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。
3.掌握丙类放大器的计算与设计方法。
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.观察激励信号变化、负载变化对丙类功放工作状态的影响
三、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。
θ，效率可达到80%，通常作为非线性丙类功率放大器的电流导通角o
<
90
发射机末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。特点：非线性丙类功率放大器通常用来放大窄带高频信号(信号的通带宽度只有其中心频率的1％或更
θ，为了不失真地放大信号，它的负载小)，基极偏置为负值，电流导通角o
90
<
必须是LC谐振回路。
电路原理图如图8-1(见P.46)所示，该实验电路由两级功率放大器组成。其中Q3（3DG12）、T6组成甲类功率放大器，工作在线性放大状态，其中R A3、R14、R15组成静态偏置电阻，调节R A3可改变放大器的增益。W1为可调电阻，调节W1可以改变输入信号幅度，Q4（3DG12）、T4组成丙类功率放大器。R16为射极反馈电阻，T4为谐振回路，甲类功放的输出信号通过R13送到Q4基极作为丙放的输入信号，此时只有当甲放输出信号大于丙放管Q4基极－射极间的负偏压值时，Q4才导通工作。与拨码开关相连的电阻为负载回路外接电阻，改变S1拨码开关的位置可改变并联电阻值，即改变回路Q值。
下面介绍丙类功放的工作原理及基本关系式。
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 v 为正弦波时，集电极的输出电流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8-3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 2) 负载特性
当放大器的电源电压＋V CC ，基极偏压v b ，输入电压(或称激励电压)v sm 确定后，如果电流导通脚选定，则放大器的工作状态只取决于集电极回路的等效负载电阻R q 。谐振功率放大器的交流负载特性如图8-4所示
C
（欠压）
A
（临界）
B
（过压）
C
A
B
O
O
O
θ
V CC
ωt
i c
i c
V C C
V CC V CES 图8-4 谐振功放的负载特性
由图可见，当交流负载线正好穿过静态特性转移点A 时，管子的集电极电压正好等于管子的饱和压降V CES ，集电极电流脉冲接近最大值I cm 。
此时，集电极输出的功率P C 和效率η都较高，此时放大器处于临界工作状态。R q 所对应的值称为最佳负载电阻，用R 0表示，即
2
02)(P V V R CES CC -=
当R q ﹤R 0时，放大器处于欠压状态，如C 点所示，集电极输出电流虽然较大，但集电极电压较小，因此输出功率和效率都较小。当R q ﹥R 0时，放大器处于过压状态，如B 点所示，集电极电压虽然比较大，但集电极电流波形有凹陷，因此输出功率较低，但效率较高。为了兼顾输出功率和效率的要求，谐振功率放大器通常选择在临界工作状态。判断放大器是否为临界工作状态的条件是：
CES cm CC V V V =-
四．仿真：
丙类单元功放电路：
输出波形与输入的比较，A为输出信号，B为输入信号：负载为500欧姆：
由输出波形图可见有明显的放大作用。
负载为250欧姆：
由输出波形图可见放大作用更大。
负载为750欧姆：
由图可见放大效果比较小。
从上述现象可知道负载对放大有影响且负载越大输出越小。
现将原来输入90mv更改为100mv
负载保持500欧姆：
与原电路比较可发现，输出变大
当输入改为400mv时：
可见波形失真，猜测三极管可能处于过压状态。
当输入改小时发现波形不会失真
高频电子线路课程设计报告 题目：丙类功率放大器 院系： 专业：电子信息科学与技术 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 报告成绩： 2013年12月20日
目录 一、设计目的 (1) 二、设计思路 (1) 三、设计过程 (2) 3.1、系统方案论证 3.1.1 丙类谐振功率放大器电路 3.2、模块电路设计 3.2.1丙类谐振功率放大器输入端采用自给偏置电路 3.2.2丙类谐振功率放大器输出端采用直流馈电电路 3.2.3匹配网络 3.2.4 VBB 、Vcm、Vbm、VCC对丙类谐振功率放大器性能影响分析 四、整体电路与系统调试及仿真结果 (11) 4.1 电路设计与分析 4.2.仿真与模拟 4.2.1 Multisim 简介 4.2.2 基于Multisim电路仿真用例 五、主要元器件与设备 (14) 5.1 晶体管的选择 5.1.2 判别三极管类型和三个电极的方法 5.2电容的选择 六、课程设计体会与建议 (17) 6.1、设计体会 6.2、设计建议 七、结论 (18) 八、参考文献 (19)
