实验三 高频丙类谐振功率放大器实验
一、 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
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4. 高频信号源
5. 扫频仪(安泰信)
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研究的主要问
题
快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题
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。
i C
+
-
u C E C u c R e +-L R L +
-E C +-E B V
i B
+
-u b
高频谐振功率放大器电压和电流关系
在集电极电路中,LC 振荡回路得到的高频功率为
e
cm
e m c cm
m c R U
R I U
I P 22
110212
121=
==
集电极电源E C 供给的直流输入功率为
0C C E I E P =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
静态工作点、输入激励信号幅度、负载电阻,集电极电源电压发生变化,
谐振功率放大器的工作状态将发生变化。如图3-3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。谐振功率放大器的工作状态必须由集电极电源电压E C 、基极的直流偏置电压E B 、输入激励信号的幅度U bm 、负载电阻R e 四个参量决定,缺一不可,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。
2.实验电路
高频谐振功率放大器实验电路
E B
i C
g m
U B ′
u B E u B
U b m
θ-θ
i C
0θ
π
2π
i C max
-θ
ω t
ω t
Vin
3
A d j u s t
1
Vout 2
C7
RW4
R9
C9C8
R10
LED
K +12
T2
R7
R8
C5
RW3
J2
L
CV1
TP4
T1
R1
R3
TP2
TP3
C1
TP1
高频谐振功率放大器
B
RW1IN1
OUT
C2
D1
C11
TP5
C5CV1
B
A10-0808
四、实验内容
1.丙类谐振功率放大器实验电路的调整。
2. 丙类谐振功率放大器的激励调制特性测试---激励电压变化对放大器工作状态的影响测试。
3.谐振功率放大器的负载特性测试---负载变化对放大器工作状态的影响测试。
4.集电极电源电压变化对谐振功率放大器工作状态的影响(集电极调制特性)的测试。
五、实验步骤及数据记录与
分析
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1.高频谐振功率放大器实验电路的调整
{用高频信号源提供10.7MHz 的输入信号由IN1端接入高频谐振功率放大器实验电路,幅度在1V 左右。调整电位器RW1和微调CV1、CV2、B1、B2, 在OUT 端用示波器,观测到放大后的不失真的输入信号。当输出信号幅度最大,失真最小时,认为功放已经调谐了。}
调谐中发现CV1、CV2对波形影响更显著,故先调整CV1、CV2使得有较为理想的输出波形,再配合上B1、B2一起进行微调。
2. 丙类谐振功率放大器的激励调制特性测试
{逐步增加基极输入激励信号的幅度,保持电源电压Ec=12V (测量TP5点),负载R L 不变,观察射极电压波形,看是否出现凹陷,当出现凹陷时,可以认为进入了过压工作状态。当激励信号的幅度逐渐增加时,观察对集电极输出电压波形、集电极电流波形的影响、测量集电极输出电压Uo 、由TP3处测量直流电压Ve ,发射极平均电流I C0=Ve/R7,根据前面的关系式,计算电源消耗的总功率,效率,输出功率。分别在欠压,零界和过压三种状态下,选取一点测量电源消耗的总功率,效率,输出功率,并记录。}
电路消耗的总功率7
co R V E I E P e
c c ?=
?=
输出功率P
cm
R V P 22
0=
效率P
P 0=η
实验测得Ω=29.97R ,c E =10.378V 。在实际实验箱上进行实验时,c E 无法达到要求的12V ,由于实验箱元件都为固定元件,通过可调电阻调节使得c E 最大只能调到10.378V ,所以采用10.378V 进行实验。
欠压临界过压
Ui 252mV 420mV 1.37V
Uo 4.6V 6.28V 7.04V
Ve 231mV 357mV 837mV
P 0.080W 0.124W 0.207W
P0.039W 0.073W 0.291W 0
49% 59% 71%
V。由数据能够看出,此处Uo测量的为峰峰值,在代入计算时除以2作为cm
随着激励信号幅度的增大,集电极输出电压幅度越来越大,输出功率越来越大,效率也越来越高,工作状态也由欠压变成临界再变成过压。原因是当E B增大时,会引起θ、i Cmax增大,从而引起I C0、I c1m、U cm增大。由于E C不变, U CEmin=E C-U cm则会减小,这样势必导致工作状态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。由测得数据绘制曲线如下:
由曲线中可以看出,在激励信号为420mV即0.42V点处,曲线斜率发生明显变化,该点为临界状态,左边为欠压状态,右边为过压状态。在激励信号幅度小于0.1V的几个点出现不符合曲线走势的状况,可能是由于激励信号幅度过小,所以集电极输出电压幅值也很小,仪器测量精度无法准确分辨而带来的误差。
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