射频功率放大器实验..docxVIP

通信电子线路实验报告射频功率放大器仿真实验姓名： XXX学号： XXX专业： XXX日期： 11月10日一、实验目的：1.进一步了解射频功率放大器工作原理。2.了解射频功率放大器的工程设计方法与常用参数测量方法。3.熟悉Multisim软件中常用虚拟仪器的使用方法。二、实验内容：1.A类射频放大器实验电路（1）电路结构：（2）设置函数发生器的输入为1MHz,幅值为40mV的正弦波。（3）显示输入输出信号波形，以及毫安表，功率表相应的读数。（4）计算功率放大器效率。（5）观察波形失真。2.B类射频功率放大器电路（1）电路结构（2）输入输出信号波形仿真（3）消除交越失真（4）功放效率计算（消除交越失真后）三、实验结果1 .A类射频放大器实验电路（1）毫安表，功率表相应的读数及输入输出信号波形。毫安表：3.279mA功率表：12.759mW输入输出信号波形：（2）功放效率计算：根据公式：以及公式：解得功放效率：（3）观察失真分析原因：A类放大器最多只能放大到2倍VDD，当输入乘以放大倍数大于2倍VDD时，管子处于饱和状态，造成类似于方波的失真。2.B类射频放大器实验电路（1）有交越失真的仿真结果图分析原因： 理想三极管情况下，由于导通电压为0，一个管子到达截至区后另一个管子马上导通。 而在实际情况下，由于存在导通电压，一个管子截止后需要等另一个管子达到导通电压值时才有电流，造成了转换时的一段时间，两个三极管都没有电流通过的情况，造成失真。（2）消除交越失真后的表格。输入信号幅值V24566.57电源电压利用系数9.82%20.1%25.3%30.5%33.1%35.7%输出功率mW1.7967.49511.83017.15820.19523.482总直流功率mW14.38829.25636.72844.22647.98051.738两管总耗散mW12.59221.75124.89827.06827.78528.254效率12.5%25.6%32.2%38.8%42.1%45.4%输入信号幅值V8910121314电源电压利用系数40.8%46.0%51.2%61.5%输出功率mW30.79839.11148.42170.030总直流功率mW59.25466.77874.30689.414两管总耗散mW28.45627.66725.88519.384效率52.0%58.6%65.2%78.3%其中输入13V，14V时发生如下失真：（3）用MATLAB画出两管管耗与电源电压利用率的关系图。（4）回答问题①输入信号幅值可以无限增大么？答：根据输入13V，14V的输出波形可以知道，输入信号幅值不能无限增大，否则发生失真。②功放效率最大可以达到多少？答：根据实验，在输入12V时功放效率最大，为78.3%，B类功放的理论极限值为78.5%。③两个管子的耗散功率随输入增大而增大么？最大值为多少？答：根据实验结果耗散功率在输入为8V时达到最大，之后随输入增大而减小。最大值为：28.5mW。四、思考与分析1.上述A类功放设计时，推荐可变电阻调至70%，能否进一步调整偏置电路，在不失真的条件下获得更高的效率。答：可以，原电路输入50mV时输出结果如下：改动如下：将原电路可变电阻变为100%，R4变为500kΩ，相当于正向加大了直流偏置：输出结果如下：失真情况有所减小，表明可以获得更高的效率。2.将B类BJT管换为相应的MOS管后，仿真结果有哪些不同？优点？MOS管仿真电路图如下：仿真时发现，在相同负载电阻下，MOS管输出电流更小，造成波形输出相比BJT管幅度小，故将负载电阻改为原来5倍。相比BJT管，MOS管还需要更大的正向偏置电压以抵消交越失真。此外，MOS管的优势在于，输入更大的电压也不易发生失真，以下为该电路输入19V时的仿真结果图：此时，输出（图中幅度大的）只有一点失真。3.在上述B类功放中采用了双电源供电电路，若采用单电源供电，如何实现？有什么不同？如图，将电路做如下改动：单电源的VDD改为24V，为双电源的两倍，同时输入波形加上了半个VDD（12V）的直流偏置，在示波器的接收端串联一个电容。输入输出波形如下：从图中可以看出，输入波形由于含有直流偏置，所以在输出波形的上面，而输出波形已经通过电容过滤了直流。