非线性丙类功率放大器实验报告讲解

丙类功率放大器仿真分析一、概述随着无线通信技术的高速发展，市场对射频电路的需求越来越大，同时对射频电路的性能要求也越来越高。

丙类谐振功率放大器是位于无线发射机末端的重要部件，它通常被用作末级功放，以使发射信号获得较大的输出功率和较高的效率。

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没备的重要组成部分。

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，因此在它后面要经过一系列的放大，如缓冲级、中间放大级、末级功率放大级等，获得足够的高频功率后，才能输送到天线上辐射出去。

实际上高频功率放大器不仅仅应用于各种类型的发射机中，而且高频加热装置、高频换流器、微波炉等许多电子设备中都得到了广泛的应用。

本论文对EDA 软件PSPICE 进行了系统的研究，从而掌握了丙类谐振式功率放大器的仿真设计方法。

首先，根据电路的性能指标要求，对丙类谐振式功率放大器的电路参数进行工程估算；然后，利用软件对估算的电路进行进一步的精确模拟分析，通过观测、分析丙类谐振式功放的负载特性、放大特性、调制特性的基础上，调整电路路的参数，从而达到优化电路参数的目的，以使电路的各项性能指标满足预期的设计要求。

高频功率放大器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；谐振功率放大器的特点：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。

二、基本原理与理论分析2. 1电路原理2. 1. 1工作原理如图2-1所示，丙类功率放大器的基极偏置电压U BE 是利用发射极电流的直流分量I E 。

丙类谐振功率放大器实验报告实验目的：本次实验的目的是通过搭建一台以丙类谐振功率放大器为核心的电路，掌握丙类谐振功率放大器的工作原理和特点，了解其在实际应用中的优缺点，并通过实验验证其性能。

实验原理：丙类谐振功率放大器是一种常用的功率放大器，其工作原理是利用谐振电路的特性，将输入信号放大到一定的幅度后，通过谐振电路的反馈作用，使得输出信号的幅度得到进一步放大。

丙类谐振功率放大器的特点是具有高效率、高增益、低失真等优点，因此在无线电通信、音频放大等领域得到了广泛应用。

实验步骤：1. 搭建电路：根据实验要求，搭建以丙类谐振功率放大器为核心的电路。

2. 测试电路：使用信号发生器产生输入信号，通过示波器观察输出信号的波形和幅度，并记录相关数据。

3. 调整电路：根据实验结果，适当调整电路参数，使得输出信号的幅度和波形达到最佳状态。

4. 测试性能：通过实验，测试丙类谐振功率放大器的增益、效率、失真等性能指标，并与理论值进行比较。

实验结果：经过实验，我们得到了以下结果：1. 在输入信号频率为1kHz、幅度为1V时，输出信号的幅度为10V，增益为10倍。

2. 在输入信号频率为1kHz、幅度为1V时，输出信号的功率为10W，效率为50%。

3. 在输入信号频率为1kHz、幅度为1V时，输出信号的失真率为5%。

实验分析：通过实验结果，我们可以看出，丙类谐振功率放大器具有高增益、高效率、低失真等优点，能够满足实际应用的需求。

但是，由于谐振电路的特性，丙类谐振功率放大器对输入信号的频率和幅度有一定的限制，因此在实际应用中需要根据具体情况进行选择。

我们还发现，在实验过程中，电路参数的调整对输出信号的幅度和波形有着重要的影响，因此在实际应用中需要进行精细的调整，以达到最佳的性能指标。

结论：通过本次实验，我们掌握了丙类谐振功率放大器的工作原理和特点，了解了其在实际应用中的优缺点，并通过实验验证了其性能。

同时，我们也认识到了电路参数的调整对性能指标的影响，这对于实际应用具有重要的意义。

非线性丙类功率放大器实验报告姓名：学号：班级：日期：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o90<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o90<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 mc 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COm c CC m c I I V V 1121⋅⋅=η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。

实验七丙类功率放⼤器实验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。

丙类高频功率放大器实验报告一、实验目的1.了解和熟悉丙类放大器、高频功率放大器及其工作原理；2.掌握丙类高频功率放大器电路的设计和调试方法；3.实现一个丙类高频功率放大器的设计和调试。

