，它可以将电源供给的直流能量转换为高频交流输出。高频谐振功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件，其作用是放大信号，使之达到足够的功率输出，以满足天线发射和其它负载的要求。 高频谐振功率放大器研究的主要问题是如何获得高效率、大功率的输出。放大器电流导通角θ愈小，放大器的效率η愈高。如甲类功放的θ＝180，效率η最高为50％，而丙类功放的θ＜90°，效率η可达到80％。谐振功率放大器采用丙类功率放大器，采用选频网络作为负载回路的丙类功率放大器称为高频谐振功率放大器。高频谐振功率放大器原理电路如图3-1。 图中U b为输入交流信号，E B是基极偏置电压，调整E B，改变放大器的导通角，以改变放大器工作的类型。E C是集电极电源电压。集电极外接LC并联振荡回路的功用是作放大器负载。放大器工作时，晶体管的电流、电压波形及其对应关系如图3-1所示。晶体管转移特性如图3.2中虚线所示。由于输入信号较
大，可用折线近似转移特性，如图中实线所示。 图中' B U 为管子导通电压，g m 为特征斜率（跨导）。 图3-1 高频谐振功率放大器的工作原理 设输入电压为一余弦电压，即 u b =U bm cos ωt 则管子基极、发射极间电压u BE 为 u BE =E B +u b =E B +U bm cos ωt 在丙类工作时，E B <' B U ，在这种偏置条件下，集电极电流i C 为余弦脉冲，其最 大值为i Cmax ，电流流通的相角为2θ，通常称θ为集电极电流的通角，丙类工作时，θ<π/2 。把集电极电流脉冲用傅氏级数展开，可分解为直流、基波和各次谐波i C =I C0+i c1+i c2+=I C0+I c1m cos ωt+I c2m cos2ωt+… 式中，I C0为直流电流，I c1m 、I c2m 分别为基波、二次谐波电流幅度。 i R L
一、实验目的 1）了解音频功率放大器的电路组成，多级放大器级联的特点与性能； 2）学会通过综合运用所学知识，设计符合要求的电路，分析并解决设计过程中遇到的问题，掌握设计的基本过程与分析方法； 3）学会使用Multisim、Pspice等软件对电路进行仿真测试，学会Altium Designer使用进行PCB制版，最后焊接做成实物，学会对实际功放的测试调试方法，达到理想的效果。 4）培养设计开发过程中分析处理问题的能力、团队合作的能力。 二、实验要求 1）设计要求 设计并制作一个音频功率放大电路（电路形式不限），负载为扬声器，阻抗8Ω。要求直流稳压电源供电，多级电压、功率放大，所设计的电路满足以下基本指标： （1）频带宽度50Hz～20kHz，输出波形基本不失真； （2）电路输出功率大于8W； （3）输入阻抗：≥10kΩ； （4）放大倍数：≥40dB； （5）具有音调控制功能：低音100Hz处有±12dB的调节范围，高音10kHz 处有±12dB的调节范围； （6）所设计的电路具有一定的抗干扰能力； （7）具有合适频响宽度、保真度要好、动态特性好。 发挥部分： （1）增加电路输出短路保护功能； （2）尽量提高放大器效率； （3）尽量降低放大器电源电压； （4）采用交流220V，50Hz电源供电。 2）实物要求 正确理解有关要求，完成系统设计，具体要求如下： （1）画出电路原理图； （2）确定元器件及元件参数； （3）进行电路模拟仿真； （4）SCH文件生成与打印输出；
（5）PCB文件生成与打印输出； （6）PCB版图制作与焊接； （7）电路调试及参数测量。 三、实验内容与原理 音频功率放大器是一种应用广泛、实用性强的电子音响设备，它主要应用于对弱音频信号的放大以及音频信号的传输增强和处理。按其构成可分为前置放大级、音调控制级和功率放大级三部分，如图1所示。 v 图1 音频功率放大器的组成框图 1）前置放大级 音频功率放大器的作用是将声音源输入的信号进行放大，然后输出驱动扬声器。声音源的种类有多种，如传声器（话筒）、电唱机、录音机（放音磁头）、CD 唱机及线路传输等，这些声音源的输出信号的电压差别很大，从零点几毫伏到几百毫伏。一般功率放大器的输入灵敏度是一定的，这些不同的声音源信号如果直接输入到功率放大器中的话，对于输入过低的信号，功率放大器输出功率不足，不能充分发挥功放的作用；假如输入信号的幅值过大，功率放大器的输出信号将严重过载失真，这样将失去了音频放大的意义。所以一个实用的音频功率放大系统必须设置前置放大器，以便使放大器适应不同的输入信号，或放大，或衰减，或进行阻抗变换，使其与功率放大器的输入灵敏度相匹配。另外在各种声音源中，除了信号的幅度差别外，它们的频率特性有的也不同，如电唱机输出信号和磁带放音的输出信号频率特性曲线呈上翘形，即低音被衰减，高音被提升。对于这样的输入信号，在进行功率放大器之前，需要进行频率补偿，使其频率特性曲线恢复到接近平坦的状态，即加入频率均衡网络放大器。 对于话筒和线路输入信号，一般只需将输入信号进行放大和衰减，不需要进行频率均衡。前置放大器的主要功能一是使话筒的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配；二是使前置放大器的输出电压幅度与功率放大器的输入灵敏度相匹配。由于话筒输出信号非常微弱，一般只有100μV~几毫伏，所以前置放大器输入级的噪声对整个放大器的信噪比影响很大。前置放大器的输入级首先采用低噪声电路，对于由晶体管组成的分立元件组成的前置放大器，首先要选择低噪声的晶体管，另外还要设置合适的静态工作点。由于场效应管的噪声系数一般比晶体管小，而且它几乎与静态工作点无关，在要求高输入阻抗的前置放大器的情况下，
