3高频功率放大器.

链接文稿主目录第3章高频功率放大器3.1谐振功率放大器的工作原理3.2谐振功率放大器的特性分析3.3谐振功率放大器电路3.4丁类谐振功率放大器与丙类倍频器3.5宽带高频功率放大器本章小结链接本章文稿主页面第3章高频功率放大器3.1谐振功率放大器的工作原理掌握谐振功率放大器的电路组成、工作原理和工作特点。掌握谐振功率放大器输出功率和效率的估算。主要要求：链接本章文稿主页面第3章高频功率放大器3.1.1基本工作原理一、电路组成VBB使放大器工作于丙类。LC回路调谐于输入信号的中心频率，构成滤波匹配网络。BE(ON)BBuVRL为功放外接等效负载电阻链接本章文稿主页面第3章高频功率放大器二、电压、电流波形...)ncos(...)2cos()cos(cnmc2mc1mC0CtItItIIi)cos(c1mectIRu)cos(cmtUiBBBEuVu)cos(imBBtUV)cos(cmCCcCCCEtUVuVu链接本章文稿主页面第3章高频功率放大器可见：设置VBBUBE(on)，使晶体管工作于丙类。当输入信号较大时，可得集电极余弦电流脉冲。将LC回路调谐在信号频率上，就可将余弦电流脉冲变换为不失真的余弦电压输出。在一个信号周期内，只有小于半个信号周期的时间内有集电极电流流通（丙类放大），形成余弦脉冲电流。iCmax是余弦脉冲电流的最大值，θ是导通角（＜90o）。LC谐振回路的作用：（1）选频。滤除余弦脉冲电流中的直流和各次谐波，输出不失真的余弦波电压；（2）阻抗匹配。通过调节L、C可将RL转换成功放管所需的负载值Re。uc与ui反相。当uBE为uBEmax时，iC为iCmax，而uCE为uCEmin。ic不仅出现时间短，而且只在uCE很小的时段内出现，因此集电极损耗很小，功放效率较高。链接本章文稿主页面第3章高频功率放大器谐振功率放大电路与小信号谐振放大电路有何区别？（1）作用与要求不同。小信号谐振放大器主要用于高频小信号的选频放大，要求有较高的选择性和谐振增益；谐振功放主要用于高频信号的功率放大，要求效率高，输出功率大。（2）工作状态不同。小信号谐振放大器输入信号很小，要求失真小，故工作在甲类状态；谐振功放为大信号放大器，为了提高效率，工作在丙类状态。（3）对谐振回路要求不同。小信号谐振放大器主要用来选择有用信号抑制干扰信号，要求它有较高的选择，故回路的Q值较高；而谐振功放谐振回路主要用于抑制谐波，实现阻抗匹配，输出大功率，所以回路的Q值低。链接本章文稿主页面第3章高频功率放大器3.1.2余弦电流脉冲的分解)(0CmaxC0iI)(1CmaxC1miI)(CmaxCnmniI可证明cos1cos)cos(CmaxCtii可将iC的脉冲序列展开为)cos(...2coscos1mcC0m2cm1cC0CtnIItItIIinn查看证明过程…00.10.20.30.40.50.620406080100120140160180°n()3()2()0()1()g1()电流分解系数称为余弦)(n称为波形系数)()()(011g链接本章文稿主页面第3章高频功率放大器3.1.3输出功率与效率%50Ccmc1mo21UIPec1m221RIecm22/RUCCC0DVIPDoCPPCCcmC0c1m21VUII)(211gCCcm01)()(21VU集电极电压利用系数，在尽限使用时，1甲类工作状态：180乙类工作状态：90%5.784/C丙类工作状态：设60%90C链接本章文稿主页面第3章高频功率放大器增大。增大，减小，c1)(g。约一般取迅速减小使功率过小。