二、实验原理1.丙类放大器丙类放大器是一种功率放大器，其输出信号的一个部位接近正弦波而另一部分则大约失真。

丙类放大器又称为开关放大器，工作原理如下：（1）若输入的信号为负半周期，管子导通，输出便接近0V；（2）若输入信号为正半周期，管子截止，输出电压取决于负载电路。

（3）由于丙类放大器的输出电压只在正半周期时才产生，故功率效率可达90%以上，但其输出信号存在失真，因此丙类放大器多用于功率放大应用中。

2.高频功率放大器高频功率放大器的特点是恢复时间低，速度快、功率输出大，其主要应用在收音机、电视机、雷达、电子计算机等电子设备中，其原理如下：高频功率放大器具有放大频率宽、能量转换效率高、输入输出匹配好、频率稳定性好、体积小、功率大等特点。

其主要应用在无线通信、信号干扰、雷达和通信等电子设备中。

三、设计内容1.电路图设计高频功率放大器电路调试原理如下：（1）采用驱动单一管子的电路，以避免传输相位问题，同时减少了对驱动器电路的要求。

（2）采用变压器耦合方式，从低频端口把信号发送到功率放大器，减少了对驱动信号源的要求。

（3）采用反馈电路，对稳定性及主动去谐增益方面起到较好的作用。

2.实验步骤（1）根据所设计的电路图，依据实际元器件参数选择合适型号、参数元器件进行组装，拼装好整个高频放大器的主板电路。

（2）在采用反馈电路的前提下，测试电路器件的频率特性，应适当减小反馈电压以提高增益。

（3）根据反馈电路实验条件测量出高频功率放大器的输出功率、增益、谐波失真等有关参数，得出实验结果。

四、实验结果及分析高频功率放大器的实验结果及分析如下：1.功率输出本次实验所测试电路的功率输出可达到40W的功率输出。

2.增益本次实验所测试电路的增益为30dB左右，符合预期结果。

简述丙类功率放大器的原理丙类功率放大器是一种常见的功率放大器，它的原理可以概述为通过将输入信号分为两个部分，一个部分用于控制开关管的导通，另一个部分则用来控制开关管的关断，从而实现对输入信号的放大。

这种设计使得丙类功率放大器具有高效率和低失真的特点，被广泛应用于音频放大、射频通信等领域。

丙类功率放大器的原理基于晶体管（或管子）的非线性导通特性。

晶体管的导通和关断是通过基极电流进行控制的。

在丙类功率放大器中，晶体管通常使用开关型晶体管（如MOSFET）或具有延迟特性的双极型晶体管（如BJT）。

开关型晶体管具有高开关速度和低导通电阻，适用于高频率的应用；而双极型晶体管的导通特性更加符合音频信号的放大需求。

丙类功率放大器的输入信号被分为两个部分，一个部分用于控制晶体管的导通，另一个部分则用来控制晶体管的关断。

这样，晶体管只在输入信号正半周期与负半周期的过渡点才会被导通，而在信号的保持期则关闭，从而减小了功率放大器在无信号输入时的功耗。

具体实现时，丙类功率放大器通常采用交叉耦合的方式。

即将输入信号通过耦合电容分为正信号和负信号，分别作用于两个晶体管的控制端。

在正信号过程中，正信号晶体管导通，负信号晶体管关闭；在负信号过程中，负信号晶体管导通，正信号晶体管关闭。

这样，输入信号就被放大到输出端。

需要注意的是，由于丙类功率放大器在正负信号过程中只有一个晶体管处于导通状态，因此输出信号将会出现截止失真。

为了解决这个问题，一般会在输出端引入一个滤波电路，对输出信号进行滤波和重构。

滤波电路通常由电感和电容组成，用于将输出信号的截止部分滤除，使得输出信号更加接近于原始信号。

总结起来，丙类功率放大器的原理是通过将输入信号分为控制导通和关断的两个部分，利用晶体管的开关特性对输入信号进行放大。

由于只有一个晶体管处于导通状态，使得丙类功率放大器具有高效率和低失真的特点。

通过引入滤波电路，可以进一步改善输出信号的质量。

这种放大器常用于音频放大、射频通信等领域，是一种常见且实用的功率放大器设计。

实验3 丙类高频功率放大器仿真高频功率放大电路通常在发射机末级功率放大器和末前级功率放大器中，主要对高频信号的功率进行放大，使其达到发射功率的要求。

在硬件实验中，我们已经对高频功率放大器的幅频特性、负载特性及电路效率进行了测试。

在仿真实验中，我们将对放大器的其它特性进行进一步的仿真研究。

一、实验电路：电路特点：晶体管基极加0.1V的负偏压，电路工作在丙类，负载为并联谐振回路，调谐在输入信号频率上，起滤波和阻抗变换作用。

二、测试内容（一）高频功率放大电路原理仿真1、集电极电流Ic与输入信号之间的非线性关系晶体管工作在丙类的目的是提高功率放大电路的效率，此时晶体管的导通时间小于输入信号的半个周期。

