高頻諧振功率放大器實驗
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高頻諧振功率（W）放大器實驗
一、 實驗?zāi)康?/strong>
進一步掌控把握高頻諧振功率（W）放大器的作業(yè)原理。
掌控把握諧振功率（W）放大器的調(diào)諧特性和負載特性。
掌控把握激勵電壓（V）、集電極電源電壓（V）及負載改變對放大器作業(yè)狀態(tài)的影響。
二、實驗使用儀表器具
1．小信號調(diào)諧放大器實驗板
2．20MH雙蹤示波器
3. 萬用表
三、實驗基礎(chǔ)原理與電子回路
1.高頻諧振功率（W）放大器原理電子回路
高頻諧振功率（W）放大器是一種能量變換器件，它可以將電源供給的直線DC能量變換為高頻交流ACAC輸出。高頻諧振功率（W）放大器是通信系統(tǒng)中發(fā)送裝置的重要結(jié)合套件，其作用是放大信號，使之達到足夠的功率（W）輸出，以適用天線發(fā)射和其它負載的要求。
高頻諧振功率（W）放大器研究的主要問題是如何獲取高效率、大功率（W）的輸出。放大器電流（A）導(dǎo)通角θ愈小，放大器的效率η愈高。如甲類功放的θ＝180，效率η最高為50％，而丙類功放的θ＜90°，效率η可達到80％。諧振功率（W）放大器應(yīng)用丙類功率（W）放大器，應(yīng)用選頻互聯(lián)網(wǎng)作為負載線路的丙類功率（W）放大器稱為高頻諧振功率（W）放大器。
圖中ub為寫入交流ACAC信號，EB是基極偏置電壓（V），調(diào)節(jié)EB，改變放大器的導(dǎo)通角，以改變放大器作業(yè)的類型。EC是集電極電源電壓（V）。集電極外接LC并聯(lián)振蕩線路的功用是作放大器負載。放大器作業(yè)時，晶體管的電流（A）、電壓（V）波動線及其對應(yīng)關(guān)系如圖9-2所示。晶體管轉(zhuǎn)移特性如圖2.2中虛線所示。由于寫入信號較大，可用折線近似轉(zhuǎn)移特性，如圖中實線所示。 圖中為管子導(dǎo)通電壓（V），gm為特征斜率。
設(shè)寫入電壓（V）為一余弦電壓（V），即
ub=Ubmcosωt
則管子基極、發(fā)射極間電壓（V）uBE為
uBE=EB+ub=EB+Ubmcosωt
在丙類作業(yè)時，EB<，在這種偏置條件下，集電極電流（A）iC為余弦脈沖，其最大值為iCmax，電流（A）流通的相角為2θ，通常稱θ為集電極電流（A）的通角，丙類作業(yè)時，θ<π/2 。把集電極電流（A）脈沖用傅氏級數(shù)展開，可分解為直線DC、基波和各次諧波
iC=IC0+ic1+ic2+=IC0+Ic1mcosωt+Ic2mcos2ωt+…
式中，IC0為直線DC電流（A），Ic1m、Ic2m分別為基波、二次諧波電流（A）幅度。
諧振功率（W）放大器的集電極負載是一高Q的LC并聯(lián)振蕩線路，如果選取諧振角頻率ω0等于寫入信號ub的角頻率ω，那么，盡管在集電極電流（A）脈沖中含有豐富的高次諧波分量，但由于并聯(lián)諧振線路的選頻濾波作用，振蕩線路兩端的電壓（V）可近似認為只有基波電壓（V），即
uc=Ucmcosωt=Ic1mRecosωt
式中，Ucm為uc的振幅；Re為LC線路的諧振電阻。在集電極電子回路中，LC振蕩線路得到的高頻功率（W）為
集電極電源EC供給的直線DC寫入功率（W）為
集電極效率ηC為輸出高頻功率（W）Po與直線DC寫入功率（W）PE之比，即
