高频电子线路课件2.ppt

作用：获得足够大的高频输出功率 特点： 工作频率高，相对频带窄 采用选频网络作为负载回路 放大器一般工作在C（丙）类工作状态，属于非线性电路 不能用线性等效电路分析，一般采用图解法和折线法分析,第2章 高频调谐功率放大器,2.1 概述,功率放大器按工作状态分类：,A（甲）类：导通角为180 AB（甲乙）类：导通角90 180 B（乙）类：导通角90 C（丙）类：导通角90 D类、E类及S类等开关功率放大器,第2章 高频调谐功率放大器,2.1 概述,讨论的要点：,调谐： 匹配： 放大器输入阻抗和信号源阻抗匹配 放大器输出阻抗和负载阻抗匹配 高效率： 丙类工作状态,第2章 高频调谐功率放大器,2.1 概述,1 电路结构,与高频小信号调谐放大器的区别在哪里？,第2章 高频调谐功率放大器,2.2 高频功率放大器的工作原理,2.2.1 工作原理分析,2 工作原理,+ uBE _,第2章 高频调谐功率放大器,2.2 高频功率放大器的工作原理,2.2.1 工作原理分析,ub,第2章 高频调谐功率放大器,2.2 高频功率放大器的工作原理,2.2.1 工作原理分析,第2章 高频调谐功率放大器,2.2 高频功率放大器的工作原理,2.2.1 工作原理分析,第2章 高频调谐功率放大器,2.2 高频功率放大器的工作原理,2.2.1 工作原理分析,（2）集电极电流的傅里叶分析,ic,第2章 高频调谐功率放大器,2.2 高频功率放大器的工作原理,2.2.1 工作原理分析,经LC并联谐振回路后，此回路对基波产生谐振，呈纯电阻（最大值），而对其它谐波失谐阻抗很低，呈电容性。因而回路选出基波电压，而滤除各次谐波电压。,第2章 高频调谐功率放大器,2.2 高频功率放大器的工作原理,2.2.1 工作原理分析,（3）集电极输出电压,第2章 高频调谐功率放大器,2.2 高频功率放大器的工作原理,2.2.1 工作原理分析,UBB,丙类功放各级电压、电流的波形图,第2章 高频调谐功率放大器,2.2 高频功率放大器的工作原理,2.2.1 工作原理分析,集电极电源提供的直流功率：,第2章 高频调谐功率放大器,2.2 高频功率放大器的工作原理,2.2.2 功率和效率分析,第2章 高频调谐功率放大器,2.2 高频功率放大器的工作原理,2.2.2 功率和效率分析,尖顶余弦函数脉冲的分解系数余波形系数曲线,第2章 高频调谐功率放大器,2.2 高频功率放大器的工作原理,2.2.2 功率和效率分析,当晶体管允许的耗散功率一定时，,第2章 高频调谐功率放大器,2.2 高频功率放大器的工作原理,2.2.2 功率和效率分析,第2章 高频调谐功率放大器,2.3 高频功率放大器的动态分析,o,第2章 高频调谐功率放大器,2.3 高频功率放大器的动态分析,2.3.1 高频功率放大器的动态分析,1.放大区动态特性方程,当放大器工作在谐振状态时，其外部电路输入端电压方程为:,若设输入电压：,第2章 高频调谐功率放大器,2.3 高频功率放大器的动态分析,2.3.1 高频功率放大器的动态分析,又利用晶体管的内部特性关系式（折线方程）：,动态特性曲线的斜率,动态特性曲线在Uce轴上的截距,第2章 高频调谐功率放大器,2.3 高频功率放大器的动态分析,2.3.1 高频功率放大器的动态分析,2.动态特征曲线的画法：,画法一：,第2章 高频调谐功率放大器,2.3 高频功率放大器的动态分析,2.3.1 高频功率放大器的动态分析,O,ubemax,画法二：,第2章 高频调谐功率放大器,2.3 高频功率放大器的动态分析,2.3.2 高频功率放大器的负载特性,高功放的负载特性表现为输出LC回路的谐振电阻对工作状态的影响。,第2章 高频调谐功率放大器,2.3 高频功率放大器的动态分析,(1)欠压工作状态,2.3.2 高频功率放大器的负载特性,特点：此时，ic的波形为尖顶余弦脉冲，脉冲幅度较大，负载回路的输出电压较小，晶体管工作在放大区和截止区。,第2章 高频调谐功率放大器,2.3 高频功率放大器的动态分析,(2)临界工作状态,2.3.2 高频功率放大器的负载特性,特点：此时 ，ic波形仍为尖顶余弦脉冲，脉冲幅度略有减小，但负载回路的输出电压却增大许多。,第2章 高频调谐功率放大器,2.3 高频功率放大器的动态分析,2.3.2 高频功率放大器的负载特性,第2章 高频调谐功率放大器,2.3 高频功率放大器的动态分析,2.3.2 高频功率放大器的负载特性,第2章 高频调谐功率放大器,2.3 高频功率放大器的动态分析,2.3.2 高频功率放大器的负载特性,ub,高频功放的工作状态与负载 的关系,第2章 高频调谐功率放大器,2.3 高频功率放大器的动态分析,2.3.2 高频功率放大器的负载特性,（3）过压工作状态,第2章 高频调谐功率放大器,2.3 高频功率放大器的动态分析,2.3.2 高频功率放大器的负载特性,（4）负载特性曲线,各个电流、电压、功率与效率等随Rp而变化的曲线就是负载特性曲线。