1 引言 Protel99SE是应用于Windows9X/2000/NT操作系统下的EDA设计软件，采用设计库管理模式，可以进行联网设计，具有很强的数据交换能力和开放性及3D模拟功能，是一个32位的设计软件，可以完成电路原理图设计，印制电路板设计和可编程逻辑器件设计等工作，可以设计32个信号层，16个电源--地层和16个机加工层[1]。通信电子电路是通信工程的专业课程。在无线电广播和通信的发射机中，为了获得大功率的高频信号，必须采用高频功率放大器。高频功率放大器按工作频带的宽窄，可分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器。窄带高频功率放大器以LC并联谐振回路作负载，因此又把它称为谐振功率放大器。宽带高频功率放大器以传输线变压器为负载，因此又把它称为非谐振功率放大器[2]。实习的目的是掌握通信电子电路的实际开发所需的技术，培养动手能力，观察能力，分析和解决实际问题的能力，巩固、加深理论课知识，增加感性认识，进一步加深对通信电子电路应用的理解，提高对电路制造调试能力和系统设计能力。提高对常见电路故障的分析和判断能；培养学生严肃认真、实事求是的科学态度，理论联系实际的工作作风和辩证思维能力。 1.1 实习目的和要求 （1）掌握高频功率放大器的发射系统电路和接收系统电路的基本组成，理解各个单元模块的工作原理，和调试方法。 （2）学习PROTEL软件的使用方法，掌握电路印刷板的设计与开发方法。用Protel99SE 绘制高频功率放大器的电路原理图，印刷电路板PCB。 （3）掌握实际电路的制作技术与焊接工艺。学习电子焊接的基本工艺、操作和元件的基本识别方法。 （4）实践操作，制作电路模块，将电路原理图转换为现实中的电路板并焊接定性。并调试电路板，查找排线路故障。 （5）通过实习掌握通信电子电路的实际开发，并培养自己的动手能力，观察能力，分析和解决实际问题的能力，巩固、加深理论课知识，增加感性认识，进一步加深对通信电子电路应用的理解，提高对电路制造调试能力和系统设计能力。提高对常见电路故障的分析和判断能；培养学生严肃认真、实事求是的科学态度，理论联系实际的工作作
实验报告 课程名称： 电路与模拟电子技术实验 指导老师： 成绩：__________________ 实验名称： 音频功率放大电路 实验类型： 研究探索型实验 同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求 1、理解音频功率放大电路的工作原理。 2、学习手工焊接和电路布局组装方法。 3、提高电子电路的综合调试能力。 4、通过myDAQ 来分析理论数据和实际数据之间的关系。 二、实验内容和原理（必填） 音频功率放大电路，也即音响系统放大器，用于对音频信号的处理和放大。按其构成可分为前置放大级、音调控制级和功率放大级三部分。 作为音响系统中的放大设备，它接受的信号源有多种形式，通常有话筒输出、唱机输出、录音输出和调谐器输出。它们的输出信号差异很大，因此，音频功放电路中设置前置放大级以适应不同信号源的输入。 为了满足听众对频响的要求和弥补设置了音调控制放大器，希望能对高音、低音部分的频率特性进行调节扬声器系统的频率响应不足，。 为了充分地推动扬声器，通常音响系统中的功率放大器能输出数十瓦以上功率，而高级音响系统的功放最大输出功率可达几百瓦以上。 扩音机的整机电路如下图所示，按其构成，可分为前置放大级，音调控制级和功率放大级三部分。 装 订 线
前置放大电路： 前置放大级输入阻抗较高，输出阻抗较低。前置放大级的性能对整个音频功放电路的影响很大，为了减小噪声，前置级通常要选用低噪声的运放。 由A1组成的前置放大电路是一个电压串联负反馈同相输入比例放大器。 理想闭环电压放大倍数为：23 1R R A vf + = 输入电阻：1R R if = 输出电阻：0of =R 功率放大级： 对于功率放大级，除了输出功率应满足技术指标外，还要求电路的效率高、非线性失真小、输出与音箱负载相匹配，否则将会影响放音效果。 集成功率放大器通常有OTL 和OCL 两种电路结构形式。OTL 功放的优点是只需单电源供电，缺点是输出要通过大电容与负载耦合，因此低频响应较差；OCL 功放的优点是输出与负载可直接耦合，频响特性较好，但需要用双电源供电。