一、设计目的 电子技术迅猛发展。由分立元件发展到集成电路，中小规模集成电路，大规模集成电路和超大规模集成电路。基本放大器是组成各种复杂放大电路的基本单元。弱电控制强电在许多电子设备中需要用到。放大器在当今和未来社会中的作用日益增加。 高频功率放大器是发送设备的重要组成部分之一，通信电路中，为了弥补信号在无线传输过程中的衰耗，要求发射机具有较大的输出功率，而且，通信距离越远，要求输出功率越大。所以，为了获得足够大的高频输出功率，必须采用高频功率放大器。高频功率放大器是无线电发射设备的重要组成部分。丙类谐振功率放大器在人类生活中得到了广泛的应用，而且能高效率的将电源供给的直流能量转换为高频交流输出，研究它具有很高的社会价值。 设计简单丙类谐振功率放大器电路并进行仿真，以及对丙类谐振功率放大器发展的展望。 二、设计思路 丙类谐振功率放大器工作原理 图2-2-1为丙类谐振功率放大器原理图,为实现丙类工作,基极偏置电压V BB 应设置在功率的截止区。 输入回路 由于功率管处于截止状态，基极偏置电压V BB 作为结外电场，无法克服结内电场，没有达到晶体管门坎电压，从而，导致输入电流脉冲严重失真，脉冲宽度小于90o。 由i C ≈βi B 知，i C 也严重失真，且脉宽小于90o。 输出回路 若忽略晶体管的基区宽度调制效应以及结电容影响,在静态转移特性曲线 (i C ～V BE )上画出的集电极电流波形是一串周期重复的脉冲序列,脉冲宽度小于半 个周期。
东北大学秦皇岛分校电子信息系 综合课程设计 高频功率放大器的设计及仿真 专业名称电子信息工程 班级学号5081112 学生姓名姜昊昃 指导教师邱新芸 设计时间2011.06.20~2011.07.01
课程设计任务书 专业：电子信息工程学号：5081112学生姓名（签名）： 设计题目：高频功率放大器的设计及仿真 一、设计实验条件 Multisim软件 二、设计任务及要求 1.设计一高频功率放大器，要求的技术指标为：输出功率Po≥125mW，工作 中心频率fo=6MHz，η>65%； 2.已知：电源供电为12V，负载电阻,RL=51Ω，晶体管用2N2219，其主要参 数：Pcm=1W,Icm=750mA,V CES=1.5V, f T=70MHz,hfe≥10，功率增益Ap≥13dB（20倍）。 三、设计报告的内容 1.设计题目与设计任务（设计任务书） 2.前言（绪论）(设计的目的、意义等) 3.设计主体（各部分设计内容、分析、结论等） 4.结束语（设计的收获、体会等） 5.参考资料 四、设计时间与安排 1、设计时间：2周 2、设计时间安排： 熟悉实验设备、收集资料：2 天 设计图纸、实验、计算、程序编写调试：4 天 编写课程设计报告：3 天 答辩：1 天
1.设计题目与设计任务（设计任务书） 1.1 设计题目 高频功率放大器的设计及仿真 1.2 设计任务 要求设计一个技术指标为输出功率Po≥125mW，工作中心频率fo=6MHz η>65%的高频功率放大器。 2. 前言（绪论） 我们通过“模电”课程知道，当输入信号为正弦波时放大器可以按照电流的导通角的不同，将其分为甲类、乙类、甲乙、丙类等工作状态。甲类放大器电流的导通角为360度，适用于小信号低功率放大；乙类放大器电流的导通角约等于180度；甲乙类放大器电流的导通角介于180度与360度之间；丙类放大器电流的导通角则小于180度。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上述几种工作状态中最高的。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。 可是若仅仅是用一个功率放大器，不管是甲类或者丙类，都无法做到如此大的功率放大。 综上，确定此高频电路由两个模块组成：第一模块是两级甲类放大器；第二模块是一工作在丙类状态的谐振放大器，它作为功放输出级，最好能工作在临界状态。此时，输出交流功率达到最大，效率也较高，一般认为此工作状态为最佳工作状态。 3. 系统原理 3.1 高频功率放大器知识简介 在通信电路中，为了弥补信号在无线传输过程中的衰耗要求发射机具有较大的功率输出，通信距离越远，要求输出功率越大。为了获得足够大的高频输出功率，必须采用高频功率放大器。高频功率放大器是无线电发射设备的重要组成部分。在无线电信号发射过程中，发射机的振荡器产生的高频振荡信号功率很小，
袁蒁膃蚇腿肀肃功率放大器原理功率放大器原理 图 芃蚆葿艿袂薇蒆要说功率放大器的原理，我们还是先来看看功率放大器的组成：射频功率放大器（RF PA）是各种无线发射机的重要组成部分。在发射机的前级电路中，调制振荡电路所产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级，获得足够的射频功率以后，才能馈送到天线上辐射出去。为了获得足够大的射频输出功率，必须采用射频功率放大器。 射频功率放大器是发送设备的重要组成部分。射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。除此之外，输出中的谐波分量还应该尽可能地小，以避免对其他频道产生干扰。 螆肇葿蚄蚆芈羁功率放大器原理 衿蚈膂袆袆膁螁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。