目標(biāo)

　　本次實(shí)驗(yàn)旨在帶您熟悉變壓器耦合放大器的阻抗匹配操作。

　　背景知識(shí)

　　升降壓變壓器的基本定義是一種將輸入的交流電壓轉(zhuǎn)換為比原電壓更高（升壓）或更低（降壓）的器件。此外還有可用于將電路與地隔離的變壓器，這種變壓器被稱為隔離變壓器。本文將側(cè)重討論變壓器的另一種用途，即用于匹配電路阻抗以實(shí)現(xiàn)最大功率傳輸。

　　請(qǐng)看圖1所示的電路。該電路是變壓器耦合型A類功率放大器，它類似于普通的放大器電路，但與集電極負(fù)載中的變壓器相連。

　　圖1.變壓器耦合型A類功率放大器

　　在此設(shè)置中，R1和R2建立分壓偏置，而發(fā)射極電阻器R3用于穩(wěn)定偏置。發(fā)射極旁路電容C2用于防止發(fā)射極電路內(nèi)發(fā)生負(fù)反饋。

　　僅當(dāng)放大器輸出阻抗等于負(fù)載阻抗R_L （R4）時(shí)，從功率放大器傳輸?shù)截?fù)載的功率才是最大的。這符合最大功率傳輸定理。讓放大器的輸出阻抗與輸出器件的阻抗相匹配很有必要，能夠盡可能放大其傳輸?shù)捷敵銎骷墓β?。這可利用具有適當(dāng)匝數(shù)比的降壓變壓器來實(shí)現(xiàn)。

　　變壓器輸入和輸出電阻之比就等于變壓器匝數(shù)比的平方：

　　由此得出計(jì)算反射阻抗的方程，其中：

　　▲n為降壓變壓器的初級(jí)與次級(jí)匝數(shù)之比

　　▲R_LP為初級(jí)中的反射阻抗

　　A類功率放大器的效率約為30%；而采用變壓器耦合型A類功率放大器，效率可提高到50%。除了更高效率之外，變壓器耦合型A類功率放大器還有其他優(yōu)點(diǎn)：

　　▲基極或集電極電阻中無信號(hào)功率損失。

　　▲可實(shí)現(xiàn)出色的阻抗匹配。

　　▲高增益。

　　▲提供直流隔離。

　　圖2.變壓器耦合型A類功率放大器

　　但這種配置并不完美，其缺點(diǎn)如下：

　　▲相對(duì)而言，對(duì)低頻信號(hào)的放大較弱。

　　▲變壓器會(huì)引入嗡嗡聲。

　　▲變壓器體積龐大，價(jià)格昂貴。

　　▲頻率響應(yīng)較差。

　　材料

　　▲ADALM2000主動(dòng)學(xué)習(xí)模塊

　　▲無焊試驗(yàn)板和跳線套件

　　▲一個(gè)NPN晶體管（2N3904）

　　▲一個(gè)10 kΩ電阻

　　▲一個(gè)20 kΩ電阻

　　▲一個(gè)100 Ω電阻

　　▲一個(gè)10 μF電容

　　▲一個(gè)1 μF電容

　　▲一臺(tái)HPH1-0190L/1400L六繞組變壓器

　　硬件設(shè)置

　　構(gòu)建圖1所示的電路；參考圖2。使用ADALM2000提供的+5 V和-5 V電源。

　　程序步驟

　　設(shè)置信號(hào)發(fā)生器通道1產(chǎn)生500 mV、100 Hz正弦波（0 V偏置）。在示波器上監(jiān)視兩個(gè)通道。結(jié)果應(yīng)與圖3類似。

　　圖3.變壓器耦合型A類功率放大器的輸入與輸出電壓