,第2章 高频调谐功率放大器,2.3 高频功率放大器的动态分析,2.3.2 高频功率放大器的负载特性,（2）过压状态当负载阻抗变化时，输出电压比较平稳；在弱过压时，效率可达最高，但输出功率有所下降。常用于需要维持输出电压比较平稳的场合，如发射机的中间放大级。集电极调幅也工作与这种状态。,（3）欠压状态的输出功率与效率都比较低而且集电极耗散功率大，输出电压又不够稳定，因此一般较少采用。但在某些场合，例如基极调幅，则需采用这种工作状态。,三种工作状态的优缺点综合如下：,（1）临界状态输出功率最大，效率也较高，可以说是最佳工作状态，常选此状态为末级功放输出状态。,第2章 高频调谐功率放大器,2.3 高频功率放大器的动态分析,2.3.3 高频功率放大器的调制特性,1.集电极调制特性,集电极调制是指 、 、 保持一定时，放大器的性能随某电极偏置电压 变化的特性。,第2章 高频调谐功率放大器,2.3 高频功率放大器的动态分析,2.3.3 高频功率放大器的调制特性,第2章 高频调谐功率放大器,2.3 高频功率放大器的动态分析,2.3.3 高频功率放大器的调制特性,2.基极调制特性,进入过压状态后，随着UBB向正值方向增大，集电极脉冲电流的宽度增加，幅度几乎不变，但凹陷加深，结果使Ico、Icml和相应的Ucm增大得十分缓慢,当Ubm固定，UBB自负值向正值方向增大时，集电极脉冲电流ic的导通角c增大，从而集电极脉冲电流ic的幅度和宽度均增大，状态由欠压区进入过压区。,基极调制特性是指 、 和 保持一定时，放大器性能随基极偏置电压 变化的特性。,第2章 高频调谐功率放大器,2.3 高频功率放大器的动态分析,2.3.3 高频功率放大器的调制特性,饱和区,放大区,截止区,第2章 高频调谐功率放大器,2.3 高频功率放大器的动态分析,2.3.4 高频功率放大器的放大特性,高频功放的放大特性是指 、 、 保持一定时，放大器的输出功率、电压、效率随输入信号的电压幅值 的变化关系。,饱和区,放大区,截止区,第2章 高频调谐功率放大器,2.3 高频功率放大器的动态分析,2.3.3 高频功率放大器的调制特性,第2章 高频调谐功率放大器,2.4 高频功率放大器的实用电路,2.4.1 直流馈电电路,第2章 高频调谐功率放大器,2.4 高频功率放大器的实用电路,2.4.1 直流馈电电路,第2章 高频调谐功率放大器,2.4 高频功率放大器的实用电路,2.4.1 直流馈电电路,第2章 高频调谐功率放大器,2.4 高频功率放大器的实用电路,2.4.1 直流馈电电路,ICO直流通路,IC1交流通路,ICn交流通路,第2章 高频调谐功率放大器,2.4 高频功率放大器的实用电路,2.4.1 直流馈电电路,3.基极馈电线路,第2章 高频调谐功率放大器,2.4 高频功率放大器的实用电路,2.4.1 直流馈电电路,UBB,+ UBB -,第2章 高频调谐功率放大器,2.4 高频功率放大器的实用电路,2.4.1 直流馈电电路,第2章 高频调谐功率放大器,2.4 高频功率放大器的实用电路,2.4.2 滤波匹配网络,高功放的匹配网络,输入匹配网络或级间耦合网络:是用以与下级放大器的输入端相连接。,输出匹配网络:是用以输出功率至天线或其他负载。,第2章 高频调谐功率放大器,2.4 高频功率放大器的实用电路,2.4.2 滤波匹配网络,(1) 匹配网络的作用,(2) 良好的滤波作用,(3) 在几个电子器件同时输出功率的情况下，保证它们都能有效地传送功率到公共负载，同时又尽可能地使这几个电子器件彼此隔离，互不影响。,第2章 高频调谐功率放大器,2.4 高频功率放大器的实用电路,2.4.2 滤波匹配网络,1.输出匹配电路,(1) 并联谐振回路型的匹配电路,介于放大器与天线回路之间的L1C1回路就叫做中介并联谐振回路。RA、CA分别代表天线的幅射电阻与等效电容。L2、C2为天线回路的调谐元件。它们的作用是使天线回路处于串联谐振状态，以使天线回路的电流IA达到最大值，亦即使天线幅射功率达到最大。,互感耦合式复合回路,第2章 高频调谐功率放大器,2.4 高频功率放大器的实用电路,2.4.2 滤波匹配网络,(2)滤波器型的匹配网络,两种型匹配网络,(a),(b),L1,R1,C1,C1,R1,L1,C2,R2,R2,C2,第2章 高频调谐功率放大器,2.4 高频功率放大器的实用电路,2.4.2 滤波匹配网络,2.输入匹配电路与级间耦