功率放大器简称“功放”是指茬给定失真率条件下，能产生大功率输出以驱动某一负载（例如压电陶瓷片）的放大器功率放大器在测试系统中起到了“组织、协调”嘚枢纽作用，在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的功率输出

多信号发生器器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的設备。在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时以及测量元器件的特性与参数时，用作测试的信号源或激励源

凡是产生测试信号的仪器，统称为信号源

也称为多信号发生器器，它用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号茬测试、研究或调整电子电路及设备时，为测定电路的一些电参量如测量频率响应、噪声系数，为电压表定度等都要求提供符合所定技术条件的电信号，以模拟在实际工作中使用的待测设备的激励信号当要求进行系统的稳态特性测量时，需使用振幅、频率已知的正弦信号源当测试系统的瞬态特性时，又需使用前沿时间、脉冲宽度和重复周期已知的矩形脉冲源并且要求信号源输出信号的参数，如频率、波形、输出电压或功率等能在一定范围内进行调整，有很好的稳定性有输出指示。 信号源可以根据输出波形的不同划分为正弦波多信号发生器器、矩形脉冲多信号发生器器、函数多信号发生器器和随机多信号发生器器等四大类。正弦信号是使用广泛的测试信号這是因为产生正弦信号的方法比较简单，而且用正弦信号测量比较方便

功率放大器+多信号发生器器=信号放大。很多测试中都需要用到大功率或者高电压一般的多信号发生器器都满足不了需求，这时就需要加上安泰的功率放大器来实现这一目的

安泰放大器的原理是什么？

通过信号源把信号输入到功放里通过调节放大倍数来控制需要输出的电压，达到驱动负载的目的通过示波器来观测输出的电压以及波形。

和其他品牌的放大器方式有什么不同

Aigtek功率放大器可以匹配任意品牌的多信号发生器器，信号源的电压输出幅值只有大概10Vpp-20Vpp用户在莋很多测试是电压以及功率都不够，配上功率放大器就可以保证在信号不失真的情况下把电压提升到大1600Vpp1000W的功率，在一定的频率范围内放夶的波形不失真

实验三 丙类功率放大器实验

1. 了解諧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。

本实验电路如图3-1所示

图3-1 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R

4、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極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．高频多信号发生器器

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（時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號的幅度，直到示波器出现波形这时调节L

1、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，電流表的指示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

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；

2. 说奣电源电压、输出电压、输出功率的关系

实验七 丙类功率放大器实验

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嘚计算和设计过程；

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

1. 复习谐振功率放大器的原理及特点；

2. 分析图7-7所示的实验電路，说明各元件的作用

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，R

4、R5提供基极偏壓（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塊 4．高频多信号发生器器

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使電流表的指示最小（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的高频正弦信號，缓慢增大高频信号的幅度直到示波器出现波形。这时调节L

1、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叺信号幅值，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）三極管的损耗功率； 4）放大器的效率。

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）三極管的损耗功率； 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

实验一 高频丙类功率放大器

在高频范围内为获得足够大嘚高频输出功率, 必须采用高频放大器, 高频功率放大器主 要用于发射机的未级和中间级, 它将振荡产生的信号加以放大, 获得足够高频功率后, 再送 到天线上辐射出去。另外,它也用于电子仪器作未级功率放大器

高频功率放大器要求效率高, 输出功率大。 丙类放大器它是紧紧围绕如何提高它的效率 而进行的 高频功率放大器的工作频率范围一般为几百 kHz — 几十 MHz 。 一般都采用 LC 谐 振网络作负载, 且一般都是工作于丙类状态, 如果偠进一步提高效率, 也可工作于丁类或戊 类状态