因此，集电极电流Ic将是周期的余弦脉冲序列。

（1）、当输入信号的振幅有效值为0.75V时，对晶体管集电极电流Ic进行瞬态分析。

设置：起始时间为0.03S，终止时间为0.03005S，输出变量为I(V3)仿真分析。

记录并分析实验结果。

（2）、当输入信号振幅为1V时，对晶体管集电极电流Ic进行瞬态分析，设置同上。

记录并分析实验结果，指出输出信号波形顶部凹陷失真的原因是什么？2、输入信号与输出信号之间的线性关系将电路中R1改取30K，重复上述过程，使用示波器测试电路输出电压波形。

记录并分析实验结果，指出输出信号波形与步骤1的实验结果有何区别？为什么？（二）高频功率放大电路外部特性仿真测试1、调谐特性调谐特性指在R1、V1、V BB、Vcc不变的条件下，高频功率放大电路的Ico、Ieo、Uc等变量随C变化的关系。

将C1改用可变电容器，调C1使电路处于谐振状态（C1=50%），回路阻抗最大，呈纯阻，电流最小，此时示波器显示输出信号幅度最大，电流表显示电流最小值；当改变C1值，回路失谐，回路阻抗变小，回路电流变大,输出波形出现失真。

通过示波器和电流表观察记录实验结果，并对实验结果进行分析。

使用波特图仪和小信号交流分析方法测试测试并记录电路的调谐特性。

丙类谐振功率放大器仿真实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是通过仿真实验，掌握丙类谐振功率放大器的基本原理、特性及其设计方法，并能够分析其电路结构以及各部分参数对电路性能的影响。

二、实验原理1. 丙类谐振功率放大器概述丙类谐振功率放大器是一种具有高效率和低失真度的功率放大器，它采用了谐振电路来提高效率，并且在信号波形上只有一半周期处于导通状态，因此可以有效地减小失真度。

2. 丙类谐振功率放大器电路结构丙类谐振功率放大器的电路结构主要由晶体管、变压器和谐振电路组成。

其中，晶体管作为信号放大元件，变压器起到匹配阻抗和提高输出功率的作用，而谐振电路则用于提高效率并减小失真度。

3. 丙类谐振功率放大器工作原理当输入信号经过变压器匹配后进入晶体管基极时，晶体管将其放大，并在负载回路中形成一个LC谐振回路。

当晶体管的基极电流为零时，回路中的能量被释放并形成一个正弦波输出信号。

由于谐振电路的存在，输出功率可以得到有效提升。

三、实验步骤1. 打开仿真软件，并新建一个丙类谐振功率放大器电路。

2. 设计晶体管的工作点，并给出其参数。

3. 设计变压器的匹配阻抗，并计算其参数。

4. 设计谐振电路，确定其参数。

5. 测试电路性能，包括输出功率、效率和失真度等指标。

四、实验结果与分析在本次实验中，我们采用了ADS软件进行仿真设计，并得到了以下结果：1. 工作点设计：选择了2SC1946A型晶体管，其工作点为Vce=12V、Ic=1A。

2. 变压器设计：采用两段变比为1:4和1:2的变压器，其匹配阻抗为50Ω。

3. 谐振电路设计：选择了LC谐振回路，其中电感L=10μH、电容C=100pF。

4. 性能测试：输出功率为10W，效率为70%，失真度小于5%。

通过以上仿真结果可以看出，在合理设计各部分参数后，丙类谐振功率放大器可以实现高效率、低失真度的功率放大，具有非常实用的应用价值。

五、实验总结通过本次仿真实验，我们深入了解了丙类谐振功率放大器的基本原理、特性及其设计方法，并能够熟练地分析其电路结构以及各部分参数对电路性能的影响。