（实验室提供本功能模块） 本实验电路的功率放大级由集成功率器件TDA2030A 连成OCL 电路输出形式。 TDA2030A 功率集成电路具有转换速率高，失真小，输出功率大，外围电路简单等特点，采用5脚塑料封装结构。其中1脚为同相输入端；2脚为反相输入端；3脚为负电源；4脚为输出端； 5脚为正电源。 功放级电路中，电容C15、C16用作电源滤波。D1和D2为防止输出端的瞬时过电压损坏芯片的保护二极管。R11、C10为输出端校正网络以补偿感性负载，其作用是把扬声器的电感性负载补偿接近纯电阻性，避免自激和过电压。 图中通过R10、R9、C9引入了深度交直流电压串联负反馈。由于接入C9，直流反馈系数F ′＝1。对于交流信号而言，
实验报告 课程名称：高频电子线路实验指导老师：韩杰、龚淑君成绩：__________________ 实验名称：高频功率放大器实验类型：验证型实验同组学生姓名：_ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的 1、了解高频功率放大器的主要技术指标——输出功率、中心频率、末级集电极效率、稳定增益或输入功率、线性动态范围等基本概念，掌握实现这些指标的功率放大器基本设计方法，包括输入、输出阻抗匹配电路设计，回路及滤波器参数设计，功率管的安全保护，偏置方式及放大器防自激考虑等。 2、掌握高频功率放大器选频回路、滤波器的调谐，工作状态（通角）的调整，输入、输出阻抗匹配调整，功率、效率、增益及线性动态范围等主要技术指标的测试方法和技能。二、实验原理 高频功率放大器实验电路原理图如下图图1所示。电路中电阻、电容元件基本上都采用贴片封装形式。放大电路分为三级，均为共射工作，中心频率约为10MHz。 图1 高频功率放大器 第一极（前置级）管子T1采用9018或9013，工作于甲类，集电极回路调谐于中心频率。第二级（驱动级）管子T2采用3DG130C，其工作状态为丙类工作，通角可调。通角在45°~60°时效率最高。调整R W1时，用示波器在测试点P2可看到集电极电流脉冲波形宽度的变化，并可估测通角的大小。第二级集电极回路也调谐于中心频率。第三级（输出级）管子T3也
采用3DG130C，工作于丙类，通角调在60°~70°左右。输出端接有T形带通滤波器和π型阻抗变换器，具有较好的基波选择性、高次谐波抑制和阻抗匹配性能。改变短路器开关K1~K4可观看滤波器的失谐状态，为保证T3管子安全，调整时应适当降低电源电压或减小激励幅度。改变K5、K6可影响T3与51Ω负载的匹配状态。匹配时，51Ω负载上得到最大不失真功率为200mW左右，二次谐波抑制优于20dB，三级总增益不小于20dB，末级集电极到负载上的净效率可达30%左右，考虑滤波匹配网络的插入损耗，集电极效率可达40%以上。开关K8只有在接通后才能使功放达到预定效率，但实验时，为了使R16对末级管子T3起到限流保护作用，K8不要接通，而R16上的电压降也不必扣除，这只使功放总效率略有降低。电源开关K7用于防止稳压电源开机或关机时电压上冲导致末级功放管损坏。 三、主要仪器设备 10MHz高频功率放大器实验板、BT3C（或NW1252）扫频仪、高频信号发生器（QF1056B 或EE1461）、示波器、超高频毫伏表（DA22）、直流稳压电源（电压5~15V连续可调，电流1A）、500型万用表（或数字万用表 四、实验内容和步骤 主要测试指标：功率、效率、线性动态范围 实验准备与仪器设置 1、实验板： ●开关K7用于防止稳压电源开机或关机时电压上冲导致末级功放管损坏，所以稳压电源开 机或关机前，开关K7必须置于关闭（向下）； ●短路开关置于K1、K3、K6、K9、K10，否则滤波器失谐，影响T3与51Ω负载的匹配状 态，从而影响实验结果。 2、电源： ●为保证T3管子安全，电源电压最高不超过+15V，实验时设置为+14.5V~+15V。 实验内容与步骤 4）用信号源及示波器测功放输出功率及功率增益 （1）适当改变信号幅度（200~300mV左右），使51Ω负载上得到额定功率200mW。（2）在测试点P2观察电流脉冲，宽度应为周期的1/3左右。 （3）从输入输出信号幅度求得功放的（转换）功率增益。 （4）比较滤波器输入输出幅度，估计滤波器插入衰减。 5）用双踪示波器观察电流电压波形 （1）比较功放末级发射极电流脉冲波形和负载上基波电压波形的相位。 （2）比较功放第二级发射极电流脉冲波形与集电极电压基波波形的相位，并分别画出波形。6）高频功放效率（主要是末级）的调试与测量 （1）用示波器观看第二级发射极电阻电流脉冲宽度。 （2）用示波器在第三级功放发射极电阻上观看其电流脉冲波形。 8）功放线性观察 (1) 调幅波通过功率放大器 将中心频率为10MHz、调制度为60%的调幅信号电压加到功放输入端，适当调整输入信号幅度（200mV），使51Ω负载上输出调幅波峰值功率不超过功放额定功率200mW，用双踪