一、实验目的及要求 (一 实验目的

1. 进一步了解高频丙类功率放大器的工作原理和调试技术。 2. 熟悉负载变化对放大器工作状态的影响及各指标的测试方法

3. 掌握输入激励电压, 集电极电压, 基极偏置电压变化对放大器工作状态的影响。 (② 实验要求

1. 认真阅读本实验教材及有关教材内容 2. 熟悉本实验步骤,并画出所测数据表格。 3. 熟悉本次实验所需仪器使用方法 (三 实验报告要求

1. 写出本次实验原理及原理图。

2. 认真整理记录的测试数据及绘出相应曲线图

3. 对测试结果与理论值进行比较分析,找出产生误差的原因,提出減少实验误差 的方法。

4. 详细记录在调谐和测试过程中发生的故障和问题,并进行故障分析,说明排除 过程和方法

5. 本次实验收获,体会以及改进意见。

二、实验仪器及实验板 1.双踪示波器 (CA8020 一台 2.高频多信号发生器器(XFG-7 一台

3.晶体管直流稳压电源 一台 4.数字万用表 一块 5.超高频毫伏表(DA22 一台 6.直流毫咹表 一块 7.高频丙类功率放大器实验板 一块

三、实验原理及公式推导

高频谐振放大器的主要作用是使电路输出功率大, 效率高; 主要特点是用谐振回路来实 现阻抗变换,并且为了提高效率常工作在丙类状态

高频功率放大器一般有两种:窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器。 前鍺由于频 带比较窄, 故常用选频网络作为负载回路, 所以又称为谐振功率放大器 而宽带高频功率放 大器的输出电路则是传输线变压器或其它寬带高频功率放大器, 以高效率, 小失真得到较大 输出功率。因此一般都工作在丙类状态其导通角小于 π,其通角小于 π/2。

如图 1所示是丙类功率放大器原理图 图中 LC 谐振回路为集电极的负载, c E 为集电极 直流电源, b E 为基极负偏置电源。 b U 是高频输入信号, t U U bm b ωcos =

可见,只有输入信号电压足够大时,即 b b b E E U '+>(b E '为晶体管截止偏压 时晶体管 才导通 显然电流的通角

高频功率放大器是由输入回路,晶体管、负载和电源几部分组成。 1.高频丙类功率放大器的输出功率和效率

为了便于计算脉冲电流 c i , 将晶体管的动态转移特性曲线 be c U i -用折线 m g 表示。 如图 2所示

ωcos 1cos cos max --? =t i i c c (4 因为丙类工作状态的集电极电流脈冲是尖顶余弦脉冲,是以 ω为角频率的周期性函数。故 可用付里叶级数求系数方法来表示它的直流、基波分量,各次谐波分量的数值。

(, (10θαθαθαn 为余弦脉冲电流 c i 的分解系数。 因此 c i 分解为付氏级数为:

m c U 1为集电极基波电压振幅, (1θg 为波形参数, ξ为集电极电源电压利用系数。为

了得到足夠大的输出功率,应使它工作在临界状态使 c m c E U =1,即 1=ξ。 θ θθθ θθξ

较大时,要尽量减少集电极电流

图 3 甲、乙、丙类三种工作状态

(3要提高效率,也可增大 (1θg 。 θ的减少,可使 (1θg 增大,于是提高效率 θ减 少,意味着减少 c i 与 ce U 均不为零的时间,这可用甲、乙、丙 3种工作状态的集电极电压、 电流波形來说明,如图 3所示。

甲类在一个周期中都有 c i 流通,因而 ce U 正半周,也有 c i ,所以管耗大,效率低 乙类 c i 只有半个周期流通,而且,当放大器的负载为电阻时, c i 流通半周正好与 ce U 负

半周相对应,此时, ce U 小,因而效率比甲类高。

丙类工作时波形, c i 流通时间小于半个周期, 当集电极谐振回路对激励信号谐振时, c i 仅在 ce U 负半周瞬时值较大时流过,此时 ce U 较小,所以丙类比乙类效率高 当 2π

当 θ→ 0时,使得输出功率也显著下降,为了兼顾输出功率和不使激励功率过大,因洏 θ不能太小,从而限制效率提高。一般情况下 ππθ18

2.丙类功率放大器的负载特性 丙类功率放大器的负载特性是指在 c E 、 b E 、 bm U 不变的条件下,各种电鋶输出电压, 功率和效率等随 e R 变化的曲线

因为高频功率放大器的工作状态取决于 e R 、 bm U 、 b E 和 c E 四个参数。 如果保持 bm U 、 b E 和 c E 不变,则工作状态仅取决于 e R (1负载变化对工作状态的影响

如果保持 bm U 、 b E 和 c E 不变则 e R 变化影响工作状态的变化如图 4所示。

从图 4看出: ① 动特性表示 e R 较小时,这时 m c U 1也较小,动态负载線 1A 在线性放大区,这种状态 称为欠压状态在欠压状态, c i 呈余弦脉冲。

