第6章 高频功率放大器.pdf

第 6 章 高频功率放大器 6 1 填空题 6 1 填空题 6 1 1 为了提高效率 高频功率放大器应工作在 状态 6 1 2 为了兼顾高的输出功率和高的集电极效率 实际中多选择高频功率放大器工作在 状态 6 1 3 根据在发射机中位置的不同 常将谐振功率放大器的匹配网络分为 三种 6 2 分析问答题分析问答题 6 2 1 谐振功率放大器工作于欠压状态 为了提高输出功率 将放大器调整到临界状态 可分别改 变哪些参量来实现 当改变不同的量时 放大器输出功率是否一样大 6 2 2 为什么高频功率放大器一般要工作于乙类或丙类状态 为什么采用谐振回路作负载 谐振 回路为什么要调谐在工作频率 6 2 3 为什么低频功率放大器不能工作于丙类 而高频功率放大器可以工作于丙类 6 2 4 丙类高频功率放大器的动态特性与低频甲类功率放大器的负载线有什么区别 为什么会产 生这些区别 动态特性的含意是什么 6 2 5 一谐振功放如图 6 2 1 所示 试为下列各题选取一正确答案 1 该功放的通角 为 a 90 b 90 c 90o 2 放大器的工作状态系 a 由Ec EB决定 b 由U B m Ubm决定 c 由uBEmax uCEmin决定 3 欲高效率 大功率工作 谐振功放应工作于 a 欠压状态 b 临界状态 c 过压状态 4 当把图中的 A 点往上移动时 放大器的等效阻抗是 a 增大 b 不变 c 减小 相应的工作状 态是 a 向欠压状态变化 b 向过压状态变化 c 不变 图 6 2 1 图 6 2 2 6 2 6 一谐振功率放大器如图 6 2 2 所示 工作于丙类 试画出图中各点的电压及流过的电流波形 6 2 7 定性画出上题两种情况下的动特性曲线及电流ic 电压uCE波形 又若工作到过压状态 该如 何画法 6 2 8 采用两管并联运用的谐振功率放大器 当其中一管损坏时 发现放大器的输出功率约减小到 原来的 1 4 且管子发烫 试指出原来的工作状态 6 2 9 对图 6 2 3 所示的高频功率放大器 试回答下列问题 1 当ub Ubcos ct时 uc Ucmcos5 ct 应如何调整电路元件参数 2 若放大器工作在欠压状态 为了使输出功率最大 应调整哪一个参数 如何调整 3 若放大器工作在欠压状态 在保持 P 不变的前提下为进一步提高效率 应如何改变电路参数 4 为实现基极调幅 放大器应调整在什么状态 为实现集电极调幅 放大器又应调整在何状态 5 若放大器工作在过压状态 分别调整哪些参数可退出过压 如何调整 6 为实现对输入信号的线性放大 应如何调整电路参数和工作状态 7 为实现对输入的限幅放大 又应如何调整参数及工作状态 6 2 10 集中选频放大器和谐振式放大器相比 有什么优点 设计集中选频放大器时 主要任务 是什么 6 2 11 什么叫做高频功率放大器 它的功用是什么 应对它提出那些主要要求 为什么高频 功放一般在 B 类 C 类状态工作 为什么通常采用谐振回路作负载 6 2 12高频功放的欠压 临界 过压状态是如何区分的 各有什么特点 当UCC UBB Ub和RL四个 外界因素只变化其中的一个时 高频功放的工作状态如何变化 6 2 13已知高频功放工作在过压状态 现欲将它调整到临界状态 可以改变哪些外界因素来实 现 变化方向如何 在此过程中集电极输出功率 P1 如何变化 6 2 14高频功率放大器中提高集电极效率的主要意义是什么 6 2 15 一谐振功率放大器 原来工作在临界状态 后来发现该放大器性能变化 Po明显下降 而 c反 而增加 但Ec Ucm uBEmax不变 试问此时放大器工作在什么状态 导通时间是增大还是减小 并分析其 性能变化的原因 6 2 16改正图6 2 16线路中的错误 不得改变馈电形式 重新画出正确的线路 图6 2 16 6 2 17什么是 D 类功率放大器 为什么它的集电极效率高 什么是电流开关型和电压开关型 D 类放大器 6 2 18 谐振功率放大器的Vcc Ucm和谐振电阻Rp保持不变 当集电极电流的通角由 100o减少为 60o时 效率将怎样变化 变化了多少 相应的集电极电流脉冲的振幅怎样变化 变化了多少 6 2 19 谐振功率放大器原来工作于临界状态 它的通角 c为 70o 输出功率为 3W 效率为 60 后来由 于某种原因 性能发生变化 