1.3 丙类谐振功率放大器

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.. 63 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。

实验 丙类高频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，它是无线电发射机中的重要单元电路。

根据放大器中晶体管工作状态的不同或晶体管集电极电流导通角θ的范围可分为甲类、甲乙类、乙类、丙类及丁类等不同类型的功率放大器。

电流导通角θ越小，放大器的效率η越高。

如甲类功放的θ=1800，效率η最高也只能达到50%，而丙类功放的θ<900，其效率η可达85%。

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。

本次实验主要研究以甲类谐振功率放大器为推动级，以丙类谐振功率放大器为末级的混合功率放大器。

一、实验目的1、熟悉丙类高频功率放大器的工作原理，初步了解工程估算的方法。

2、学习丙类高频谐振功率放大器的电路调谐及测试技术。

3、研究丙类高频谐振功率放大器的调谐特性和负载特性。

4、理解基极偏置电压、集电极电源电压、激励电压对放大器工作状态的影响。

5、了解丙类高频谐振功率放大器的设计方法。

二、实验仪器1、高频实验箱 1台2、高频信号发生器 1台3、双踪高频示波器 1台4、扫频仪 1台5、万用表 1块6、高频功率放大器实验板 1块 三、预习要求1、复习高频谐振功率的工作原理及四种特性。

2、分析实验电路，理解各元件的作用及各组成部分的工作原理。

四、实验内容1、电路调谐及调整(调谐技术)。

2、静态测试(测试静态工作点)。

3、动态测试(研究负载特性)。

五、实验原理实验电路如图2-1所示，它是由两级小信号谐振放大器组成的推动级和末级丙类谐振功率放大器构成，其中VT1和VT2组成甲类功率放大器，晶体管VT3组成丙类谐振功率放大器，这两类功率放大器的应用十分广泛，下面简要介绍它们的工作原理及基本计算方法。

(一)、甲类功率放大器 1、静态工作点如图2-1所示，晶体管VT1组成甲类功率放大器，工作在线性放大状态。

其中R 1和R 2为基极偏置电阻；R 5为直流负反馈电阻；它们共同组成分压式偏置电路以稳定放大器的静态工作点。

丙类功率放大器图1 谐振功率放大器原理电路 1 丙类功率放大器原理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。

如图１所示。

它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c θ愈小，放大器的效率η愈高。

如甲类功放的?=180c θ，效率η最高也可达到50%，而丙类功放的?<90c θ，效率η也可达到80%。

甲类功率放大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率功放以获得较大的输出功率和较高的效率。

本实验所使用的电路为丙类谐振功率放大器，实验所研究的是丙类功率放大器的工作原理及基本特性。

1.1丙类谐振功率放大器的功率与效率功率放大器是依靠激励信号对放大管电流的控制，起到集电极电源的直流功率变换成负载回路的交流功率的作用。

在同样的直流功率的条件下，转换的效率越高，输出的交流功率越大。

1.1.1集电极电源cc V 提供的直流功率cc cc I V P ==式中0c I 为余弦脉冲的直流分量。

)(00c cm c I I θα=式中，cm I 为余弦脉冲的最大值；)(0c θα为余弦脉冲的直流分解系数。

式中，bz U 为晶体管的导通电压；bb U 为晶体管的基极偏置；bm U 为功率放大器的激励电压振幅。

1.1.2集电极输出基波功率式中，cm U 为集电极输出电压振幅；m c I 1为余弦电流脉冲的基波分量；p R 为谐振电阻。

bmbbbz c U V U -=arccosθpcm P m c m c o R U R I I U P cm 2211212121===u CCU BB U)(11c cm m c I I θα= p m c cm R I U 1=1.1.3集电极效率c η式中, 为集电极电压利用系数；)(1c θα为余弦脉冲的基波分解系数。

