功率放大电路的仿真测试实验报告

电子与信息系模电实验实验日期：2016.4.15班级：2015级应用物理学实验名称：功率放大电路的仿真测试姓名：实验成绩： 学号：一、实验目的（1）了解OTL、OCL功率放大器的基本工作原理和参数测试。（2）对比分析OTL功率放大器和OCL功率放大器的性能差异。2、原理与说明功率放大器根据功放管平均导通时间的长短（或集电极电流流通时间的长短或导通角的大小），分为以下4种工作状态。（1）甲类工作状态：甲类工作状态下，在整个周期内晶体管的发射结都处于正向运用，集电极电流始终是流通的，即导通角A等于180°。（2）乙类工作状态：乙类工作状态下，晶体管的发射结在输入信号的半周期内正向运用，在另外半个周期内反向运用，晶体管半周期导电半周期截止。集电极电流只在半周期内随信号变化，而在另半个周期截止，即导通角A等于90°。（3）甲乙类工作状态：它是介于甲类和乙类之间的工作状态，即发射结处于正向运用的时间超过半个周期，但小于一个周期。即导通角A大于90°小于180°。（4）丙类工作状态：丙类工作状态:丙类工作状态下，晶体管发射结处于正向运用的时间小于半个周期，集电极电流的时间不到半个周期，即导通角A小于90°。图4.4.2OCL功率放大器原理图4.4.3为单电源供电互补推挽功率放大器。三、实验内容1.OCL功率放大器测量1)按照图4.4.2所示输入自己的OCL实验电路。并测量晶体管的静态工作，判断器件工作状态。表格1.1.1 开关闭合 开关断开 Q1 Q2 Q1 Q2 IB 12.012pa 12.012pa 55.511na 1.691na IC 1201ma 1.201ma 1.201ma 1.201mna UCE 12v 12v 12v 12v2)调节信号源输出为3V(峰值)，在开关J1闭合和断开条件下，用双踪示波器观察输入输出波形。J1断开时：J1闭合时：J1断开时：3)测量输出信号为3V时放大器的输出功率和电源消耗功率，并计算此时的放大器效率；逐渐增大输入信号，在没有出现明显失真条件下，再测量此时的输出效率、电源功率和功效，测量值于表格1.1.1和1.1.2中。表格1.1.2 开关断开 UI 2.121V 2.828V 3.536V 4.243V 5.657V 56.364V 8.485V 9.67V I0 84.618mA 161.236mA 204.418mA 247.448mA 331.505mA 370.501mA 477.886mA 489.311mA U0 1.354V 2.580V 3.271V 3.959V 5.304V 5.928V 7.646V 7.832V计算：在输入信号为3V时Pom=I0×U0=0.121WPV=5.672W在最大输入信号且不失真：η=Pom/Pv×100%=66.5%图象在输入信号为14V即UI=9.899V时失真：表格1.1.3 开关闭合 UI 2.121V 2.828V 3.536V 4.95V 5.657V I0 118.043mA 145.362mA 188.402mA 273.8238mA 313.837mA U0 1.889V 2.326V 3.014V 4.381V 5.0211V计算：输入信号为3V时：Pom=I0×U0=3.863WPv=5.7663W最大输入信号且不失真时：η=Pom/Pv×100%=68.9%图像在输入信号为12V,UI=8.495V时失真：2.OTL功率放大器测量1)按照图4.4.3所示输入自己的OTL实验电路，并测量晶体管静态工作点并记录数据。 开关闭合 开关断开 Q1 Q2 Q1 Q2 IB 888.178nA 0 -1.776uA -0.336uA IC 1.776uA 6.009nA 4.902uA 2.926uA UCE 6.003V 5.997V 5.997V 6.003V2)调节信号输出为3V(峰值)，在开关J1闭合和断开的条件下观察示波器记录图形。J1闭合时：J1断开时：3)测量输出信号为3V时放大器的输出功率和电源消耗功率，并计算此时的放大器效率；逐渐增大输入信号，在没有出现明显失真条件下，再测量此时的输出效率、电源功率和功效，记录测量值于表格1.1.4和1.1.5中.表格1.1.4 开关闭合 UI 2.121V 2.828V 3.536V 4.243V 4.95V I0 84.525mA 127.439mA 170.824mA 214.363mA 256.496mA U0 1.354V 2.041V 2.733V 3.430V 4.104V计算：在输入信号为3V时Pom=I0×U0=0.112WPV=1.339W在最大输入信号且不失真：η=Pom/Pv×100%=72.8%图象在输入信号为8V即UI=5.623V时失真：表格1.1.5 开关断开 UI 2.121V 2.828V 3.536V 4.243V 4.95V I0 114.135mA 154.874mA 192.512mA 225.780mA 246.539mA U0 1.826V 2.478V 3.080V 3.612V 3.945V计算：在输入信号为3V时Pom=I0×U0=0.198WPV=1.369W在最大输入信号且不失真：η=Pom/Pv×100%=55.5%图象在输入信号为7V即UI=4.953V时失真：4、思考与总结(1)误差分析:由于记录数据的保留小数不统一所以存在误差，因为电脑上仿真不与实际操作相同，无导线的内阻等等。（2）OTL与OCL的有缺点：OTL单电源相对于OCL双电源简单方便，但需要较大的电容作为输出电容。而OCL无输出电容功放电路,优点是省去体积较大的输出电容,频率特性好,缺点是需要双电源供电,对电源的要求稍高.根据OTL与OCL放大效率可以看出OTL的放大效率高于OCL的放大效率。