课程设计任务 具较扎实的电子电路的理论知识及较强的实践能力；对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解；具备高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力；能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测。 要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、采用晶体管完成一个高频谐振功率放大器的设计 2、电源电压V cc＝＋12V，采用NXO－100环形铁氧体磁芯， 3、工作频率f0＝6MHz 4、负载电阻R L＝75Ω时，输出功率P0≥100Mw，效率η>60％ 5、完成课程设计报告（应包含电路图，清单、调试及设计总 时间安排： 二十周一周，其中3天硬件设计，4天软、硬件调试及答辩。 指导老师签名 年月日 系主任（或责任老师）签名： 年月日
目录 摘要...................................................................................................................................... I 1 高频功率放大器简介. (1) 1.1 宽带功放 (1) 1.2 丙类功率放大器. (4) 2 单元电路的设计 (6) 2.1 丙类功率放大器的设计 (6) 2.2 甲类功率放大器的设计 (8) 2.3 电路仿真 (9) 3 电路的安装与调试 (10) 4 课程设计心得体会 (12) 参考文献 (14) 附录1 (15)
摘要 高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大。以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。放大器可以按照电流导通角的不同，将其分为甲、乙、丙三类工作状态。甲类放大器电流的流通角为360°，适用于小信号低功率放大。乙类放大器电流的流通角约等于180°；丙类放大器电流的流通角则小于180°。乙类和丙类都适用于大功率工作。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。高频功率放大器大多工作于丙类。但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。由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。高频功率放大器在很多领域和方面都有应用，并且涉及到很多方面的知识点，则在此次设计中我们可以掌握高频宽带功放与高频谐振功放的设计方法，电路调谐及测试技术；负载的变化及激励电压，基极偏置电压，集电极电压的变化对放大器工作状态的影响；了解寄生振荡引起的波形失真及消除寄生振荡的方法；并且可以了解并掌握仿真软件的应用。 关键词：高频谐振功率放大器谐振回路耦合回路工作状态
课程设计任务书 学生姓名：专业班级：通信0704 指导教师：工作单位：信息工程学院 题目: 通信电子线路综合设计 课程设计目的： ①较全面了解常用的数据分析与处理原理及方法； ②能够运用所学知识进行初步电路的设计； ③掌握基本的文献检索和文献阅读的方法； ④提高正确地撰写论文的基本能力。 课程设计内容和要求 1.高频小信号调谐放大器的电路设计 2. LC振荡器的设计； 3.高频谐振功率放大器电路设计。 初始条件： ①电路板及元件，参数； ②通信原理，高频，电路等基础知识。 时间安排： 课程设计时间为5天。 （1）方案设计，时间1天； （2）软件设计，时间2天； （3）系统调试，时间1天； （4）答辩，时间1天。 指导教师签名： 2010年月日 系主任（或责任教师）签名：年月
目录 目录 (1) 摘要 .................................................................................................................................................. I Abstract ............................................................................................................................................ II 1高频小信号调谐放大器的电路设计.. (1) 1.1 主要技术指标： (1) 1.2给定条件 (1) 1.3设计过程 (2) 1.4 单调谐高频小信号放大器电路调试 (5) 2 LC三点式反馈振荡器设计与制作 (6) 2.1电容三点式振荡器原理工作原理分析 (6) 2.2 主要设计技术性能指标 (10) 2.3 基本设计条件 (10) 2.4 电路结构 (10) 2.5 静态工作电流的确定 (10) 2.6 确定主振回路元器件 (11) 2.7 电路调试 (12) 3 高频谐振功率放大器电路设计与制作 (13) 3.1设计要求 (13) 3.2确定功放的工作状态 (13) 3.3 基极偏置电路计算 (14) 3.4计算谐振回路与耦合线圈的参数 (14) 3.5电源去耦滤波元件选择 (15) 3.6 电路调试 (15) 4 心得体会 (16) 5 参考文献 (17) 本科生课程设计成绩评定表 (18)