功率放大器的设计原则是在高效率下取得较大的输出功率。

摘要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。

关键词：丙类谐振功率放大器；谐振功率放大器；高频放大器目录引言 (2)1 谐振功率放大器 (3)1.1定时系统 (3)1.1.1 举例 (3)1.1.2 定时器的结构 (5)1.1.3 TMOD (6)1.2 引脚工作原理 (7)1.2.1 P1端口的结构和工作原理 (7)1.2.3 P3端口的结构和工作原理 (9) (9)2 电路设计与制作电路板 (11)2.1 电路设计 (12)2.1.1电路原理图 (12)2.2.1 画PCB图 (12)2.2.2 制作电路板 (14)3 系统软件设计 (14)4 电路的调试 (27)4．1 显示日期和时间 (27)4.2 闹铃功能 (27)5 结论 (27)谢辞 (28)参考文献 (29)引言本论文是丙类谐振功率放大器的一个应用实例。

并简要的介绍了丙类谐振功率放大器的工作原理。

动态特性和电路组成。

在通信系统中，高频功率放大电路作为发射机的重要组成部分，用于对高频已调波信号进行功率放大，然后经天线将其辐射到空间，所以要求输出功率很大。

功率放大电路是一种能量转换电路，即将直流电源能量转换为输出信号能量，同时必然有一部分能量损耗。

从节省能量的角度考虑，效率显得更加重要。

因此，高频功放常采用效率较高的丙类工作状态。

同时，为了滤除丙类工作是产生的众多高次谐波分量，常采用LC谐振回路作为选频网络，故称为丙类谐振功率放大电路。

丙类谐振功率放大器电路设计目录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I CM (2)2.1.2 集电极最大允许耗散功率P CM (2)2.1.3 二极管击穿耐量P SB (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 (5)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 (6)2.4.3 匹配网络 (6)2.4.4 V BB、V CM、V BM、V CC对丙类谐振功率放大器性能影响分析 (7)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 (13)3.1.3 电容的选择 (13)3.2 电路设计与分析 (15)3.2.1电路设计基本事项 (15)3.2.2 电路设计与分析 (16)3.3 电路仿真 (17)3.3.1 ELECTRONICS WORKBENCH EDA 简介 (17)3.3.2 基于EWB电路仿真用例 (17)4 对丙类谐振功率放大器的展望 (19)结论 (20)谢辞 (20)参考文献 (21)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。

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。

iR L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ecme m c cm m c R U R I U I P 22110212121===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CC cmm 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。

1 前言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。

本次课设用EWB软件对丙类放大器进行了研究，并掌握丙类谐振功率放大器的仿真设计方法。

高频功率放大器（简称高频功放）主要用于放大高频信号或高频已调波（即窄带）信号。

由于采用谐振回路作负载，解决了大功率放大时的效率、失真、阻抗匹配等问题，因而高频功率放大器通常又称为谐振功率放大器。

就放大过程而言，电路中的功率管是在截止、放大至饱和等区域中工作的，表现出了明显的非线性特性。

但其效果:一方面可以对窄带信号实现不失真放大;另一方面又可以使电压增益随输入信号大小变化，即实现非线性放大。

根据功放电流导通角可以分为甲类、乙类、丙类等不同类型的放大器。

丙类谐振功率放大器是位于无线发射机末端的重要部件，其效率可达到90%，因此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。

本设计对EWB软件进行了系统的研究，从而掌握了丙类谐振式功率放大器的仿真设计方法。

2 丙类功率放大器原理2.1 设计题目、内容及要求设计题目：丙类功率放大器的设计 内容及要求：1.高频丙类功率放大器的设计2.用相关仿真软件画出电路并对电路进行分析与测试3.测量高频功率放大器的主要技术指标4.观察高频丙类功率放大器的负载特性5.研究输入信号幅度的变化对功率放大器的输入功率、输出功率、总效率的影响6.研究直流电源电压对高频丙类功率放大器工作状态的影响2.2 设计原始资料模拟电路、高频电路理论基础、EWB 软件、计算机一台2.3 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。