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。在“低频电子线路” 课程中已知，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360o，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180o；丙类放大器电流的流通角则小于180o。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。除了以上几种按电流流通角来分类的工作状态外，又有使电子器件工作于开关状态的丁类放大和戊类放大。丁类放大器的效率比丙类放大器的还高，理论上可达100％，但它的最高工作频率受到开关转换瞬间所产生的器件功耗(集电极耗散功率或阳极耗散功率）的限制。如果在电路上加以改进，使电子器件在通断转换瞬间的功耗尽量减小，则工作频率可以提高。这就是戊类放大器。 我们已经知道，在低频放大电路中为了获得足够大的低频输出功率，必须采用低频功率放大器，而且低频功率放大器也是一种将直流电源提供的能量转换为交流输出的能量转换器。高频功率放大器和低频功率放大器的共同特点都是输出功率大和效率高，但二者的工作频率和相对频带宽度却相差很大，决定了他们之间有着本质的区别。低频功率放大器的工作频率低，但相对频带宽度却很宽。例如，自20至20000 Hz，高低频率之比达1000倍。因此它们都是采用无调谐负载，如电阻、变压器等。高频功率放大器的工作频率高（由几百kHz一直到几百、几千甚至几万MHz），但相对频带很窄。例如，调幅广播电台（535－1605 kHz的频段范围）的频带宽度为10 kHz，如中心频率取为1000 kHz，则相对频宽只相当于中心频率的百分之一。中心频率越高，则相对频宽越小。因此，高频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。由于这后一特点，使得这两种放大器所选用的工作状态不同：低频功率放大器可工作于甲类、甲乙类或乙类（限于推挽电路）状态；高频功率放大器则一般都工作于丙类（某些特殊情况可工作于乙类）。 近年来，宽频带发射机的各中间级还广泛采用一种新型的宽带高频功率放大器，它不采用选频网络作为负载回路，而是以频率
实验报告 课程名称高频电子线路 实验名称高频功率放大器（丙类） 实验类型验证（验证、综合、设计、创新）学院名称电子与信息工程学院专业电子信息工程年级班级 2012级电信3 班开出学期 2014-2015上期学生姓名学号 指导教师蒋行达成绩
2014 年 11 月 22 日实验二高频功率放大器（丙类） 一、实验目的 1、了解丙类功率放大器的基本工作原理，三种工作状态，功率、效率计算。 2、掌握丙类功率放大器性能的测试方法。 3、观察集电极负载、输入信号幅度与集电极电压 EC对功率放大器工作情况的影响。 二、实验仪器 1、示波器 2、高频信号发生器 3、万用表 4、实验板 2 三、预习要求 1、复习功率放大器原理及特点。 2、分析图 2-2所示的实验电路，说明各元器件作用。 四、实验内容 1、用示波器观察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。 2、观察并测量集电极负载变化对功率放大器工作的影响。 3、观察并测量输入信号幅度变化对功率放大器工作的影响。 4、观察并测量集电极电源电压变化对功率放大器工作的影响。 五、基本原理及实验电路 高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。它的作用是放大信号，使之达到足够功率输出，以满足天线发射或其他负载的要求。它的主要技术指标有：输出功率、效率、功率增益、带宽和谐波抑制度（或信号失真度）。 1、基本原理 功率放大器的效率是一个最突出的问题，其效率高低与放大器的工作状态有直接的关系。放大器工作状态可分为甲类、乙类和丙类等。图 2-1 表示了不同Ube时，谐振功率放大器不同工作状态的基极电压和集电极电流波形。
课程设计任务书 学生姓名：专业班级：电子1003班 指导教师：葛华工作单位：信息工程学院 题目: 功率放大器的设计 初始条件： 计算机、Proteus软件、Cadence软件 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、课程设计工作量：2周 2、技术要求： （1）学习Proteus软件和Cadence软件。 （2）设计一个功率放大器电路。 （3）利用Cadence软件对该电路设计原理图并进行PCB制版，用Proteus软件对该电路进行仿真。 3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。 时间安排： 2013.11.11做课设具体实施安排和课设报告格式要求说明。 2013.11.11-11.16学习Proteus软件和Cadence软件，查阅相关资料，复习所设计内容的基本理论知识。 2013.11.17-11.21对功率放大器进行设计仿真工作，完成课设报告的撰写。 