第2章谐振功率放大器-2

第2章谐振功率放大器2.2谐振功率放大器的性能特点2.2.1近似分析方法2.2.2欠压、临界和过压状态2.2.3四个电压量对性能影响的定性讨论2.2.1近似分析方法非谐振功放丙类谐振功放集电极负载纯电阻谐振回路，含电抗元件求功率性能图解法准静态分析法要点求负载线求动态线1．使用条件——两假设①谐振回路滤波特性理想，即尽管集电极、基极电流为脉冲波，但两回路只产生基波(余弦)电压，其他分量的电压均可忽略。电路特点比较tVVvtVVvcoscoscmCCCEbmBBBEc1mcme/IVR②功率管特性用输入和输出静态特性曲线表示，其参变量采用vBE(而不是通常的iB)。2．分析步骤图2–2–1谐振功率放大器的近似分析方法(b)①求动态点，画波形；②连动态线，画iC波形；③图解积分求分量；④计算功率性能。谐振功率放大器的分析(1)求动态点，画波形图2–2–1谐振功率放大器的近似分析方法(a)设定VBB、Vbm、VCC、Vcm，将t按等间隔(t=0º，15º，30º，)给定数值，由便可确定vBE和vCE(图a)。tVVvtVVvcoscoscmCCCEbmBBBE(2)连动态线，画iC波形：图2–2–1谐振功率放大器的近似分析方法(b)根据vBE和vCE值，在输出特性曲线上(以vBE为参变量)找对应的动态点，画动态线(动态点的连线)，由此可确定iC的波形。不到VCC，因为导通角小于(3)图解积分求得分量IC0和Ic1m谐振电阻c1mcme/IVR(4)计算功率性能DoCoDCm1Ccmo0CCCD/2/PPPPPIVPIVP四变量VBB、Vbm、VCC、Vcm不同，iC的波形和数值就不同，由此求得的Re及相应的功率性能就不同。应了解四变量的影响。tiId21C0CttiIdcos1Cc1m2.2.2欠压、临界和过压状态1．当VBB、Vbm、VCC不变，Vcm由小变大，动态点左移①欠压状态Vcm的取值，使所对应的动态点均处在放大区。②临界状态Vcm增大，使t=0所对应的动态点A处在临界点，iCmax略微减小。③过压状态Vcm继续增大，使A(t=0)动态点处在饱和区，iC迅速减小，电流脉冲出现凹陷，Vcm增大，凹陷加深。谐振功放的工作状态2．iC的平均分量IC0与基波分量Ic1mtiId21C0CttiIdcos1Cc1miC脉冲越宽，高度越高，IC0和Ic1m就越大。如果出现凹陷，则凹陷越深，IC0和Ic1m就越小。2.2.3四个电压量对性能影响的定性讨论一、负载特性（ic-Re的关系）1．定义指VBB、Vbm和VCC一定，放大器性能随Re的变化特性。2．特性Re的增加势必将引起Vcm增大(Vcm=ReIcm)ReVcmvCEmin(功放欠压过压)iC波形出现凹陷。据此可以画出Ic0和Ic1m随Re变化的特性。谐振功放的负载特性3．Vcm、Po、PD、PC、C随Re变化的曲线图2-2-4负载特性Vcm=ReIc1m，Po=VcmIc1m/2PD=VCCIC0，PC=PD－PoC=Po/PD图2-2-4负载特性3．讨论(1)欠压区e2c1mRIRe，iC脉冲高度略有减小，相应的IC0、Ic1m也略有减小，因而Vcm(=ReIc1m)和Po()近似线性增大，而PD(=VCCIC0)略有减小，C增大，PC减小。(Re是主要变量)图2-2-4负载特性(2)过压区Re，电流脉冲高度减小，凹陷加深，相应的IC0、Ic1m减小，结果使Vcm略有增加，Po、PD减小，且Po比PD减小的慢，从而C略有增加，PC略有减小。图2-2-4负载特性(3)匹配负载ReoptRe=Reopt时，管子工作在临界状态，Po最大，C较大，PC较小，放大器性能接近最佳。此时的Re称为谐振功放的匹配负载。3．讨论(3)匹配负载ReoptRe=Reopt时，管子工作在临界状态，Po最大，C较大，PC较小，放大器性能接近最佳。此时的Re称为谐振功放的匹配负载。o2CE(sat)CCo2cmeopt)(2121PVVPVR二、调制特性两种调制特性：集电极调制和基极调制特性。1．集电极调制特性（ic-Vcc的关系）(1)含义VBB、Vbm和Re一定，放大器性能随VCC变化的特性。tVtvcbmbcos)(——载波tVvcosm——调制信号ttVtvccmo)cos()(为谐振回路上的输出电压。(2)调制特性放大器VCC(t)的变化范围内工作在过压状态。①欠压状态：随VCC减小，集电极电流脉冲高度略有减小，因而IC0和Ic1m也将略有减小，Vcm(=ReIc1m)也略有减小。②过压状态：随VCC减小，集电极电流脉冲的高度降低，凹深加深，因而IC0、Ic1m、Vcm将迅速减小。(3)集电极调幅原理电路图中：tVtvcbmbcos)(——载波tVvcosm——调制信号ttVtvccmo)cos()(为谐振回路上的输出电压。与谐振功放区别：集电极回路接入调制信号电压。图2–2–7集电极调幅电路令VCC(t)=VCC0+v(t)作为放大器的等效集电极电源电压。若要求Vcm(t)按VCC(t)的规律变换，根据集电极调制特性，放大器必须在VCC(t)的变化范围内工作在过压状态。2．基极调制特性图2–2–6基极调制特性(1)含义Vbm、VCC、Re一定，放大器性能随VBB变化的特性。(2)调制特性放大器工作在欠压状态当Vbm一定，VBB，iC宽度、高度，IC0Ic1m、Vcm，VCEmin，(放大器欠压过压。)过压后，随VBB，iC宽度、高度，凹陷加深，IC0和Ic1m、Vcm均增加缓慢，可认为近似不变。(3)基极调幅原理电路图2–2–8基极调幅电路)()(BB0BBtvVtV——基极偏置电压使Vcm按VBB(t)的规律变化，放大器工作在欠压状态。三、放大特性图2–2–9放大特性1．含义当VBB、VCC和Re一定，放大器性能随Vbm变化的特性。2．特性固定VBB，增大Vbm与上述固定Vbm增大VBB的情况类似，它们都使iC的宽度和高度增大，放大器由欠压进入过压，图2–2–9(a)。谐振功放的放大特性(1)谐振功放作为线性功放图2–2–10(a)线性功率放大器的作用为了使输出信号振幅Vcm反映输入信号Vbm的变化，放大器必须在Vbm变化范围内工作在欠压状态。(2)谐振功放作为振幅限幅器(AmplitudeLimiter)图2–2–10(b)振幅限幅器的作用作用：将Vbm在较大范围内的变化转换为振幅恒定的输出信号。特点：根据放大特性，放大器必须在Vbm的变化范围内工作在过压状态，或Vbm的最小值应大于临界状态对应的Vbm限幅门限电压。