高频电路IV型实验指导书 10
实验二 高频功率放大器（验证性实验）
一、实验目的
1．了解丙类功率放大器的基本工作原理，调谐特性以及动态特性。 2．了解高频功率放大器丙类工作的物理过程
3．掌握当激励信号变化、负载变化和电源电压Vcc变化时对功率放大器工作状态的影响。
4．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、实验原理
1、丙类功放外特性测量
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、VR4组成静态偏置电阻，调节VR4可改变放大器的增益。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，此时丙放功率管VT3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。
图2-1 高频功率放大电路
2、丙类功放中效率、功率的测量 实验电路如图2-2所示。
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测量功率、效率的实验电路如图2-2所示。
本
图2-2 测量功率效率的丙类功放电路原理图
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，R6、R7提供基极偏压（自给偏压电路），ZL1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。ZL2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。R2为负载电阻。 三、实验仪器设备与器材
通信电子线路实验箱，数字示波器 四、实验内容和步骤
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、VR4、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，调节甲放VR4使JF.OUT（J8）为6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0.1V、10MHZ信号，调整VR10，使J7处为0.8V。将J5短路环接入1、2间，J10短路环C.DL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，当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．测试负载特性
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将功放电源开关拨向左端（+5V），使Vcc＝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VR10使甲放输入信号J7为1—2伏（J7处短路块置于下画线），J9处输入Vb＝6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（Vb＝6V，f＝10MHz，Vcc＝5V）。
表2-1 负载变化对工作状态的影响
RL(Ω) VcP-P(V) VeP-P (V) ie的波形 680 150 51 开路 （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）输出最大。
（2）将J4和J5短路环连通，调整VR4使J13输出最大正弦信号并保证波形不失真。 （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VR6和VR4，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。
3．观察激励电压变化对工作状态的影响
先将ie波形调到凹顶脉冲，然后改变Ub由大到小变化（即减小输入信号），用示波器观察ie波形的变化，并记录Vb (V)在对应状态下的电压变化。（Vcc=5V，f＝10MHz，RL(Ω) ＝开路）。
表2-2 激励电压变化对工作状态的影响
Vb (V) ie的波形 V（过压） V（临界） V（欠压） 4．观察电源电压Vcc变化对工作状态的影响
将ie波形调到凹顶脉冲波形，改变Vcc从5V至12V变化，用示波器观察ie波形的变化。（Vb＝6V，f＝10MHz，RL(Ω) ＝开路）。
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表2-3 电源电压变化对工作状态的影响 Vcc (V) ie的波形 5V 12V 5．若无高频信号源也可按下列步骤观察丙类功放工作状态的变化：
（1）将前置放大中J15连通到ZD，放大模块中短路块J4连通到下横线，从J8处可看到放大后的高频信号。此时振荡模块中的S2应将“4”拨向“ON”，即为晶振。
（2）将短路块J5连通，在J13处可观察到进一步放大后的高频信号。（注此时开关S1拨向右端+12V，J10短路块连通）。
（3）改变拨码开关S5，可观察输出信号幅度的变化。
（4）用示波器在J3处可观察ie电流波形，此时可比较S1拨向+5V或+12V两种不同的情况。当S1拨向+5V时，改变S5，可观察工作状态的变化。
（5）改变电位器VR4、VR6可改变功放的放大量和ie的波形变化。 6、功率、效率的测量。
（1）接通电源前，调节W1到最大阻值，逆时针旋转到最大，将开关拨到接通R2的位置。
（2）在标示有“H1”“H2”两个点串联电流表，档位打到适当位置200mA。 （3）模块丙类功率放大电路部分P1拨动到“on”位置，接通电源，电源指示灯亮，调节W1，使电流表指示值最小。
（4）将示波器接在Uout和地之间，在输入端Uin接入8MHz幅度约为600mV的高频正弦信号。调节ZL1、ZL2，配合W1调节，观察示波器的波形为最大值且失真最小。最大可输出15v左右的正弦波。
（5）将输入正弦信号的频率设置在8MHz，峰峰值为600mv，为保证丙类功放的效率最大可以进行适当调整。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：
电源给出的总功率；电源给出的功率:P1=Vcc*I
放大电路的输出功率；放大电路的输出功率Po=1/8*Upp2/Rp (Upp为Vout的值，Rp就是负载)
三极管的损耗功率；三极管的损耗功率：Pc=P1-Po 放大器的效率。效率：ξ=Po/P1;
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五、实验结果（或数据）与分析
1．整理表2-1中数据及ie的波形，分析负载变化对高频供放动态性能的影响。 2．整理表2-2中实验数据，分析说明激励电压变化对工作状态的影响。 3．整理表2-3中实验数据，分析说明电源电压变化对工作状态的影响。 4. 计算丙类功放的直流功率、输出功率、集电极损耗功率、效率。 六、实验总结与思考
1．写明实验目的，实验原理，实验仪器设备和器材，实验内容和步骤，以及对实验结果进行详尽的分析。
2. 思考负载变化对高频供放动态性能产生影响的原因。 3. 思考激励电压变化对工作状态产生影响的原因。 4. 思考电源电压变化对工作状态产生影响的原因。