2013.11.22 提交课程设计报告，进行答辩。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要........................................................................ I Abstract ................................................................... II 1 功放的工作原理及分类 (1) 1.1功放的工作原理 (1) 1.2功放的分类 (1) 2 软件介绍 (2) 2.1 Proteus (2) 2.1.1 Proteus简介 (2) 2.1.2工作界面 (2) 2.1.3 对象的放置和编辑 (3) 2.1.4 连线 (4) 2.2Cadence软件 (4) 2.2.1 Cadence简介 (4) 2.2.2 Cadence软件的特点 (4) 2.2.3电路PCB的设计步骤 (4) 3 设计方案 (6) 3.1 运算放大电路的设计 (6) 3.2 功率放大电路的设计 (7) 3.3 音频功率放大电路 (9) 3.4方案总结及仿真 (10) 4 Candence软件操作 (11) 4.1 Cadence画电路原理图 (11) 4.2 布线及PCB图 (11) 4.2.1布线注意事项 (11) 4.2.2 PCB制作 (12) 5.心得体会 (14) 6.参考文献 (15)
目录 1前言 (1) 2 丙类谐振功率放大器 (1) 2.1 BJT使用注意事项 (1) 2.1.1 集电极最大允许电流ICM (2) 2.1.2 集电极最大允许耗散功率PCM (2) 2.1.3 二极管击穿耐量PSB (2) 2.1.4 发射极开路,集电极-基极间反向击穿电压U(BR)CEO (2) 2.2 丙类谐振功率放大器电路 (2) 2.3 丙类谐振功率放大器工作原理 (4) 2.4 丙类谐振功率放大器电路分析 (4) 2.4.1 丙类谐振功率放大器输入端采用自给偏置电路 (5) 2.4.2 丙类谐振功率放大器输出端采用直流馈电电路 (5) 2.4.3 匹配网络 (6) 2.4.4 VBB 、VCM、VBM、VCC对丙类谐振功率放大器性能影响分析.. 6 3 丙类谐振功率放大器电路的设计 (11) 3.1 丙类谐振功率放大器设计 (11) 3.1.1 晶体管的选择 (11)
3.1.2 判别三极管类型和三个电极的方法 (12) 3.1.3 电容的选择 (12) 3.2 电路设计与分析 (13) 3.2.1电路设计基本事项 (13) 3.2.2 电路设计与分析 (14) 3.3 电路仿真 (15) 3.3.1 ELECTRONICS WORKBENCH EDA 简介 (15) 3.3.2 基于EWB电路仿真用例 (15) 4 对丙类谐振功率放大器的展望 (17) 结论 (17) 谢辞 (18) 参考文献 (19)
1前言 电子技术迅猛发展。由分立元件发展到集成电路，中小规模集成电路，大规模集成电路和超大规模集成电路。基本放大器是组成各种复杂放大电路的基本单元。弱电控制强电在许多电子设备中需要用到。放大器在当今和未来社会中的作用日益增加。 高频功率放大器是发送设备的重要组成部分之一，通信电路中，为了弥补信号在无线传输过程中的衰耗，要求发射机具有较大的输出功率，而且，通信距离越远，要求输出功率越大。所以，为了获得足够大的高频输出功率，必须采用高频功率放大器。高频功率放大器是无线电发射设备的重要组成部分。丙类谐振功率放大器在人类生活中得到了广泛的应用，而且能高效率的将电源供给的直流能量转换为高频交流输出，研究它具有很高的社会价值。 这里主要介绍放大器核心部件BJT，丙类谐振功率放大器的电路组成及其原理，设计简单丙类谐振功率放大器电路并进行仿真，以及对丙类谐振功率放大器发展的展望。 2 丙类谐振功率放大器 2.1 BJT使用注意事项 晶体管作为放大器的核心部件，为使电路发挥其更高价值，一定要注意，在使用晶体管时，让其工作在安全工作区内，安全工作区如图2-1-1所示。 图2-1-1 晶体管安全工作区
南昌大学实验报告 学生姓名：付文平学号： 6102215151 专业班级：通信154班实验类型：■验证□综合□设计□创新实验日期： 2017.10.31 实验成绩：实验名称：非线性丙类功率放大器实验报告 一、实验目的 1、了解丙类功率放大器的基本工作原理，掌握丙类功率放大器的调谐特性以及负载变化时的动态特性。 2、了解激励信号变化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功率、效率与特点。 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 四、实验原理 非线性丙类功率放大器的电流导通角θ＜90〇效率可达到80%，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。特点：非线性丙类功率放大