经实测发现效率增加到 68 而输出功率明显下降 但Vcc Ucm ubemax不变 试分析原因 并计算这时的实际输出功率和通角 6 2 20 谐振功率放大器原工作于欠压状态 现在为了提高输出功率 将放大器调整到临界工作状态 试问 可分别改变哪些量来实现 当改变不同的量调到临界状态时 放大器输出功率是否都是一样大 6 3 计算题计算题 6 3 1设一理想化的晶体管静特性如图6 3 1所示 已知UCC 24V Uc 21V 基极偏压为零偏 Ub 2 5V 试作出它的动特性曲线 此功放工作在什么状态 并计算此功放的 P1 P0 及负载阻 抗的大小 画出满足要求的基极回路 图 6 3 1 6 3 2某高频功放工作在临界状态 通角 75 输出功率为 30W Ucc 24V 所用高频功率 管的 Sc 1 67A V 管子能安全工作 1 计算此时的集电极效率和临界负载电阻 2 若负载电阻 电源电压不变 要使输出功率不变 而提高工作效率 问应如何调整 3 输入信号的频率提高一倍 而保持其它条件不变 问功放的工作状态如何变化 功放的输出 功率大约是多少 6 3 3如图6 3 2所示 设晶体管工作在小信号 A 类状态 晶体管的输入阻抗为 Zi 交流电流 放大倍数为 1 fe hjff 试求因 Le 而引起的放大器输入阻抗 Z i 并以此解释晶体管发射极引 线电感的影响 图6 3 2 6 3 4试画出一高频功率放大器的实际线路 要求 1 采用 NPN 型晶体管 发射极直接接地 2 集电极用并联馈电 与振荡回路抽头联接 3 基极用串联馈电 自偏压 与前级互感耦合 6 3 5一高频功放以抽头并联回路作负载 振荡回路用可变电容调谐 工作频率f 5MHz 调谐时 电容C 200pF 回路有载品质因数QL 20 放大器要求的最佳负载阻抗RLcr 50 试计算回路电感L和接 入系数p 6 3 6如图6 3 3 a 的 形网络 两端的匹配阻抗分别为 Rp1 Rp2 用将它分为两个 L 形网 络的方法 根据 L 形网络的计算公式 当给定 Q2 Rp2 Xp2 时 试推导证明下列公式 1 1 12 2 2 1 1 p p p p R X R Q R 212 1222 2 22 1 1 1 pp sss p RR XXXQQ QR 并证明回路总品质因数 Q Q1 Q2 图6 3 3 6 3 7上题中 设 Rp1 20 Rp2 100 f 30MHz 指定 Q2 5 试计算 Ls Cp1 Cp2 和回路总 品质因数 Q 6 3 8如图6 3 4的互感耦合输出回路 两回路都谐振 由天线表IA测得的天线功率PA 10W 已 知天线回路效率 2 0 8 中介回路的无载品质因数Q0 100 要求有载品质因数QL 10 工作于临界状 态 问晶体管输出功率P1 设在工作频率 L1 50 试计算初级的反映电阻rf和互感抗 M 当天线开 路时 放大器工作在什么状态 图6 3 4 6 3 9 有一谐振功放 设计时希望其工作于临界状态 然而实测时发现其输出功率Po仅达设计值之 20 集电极交流电压振幅Ucm 0 3EC 而集电极直流电流则略大于设计值 试问该功放实际工作于什么状 态 其原因可能是什么 6 3 10 一谐振功放的输出功率Po 5W Ec 24V 1 当集电极效率 60 时 求其集电极功耗Pc和集电极电流直流分量Ico 2 若保持Po不变 将 提高到 80 问此时Pc为多少 6 3 11 一谐振功放 偏压EB等于截止电压U B B 分别用如图 6 3 5 所示的正弦波和方波两种输入信号 作激励 若保持两种情况下的激励电压振幅 电源电压Ec相同 且均工作于临界状态 求此两种情况下的 集电极效率之比 正 方 图 6 3 5 6 3 12 一谐振功放原工作于临界 0 75o 若保持激励信号的幅度不变 但频率降低一半 问 此时将 工作于何种状态 并求两者输出功率之比 即PO倍倍 Po放放 6 3 13 一谐振功放的晶体管转移特性如图 6 3 6 所示 1 作放大器时 给定icm 500mA 70o 求EB U B bm的值 2 作三倍频器时 若icm 500 rnA 试求三次谐波输出最大时的EB Ubm值 图 6 3 6 6 3 14 已知晶体三极管的转移特性如图 6 3 7 a 所示 管子饱和压降UCES 1V 不计基调效应 用该 晶体管构成的谐振功率放大器如图 