靜態(tài)作業(yè)點、寫入信號、負載發(fā)生改變，諧振功率（W）放大器的作業(yè)狀態(tài)將發(fā)生改變。如圖9-3所示。當C點落在輸出特性(對應(yīng)uBEmax的那條)的放大區(qū)時，為欠壓狀態(tài)；當C點正好落在臨界點上時，為臨界狀態(tài)；當C點落在飽和區(qū)時，為過壓狀態(tài)。諧振功率（W）放大器的作業(yè)狀態(tài)必須由EC、EB、Ubm、Ucm四個參量決定，缺一不可，其中任何一個量的改變?nèi)繒淖僀點所處的位置，作業(yè)狀態(tài)就會相應(yīng)地發(fā)生改變。
負載特性是指當保持EC、EB、Ubm不變而改變Re時，諧振功率（W）放大器的電流（A）IC0、Ic1m，電壓（V）Ucm，輸出功率（W）Po，集電極損耗功率（W）PC，電源功率（W）PE及集電極效率ηC隨之改變的彎彎曲線。從上面動特性彎彎曲線隨Re改變的解析可以看出，Re由小到大，作業(yè)狀態(tài)由欠壓變到臨界再進入過壓。相應(yīng)的集電極電流（A）由余弦脈沖變成凹陷脈沖。
集電極調(diào)制特性是指當保持EB、Ubm、Re不變而改變EC時，功率（W）放大器電流（A）IC0、Ic1m，電壓（V）Ucm以及功率（W）、效率隨之改變的彎彎曲線。當EC由小增大時，uCEmin=EC-Ucm也將由小增大，因而由uCEmin、uBEmax決定的瞬時作業(yè)點將沿uBEmax這條輸出特性由特性的飽和區(qū)向放大區(qū)位移，作業(yè)狀態(tài)由過壓變到臨界再進入欠壓，iC波動線由iCmax較小的凹陷脈沖變?yōu)閕Cmax較大的尖頂脈沖，如圖9-5所示。由集電極調(diào)制特性可知，在過壓區(qū)域，輸出電壓（V）幅度Ucm與EC成正比。運用這一特別點，可以經(jīng)過控制EC的改變，完成電壓（V）、電流（A）、功率（W）的相應(yīng)改變，這種功能稱為集電極調(diào)幅，所以稱這組特性彎彎曲線為集電極調(diào)制特性彎彎曲線。
基極調(diào)制特性是指當EC、Ubm、Re保持不變而改變EB時，功放電流（A）IC0、Ic1m，電壓（V）Ucm以及功率（W）、效率的改變彎彎曲線。當EB增大時，會引起θ、iCmax增大，從而引起IC0、Ic1m、Ucm增大。由于EC不變，uCEmin=EC-Ucm則會減小，這樣勢必導(dǎo)致作業(yè)狀態(tài)會由欠壓變到臨界再進入過壓。進入過壓狀態(tài)后，集電極電流（A）脈沖高度雖仍有多加，但凹陷也不斷深入，iC波動線如圖9-6所示。運用這一特別點，可經(jīng)過控制EB完成對電流（A）、電壓（V）、功率（W）的控制，稱這種作業(yè)方法為基極調(diào)制，所以稱這組特性彎彎曲線為基極調(diào)制特性彎彎曲線。
放大特性是指當保持EC、EB、Re不變，而改變Ubm時，功率（W）放大器電流（A）IC0、Ic1m，電壓（V）Ucm以及功率（W）、效率的改變彎彎曲線。Ubm改變對諧振功率（W）放大器功能的影響與基極調(diào)制特性相似。iC波動線及IC0、Ic1m、Ucm、Po、PE、ηC隨Ubm的改變彎彎曲線如圖9-7所示。由圖可見，在欠壓區(qū)域，輸出電壓（V）振幅與寫入電壓（V）振幅基礎(chǔ)成正比，即電壓（V）增益近似為常數(shù)。運用這一特別點可將諧振功率（W）放大器用作電壓（V）放大器，所以稱這組彎彎曲線為放大特性彎彎曲線。
2.實驗電子回路
高頻諧振功率（W）放大器實驗電子回路如圖9-8。
圖9-8 高頻諧振功率（W）放大器實驗電子回路
四、實驗內(nèi)容
1．高頻諧振功率（W）放大器實驗電子回路的調(diào)節(jié)。
2．諧振功率（W）放大器的負載特性測量試驗---負載改變對放大器作業(yè)狀態(tài)的影響測量試驗。