器通常用来放大窄带高频信号(信号的通带宽度只有其中心频率的1％或更小)，基极偏置为负值，电流导通角θ＜90〇，为了不失真地放大信号，它的负载必须是LC谐振回路。 丙类功率放大器 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为正弦波时，集电极的输出电流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 。下图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： 式中，V c1m 为集电极输出的谐振电压及基波电压的振幅；I c1m 为集电极基波电流振 幅；R 为集电极回路的谐振阻抗 2 1 2 1 1 12 1 2 1 2 1 R 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. 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 1 1 R I V m c m c = CO m c CC m c I I V V 1 1 2 1 ? ? = η
实验高频丙类功率放大器设计 时间：第周星期节课号： 院系专业： 姓名：学号：座号： ============================================================================================ 一、实验目的 1、理解掌握高频丙类功率放大器的工作原理； 2、掌握功率放大器输出功率、直流功率、效率的计算； 3、掌握高频谐振功率放大器的计算和设计方法； 4、提高高频电路综合设计能力。 二、实验预习 1、下图所示谐振功率放大器中，已知V CC ＝24V，P O＝5W，θ＝700，ξ＝0.9，试求该功 率放大器的η C 、P D、P C、i Cmax和谐振回路谐振电阻 R e 。 2、谐振功率放大器原来工作在临界状态，若谐振回路的外接负载电阻R L（如上图所示）增大或减小，放大器的工作状态如何变化？I C0、I c1m、P o、P C将如何变化？ 成绩指导教师批阅日期
3、谐振功率放大电路集电极直流馈电电路有哪几种形式？并联馈电电路有何特点？ 4、谐振功率放大电路中自给偏压电路有何特点？说明产生自给偏压的条件。 5、谐振功率放大器中滤波匹配网络有何作用？对它有哪些主要要求？ 三、设计任务及要求 设计制作一个高频丙类功率放大器，要求直流电源电压+12V，中心频率为40.7MHz，放大器输出功率P o > 200mW（R L = 50Ω），效率ηC > 60%。 （注：设计流程步骤，请参考实验指导书71页，涉及相关的理论计算请参考教材和其他参考书。采用两级放大器设计思路，整体电路由两大部分构成：激励级放大电路和丙类功放级放大电路。参考电路如下图所示。要求按照设计要求，计算电路中电阻、电容、电感（扼流圈除外）的理论值。）
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
一．功率放大器的基本工作原理 A 类扩音机的输出级中两个（或两组）晶体管永远处于导电状态，也就是说不管有无 讯号输入 它们都保持传导电流，并使这个电流等于交流电的峰值，这时交流在最大讯号情 况下流入负载。当无讯号时，两个晶体管各流通等量的电流，因此在输出中心点上没有不 平衡的电流或电压，故无电流输入扬声器，当讯号趋向正极，线路上方的输出晶体管容许 流入较多的电流，下方的输出晶体管则相对减少电流，由于电流开始不平衡，于是流入扬 声器发声。 A 类放大方式具有最佳的线性，每个输出晶体管均放大讯号全波，完全不存在交越失 真 （ Switching Distortion ），即使不采用负反馈，它的环路失真仍十分低，因此被认为是声 音最理想的放大线路设计。但凡事总是有利亦有弊， A 类放大的缺点是效率低，因为无讯 号时仍有较大电流流入，扩音机产生高热量和浪费功率，这种功率正如输出级的热量一样 完全消散，但却没输到负载，当讯号电平增加时有些功率可进入负载，但许多仍转变为热 量。 A 类放大器是一种最浪费能量的设计，只要一开机它的耗电量最高，播放音乐时，效 率约为百分之50,即一半功率变为热量浪费。如果不计较上述的缺点， A 类扩音机是重播 音乐的理想选择，它能提供非常平滑的音质，音色圆润温暖，高音透明开扬，这些优点足 以补偿它的缺点。为了有效处理散热问题， A 类扩音机必须采用大型沉热器，有些大功率 设计还需要风扇散热。因为它的效率低,供电器一定要能提供充足的电流,一部 25瓦的 A 类扩音机供电器的能力至少够 100瓦AB 类扩音机用。所以 A 类机的体积和重量都比 AB 类大，这令制造成本增加，售价当然较贵，一般而言 A 类扩音标机的售价约为同等功 率A B 类机的两倍或以上。 B 类放大的工作方式是当无讯号输入时，输出晶体管不导电，所以不消耗功率，当有 讯号时每 对输出管各放大一半波形,彼此一开一关轮流工作完成一个全波放大,在两个输 出晶体管转换工作时便发生交越失真，因此形成非线性。纯 B 类扩音机较少，因为在讯号 非常低时失真十分严重，因交越失真令声音变得粗糙。 