使用multisim软件对C类功率放大器进行仿真.pdfVIP

基于Multisim的C类功率放大器仿真

高频功率放大器是发射机的重要组成部分，通常用在发射机的末级和末前级，

主要作用是对高频信号的功率进行放大一高效输出最大的功率，使其达到发射功

率的需求。

一般电子线路应用设计中，对功率放大电路的基本要求如下：

1)输入电阻大，这样可以降低对前级电路的影响。

2)输出电阻小，这样可以保证相应的功率输出的能力。

3)线性度好，这可以在功率放大的同时保证很小的波形失真。

4)效率高，即输出功率与带负载是的输出功率比值大

为满足上述四项要求，工程中设计出了各种各样的功率放大器。本文将采样仿

真分析的方法，介绍C类功率放大器。

C类功率放大器

根据放大器中晶体管工作状态的不同或晶体管集电极导通角θ的范围，可以

分为A类，AB类，B类，C类，D类等不同类型的功率放大器，电流导通角

o

越小，放大器的效率越高，C类功率放大器的θ＜90，其效率可达85%，所以

高频功率放大器通常工作在C类状态，负载为LC谐振回路，以实现选频滤波

和阻抗匹配，因此将这类放大器称之为谐振功率放大器或窄带高频功率放大器。

1.输入输出信号幅值之间的关系

创建电路图，如图所示：

图1

改变信号的输入幅度分别为0.7v，1v。

用示波器观察得到的输入输出信号波形为：

图20.7V输入幅值

图31V输入幅值

结论：在输入电压增大的情况下输出信号出现明显失真。

2.集电极电流I与输入信号之间非线性关系仿真

c

按照图1建立电路原理图但输入信号频率为1MHz，幅度为0.7V时，利用Multisim

仿真软件中的瞬态分析对功率放大器进行分析，再将输入信号增大到1V完成同

样的分析内容。

仿真结果：

图40.7V输入电压时的I

c

图51V输入电压时的I

c

分析：由实验仿真结果图4，5可以看出，不同输入信号振幅的集电极电流均为

半个周期的余弦脉冲波，但形状不一样，这是由于C类工作状态下的晶体管导

通时间小于输入信号的半个周期的缘故，故当输入信号较小时工作在欠压状态，

集电极电流为尖顶余弦脉冲；但输入信号比较大时，进入过压区，集电极电流则

为凹顶脉冲。

3.调谐特性仿真

调谐特性是指示负载回路是否调谐在输入载波频率上的重要依据

在Multisim电路窗口中创建如下图所示电路，改变回路电容C1（由小到大），观

察电流表指示和示波器所测量的输入输出波形。

图6

测试结果：

电容C110%20%30%40%50%60%70%80%90%

400pF

输出电12.47615.55913.99910.9569.2629.1548.9718.9228.786

压（V）

电流Ic11.48522.23110.2826.5185.79734.26149.96963.60578.328

（mA）

仿真结果分析：在集电极回路谐振时，输出电压最大，输出功率也大，无论是容

性失谐或者是感性失谐，输出功率都小，当回路的自然谐振频率f与信号源的频

0

率f恰好一致时称之为谐振，此时I最小与v最大同时出现，但是实际放大器

ccoc

由