高频谐振功率放大器

深 圳 大 学 实 验 报 告

课程名称： 高频电路

实验项目名称： 高频谐振功率放大器

学院： 信息工程学院

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实验报告提交时间：

一、实验目的 1．熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统。 2．熟悉高频谐振功率放大器的基本工作原理，三种工作状态，功率、效率计算。 3．了解集电极电源电压VCC与集电极负载变化对谐振功率放大器工作的影响。 二、实验内容 1．用示波器监测两级前置放大器的调谐。 2．观察谐振功率放大器工作状态，尤其是过压状态时的集电极电流凹陷脉冲。 3．观察并测量集电极电源电压VCC变化对谐振功率放大器工作的影响。 4．观察并测量集电极负载变化对谐振功率放大器工作的影响。 三、实验原理 1．高频谐振功率放大器原理 高频谐振功率放大器原理电路如图3-1所示。图中，L2、L3是扼流圈，分别提供晶体管基极回路、集电极回路的直流通路。R10、C9产生射极自偏压，并经由扼流圈L2加到基极上，使基射极间形成负偏压，从而放大器工作于丙类。C10是隔直流电容，L4、C11组成了放大器谐振回路负载，它们与其他参数一起，对信号中心频率谐振。L1、C8与其他参数一起，对信号中心频率构成串联谐振，使输入信号能顺利加入，并滤除高次谐波。C8还起隔直流作用。R12是放大器集电极负载。 图3-1 丙类功率放大器原理电路 2．高频谐振功率放大器电路 高频谐振功率放大器电路如图3-2所示，其第3级部分与图3-1相同。BG1、BG2是两级前置放大器，C2、C6用以调谐，A、B点用作为这两级的输出测试点。BG3为末级丙类功率放大器，当K4断开时可在C、D间串入万用表（直流电流档），以监测IC0值。同时，E点可近似作为集电极电流iC波形的测试点（R10=10Ω，C9=100pF，因而C9并未对R10构成充分的旁路）。K1~K3用以改变集电极负载电阻。 四、实验步骤 1．实验准备 ⑴ 在箱体右下方插上实验板2（丙类高频功率放大电路单元）。接通实验箱上电源开关，此时箱体上12V、5V电源指示灯点亮。 ⑵ 把实验板2右上方的电源开关（K5）拨到上面的ON位置，就接通了+12V电源（相应指示灯亮），即可开始实验。 ⑶ AS1637输出频率为10.7MHz、峰-峰值为80mV的正弦波，并连接到实验板2的输入（IN）端上。 2．两级前置放大器调谐 先将C、D两点断开（K4置“OFF”位置）。然后把示波器高阻（带钩）探头接A点，（监测第1级输出），调C2使输出正弦波幅度最大，从而相应的回路谐振。 再把示波器高阻（带钩）探头接B点，（监测第2级输出），调C6使输出正弦波幅度最大，从而相应的回路谐振。需要时，亦可把示波器探头接在B点上，再反复调节C2、C6，使输出幅度最大。 3．末级谐振功率放大器（丙类）测量 ⑴ 谐振功率放大器工作状态观察 ① 实验准备 (ⅰ) 接通开关K4（拨到“ON”）； (ⅱ) 示波器CH1连接到实验板2的OUT点上； (ⅲ) 示波器CH2以高阻（带钩）探头连接到E点上。 ② 逐渐增大输入信号幅度，并观察放大器输出电压波形（OUT点）和集电极电流波形（E点）。可发现，随着输入信号幅度的增大，在一定范围内，放大器的输出电压振幅和集电极电流脉冲幅度亦随之增大，说明放大器工作于欠压状态。 ③ 当输入信号幅度增大到一定程度时，放大器的输出电压振幅增长缓慢，而集电极电流脉冲则出现凹陷，说明放大器已进入到过压状态。 ⑵ 集电极负载电阻对谐振功率放大器工作的影响 ① VIp-p(AS1637输出信号)为100mV时的测量 (ⅰ) 取R12=120 (接通K1，断开K2、K3) 时的测量 用示波器观察功放级的输入、输出电压波形（B点、OUT点），并测量输入、输出电压峰-峰值Vbp-p、Vcp-p；用万用表测量集电极直流电流值IC0，并把结果填入表3.1中。测量IC0的方法是：在C、D两点间串入万用表（直流电流，200mA档），再断开K4，便可读得IC0值，然后接通K4，取走表笔。 (ⅱ) 取R12=75时的测量：接通K2，断开K1、K3，重做(ⅰ)，观察集电极负载电阻减小对谐振功率放大器工作的影响。 (ⅲ) 取R12=50时的测量：接通K3，断开K1、K2，再重做(ⅰ)，观察集电极负载电阻进一步减小对谐振功率放大器工作的影响。 ② VIp-p为200mV时的测量：重复①。 ⑶ 集电极直流电源电压对谐振功率放大器工作的影响 实验板2右上方的电源开关（K5）拨到最下面，就接通了+5V电源（相应指示灯点亮），重做⑵，以观察集电极直流电源电压的减小对谐振功率放大器工作的影响，并把相应数据也填入表3.1。 说明：① 表中“计算”列内各符号的含义如下：Ic1m ——集电极电流基波振幅；Po——集电极输出功率；PD——集电极直流电源供给功率；Pc——集电极耗散功率；c——集电极效率。 ② 作计算时应注意：在本实验的实测中常用(电压)峰-峰值，而在教材的计算公式中则常用振幅值，两者相差一倍。 五、数据记录及处理： 实测 测试条件 Vbp-p (V) Vcp-p (V) Ic0 (mA) Ic1m (mA) Po (mW) 计算 PD (mW) Pc c (mW) R12=120 2.15 2.17 2.22 4.72 4.14 4.98 6.46 5.72 5.00 15.0 12.8 10.6 25.6 24.8 23.5 72.7 68.8 67.5 1.12 1.08 1.06 10.2 9.6 9.1 26.9 38.1 50.0 62.5 85.3 106 1.44 2.00 2.68 11.3 15.7 20.4 43.5 54.5 62.5 234.4 307.2 263.7 0.141 297.6 243.1 0.183 282 750 219.5 0.222 515.6 0.313 VIp-p= R12=75 100mV VCC= 12V VIp-p= R12=75 R12=50 R12=120 273.1 825.6 552.5 0.331 280.9 0.12 0.15 0.18 7.71 9.28 10.4 810 5.6 5.4 5.3 51 48 45.5 529.1 0.347 5.48 5.25 5.12 0.022 0.028 0.034 200mV R12=50 R12=120 0.928 0.346 0.928 0.300 0.928 0.268 1.46 1.50 1.52 2.72 2.36 2.04 VIp-p= R12=75 100mV VCC= 5V VIp-p= R12=75 R12=50 R12=120 43.29 0.151 38.72 0.193 35.1 0.229 200mV R12=50 数据分析（各变量对功率放大器工作的影响）： 变量 Vbm Vcc R 变化 Ic1m 增大 增大 减小 Po 增大 增大 减小 PD 增大 增大 增大 c 增大 增大 减小 增大 增大 增大 五、实验结论与心得： Ic1m、Po、PD、nc随着Vbm、Vcc增加而增加，而Ic1m、Po随着R增加而增加 熟悉了电子元器件和高频电子线路实验系统。 熟悉了高频谐振功率放大器的基本工作原理，三种工作状态，功率、效率计算。 了解了集电极电源电压VCC与集电极负载变化对谐振功率放大器工作的影响。 指导教师批阅意见： 成绩评定 指导教师签字： 年 月 日 备注：