实验报告 姓名： 学号： 日期： 成绩 ： 课程名称 模拟电子实验 实验室名称 模电实验室 实验 名称 低频功率放大器 同组 同学 指导 老师 一、实验目的 1、进一步理解OTL 功率放大器的工作原理 2、学会OTL 电路的调试及主要性能指标的测试方法 二、实验原理 图7－1所示为OTL 低频功率放大器。其中由晶体三极管T 1组成推动级（也称前置放大级），T 2、T 3是一对参数对称的NPN 和PNP 型晶体三极管，它们组成互补推挽OTL 功放电路。由于每一个管子都接成射极输出器形式，因此具 图7－1 OTL 功率放大器实验电路 有输出电阻低，负载能力强等优点，适合于作功率输出级。T 1管工作于甲类状态，它的集电极电流I C1由电位器R W1进行调节。I C1 的一部分流经电位器R W2及二极管
D ， 给T 2、T 3提供偏压。调节R W2，可以使T 2、T 3得到合适的静态电流而工作于甲、 乙类状态，以克服交越失真。静态时要求输出端中点A 的电位CC A U 21 U =，可以 通过调节R W1来实现，又由于R W1的一端接在A 点，因此在电路中引入交、直流电压并联负反馈，一方面能够稳定放大器的静态工作点，同时也改善了非线性失真。 当输入正弦交流信号u i 时，经T 1放大、倒相后同时作用于T 2、T 3的基极，u i 的负半周使T 2管导通（T 3管截止），有电流通过负载R L ，同时向电容C 0充电，在u i 的正半周，T 3导通（T 2截止），则已充好电的电容器C 0起着电源的作用，通过负载R L 放电，这样在R L 上就得到完整的正弦波。 C 2和R 构成自举电路，用于提高输出电压正半周的幅度，以得到大的动态范围。 OTL 电路的主要性能指标 1、最大不失真输出功率P 0m 理想情况下，L 2CC om R U 81P =，在实验中可通过测量R L 两端的电压有效值，来 求得实际的L 2 O om R U P =。 2、 效率η 100%P P ηE om = P E —直流电源供给的平均功率 理想情况下，ηmax ＝ 78.5％ 。在实验中，可测量电源供给的平均电流I dC ， 从而求得P E ＝U CC ·I dC ，负载上的交流功率已用上述方法求出，因而也就可以计算实际效率了。 3、 频率响应 详见实验二有关部分内容 4、 输入灵敏度 输入灵敏度是指输出最大不失真功率时，输入信号U i 之值。 三、实验设备与器件 1、 ＋5V 直流电源 5、 直流电压表 2、 函数信号发生器 6、 直流毫安表
1.原理说明 利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振功率放大器。它是无线电发射机中的重要组成部件。根据放大器电流导通角θ的范围可以分为甲类、乙类、丙类等不同类型的功率放大器。电流导通角θ愈小放大器的效率η愈高。如甲类功放的θ=180o ，效率η最高也只能达50%，而丙类功放的θ<90o ,效率η可达到80%。甲类功率放大器适合作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器。丙类功率放大器通常作为末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。 高频功率放大器按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出。 1.1高频功放的主要技术指标 1.1.1 功率关系： 功率放大器的作用原理是利用输入到基极的信号来控制集电极的直流电源所供给的直流功率O P ，使之一部分转变为交流信号功率1P 输出去,一部分功率以热能的形式消耗在集电极上，成为集电极耗散功率C P 。 根据能量守衡定理：1o C P P P =+ 直流功率： 输出交流功率：221111 1222 c c c c L L U P U I I R R = ?== C U -----回路两端的基频电压 c1I ----- 基频电流 L R ----回路的负载阻抗。 1.1.2 放大器的集电极效率 1 101 122 c c o CC c U I P P U I ηξγ?===? 其中集电极电压利用系数：1c c L CC CC U I R U U ξ= = 0o c CC P I U =?