6 3 7 b 所示 与负载耦合的变压器效率 T 1 1 若放大器工作于欠压状态 输入电压的ub 1 2cos2 106t V RL 4 求输出功率Po 集电极效 率 若要达到输出功率最大 负载电阻RL应如何变化 此时的最大输出功率等于多少 2 若输入信号ub 1 2cos2 0 5 106t V 使放大器临界状态工作 LC数值不变 计算 输出功率Po 集电极效率 及相应的负载电阻RL 图 6 3 7 6 3 15 一谐振功放导通期间的动特性曲线如图 6 3 8 中的AB段 坐标为 A点 uCE 5 5V ic 600mA B点 uCE 20V ic 0 已知集电极直流电源Ec 24V 试求出这时的集电极负载电阻Re及输出 功率Po的值 图 6 3 8 6 3 16 图 6 3 9 是用于谐振功放输出回路的L型网络 已知天线电阻rA 8 线圈L的品质因数Qo 100 工作频率f 2MHz若放大器要求的Re 40 求L C 6 3 10 图 图 6 3 9 6 3 17 一谐振功放工作于临界状态 已知f 175MHz Re 46 rA 50 Co 40pF 集电极采用如图 6 3 10 所示的 型网络来实现阻抗匹配 试计算C1 C2和L 6 3 18 一谐振功放工作于临界状态 电源电压EC 24V 输出电压Ucm 22V 输出功率Po 5W 集电极效 率可 c 55 求 1 集电极功耗Pc 电流Ico Ic1m 回路谐振电阻Re 2 若Re增大一倍 估算Po 若Re减小一倍 估算Po 3 若增加一管组成并联型谐振功放 且保持两管均处于临界工作 此时总输出功率Po 10w 问此时 的回路谐振电阻Re 6 3 19 已知某谐振功率放大器电路如图6 3 11 a 所示 晶体管特性如图6 3 11 b 所示 且 EC 26V EB U B B icm 500mA 谐振回路元件参数如图 6 3 11 所标 问 1 放大器这时工作于什么状态 画出动特性曲线 2 若在放大器输出端接一负载电阻RL 400 如图 3 3 24 a 中所示 问 此时放大器将工作在什么 状态 画出动特性曲线 图6 3 11 6 3 20 某晶体三极管的转移特性 输出特性以及用该管构成的谐振功率放大器如图 6 3 12 所示 已知该放大器导通期间的动特性为图中之 AB 段 20 求 图 6 3 12 放大器的直流偏压EB以及激励电压振幅U B bm 2 为使放大器输出功率最大 负载电阻RL应改为多大 其他条件不变 并计算此时放大器输出功率 Po 直流电源供给功率PE 集电极效率 c 6 3 20 已知某谐振功率放大器 基极偏置电压EB 0 2V 晶体管导通电压U B B 0 6V 临界饱和线斜率 Scr 0 4S 放大器的电源电压为Ec 24V 集电极回路负载谐振电阻Re 50 激励电压振幅Ubm 1 6V 输出 功率Po lW 试求 集电极电流最大值icmaz 输出电压幅度Ucm 集电极效率 c 放大器工作在什么状态 当Re变为何值时 放大器可以工作于临界状态 这时输出功率Po 集电极效率 c分别等于多少 6 3 21 某高频功放的动特性曲线如图 6 3 13 中的折线 ABC 所示 1 画出ic和uCE的波形 2 试求偏置电压EB和激励电压u B b的振幅Ubm 3 求输出功率Po和效率 图 6 3 13 6 3 22 某谐振功率放大器调整在临界状态 输出功率为 25W 通角 60o电源电压Ec 30V 功放管的临 界饱和线的斜率Scr 1 8A V 分解系数 o 60o 和 1 60o 可查表确定 1 求电源提供功率PE 效率市和管耗PC 2 求匹配网络应提供的最佳负载电阻儿Recr 3 若负载回路发生失谐 有何危险 6 3 23 某一晶体管谐振功率放大器 设已知Vcc 24V Ico 250mA Po 5W 电压利用系数 0 95 试求 P c R p Iclm和 c 6 3 24 晶体管谐振功率放大器工作于临界状态 Rp 200 Ico 90mA Vcc 30V c 90o 试求Po和 c 6 3 25 某一 3DA4 高频功率晶体管的饱和临界线跨导gcr 0 8S 用它做成谐振功率放大器 选定 Vcc 24V c 70o IcM 5 2A 并工作于临界工作状态 试计算 Rp P P Pc和 c 6 3 26 高频功率放大器的欠压