实验二 高频功率放大器
实验二 高频功率放大器
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和电源电压Vcc变化时对功率放大器工作状态的影响。
3.比较甲类功率放大器与丙类功率放大器的特点、功率、效率。
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.观察电源电压变化对丙放工作状态的影响及激励信号变化、负载变化对工作状态的影响
三、实验基本原理
丙类功率放大器通常作为发射机末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。本实验单元模块电路如图2-1所示。
该实验电路由两级功率放大器组成。其中VT1(3DG12)、XQ1与C15组成甲类功率放大器,工作在线性放大状态,其中R2、R12、R13组成静态偏置电阻。XQ2与CT2、C6组成的负载回路与VT3(3DG12)组成丙类功率放大器。甲类功放的输出信号作为丙放的输入信号(由短路块J5连通)。VR6为射极反馈电阻,调节ⅤR6可改变丙放增益。与拨码开关相连的电阻为负载回路外接电阻,改变S5拨码开关的位置可改变并联电阻值即改变回路Q值。当短路块J5置于开路位置时则丙放无输入信号,此时丙放项率管T3截止,只有当甲放输出信号大于丙放管VT3 be间的负偏压值时,VT3才导通工作。
四、实验步骤
1.了解丙类工作状态的特点
1)对照电路图2-1了解实验板上各元件的位置与作用
2)将功放电源开关S1拨向右端(+12V),负载电阻转换开关S5全部拨向开路,示波器开路电缆接于J13与地之间将振荡器中S4开关“4”拨向“ON”,即工作在晶体振荡状态,将短路块J15连通在“ZD”下横线处短路块J4、Js、J10均连在下横线处,调整VRS、VR10、VR6,在示波器上可看到放大后的高频信号。或从J7处输入0.8V,10MHz高频信号,甲放 JEOUT(J8)为3伏左右。若没有0.8V高频信号源,可将J4短路块连通,从前置放大模块输入端J24处输入0.3V、10MHZ信号,调整VR10,使J7处为0.6V。将J5短路环接入1、2间,J10短路环CDL接入横线处,此时,示波器上可看到放大输出信号振幅也随之变化,输入电压振幅减小到一定值时,可看到输出电压为0,记下此时输入电压幅值。也可将短路环J5断开,使激励信号Ub=0,则Uo为0,此时负偏压也为0,由此可看出丙类工作状态的特点。
2.测试调谐特性
使电路正常工作,从前置放大模块中J24处输入0.3V左右的高频信号,调节前置放大模块中VR10使前置放大输出信号J26为0.6-0.8伏(J7处短路块置于下划线,J5短路块置于下画线).S5仍全部开路,改变输入信号频率从4MHz16MHz,记下输出电压值。
3. 测试负载特性
将功放电源开关拨向左端(+5V),使cc=5V,S5全断开,将J5短路块置于下画线处,从前置放大模块中J24处输入0.3V左右的10MHz高频信号,调节前置放大模块中R10使甲放输入信号J7为0.6-0.8伏(J7处短路块置于下画线),J9处输入Vb=3伏左右,调整回路电容CT2使回路调谐,同时结合调节VR6(以示波器显示J3处波形为对称的双峰为调谐的标准)。然后将负载电阻转换开关S5依次从1-4拨动,用示波器测量相应的Vc值和Ve波形,描绘相应的ie波形,分析负载对工作状态的影响。
1)先将J15短路环断开,从J24输入0.3伏,10MHz高频正弦信号,调整电位器VR10使J26(FD.OUT)输出为0.6伏。
2)将J4和J5短路环连通,调整VR6使J13输出最大正弦信号并保证波形不失寞。
3)将示波器开路电缆接入VT3管发射极J3处,开关S1拨向+5V,调整R6,使其波形为凹顶脉冲。(此时S4全部开路)。
4)将S1电源电压拨为+5V,J3处ie波形为凹顶脉冲,将S5开关从3--1依次接通,可看到负载变化对波形的影响,即对工作状态的影响。
其中:V:输入电压峰一峰值
Vo:输出电压峰一峰值
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*1o)
Pc:为管子损耗功率(Pc=Icce)
Po:输出功率(Po=1/2 * (Vo/2)2/RL)
五、实验结果与数据记录
直流通路和交流通路：
数据记录：
表2.1 Vb=3V
| f(MHz) |
10MHz |
| Vc(v) |
11.48v |
表2.3
|
f=10MHz |
实测 |
实测计算 |
|||||||||||
| Vb |
Ve |
Vce |
Vi |
Vo |
Io |
Ic |
P= |
Po |
Pc |
η |
|||
|
Vcc=12V |
甲放 |
1.23v |
0.84v |
10.6v |
1.16v |
1.64v |
31mA |
31mA |
8.44w |
4.49w |
3.76w |
0.533 |
|
| 1.27v |
0.58v |
10.9v |
1.16v |
1.88v |
25.8mA |
25.8mA |
8.63w |
4.87w |
3.52w |
0.564 |
|||
|
丙放 |
RL=∞ |
1.35v |
1.39v |
11.71v |
0.72v |
0.70v |
0.02A |
1.1A |
13.4w |
5.1w |
8.3w |
0.380 |
|
| RL=50Ω |
1.31V |
1.72V |
11.67V |
0.76V |
0.69V |
0.09A |
1.2A |
13.5W |
5.4W |
8.1W |
0.40 |
||
六、实验总结
通过本次实验，我们了解了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变时的动态特性。我们也了解到丙类功率放大器通常作为发射机末级功放以获得较大的输出功率和较高的功率。另外，在实验过程中，我们要注意观察高频功率放大器丙类工作状态的现象，分析其特点，测试丙类功放的相关特性。