射頻功率放大器實(shí)驗(yàn)

1、通信電子線路實(shí)驗(yàn)報(bào)告射頻功率放大器仿真實(shí)驗(yàn)姓名： XXX學(xué)號(hào)： XXX專業(yè)： XXX日期： 11月10日一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.進(jìn)一步了解射頻功率放大器工作原理。2.了解射頻功率放大器的工程設(shè)計(jì)方法與常用參數(shù)測(cè)量方法。3.熟悉Multisim軟件中常用虛擬儀器的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1.A類射頻放大器實(shí)驗(yàn)電路（1）電路結(jié)構(gòu)：（2）設(shè)置函數(shù)發(fā)生器的輸入為1MHz,幅值為40mV的正弦波。（3）顯示輸入輸出信號(hào)波形，以及毫安表，功率表相應(yīng)的讀數(shù)。（4）計(jì)算功率放大器效率。（5）觀察波形失真。2.B類射頻功率放大器電路（1）電路結(jié)構(gòu)（2）輸入輸出信號(hào)波形仿真（3）消除交越失真（4）功放效率計(jì)算（消除交越

2、失真后）三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果1 .A類射頻放大器實(shí)驗(yàn)電路（1）毫安表，功率表相應(yīng)的讀數(shù)及輸入輸出信號(hào)波形。毫安表：3.279mA功率表：12.759mW輸入輸出信號(hào)波形：（2）功放效率計(jì)算：根據(jù)公式：PD=VddIcm以及公式：= Po/PD解得功放效率：= 32.4%（3）觀察失真分析原因：A類放大器最多只能放大到2倍VDD，當(dāng)輸入乘以放大倍數(shù)大于2倍VDD時(shí)，管子處于飽和狀態(tài)，造成類似于方波的失真。2.B類射頻放大器實(shí)驗(yàn)電路（1）有交越失真的仿真結(jié)果圖分析原因： 理想三極管情況下，由于導(dǎo)通電壓為0，一個(gè)管子到達(dá)截至區(qū)后另一個(gè)管子馬上導(dǎo)通。 而在實(shí)際情況下，由于存在導(dǎo)通電壓，一個(gè)管子截止后需要等另一

3、個(gè)管子達(dá)到導(dǎo)通電壓值時(shí)才有電流，造成了轉(zhuǎn)換時(shí)的一段時(shí)間，兩個(gè)三極管都沒(méi)有電流通過(guò)的情況，造成失真。（2）消除交越失真后的表格。輸入信號(hào)幅值V24566.57電源電壓利用系數(shù)9.82%20.1%25.3%30.5%33.1%35.7%輸出功率mW1.7967.49511.83017.15820.19523.482總直流功率mW14.38829.25636.72844.22647.98051.738兩管總耗散mW12.59221.75124.89827.06827.78528.254效率12.5%25.6%32.2%38.8%42.1%45.4%輸入信號(hào)幅值V8910121314電源電壓利用系數(shù)4

4、0.8%46.0%51.2%61.5%輸出功率mW30.79839.11148.42170.030總直流功率mW59.25466.77874.30689.414兩管總耗散mW28.45627.66725.88519.384效率52.0%58.6%65.2%78.3%其中輸入13V，14V時(shí)發(fā)生如下失真：（3）用MATLAB畫出兩管管耗與電源電壓利用率的關(guān)系圖。（4）回答問(wèn)題輸入信號(hào)幅值可以無(wú)限增大么？答：根據(jù)輸入13V，14V的輸出波形可以知道，輸入信號(hào)幅值不能無(wú)限增大，否則發(fā)生失真。功放效率最大可以達(dá)到多少？答：根據(jù)實(shí)驗(yàn)，在輸入12V時(shí)功放效率最大，為78.3%，B類功放的理論極限值為78.

5、5%。兩個(gè)管子的耗散功率隨輸入增大而增大么？最大值為多少？答：根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果耗散功率在輸入為8V時(shí)達(dá)到最大，之后隨輸入增大而減小。最大值為：28.5mW。四、思考與分析1.上述A類功放設(shè)計(jì)時(shí)，推薦可變電阻調(diào)至70%，能否進(jìn)一步調(diào)整偏置電路，在不失真的條件下獲得更高的效率。答：可以，原電路輸入50mV時(shí)輸出結(jié)果如下：改動(dòng)如下：將原電路可變電阻變?yōu)?00%，R4變?yōu)?00k，相當(dāng)于正向加大了直流偏置：輸出結(jié)果如下：失真情況有所減小，表明可以獲得更高的效率。2.將B類BJT管換為相應(yīng)的MOS管后，仿真結(jié)果有哪些不同？?jī)?yōu)點(diǎn)？MOS管仿真電路圖如下：仿真時(shí)發(fā)現(xiàn)，在相同負(fù)載電阻下，MOS管輸出電流更小，造成波形輸出相比BJT管幅度小，故將負(fù)載電阻改為原來(lái)5倍。相比BJT管，MOS管還需要更大的正向偏置電壓以抵消交越失真。此外，MOS管的優(yōu)勢(shì)在于，輸入更大的電壓也不易發(fā)生失真，以下為該電路輸入19V時(shí)的仿真結(jié)果圖：此時(shí)，輸出（圖中幅度大的）只有一點(diǎn)失真。3.在上述B類功放中采用了雙電源供電電路，若采用單電源供電，如何實(shí)現(xiàn)？有什么不同？如圖，將電路做如下改動(dòng)：?jiǎn)坞娫吹腣DD改為24V，為雙電源的兩倍，同時(shí)輸入波形加上了