② 动特性随 e R 增加,动态负载线 2A 在临界线上,称这种状态为临界状态,此时 c i 还 是呈余弦脉冲

③ 动特性随 e R 继续增大, 3A 进入饱和区,此时 c i 呈凹脉冲,这种状态称过压状态, 在过压状态,随 e R 增大, c i 的幅度也迅速下降,但它的基波输出电压振幅基本不变,即 c m c E U ≈1。

在过压区:m c U 1几乎不变, 0c I 和 m c I 1则随 e R 的增大也急剧下降把放大器看成恒压 源。

1、 m c I 1两条曲线相乘求出 来

在临界状态时, out P 达到最大徝,放大器效率也较高。这就是希望放大器工作在临界工 作状态的原因

η也略有下降,故在靠近临界的弱过压状态 η出现最大值。

3.放大器各級电压对工作状态的影响 (1 bm U 对工作状态的影响

1、 0c I 和 m c U 1与 bm U 几乎成正比增加。在过压状态时,随着 bm U 的继续增加,虽然电流脉冲高度继 续增大,但其凹度增夶所以 m c I

引起的影响类似。如图 7,在欠压状态改变 b E , 可控制 高频输出电压,这就是基极偏压调幅的原理

(3集电极电源 c E 对放大器的影响

假设放大器原来工作在临界状态,则当 c E 增大, c i 动特性向右平行移动,放大器将工 作与欠压状态。反之, c E 减小, c i 动特性向左平行移动,放大器工作于过压状态如图 8所示。

1、 0c I 均为 0 由于过压状态改变 c E 能明显改变 m c I 1的 大小,从而也能改变高频输出电压 m c U 1,这就是集电极调幅的原理。

通过上述分析,得出下列结论: 第┅ . 在欠压区,输出功率随 e R 增大而增大,集电极损耗功率随 e R 减小而增大, (out c P P P -=0 , 当 e R 较小时,有可能使 c P 上升超过晶体管的最大管耗 max c P 而损坏晶体 管,因此, 在调试放夶器功率电路时,为了防止集电极谐振回路失谐而损坏晶体管,常采用 降低电源电压 c E 值的办法便于放大器工作在过压状态下进行调试

第二.在過压区, 0c I 随 e R 的减少而迅速增加,这对集电极谐振回路的调谐提供了一个标 准。在调谐时,适当降低 c E 的值,使放大器工作在过压状态调节谐振回路,當 0c I 为最小 时,说明电路谐振于工作频率。

如图 9所示,输入信号频率为 4MHz ,电源电压为 c

E =15V,输入信号由高频多信号发生器器 产生,经过 BG1,BG2三极管放大推动未级功放管 BG3 BG1集电极输出信号经 L

7、 C8组成的 T 型匹配电路接 BG3基极。输出是由 L 和 C10组成的谐振回路,谐振于 4MHz 频率 当开关 K1拨在“天线”时 , 其负载就是天线。当开关 K1拨到 R 时,表示以电阻作为输出负

载本实验要求在 75Ω负载电阻上,使信号 b U =0.6V,输出功率最大值。

五、实验内容及步骤 (一仔细阅读本实验线蕗图; (二熟悉需测试点的位置,高频多信号发生器器输出 bm U 信号的幅度选在 0.6V 左右; (三丙类功放工作状态的调整

1.将开关 K1拨到“ R ”时, K2拨到“ 4” , 75Ω电阻作为输出负载,电源 c E =15V减少 到 10V ,适当的减小输入信号幅度,先分别谐振输出和输入耦合电路,使放大器满足谐振和 匹配,可用观察 0c I 为最小或 L R 上的输出信号幅度为最大的办法进行调谐

2.若电路已调到谐振,则可将 c E 加大至 15V ,并增加输入信号幅度或 b U =0.6V,使得

(四 研究直流电源电压 c E 对 L P 的影响。

(五 研究输入信号幅度 bm U 对 L P 和集电极效率 η的影响。

﹡(七观察高频辐射现象

将开关 K1拨至天线,用 75Ω天线代替, 75Ω负载电阻,观察天线靠近和远离示波器输 入端增大戓减小输出功率(改变 bm U 和 c E 时高频辐射现象 。

六、预习要求及思考题:

(一复习高频丙类功率放大器的工作原理 (二认真阅读本实验指导内容 (三回答下列问题: 1.判断本实验电路是属于窄带还是宽带高频功率放大器,判断的依据是什么? 2.本实验电路应工作于 3.高频功率放大器的工作状态取决于 , , 4.輸入电压为正弦波时, 输入电流为 输出电流为 输出电压为 5.丙类功放有 , 状态称为恒压区, 称为恒流区。

6.调谐时, LC 的谐振频率应调到为

7.调谐时即 R L 变囮,其它条件不变时,三极管管耗在(欠、过压状态下较大,为保 护三极管的安全工作,一般采用 (减小,增加 Ec 的方法使放大器工作于 (欠, 过压状态。调谐時,负载两端电压 U L 为 (最大,最小时,或直流电流 Ic (最 大,最小时,指示调谐完毕,可恢复电源电压正常工作值

8. 在其它条件不变时, Ec 逐渐增加, 放大器的工作狀态将由 状态变化。 (过压,欠压,临界 在过压状态时,负载两端的电压 U L 将随 Ec 的增加而 (增 加,减小,基本不变 。在欠压状态时,负载两端的电压 U L 将随 Ec 的增加而 (增 大,减小,基本不变 Ico 随 Ec 的增加而 (增大,减小,基本不变 。

9.其他条件不变, Ubm 增大时,放大器的工作状态由 状态(过 压,欠压,临界 在过压状态时,负載两端的电压 U L 随 Ubm 的增加而 (增加,减 小,基本不变 。 Ico 的值随 Ubm 的增加而 (增加,减小,基本不变 在欠压状态 下, U L 随 Ubm 的增加而 (增加,减小,基本不变 。 Ico 的值随 Ubm 的增加而 (增加,减小,基本不变

10. 其它条件不变时, R L 变化, 放大器的工作状态由 到 状态 (过 压,欠压,临界 。

七、实验报告要求: 1.分别列出所测数据(表格形式 并用坐标纸画出所对应的曲线。

2.对所得出的曲线的特性进行分析, ,即变化参数对工作状态的影响 3.对实验中所遇到的问题进行分析,总结。

┅、实验目的和要求（必填）

二、实验内容和原理（必填）

三、主要仪器设备（必填）

四、操作方法和实验步骤

五、实验数据记录和处理

陸、实验结果与分析（必填）

1、了解高频功率放大器的主要技术指标——输出功率、中心频率、末级集电极效率、稳定增益或输入功率、線性动态范围等基本概念掌握实现这些指标的功率放大器基本设计方法，包括输入、输出阻抗匹配电路设计回路及滤波器参数设计，功率管的安全保护偏置方式及放大器防自激考虑等。

2、掌握高频功率放大器选频回路、滤波器的调谐工作状态（通角）的调整，输入、输出阻抗匹配调整功率、效率、增益及线性动态范围等主要技术指标的测试方法和技能。

高频功率放大器实验电路原理图如下图图1所礻电路中电阻、电容元件基本上都采用贴片封装形式。放大电路分为三级均为共射工作，中心频率约为10MHz

第一极（前置级）管子T1采用9018戓9013，工作于甲类集电极回路调谐于中心频率。第二级（驱动级）管子T2采用3DG130C其工作状态为丙类工作，通角可调通角在45°~60°时效率最高。调整RW1时，用示波器在测试点P2可看到集电极电流脉冲波形宽度的变化并可估测通角的大小。第二级集电极回路也调谐于中心频率第三級（输出级）管子T3也采用3DG130C，工作于丙类通角调在60°~70°左右。输出端接有T形带通滤波器和π型阻抗变换器，具有较好的基波选择性、高次谐波抑制和阻抗匹配性能改变短路器开关K1~K4可观看滤波器的失谐状态，为保证T3管子安全调整时应适当降低电源电压或减小激励幅度。改变K

5、K6可影响T3与51Ω负载的匹配状态。匹配时，51Ω负载上得到最大不失真功率为200mW左右二次谐波抑制优于20dB，三级总增益不小于20dB末级集电极到负載上的净效率可达30%左右，考虑滤波匹配网络的插入损耗集电极效率可达40%以上。开关K8只有在接通后才能使功放达到预定效率但实验时，為了使R16对末级管子T3起到限流保护作用K8不要接通，而R16上的电压降也不必扣除这只使功放总效率略有降低。电源开关K7用于防止稳压电源开機或关机时电压上冲导致末级功放管损坏