B 类扩音机的效率平均约为百分之 75,产生的热量较 A 类机低，允许用较小的散热器，这类放大工作当其输出为最大功率的 40.5%,扩音机内消耗的功率最高,这时为百分之 50,输出功率较低和较高时则效率增加, 因此供电器可以比 A 类机小。 AB 类工作达成性能的妥协，大多数 B 类扩音机都不是用纯 B 类工作，通常有两个偏 压，在无讯号时也有少量电流通过输出晶体管，这类扩音机在讯号小时用 A 类工作，获得 最佳线性，当讯号提高到某一个电平时自动转为 B 类工作获得较高的效率。普通机十瓦的 AB 类大约在5瓦以内用 A 类工作，由于聆听音乐时所需要的功率只有几瓦，因此 AB 类 B 类，这种设计可以 AB 类扩音机将偏 A 类 机，但产生的热 可变偏流式扩音机：可变偏流扩音机据知是美国 Threshold 公司最先发展，八十年代 日本厂家却普遍采用并创造出多种不同的名称，这种设计是利用一个线路探测输入讯号电 压，根据电 压的高低自动改变偏流，讯号电压愈低偏流愈高，等于 A 类工作，讯号电压愈 高偏流愈低达成 B 类工作，这种偏流的变化是连续性，可将交越失真减至最少。理论上这 种设计颇为理想，但这类扩音机常因偏流探测线路与伺服控制线路本身工作不准确而导致 额外的失真，能真正达到接近 A 类音质的产品不多。 C 类放大不适合 HI-FI 用，C 类（丙类）放大器较少听闻，因为它是一种失真非常高 的放大 器，只适合在通讯用途上使用。 A 类输出晶体管百分之百时间都在工作， B 类输出 晶HP 曰 扩音机在大部分时间是用 A 类工作，只在出现音乐瞬态强音时才转为 获得优良的音质和提高效率减少热量，是一种颇为合逻辑的设计。有些 流调得甚高，令其在更宽润的功率范围内以 A 类工作，使声音接近纯 量亦相对增加。
功率放大器,功率放大器的特点及原理是什么? 利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍，β是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流(或电压)是原先的β倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。经过不断的电流及电压放大，就完成了功率放大。 功率放大器，简称“功放”。很多情况下主机的额定输出功率不能胜任带动整个音响系统的任务，这时就要在主机和播放设备之间加装功率放大器来补充所需的功率缺口，而功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用，在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。 一、功率放大器的特点 向负载提供信号功率的放大器，通常称为功率放大器。功率放大器工作时，信号电压和电流的幅度都比较大，因此具有许多不同于小信号放大器的特点。 l．功率放大器的效率 功串放大的实质是通过晶体管的控制作用，把电源提供给放大器的直流功率转换成负载上的交流功率。交流输出功串和直流电源功率息息相关。一个功率放大器的直流电源提供的功率究竟能有多少转换成交流输出功率呢？我们当然希望功率放大器最好能把直流功率（PE= EcIc）百分之百转换成交流输出功率（Psc＝Uscisc）实际上却是不可能的。因为晶体管自身要有一定的功率消耗，各种电路元件（电阻、变压器等）要消耗一定的功率，这就有个效率问题了。放大器的效率η指输出功率Psc与电源供给的直流动率PE之比，即通常用百分比表示： η=Psc/PE 通常用百分比表示： η=Psc/PE×100% 效率越高，表示功率放大器的性能越好。 晶休管在大信号工作条件下，工作点会上下大幅度摆动。一旦工作点跳出输入或输出特性曲线的线性区，就会出现非线性失真。所以对声频功率放大器来说，输出功率总要和非线性失真联系在一起考虑。一般声频功率放大器都有两个指标棗最大输出功率和最大不失真输
非线性丙类功率放大器实验报告 姓名: 学号: 班级: 日期: 37 38 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。 3. 比较甲类功率放大器与丙类功率放大器的功率、效率与特点。 二、实验基本原理 非线性丙类功率放大器的电流导通角 o 90<θ, 效率可达到 80%,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。特点:非线性丙类功率放大器通常用来放大窄带高频信号 (信号的通带宽度只有其中心频率的 1%或更小 ,基极偏置为负值,电流导通角o 90<θ,为了不失真地放大信号,它的负载必须是 LC 谐振回路。 丙类功率放大器
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 v 为正弦波时,集电极的输出电流 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 8-3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 === 39 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? ?