实验七丙类功率放大器实验 一、实验目的： 1. 了解谐振功率放大器的基本工作原理，初步掌握高频功率放大电路的计算和设计过程； 2. 了解电源电压与集电极负载对功率放大器功率和效率的影响。 二、预习要求： 1. 复习谐振功率放大器的原理及特点； 2. 分析图7-7所示的实验电路，说明各元件的作用。 三、实验电路说明： 本实验电路如图7-7所示。 图7-7 本电路由两级组成：Q1等构成前级推动放大，Q2为负偏压丙类功率放大器，R4、R5提供基极偏压（自给偏压电路），L1为输入耦合电路，主要作用是使谐振功放的晶体三极管的输入阻抗与前级电路的输出阻抗相匹配。L2为输出耦合回路，使晶体三极管集电极的最佳负载电阻与实际负载电阻相匹配。R14为负载电阻。 四、实验仪器： 1. 双踪示波器 2. 万用表 3. 实验箱及丙类功率放大模块 4．高频信号发生器
五、实验内容及步骤； 1. 将开关拨到接通R14的位置，万用表选直流毫安的适当档位，红表笔接P2，黑表笔 接P3； 2. 检查无误后打开电源开关,调整W使电流表的指示最小（时刻注意监控电流不要过 大，否则损坏晶体三极管）； 3. 将示波器接在TP1和地之间，在输入端P1接入8MHz幅度约为500mV的高频正弦信 号，缓慢增大高频信号的幅度，直到示波器出现波形。这时调节L1、L2，同时通过示波器及万用表的指针来判断集电极回路是否谐振，即示波器的波形为最大值，电流表的指示I0为最小值时集电极回路处于谐振状态。用示波器监测此时波形应不失真。 4. 根据实际情况选两个合适的输入信号幅值，分别测量各工作电压和峰值电压及电流，并根据测得的数据分别计算： 1）电源给出的总功率； 2）放大电路的输出功率； 3）三极管的损耗功率； 4）放大器的效率。 六、实验报告要求： 1. 根据实验测量的数值，写出下列各项的计算结果: 1）电源给出的总功率； 2）放大电路的输出功率； 3）三极管的损耗功率； 4）放大器的效率。 2. 说明电源电压、输出电压、输出功率的关系。
天津天狮学院 《高频电子线路》设计报告 题目：高频LC谐振功率放大器 专业：(本)14级电子信息工程 班级：2班 姓名：黄霞 天津天狮学院信息与自动化学院 2016年 5月 15日
高频电子线路课程设计 目录 前言 (2) 1 高频LC谐振功率放大器原理 (3) 1.1 原理电路 (3) 1.2 高频功率放大器的特性曲线. (4) 1.3 功率放大器的三种工作状态 (6) 1.4 高频功率放大器的外部特性 (6) 2 高频LC谐振功率放大器电路设计 (7) 2.1 实验电路参数计算 (7) 2.2高频LC谐振功率放大器设计电路 (7) 3高频谐振功率放大器电路的仿真与分析 (8) 3.1 EWB软件简介 (8) 3.2软件界面介绍 (8) 3.3EWB软件对丙类功放的仿真 (11) 3.3.1电路仿真图 (11) 3.3.2负载特性 (11) 3.3.3输入电压改变时对电路的影响 (14) 3.3.4当电源电压改变时对电路的影响 (17) 3.3.5输入仿真和输出仿真 (20) 3.4中心频率、通频带、放大倍数的计算 (21) 4 心得体会 (23) 5 参考文献............................................................................................................ 25HX
前言 高频谐振放大器广泛应用于通信系统和其他电子系统中，如在发射设备中，为了有效地使信号通过信道传送到接收端，需要根据传送距离等因素来确定发射设备的发射功率，这就要用高频谐振放大器将信号放大到所需的发射功率；在接受设备中，从天线上 级，要将传送的信号恢复出来，需要将信号放大，感应到的信号是非常微弱的，一般在V 这就需要用高频小信号谐振放大器来完成。 高频功率放大器的主要功能是放大高频信号，并且以高效输出大功率为目的。它主要应用于各种无线电发射机中。发射机中的振荡器产生的信号功率很小，需要经过多级功率放大器才能获得足够的功率，送到天线辐射出去。 高频功放的输出功率范围，可以小到便携式发射机的毫瓦级，大到无线电广播电台的几十千瓦，甚至兆瓦级。目前，功率为几百瓦以上的高频功率放大器，其有源器件大多为电子管，几百瓦以下的高频功率放大器则主要采用双极晶体管和大功率场效应管。 已知能量（功率）是不能放大的，高频信号的功率放大，其实质是在在输入高频信号的控制下将电源直流功率转换成高频功率，因此除要求高频功放产生符合要求的高频功率外，还应要求具有尽可能高的转换效率。 应当指出，尽管高频功放和低频功放的共同特点都要求输出功率大和效率高，但二者的工作频率和相对频带宽度相差很大，因此存在着本质的区别。低频功放的工作频率低，但相对频带很宽。工作频率一般在20--20000Hz，高频端与低频端之差达1000倍。所以，低频功放的负载不能采用调谐负载，而要用电阻，变压器等非调谐负载。而高频功放的工作频率很高，可由几百千赫到几百兆赫，甚至几万兆赫，但相对频带一般很窄。例如调幅广播电台的频带宽度为9kHz，若中心频率取900kHz，则相对频带宽度仅为1%。因此高频功放一般都采用选频网络作为负载，故也称为谐振功率放大器。近年来，为了简化调谐，设计了宽带高频功放，如同宽带小信号放大器一样，其负载采用传输线变压器或其他宽带匹配电路，宽带功放常用在中心频率多变化的通信电台中。 低频功率放大器可以工作在甲类状态，也可以工作在乙类状态，或甲乙类状态。乙类状态要比甲类状态效率高。为了提高效率，高频功放多工作在丙类状态。为了进一步提高高频功放的效率，近年来又出现了D类，E类和S类等开关型高频功率放大器。