70)(1减小而增大不明显，而随后，但)(401g00.10.20.30.40.50.620406080100120140160180°n()3()2()0()1()g1()链接本章文稿主页面第3章高频功率放大器例下图所示电路中，VCC=24V，Po=5W，=70º，=0.9,求该功放的C、PD、PC、iCmax和回路谐振阻抗Re解：%799.075.121)(211Cg00.10.20.30.40.50.620406080100120140160180°n()3()2()0()1()g1()链接本章文稿主页面第3章高频功率放大器CoDPPW3.6W79.05W3.1W)53.6(oDCPPPcmc1m21oUIP因为CC1Cmax21)(ViA05.1)(2CC1oCmaxVPi故5.46)(Cmax1CCc1mcmeiVIUR解：%799.075.121)(211Cg作业：说明：谐振回路谐振电阻Re比较小，是因为功放需要输出较大功率。Re小会使回路等效Qe值下降。例下图所示电路中，VCC=24V，Po=5W，=70º，=0.9,求该功放的C、PD、PC、iCmax和回路谐振阻抗Re链接本章文稿主页面第3章高频功率放大器3.2谐振功率放大器的特性分析理解谐振功放过压、欠压、临界工作状态的概念与特点。掌握丙类谐振功放的负载特性。了解VCC、VBB、Uim对谐振功放工作状态及性能的影响。了解谐振功放的应用及调试方法。主要要求：链接本章文稿主页面第3章高频功率放大器3.2.1谐振功率放大器工作状态与负载特性放大器工作状态的分类：按晶体管导通时间长短分甲类（始终导通）乙类（半周导通）甲乙类（大半周导通）丙类（小半周导通）丙类谐振功放按晶体管是否进入饱和区分欠压（不进入饱和区）过压（进入饱和区）临界（达到临界饱和）链接本章文稿主页面第3章高频功率放大器一、欠压、临界和过压工作状态欠压临界过压欠压：输出电压幅值Ucm较小，uCEmin较大，晶体管不会工作到饱和区。iC为尖顶余弦脉冲。临界：增大Ucm，uCEmin就减小，放大器在uCE=uCEmin时工作于放大和饱和的临界点上。iC为顶端变化平缓的余弦脉冲。过压：Ucm过大，使uCEminUCE(sat),在ωt=0附近，晶体管工作在饱和区，iC为凹陷余弦脉冲。iC凹陷的原因是谐振回路作负载。饱和时，uBE对iC的影响很小，但回路选出的uc值继续增大，使uCE继续减小，使iC迅速减小，从而出现凹陷。Ucm越大，uCEmin越小，凹陷越深，脉冲高度越小。链接本章文稿主页面第3章高频功率放大器二、负载特性VCC、VBB、Uim不变时，放大器的电流、电压、功率和效率等随谐振回路的谐振电阻Re变化的特性称为放大器的负载特性。Re，使Ucm，uCEmin，放大器从欠压区经临界状态过渡到过压区。链接本章文稿主页面第3章高频功率放大器电流、电压变化曲线功率、效率变化曲线CCC0DVIPec1m2o21RIPoDCPPPDoC/PPPD与Ｉc0变化规律相同。PO在临界时最大。PC在回路阻抗很小时很大！因此，回路失谐大时易损坏功率管，须加以注意。临界状态时PO最大、PC较小、效率较高，谐振功放接近最佳性能相应的Re值称为谐振功放的匹配负载，由下式确定：ocm2eopt21PURo2CE(Sat)CC21PUV）（Ucm=Ic1mRe链接本章文稿主页面第3章高频功率放大器3.2.2VCC对放大器工作状态的影响Re、VBB、Uim不变，VCC时，使uCEmin，使放大器从过压区经临界状态过渡到欠压区。过压欠压ec1mcmRIU把Re、VBB、Uim不变时，Ucm随VCC变化的特性称为集电极调制特性。谐振功放用作集电极调制电路时，必须工作于过压区。过压区变化明显链接本章文稿主页面第3章高频功率放大器3.2.3Uim和VBB对放大器工作状态的影响一、Uim对放大器工作状态的影响把Re、VBB、VCC不变时，Ucm随Uim变化的特性称为放大特性或振幅特性。