3．集電極電源電壓（V）改變對放大器作業(yè)狀態(tài)的影響（集電極調(diào)制特性）的測量試驗。
（一） 實驗電子回路的調(diào)節(jié)測試
五、實驗步驟
1．高頻諧振功率（W）放大器實驗電子回路的調(diào)節(jié)
⑴ 在實驗箱主板上插上高頻諧振功率（W）放大器實驗電子回路模型塊。接通實驗箱上電源開關(guān)電源指標燈點亮。 實驗箱上高頻信號源10.7MHz信號（來自LC、晶體振蕩電子回路模型塊，要求電子回路規(guī)定的諧振頻率符合寫入信號頻率）由IN1端接入高頻諧振功率（W）放大器實驗電子回路，幅度在200mV左右。
⑵ 調(diào)節(jié)電位器RW1和微調(diào)CV1、CV2、B1、B2, 在OUT端用示波器，查看到放大后的不失真的寫入信號。
2．高頻諧振功率（W）放大器的負載特性測量試驗
調(diào)節(jié)RW3，保持電源電壓（V）為最大值（測量TP5點），激勵電壓（V）Ubm一定，改變負載RL，查看對電壓（V）波動線、電流（A）波動線的影響，測量輸出電壓（V）Uo、TP3發(fā)射極平均電流（A）IC0（注意，電流（A）信號對外部干擾對比敏感，本次實驗測電流（A）值時請將探頭及示波器設(shè)成X10檔），因基極電流（A）極小，故IC0≈Ie0
表9-1諧振功率（W）放大器的負載特性測量試驗 Ubm= V Ec= V
RL （Ω）
斷開J2測 |
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Uo （V） |
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IC0 （mA） |
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3．集電極電源電壓（V）改變對放大器作業(yè)狀態(tài)的影響（集電極調(diào)制特性）的測量試驗
保持激勵電壓（V）Ubm，負載RL 不變，調(diào)節(jié)RW4改變Ec，測量TP3點，查看對電壓（V）波動線、電流（A）波動線的影響、測量輸出電壓（V）Uo、由TP3發(fā)射極平均電流（A）IC0＝V（TP3）/R7。
表9-2諧振功率（W）放大器的負載特性測量試驗 Ubm= V RL= Ω
六、實驗報告要求
1．由實驗數(shù)值解析負載RL、電壓（V）Ec對高頻諧振放大器作業(yè)狀態(tài)的影響 。
2． 繪出UCm ~ RL， IC0 ~ RL 彎彎曲線。
3．繪出UCm ~ Ec， IC0~ Ec 彎彎曲線。
4.總結(jié)由本實驗所獲取的體會。
常見問題：
1、如果我要購買高頻諧振功率放大器實驗，是否有安裝、培訓(xùn)服務(wù)呢？
答：我們的設(shè)備如果沒有特別注明“不含安裝”“裸機價”“出廠”等字樣的，都是提供安裝、培訓(xùn)服務(wù)的。
2、你們的高頻諧振功率放大器實驗是否能開增值稅專用發(fā)票？
答：可以的，我們是正規(guī)企業(yè)，并且已經(jīng)升級到一般納稅人，可以開具增值稅專用發(fā)票，如果您需要開高頻諧振功率放大器實驗的發(fā)票，您需要提供開票資料。
3、你們的高頻諧振功率放大器實驗都是自己生產(chǎn)的嗎？都有什么產(chǎn)品資質(zhì)？
答：我們公司是專業(yè)生產(chǎn)教學(xué)設(shè)備的企業(yè)，完全自主生產(chǎn)，并通過了最新版ISO9001認證，擁有多項專利與著作權(quán)。
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