高频谐振功率放大器.doc

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

专业： 集成电路

指导教师：

报告人： 学号： 班级： 02

实验时间： 2013.04.22

实验报告提交时间： 2013.05.06

教务处制

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
图3-1 丙类功率放大器原理电路
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。

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=120W (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=75W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=50W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；hc——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：
测试条件
实测
计算
Vbp-p (V)
Vcp-p (V)
Ic0
(mA)
Ic1m
(mA)
Po
(mW)
PD
(mW)
Pc
(mW)
hc
VCC=
12V
VIp-p=
100mV
R12=120W
1.88
6.20
22.76
25.8
40.04
273.1
233.1
14.7
R12=75W
1.92
5.40
21.14
36
48.6
253.7
205.1
19.2
R12=50W
1.98
4.80
20.40
48
57.6
244.8
187.2
23.5
VIp-p=
200mV
R12=120W
4.76
20.4
70.8
85
433.5
849.6
413.1
51.0
R12=75W
4.96
18.4
67.9
122.7
564.3
814.8
250.5
69.3
R12=50W
5.12
15.2
64.7
152
577.6
776.4
198.8
74.4
VCC=
5V
VIp-p=
100mV
R12=120W
0.904
0.713
1.35
2.97
0.530
6.75
6.22
7.9
R12=75W
0.904
0.592
1.32
3.95
0.584
6.6
6.02
8.8
R12=50W
0.904
0.502
1.25
5.02
0.63
6.25
5.62
10.08
VIp-p=
200mV
R12=120W
1.35
2.62
6.73
10.9
7.15
33.65
26.5
21.25
R12=75W
1.35
2.16
6.23
14.4
7.78
31.15
23.37
25.0
R12=50W
1.37
1.80
5.78
18
8.1
28.9
20.8
28.0
数据分析（各变量对功率放大器工作的影响）：

变量
变化
Ic1m
Po
PD
hc
Vbm
增大
增大
增大
增大
增大
Vcc
增大
增大
增大
增大
增大
R
增大
减小
减小
增大
减小

五、实验结论与心得：
本实验测试了不同因素对丙类功率放大器的影响，其中Vbm与Vcc与其工作状态（输出功率等）成正比，集电极负载R与其工作状态成反比；
理论上丙类功率放大器的最高效率为78.5%，但实验中所能达到的最高效率只有74.4%，接近理想中的数据，说明实验还算成功，通过其他数据可见，现实中的功率放大器受其他的影响因素（散热功能与元件自身性质等）较大，以后再功率放大器的制作中应该注意各方面元件的协调。

指导教师批阅意见：

成绩评定

指导教师签字：

年 月 日

备注：