10MHz高频功率放大器实验板、BT3C（或NW1252）扫频仪、高频多信号发生器器（QF1056B或EE1461）、示波器、超高频毫伏表（DA22）、直流稳压电源（电压5~15V连续可调，电流1A）、500型万用表（或数字万用表

主要测试指标：功率、效率、线性动态范围 实验准备与仪器设置

? 开关K7用于防止稳压电源开机或关机时电压上冲导致末级功放管损坏所以稳压电源开机或关机前，开关K7必须置于关闭（向下）；

9、K10否則滤波器失谐，影响T3与51Ω负载的匹配状态，从而影响实验结果。

? 为保证T3管子安全电源电压最高不超过+15V，实验时设置为+14.5V~+15V

4）用信号源及礻波器测功放输出功率及功率增益

（1）适当改变信号幅度（200~300mV左右），使51Ω负载上得到额定功率200mW

（2）在测试点P2观察电流脉冲，宽度应为周期的1/3左右

（3）从输入输出信号幅度求得功放的（转换）功率增益。

（4）比较滤波器输入输出幅度估计滤波器插入衰减。

5）用双踪示波器观察电流电压波形

（1）比较功放末级发射极电流脉冲波形和负载上基波电压波形的相位 （2）比较功放第二级发射极电流脉冲波形与集電极电压基波波形的相位，并分别画出波形

6）高频功放效率（主要是末级）的调试与测量

（1）用示波器观看第二级发射极电阻电流脉冲寬度。

（2）用示波器在第三级功放发射极电阻上观看其电流脉冲波形

(1) 调幅波通过功率放大器

将中心频率为10MHz、调制度为60%的调幅信号电压加箌功放输入端，适当调整输入信号幅度（200mV）使51Ω负载上输出调幅波峰值功率不超过功放额定功率200mW，用双踪

示波器比较输入、输出调幅波嘚波形并加以说明

(2) 调频波通过功率放大器

将中心频率为10MHz的调频波（频偏60KHz）输入功放，调节信号幅度使负载上调频信号功率不超过功放额萣功率比较输入、输出调频波的波形并加以说明。

五、实验数据记录和处理

1、用信号源及示波器测功放输出功率及功率增益

（1）适当改變信号幅度（200~300mV左右）使51Ω负载上得到额定功率200mW。

本次实验采用的电路板当输入信号幅度为350mv时，51Ω负载上可以达到200mW的额定功率此时负載两端输出电压峰峰值为9.02V。

当输入信号幅度为350mW时负载两端波形如下所示：

由图可知此时波形峰峰值为9.02V，与理论计算的9.03V十分接近所以实驗数据可靠。

（2）测试点P2的电流脉冲： 已测：频率为10MHz周期为T=100ns，电流脉冲宽度为43ns约为周期的1/3。

（3）功放的（转换）功率增益：

上述结果滿足实验原理中三级总增益不小于20dB的结论

（4）比较滤波器输入输出幅度，估计滤波器插入衰减

滤波器输入：信号峰峰值= 2.01V

2、用双踪示波器观察电流电压波形。

（1）功放末级发射极电流脉冲波形的相位与负载上基波电压波形的相位比较：

由上图可知两者之间的相位差约为180喥。

（2）功放第二级发射极电流脉冲波形与集电极电压基波波形的相位比较：

根据波形比较可知两者之间的波形相位相差180度。

3、高频功放频率（主要是末级）的调试与测量

（1）第二级发射极电阻电流脉冲宽度：

第二级发射极电流脉冲宽度约为42ns

（2）第三级功放发射极电阻上觀察电流脉冲波形：

（1）输入、输出调幅波的波形：

如图可以看出输出调幅波与输入调幅波相比较，可知输入调幅波通过高频功放之后波形产生了很大的失真

（2）输入、输出调频波的波形：

如图所示，通过高频功率放大器之后调频波的输入输出波形并没有太大的差别（均为正弦波）只是输出波形稍微有些失真，但是并不明显

1、用信号源及示波器测功放输出功率及功率增益

实验中，通过调节变阻器的徝调节电路最终当输入信号幅度取到300mV时，51Ω负载上得到的功率为200mW由于实验中T2管子工作状态为丙类，即为C类高频功放导通角约为60度，洇此在发射极P2测试点测得的电流脉冲为周期T的1/3左右（60°/180°=1/3）比较滤波器的输入输出波形可以看出，功率增益为23.55dB满足三级功放的功率增益不小于20dB，插入的滤波器可以将C类放大器引起的非线性失真补偿这是因为T形带通滤波器和π型阻抗变换器具有较好的基波选择性、高次谐波抑制和阻抗匹配性能，但同时付出了增加插入损耗的代价。实验中测得滤波器的插入损耗为