LM3886原理图： LM3886 _PCB： LM3886 3D效果图：
元器件清单： 说明封装序号0.1U R AD0.2 C14 0.1U R AD0.2 C13 0.1U R AD0.2 C12 0.1U R AD0.2 C11 0.47U RAD0.2 C4 0.47U RAD0.2 C2 0.47U RAD0.2 C3 0.47U RAD0.2 C1 0.7UH AXIAL0.6 L2 0.7UH AXIAL0.6 L1 10 AXIAL0.6 R12 10 AXIAL0.6 R11 100U RB.2/.4 C18 100U RB.2/.4 C17 10A BRIDGE-H1 DBR1 10K AXIAL0.4 R8 10K AXIAL0.4 R7 1K AXIAL0.4 R4 1K AXIAL0.4 R2 1K AXIAL0.4 R3 1K AXIAL0.4 R1 2.7 AXIAL0.5 R10 2.7 AXIAL0.5 R9 20K AXIAL0.4 R16
20K AXIAL0.4 R15 20K AXIAL0.4 R13 20K AXIAL0.4 R14 220P RAD0.2 C16 220P RAD0.2 C15 22K AXIAL0.4 R6 22K AXIAL0.4 R5 22U RAD0.2 C20 22U RAD0.2 C19 4.7U R AD0.2 C10 4.7U R AD0.2 C9 470U RB.2/.4 C8 470U RB.2/.4 C6 470U RB.2/.4 C7 470U RB.2/.4 C5 50P RAD0.2 C22 50P RAD0.2 C21 6800U RB.3/.6 C26 6800U RB.3/.6 C25 6800U RB.3/.6 C24 6800U RB.3/.6 C23 LM3886 ZIP-11V U2 LM3886 ZIP-11V U1 Output PORT2 J1 POWER FLY3 J3 SIG_INPUT PHONE J2
电子电路设计实践 设计题目：直流稳压电源设计 系别：电气工程学院专业：电子信息工程 班级：2011级1 班姓名：腾伟峰 学号：201151746 指导教师：张全禹 时间：2013年3月17日 绥化学院电气工程学院
高频功率放大器 1设计要求 1.1 已知条件 +VCC=+12V,晶体管3DG130的主要参数为PCM=700mW，ICM=300mA，VCES≤0.6V，hfe≥30，fT≥150MHz，放大器功率增益AP≥6dB。晶体管3DA1的主要参数为PCM=1W，ICM=750mA，VCES≥1.5V,hfe≥10,fT=70MHz,AP≥13dB。 1.2 主要技术参数 输出功率P0≥500mW，工作中心频率f0≈5MHz，效率η＞50%，负载RL=50Ω。 1.3 具体要求 分析高频功率放大器原理，通过给定的技术指标要求确定甲类功率放大器和丙类谐振功率放大器设计的工作状态和计算出电路中各器件参数，利用电子设计工具软件multisim对电路进行仿真测试，分析电路的特性。
2原理分析 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。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。 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，这是无线电发射机中的重要组成部分。根据放大器电流导通角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=180，效率η最高也只能达到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。图 1为丙类谐振功率放大器。 图 1 丙类谐振功率放大器
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。
功率放大器种类 传统的数字语音回放系统包含两个主要过程： （1）数字语音数据到模拟语音信号的变换(利用高精度数模转换器DAC)实现； （2）利用模拟功率放大器进行模拟信号放大，如A类、B类和AB类放大器。从1980年代早期，许多研究者致力于开发不同类型的数字放大器，这种放大器直接从数字语音数据实现功率放大而不需要进行模拟转换，这样的放大器通常称作数字功率放大器或者D类放大器。 1、A类放大器 A类放大器的主要特点是：放大器的工作点Q设定在负载线的中点附近,晶体管在输入信号的整个周期内均导通。放大器可单管工作，也可以推挽工作。由于放大器工作在特性曲线的线性范围内，所以瞬态失真和交替失真较小。电路简单，调试方便。但效率较低，晶体管功耗大，功率的理论最大值仅有25％，且有较大的非线性失真。由于效率比较低现在设计基本上不在再使用。 2、B类放大器 B类放大器的主要特点是：放大器的静态点在(VCC，0)处，当没有信号输入时，输出端几乎不消耗功率。在Vi的正半周期内，Q1导通Q2截止，输出端正半周正弦波；同理，当Vi为负半波正弦波(如图虚线部分所示)，所以必须用两管推挽工作。