丙类高频谐振功率放大器与基极调幅实验报告 一． 实验目的 1．了解和掌握丙类高频谐振功率放大器的构成及工作原理。 2．了解丙类谐振功率放大器的三种工作状态及负载特性、调制特性、放大特性和调谐特性。 3. 掌握丙类谐振功率放大器的输出功率o P 、直流功率D P 、集电极效率C 测量方法。 4. 掌握用频谱仪观测信号频谱、频率及调制度的方法。 二．实验仪器及设备 1．调幅与调频接收模块。 2．直流稳压电压GPD-3303D 3．F20A 型数字合成函数发生器/计数器 4．DSO-X 2014A 数字存储示波器 5．SA1010频谱分析仪 三．实验原理 1.工作原理 高频谐振功率放大器是通信系统重要的组成电路，用于发射机的末级。主要任务是高效率的输出最大高频功率，馈送到天线辐射出去。为了提高效率，晶体管发射结采用负偏置， 使放大器工作于丙类状态（导通角θ＜90O ）。高频谐振功率 放大器基本构成如图1.4.1所示， 丙类谐振功率放大器属于大信号非线性放大器，工程上常采用折线分析法，各级电压、电流波形如图1.4.2所示。 （a ）原理电路 （b ）等效电路 图1.4.1 高频功率放大器
图1.4.1中，晶体管放大区的转移（内部静态）特性折线方程为： ()C C BE BZ i g v U =- 1.4.1 放大器的外电路关系为： cos BE B b m u E U t ω=+ 1.4.2 cos CE C cm u E U t ω=- 1.4.3 当输入信号B B Z b u E U <+时，晶体管截止，集电极电流0C i =；当输入信号 B BZ b u E U >+时，发射结导通，由式1.4.1、1.4.2和1.4.3得集电极电流 C i 为： m a x c o s c o s 1c o s C C t i i ωθθ-=- 1.4.4 式中，BZ U 为晶体管开启电压，C g 为转移特性的斜率。 以上分析可知，晶体管的集电极输出电流c i 为尖顶余弦脉冲，可用傅里叶级数展开为： ++++=t I t I t I I t i m C m C m C C c ωωω3cos 2cos cos )(3210 1.4.5 其中，0C I 为C i 的直流分量，m C I 1、2C m I 、…分别为c i 的基波分量、二次谐波分量、…。集电极余弦脉冲电流C i 及各次谐波的波形如图1.4.3所示，其频谱如图1.4.4所示。 （a ） （b ） 图1.4.2 各级电压、电流波形
高频电子线路杨霓清答案第七章-高频功 率放大器 本页仅作为文档封面，使用时可以删除 This document is for reference only-rar21year.March
思考题与习题 为什么高频功率放大器一般要工作于乙类或丙类状态为什么采用谐振回路作负 载为什么要调谐在工作频率上回路失谐将产生什么结果 答：高频功率放大器的输出功率高，其效率希望要高些，这样在有源器 件的损耗的功率就低，不仅能节省能源，更重要的是保护有源器件的安全 工作。乙类丙类放大器状态的效率比甲类高因此高频功率放大器常选用乙 类或丙类放大器。 乙类和丙类放大器的集电极电流为脉冲状，只有通过谐振电阻p R 相 乘，产生边疆的基波电压输出。回路调谐于工作频率是为了取出基波电压 输出。 丙类高频功率放大器的动态特性与低频甲类功率放大器的负载线有什么区别为 什么会产生这些区别动态特性的含义是什么 答：所谓动态特性是指放大器的晶体管（c g 、bz U ）、偏置电源（cc V 、 bb V ）、输入信号（bm U ）、输出信号或谐振电阻（cm U 或p R ）确定后，放 大器的集电极电流c i 随be u 和ce u 的变化关系。事实上，改变bb V 可以使放大 器工作于甲类、乙类或丙类。而工作在甲类，电流c i 是不失真的，所作的 负载线也是在确定动态特性，它的动态特性为一条负斜的直线，是由负载 线决定的。 而丙类放大器的bb V ＜bz V ，电流产生失真，是周期脉冲电流。而输出 电压是谐振回路的谐振电阻p R 与电流脉冲的基波电流相乘，即电流c i 的变 化为脉冲状，而输出电压是连续的基波电压，因此动态特性不能简单地用 谐振电阻p R 负载线决定。只能根据高频谐振功率放大器的电路参数用解析 式和作图法求得，它与甲类放大的负载线不同，其动态特性为。原因是电 流为脉冲状，有一段时间c i 是为0的 为什么谐振功率放大器能工作于丙类，而电阻性负载功率放大器不能工作于丙 类 答：因为谐振功放的输出负载为谐振回路，该回路具有迁频特性，可以 从晶体管的余弦脉冲电流中，将不失真的基波电流分量迁频出来，在并联谐振 回路上形成不失真的基波余弦电压，而电阻听电阻特性输出负载不具备这样的 功能，因此不能在丙类工作。