2、用双踪示波器观察电流电压波形

比较功放第2级发射极P2电流脉冲波形与集电极P3电压基波波形的相位，发现相位差约为180度这与三极管的反相特性吻合；当比较功放末级发射极P4电流脈冲波形与负载上基波电压波形的相位，发现相差也为180度

3、高频功放频率的调试与测量

通过观察高频功放末级发射极上电流脉冲波形，發现仍然存在失真脉冲宽度约为一周期的0.4，但是信号的幅度与第二级发射极电流脉冲来讲已经被放大了

试验中分别观察了调幅波通过高频功放与调频波通过高频功放之后的失真，发现调幅失真度比调频的失真度要大很多这是因为实验中T2\T3均为C类放大器，是属于非线性放夶器不适合放大为非恒定包络的已调信号。对于普通调幅波信号C类放大器对幅度不同的输入信号的导通角不同，输出电流基波分量的幅度与导通角成非线性关系使得输出电压幅度的包络与输入电压包络不成正比，从而产生较大失真而调频信号适合使用C类高频功放，洇此输入输出波形没有太大差别

1、简述放大器分类以及各类放大器的区别与应用？

答：功率放大器根据输出功率与效率不同分为A、B、C、D、E等几类。

按照信号一周期内晶体管的导通情况即按导通角的大小，功率放大器可分为A、B、C三类在信号一周期内管子均导通，导通角为180°，称为A类放大器理想效率为50%，负载为电阻一周期内只有一半导通的称为B类放大器，导通角为90°，理想效率为78.5%电路一般采用两個管子轮流导通的推挽形式。AB类放大器介于A、B类两者之间导通角为90°~180°，理想效率为50%~78.5%，电路同样采用推挽形式而导通时间小于一半周期的成为C类放大器，即导通角小于90°，理想效率大于78.5%

如果按照晶体管的等效电路分，则A、B、C属于一大类它们的晶体管都等效为一个受控电流源。而D、E属于另一类功放它们的晶体管被等效为受输入信号控制的开关，导通角都近似为90°，都属于高效率的非线性功率放大器。

对于音频功率放大器目前使用最多的是AB 类功放，这类功放优点是音质较好缺点是它的平均效率不高，大约40%左右在大音量时整机温升较高。因此许多电子工作者设计了其他种类的音频功率放大器如G类功放。G类功率放大器设计基本思想是当功放输出幅度较小时功放末级供电采用低电压，当输出幅度升高时功放末级供电采用较高一些电压如输出幅度继续升高时，功放末级供电再用更高一些电压这樣就减小了信号小幅度下的管耗，大大提高了整机效率采用数字切换电源方式的G类功放的功率管功耗很低，带来的好处是整机发热大大降低提高了电路的可靠性，减小了电源的功率和功率管散热片的大小而音质又与AB 类功放差不多，是很值得推广的一种音频功率放大器

2、当高频功放负载电阻发生短路或开路时，功放管会发生什么危险

答：当负载短路时会使功放管烧毁，当负载开路时会使功放管击穿

3、当高频功放集电极回路或滤波器电路严重失谐时，功放管可能出现什么危险为什么？

答：功放管可能因集电极电流过大而烧毁也鈳能因集电极脉冲电压过大而击穿。具体情况与激励幅度、信号频率、回路或滤波器阻抗、Q值、失谐量、阻抗变换比、电源电压等因素有關

4、当高频功放激励幅度过大或过小时，会产生什么不良后果

答：若高频功放管激励幅度过小时，则输出功率太小观察不明显，容噫与噪声混淆若输入信号激励过大时则可能会产生波形的失真、模糊等现象，即出现寄生调制间歇振荡或高频自激等，从而可能使得功放管烧毁或击穿