过压欠压欠压区变化明显谐振功放用作线性放大器时应工作于欠压区，若工作于过压区，则成为限幅器。链接本章文稿主页面第3章高频功率放大器二、VBB对放大器工作状态的影响把Re、Uim、VCC不变时，Ucm随VBB变化的特性称为基极调制特性。过压欠压欠压区变化明显谐振功放用作基极调制电路时，必须工作于欠压区。链接本章文稿主页面第3章高频功率放大器思考讨论题1.谐振功放原工作于临界状态，若集电极回路稍有失谐，放大器的IC0、IC1m、PC将如何变化？有何危险？答案：回路阻抗减小，使放大器工作于欠压区，IC0和IC1m略增大；PC增大；失谐大时可能烧坏晶体管。ReOIC0Ic1mUcm欠压临界过压RePO欠压临界过压PoPomaxPDPCc链接本章文稿主页面第3章高频功率放大器2某谐振功放，当增大VCC时，发现输出功率增大，则为什么？若发现输出功率增大不明显，则又为什么？答案：Po增大明显，则表明谐振功放原来工作于过压区；否则表明谐振功放原来工作于欠压区（或临界状态）。ec1m2o21RIP链接本章文稿主页面第3章高频功率放大器3.3谐振功率放大器电路主要要求：了解谐振功放的常用直流馈电电路及其特点。了解谐振功放滤波匹配网络的作用，了解常用滤波匹配网络的组成、分析与设计方法。链接本章文稿主页面第3章高频功率放大器3.3.1直流馈电电路一、集电极直流馈电电路串馈电路并馈电路虽然电路结构形式不同，但都实现了：tUVuVuccoscmCCCCCE链接本章文稿主页面第3章高频功率放大器串馈电路特点：LC回路处于直流高电位，回路元件不能直接接地并馈电路特点：LC回路处于直流低电位，回路元件能直接接地，易安装。但LC、CC1并联于回路，其分布参数直接影响谐振回路的调谐。LC、CC1构成电源滤波器，避免信号电流通过直流电源而产生级间反馈。链接本章文稿主页面第3章高频功率放大器二、基极偏置电路要使晶体管工作于丙类，基极应加反向偏压或小于UBE(on)的正向偏压。自给偏置电路利用IB0在RB产生的直流电压获得偏压电压：VBB=－IB0RB调节RB，可调节反偏电压大小。利用IB0在LB的固有直流电阻上产生的直流电压获得偏置电压。自给偏置电路中，未加输入信号时，iB=0，因此偏置电压也为零。当输入信号幅度由小加大时，iB增大，其直流分量IB0也增大，反向偏压随之增大。这种偏置电压随输入信号幅度而变化的现象称为自给偏置效应。链接本章文稿主页面第3章高频功率放大器二、基极偏置电路要使晶体管工作于丙类，基极应加反向偏压或小于UBE(on)的正向偏压。分压式基极偏置电路两个电阻分压，取RB2上的压降作为功率管基极正向偏置电压，为保证丙类工作，其值应小于功率管的导通电压。由于自给偏压效应，该图中基极偏置电压动态值要比静态值小。链接本章文稿主页面第3章高频功率放大器思考讨论题放大电路中自给偏置电路有何特点?说明产生自偏压的条件。解：在三极管谐振功率放大器中，利用基极或发射极脉冲电流的直流成分产生基极偏压的电路称自偏压电路，其主要特点是三极管电路工作在非线性状态，只能提供反向偏压，而且自偏压的大小与输入电压的幅度有关。自偏压形成的条件是电路中存在非线性导通现象。链接本章文稿主页面第3章高频功率放大器3.3.2滤波匹配网络一、滤波匹配网络的作用和要求滤波和匹配在所需频带内进行有效的阻抗变换，给放大器提供Reopt有效滤除不需要的谐波成分将有用功率高效率地传送给负载，故其固有损耗要小。主要要求注意：在丙类谐振功放中，把RL变换为Reopt，以获得最大输出功率的作用，称为阻抗匹配。而线性电路中的阻抗匹配，指负载阻抗与信号源的输出阻抗相等时，负载可从信号源取得最大功率。链接本章文稿主页面第3章高频功率放大器二、LC网络的阻抗变换作用1.串、并联网络的阻抗转换RSXSYSXPRPYPS2S2SS2S2SSSSjj1XRXXRRXRY