实验二非线性丙类功率放大器实验 一、实验目的 1、了解丙类功率放大器的基本工作原理，掌握丙类放大器的调谐特性以及负载改变时 的动态特性。 2、了解高频功率放大器丙类工作的物理过程以及当激励信号变化对功率放大器工作状 态的影响。 二、实验内容 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、测试丙类功放的负载特性 4、观察激励信号变化、负载变化对工作状态的影响 三、实验仪器 1、信号源模块1块 2、频率计模块1块 3、8 号板1块 4、双踪示波器1台 5、频率特性测试仪（可选）1台 6、万用表1块 四、实验基本原理 放大器按照电流导通角θ的范围可分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同类型。功率放大器电流导通角θ越小，放大器的效率η越高。 1、丙类功率放大器 1）基本关系式 丙类功率放大器的基极偏置电压V BE是利用发射极电流的直流分量I EO（≈I CO）在射极电 v为正弦波时，集阻上产生的压降来提供的，故称为自给偏压电路。当放大器的输入信号' i
电极的输出电流i C 为余弦脉冲波。利用谐振回路LC 的选频作用可输出基波谐振电压v c1,电流i c1。图2-1画出了丙类功率放大器的基极与集电极间的电流、电压波形关系。分析可得下列基本关系式： 011R I V m c m c = 式中，m c V 1为集电极输出的谐振电压及基波电压的振幅；m c I 1为集电极基波电流振幅； 0R 为集电极回路的谐振阻抗。 2102111212121R V R I I V P m c m c m c m c C = == 式中，P C 为集电极输出功率 CO CC D I V P = 式中，P D 为电源V CC 供给的直流功率；I CO 为集电极电流脉冲i C 的直流分量。 放大器的效率η为 CO m c CC m c I I V V 1121??= η
实验报告 课程名称： 电路与模拟电子技术实验 指导老师： 成绩：__________________ 实验名称： 音频功率放大电路 实验类型： 研究探索型实验 同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求 1、理解音频功率放大电路的工作原理。 2、学习手工焊接和电路布局组装方法。 3、提高电子电路的综合调试能力。 4、通过myDAQ 来分析理论数据和实际数据之间的关系。 二、实验内容和原理（必填） 音频功率放大电路，也即音响系统放大器，用于对音频信号的处理和放大。按其构成可分为前置放大级、音调控制级和功率放大级三部分。 作为音响系统中的放大设备，它接受的信号源有多种形式，通常有话筒输出、唱机输出、录音输出和调谐器输出。它们的输出信号差异很大，因此，音频功放电路中设置前置放大级以适应不同信号源的输入。 为了满足听众对频响的要求和弥补设置了音调控制放大器，希望能对高音、低音部分的频率特性进行调节扬声器系统的频率响应不足，。 为了充分地推动扬声器，通常音响系统中的功率放大器能输出数十瓦以上功率，而高级音响系统的功放最大输出功率可达几百瓦以上。 扩音机的整机电路如下图所示，按其构成，可分为前置放大级，音调控制级和功率放大级三部分。 专业： 姓名： 学号： 日期： 地点： 桌号 装 订 线 点名册上的序号 前置 放大级 音调控制 放大级 功率 放大级
前置放大电路： 前置放大级输入阻抗较高，输出阻抗较低。前置放大级的性能对整个音频功放电路的影响很大，为了减小噪声，前置级通常要选用低噪声的运放。 由A1组成的前置放大电路是一个电压串联负反馈同相输入比例放大器。 理想闭环电压放大倍数为：23 1R R A vf + = 输入电阻：1R R if = 输出电阻：0of =R 功率放大级： 对于功率放大级，除了输出功率应满足技术指标外，还要求电路的效率高、非线性失真小、输出与音箱负载相匹配，否则将会影响放音效果。 集成功率放大器通常有OTL 和OCL 两种电路结构形式。OTL 功放的优点是只需单电源供电，缺点是输出要通过大电容与负载耦合，因此低频响应较差；OCL 功放的优点是输出与负载可直接耦合，频响特性较好，但需要用双电源供电。（实验室提供本功能模块） 本实验电路的功率放大级由集成功率器件TDA2030A 连成OCL 电路输出形式。 TDA2030A 功率集成电路具有转换速率高，失真小，输出功率大，外围电路简单等特点，采用5脚塑料封装结构。其中1脚为同相输入端；2脚为反相输入端；3脚为负电源；4脚为输出端；5脚为正电源。 功放级电路中，电容C15、C16用作电源滤波。D1和D2