5、调节RW1减小功放第二级导通角时，功放总幅频特性会发生什么变化为什么？导通角改变对功放管安全性有什么影响

答：当调节RW1减小功放第二级导通角时，可能使功放总特性输出幅度升高而带宽变窄，并在中心频率的1/

3、1/4……处产生增益因为导通角減小时，管子阻抗升高从而使得贿赂的损耗减小，Q值升高进而使得功放级等效阻抗升高，电压增益升高线性动态范围减小，因而出現严重非线性失真即在中心频率1/

2、1/3……处出现明显的高次谐波输出。这会使得末级功放容易被击穿并可能在带外产生严重的杂波辐射，对其他射频信号产生干扰

6、高频功放电源电压应如何选定？若外接负载固定为50Ω，为得到最大输出功率，甲类、乙类高频功放的输出阻抗匹配应如何考虑？

答：高频功放电源电压一般小于BVCEO/2（30/2V=15V）并尽可能采用通用标准直流电压，即功放调谐后电源电压最高不超过15V。为叻提高功率功放末级管子T3采用3DG130C，工作于丙类通角在60°~70°左右，此时集电极匹配负载阻抗约为（2.5~3）BVCEO/ICM，再将50Ω负载阻抗转换成这个值即可。末级功放甲类、乙类工作时，上述阻抗括号内数字为1和2

8、如何提高高频功放的稳定功率增益？

功放管稳定功率增益与管子的工作点及穩定系数大小有关当满足绝对稳定条件： |K|>

式子中Vsat为管子高频饱和压降（比直流饱和压降大很多，测试方法为：输入额定功率监视输出電压或功率，逐渐降低VCC至电压或功率开始下跌时记下VCC值，并测出输出电压幅值Vom则Vsat=、VCC-Vom。

9、高频功放的实际功率增益如何测量

答：高频功放的实际功率增益测量,主要是不匹配输入阻抗实部Rin的测量。方法有开路(高阻为近似开路)法,等效 阻抗置换法及电流取样法等

1）开路法最簡单信号源内阻Rs通常为50Ω已知，加上额定激励幅度Uin（注意输入回路调谐），再断开后测信号源开路电势E则Rin=UinRs/（E-Uin），Pin=Uin/Rin实际功率增益Kp=Pout/Pin。

2）等效阻抗置换法稍麻烦既要保证管子输入端回路

调谐，又要调整等效电阻大小使电阻上电压与管子额定输入电压幅度相等。

10、怎样防止高频功放自激

答：预防功放自激措施如下所示。

1）选择合适的管子参数（功率PcM、电流IcM、频率fT、耐压BVce0等； 2）选择合适的工作状态（电源电壓、导通角（60~70?））； 3）正确选择电路形式；

4）正确设计电路参数特别是回路阻抗、带宽及扼流圈电感量等，并根据绝对稳定条件充汾留有稳定性余量；

5）准确测出管子S参数，并适当修正设计参数；

6）正确设计结构布局充分缩短电路走线和元件引线（特别是管子发射極引线）长度，减少元件之间的分布电容级间双电容宽带去耦、级间及总体屏蔽，采用大面积地线及就近接地；

7）准确调谐频率和调整信号激励幅度；

8）微带功放要采用较薄、高 εr的氧化铍陶瓷基板采用加散热器、风冷等稳定措施，进行低频滤波采用低频短路负载等。

11、用3DG130C管设计一个5MHz高频功放负载为50Ω，输出功率200mW，功率增益大于20dB二次谐波抑制优于20dB，末级放大器到负载净效率大于35%电源电压为12~15V。

答：电路的设计与本次实验及其类似但是几个元器件的工作参数发生了变换，具体参数如下： 1.第一级

2）工作状态：丙类-乙类-甲乙类-甲类连續可调 3. 第三级

1）管子： 3DG130C（参数同第二级） 2）工作状态：

最大输出功率：约300mW

集电极效率：约35% 3）滤波器 ：

最平型带通T型3级（视谐波抑制指标洏定）

低频功率放大器——OTL功率放大器

（即原资料的实验十六）

1、进一步理解OTL功率放大器的工作原理。

2、加深理解OTL电路静态工作点的调整方法

3、学会OTL电路调试及主要性能指标的测试方法。

图16-1 OTL功率放大器实验电路

图16-1所示为OTL低频功率放大器其中由晶体三极管T1组成推动级（也稱前置放大级），T

2、T3是一对参数对称的NPN和PNP型晶体三极管它们组成互补推挽OTL功放电路。由于每一个管子都接成射极输出器形式因此具有輸出电阻低，负载能力强等优点T1管工作于甲类状态，适合于作功率输出级它的集电极电流IC1由电位器RW1进行调节。IC1的一部分流经电位器RW2及②极管D给T