其特点是效率较高(78%)，但是因放大器有一段工作在非线性区域内，故其缺点是"交越失真"较大。即当信号在-0.6V~ 0.6V之间时， Q1 Q2都无法导通而引起的。所以这类放大器也逐渐被设计师摒弃。 3、AB类放大器 AB类放大器的主要特点是：晶体管的导通时间稍大于半周期，必须用两管推挽工作。可以避免交越失真。交替失真较大，可以抵消偶次谐波失真。有效率较高，晶体管功耗较小的特点。 4、D类放大器 D类(数字音频功率)放大器是一种将输入模拟音频信号或PCM数字信息变换成PWM(脉冲宽度调制)或PDM(脉冲密度调制)的脉冲信号,然后用PWM或PDM的脉冲信号去控制大功率开关器件通/断音频功率放大器，也称为开关放大器。具有效率高的突出优点.数字音频功率放大器也看上去成是一个一比特的功率数模变换器.放大器由输入信号处理电路、开关信号形成电路、大功率开关电路(半桥式和全桥式)和低通滤波器(LC)等四部分组成.D类放大或数字式放大器。系利用极高频率的转换开关电路来放大音频信号的。 1. 具有很高的效率，通常能够达到85%以上。 2. 体积小，可以比模拟的放大电路节省很大的空间。 3. 无裂噪声接通 4. 低失真，频率响应曲线好。外围元器件少，便于设计调试。 A类、B类和AB类放大器是模拟放大器，D类放大器是数字放大器。B类和AB类推挽放大器比A 类放大器效率高、失真较小，功放晶体管功耗较小，散热好，但B类放大器在晶体管导通与截止状态的转换过程中会因其开关特性不佳或因电路参数选择不当而产生交替失真。而D类放大器具有效率高低失真，频率响应曲线好。外围元器件少优点。AB类放大器和D类放大器是目前音频功率放大器的基本电路形式。 5、T类放大器 T类功率放大器的功率输出电路和脉宽调制D类功率放大器相同，功率晶体管也是工作在开关状态，效率和D类功率放大器相当。但它和普通D类功率放大器不同的是：1、它不是使用脉冲调宽的方法，Tr ipath公司发明了一种称作数码功率放大器处理器“Digital Power Processing （DPP）”的数字功率技术，它是T类功率放大器的核心。它把通信技术中处理小信号的适应算法及预测算法用到这里。输入的音频信号和进入扬声器的电流经过DPP数字处理后，用于控制功率晶体管的导通关闭。从而使音质达到高保真线性放大。2、它的功率晶体管的切换频率不是固定的，无用分量的功率谱并不是集中在载频两侧狭窄的频带内，而是散布在很宽的频带上。使声音的细节在整个频带上都清晰可“闻”。3、此外，T类功率放大器
摘要 本文分析了丙类功率放大器的电路原理，估计了下电路的相关参数值。对丙类功率放大器的性能进行了分析讨论并对其工作状态做出了基本的确定。 关键词：丙类功率放大器；Multisim仿真；简谐回路
目录 1、方案选择 (1) 2、工作原理与参数计算 (1) 2.1 实验原理 (1) 2.2 丙类谐振功率放大器的效率与功率 (2) 2.2.1 放大器的集电极效率 (2) 2.2.2 谐振功率放大器临界状态的计算 (3) 2.3 功率放大器的负载特性 (3) 2.3.1 uc、ic随负载变化的波形 (3) 2.3.2 丙类高频功放的振幅特性 (4) 2.3.3 欠压、临界、过压工作状态的调整 (4) 2.4 谐振回路及耦合回路的设计 (5) 2.5 基极偏置电路的设计 (6) 3、电路调试与排故 (6) 3.1 实验电路图 (6) 3.2 放大器电路设计要求 (7) 3.3 丙类放大器电路分析 (7) 4、结论 (8) 参考文献 (9) 主要元器件参数 (9)
1、方案选择 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。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，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; 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。 功率放大器的任务是供给负载足够大的信号功率，其主要性能指标是输出功率和效率。丙类谐振功率放大器可获得高效率的功率放大。 谐振功率放大器主要有四个特点：①放大管是高频大功率晶体管，能承受高电压和大电流；②输出端负载回路为调谐回路，既能完成调谐选频功能，又能实现放大器输出端负载的匹配；③基极偏置电路为晶体管发射结提供负偏压，使电路工作在丙类状态；④输入余弦波时，经过放大，集电极输出电压是余弦脉冲波形。 2、工作原理与参数计算 2.1 实验原理 利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振放大器。如:图 1 谐振高频功率 放大器原理图所示。它是无线发射机中的重要组成部件。根据放大器电流导通角 C 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。电流导通角愈小，放大器的效率愈高。如甲类功放的导通角0 =180c θ，效率η最高也只能达到50%，而丙类功放的导通角 c θ0≤90,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