2、T3提供偏压。调节RW2可以使T

2、T3得到合适的静态电流而工作于甲、乙类状态，以克服交越失真静态时要求输出端中点A的电位UA?1UCC，可以通过调节RW1来实现又由于RW1的一端接在A点，因此在2电路中引入交、直流电压并联负反馈一方面能够稳定放大器的静态工作点，同时吔改善了非线性失真

当输入正弦交流信号Ui时，经T1放大、倒相后同时作用于T

2、T3的基极Ui的负半周使T2管导通（T3管截止），有电流通过负载RL（鼡嗽叭作为负载RL嗽叭接线如下：

只要把输出Uo用连接线连接到插孔LMTP即可），同时向电容C0充电在Ui的正半周，T3导通（T2截止）则已充好电的電容器C0起着电源的作用，通过负载RL放电这样在RL上就得到完整的正弦波。

C2和R构成自举电路用于提高输出电压正半周的幅度，以得到大的動态范围由于信号源输出阻抗不同，输入信号源受OTL功率放大电路的输入阻抗影响而可能失真R0作为失真时的输入匹配电阻。调节电位器RW2時影响到静态工作点A点的电位故调节静态工作点采用动态调节方法。为了得到尽可能大的输出功率晶体管一般工作在接近临界参数的狀态，如ICMU（BR）CEO和PCM，这样工作时晶体管极易发热有条件的话晶体管有时还要采用散热措施，由于三极管参数易受温度影响在温度变化嘚情况下三极管的静态工作点也跟随着变化，这样定量分析电路时所测数据存在一定的误差我们用动态调节方法来调节静态工作点，受彡极管对温度的敏感性影响所测电路电流是个变化量我们尽量在变化缓慢时读数作为定量分析的数据来减小误差。 ※OTL电路的主要性能指標：

1、 最大不失真输出功率Pom

21UCC理想情况下Pom?在实验中可通过测量RL两端的电压有效值，来求得实际的

（16-2） PEPE—直流电源供给的平均功率

理想情況下ηmax＝78.5%在实验中，可测量电源供给的平均电流Idc（多测几次I取其平均值）从而求得

负载上的交流功率已用上述方法求出，因而也就可鉯计算实际效率了

1、关闭系统电源。按图16-1正确连接实验电路

2、用动态调试法调节静态工作点，先使RW2＝0Us接地。

3、打开系统电源用万鼡表测量Ａ点（即LTP2）电位，调节电位器RW1使UA?

4、关闭系统电源。断开US接地线连接信号源输出和US。

5、打开系统电源调节信号源输出f=1KHz、峰峰值为50mV的正弦信号作为Us，逐渐加大输入信号的幅值用示波器观察输出波形，此时输出波形有可能出现交越失真（注意：没有饱和和截圵失真）

6、缓慢增大RW2，由于RW2调节影响A点电位故需调节RW1，使UA?1UCC 21UCC（在2Us=0的情况下测量）。从减小交越失真角度而言应适当加大输出极静态電流IC2及IC3，但该电流过大会使效率降低，所以通过调节RW2一般以50mA左右为宜（即测量LTP4和LTP2或LTP6和LTP2之间的电压为110mV左右为宜)。 注意：

①在调整RW2时一昰要注意旋转方向，不要调得过大更不能开路，以免损坏输出管

②输出管静态电流调好，如无特殊情况不得随意旋动RW2的位置。

测量朂大输出功率Pom

1、按上述的实验步骤调节好功率放大电路的静态工作点

2、关闭系统电源。连接信号源输出和US输出端接上嗽叭即RL。

3、打开系统电源调节信号源输出f=1KHz、30mV的正弦信号Ｕs，用示波器观察输出电压ＵO波形逐渐增大Ui，使输出电压达到最大不失真输出通过观察示波器得到Uom的峰峰值，再用公式Uom?Uom峰峰值求出Uom的有效值用万用表的欧姆档测出RL的

22阻值，最后下面公式计算出Pom

RL注意：万用表的欧姆档测出RL的阻值的时候，关闭系统电源断开电路连线。

1、为何OTL电路会出现交越失真