高频电子线路 Ch06 高频功率放大器

6高频功率放大器，6.2谐振功率放大器的工作原理，6.3晶体管谐振功率放大器的线近似分析法，6.4晶体管功率放大器的高频特性，6.5高频功率放大器的电路结构，6.1概要，End，6.7五级(e级)功率放大器，6.8宽带高频功率放大器，6.9功率合成器6.10晶体管倍频电路6.6丁类(d类)功率放大器、6高频功率放大器、收发器、超外差接收机Superheterodyne、发射机、6.1概况、6.1概况、功率放大电路是以输出比较大功率为目的的放大电路。 、 1、CE、CC、CB、1 .功率放大电路的主要特征、输出功率、abq功率三角形、允许轻微的非线性波形失真。 要增大Po，请增大Vom和Iom。 非线性(大信号)、6.1概况、1 .功率放大电路的主要特征、非线性(大信号)、管道在接近极限的状态下工作。 6.1概况，2 .要解决的问题，失真(线性度)，管道保护，输出功率提高，效率提高，6.1概况，3 .效率提高路线，静态功耗降低，即静态电流降低。6.1的概要、(a )甲类等级放大器、(b )乙类等级放大器、(c)ab类等级c)ab放大器、(d )丙类等级- c放大器、4 .分类、6.1的概要、(=2)、(=)， b (乙)类：其理想效率为78.5%； PS类：其理想效率为50%78.5%； c(c )类：高频非线性功率放大器d类：开关型高频功率放大器e类：开关型高频功率放大器中，a类、b类和AB类主要用于低频功率放大器，c类、d类和e类一般仅用于高频功率放大器。 4 .分类、6.1概况、c级放大器效率最高，但波形失真也最严重。 5、解决效率和失真矛盾，6.1概况，通过谐振负载，从丙类馀弦周期脉冲中恢复基波完全周期信号。 5 .解决效率和失真矛盾，丙类，6.1概况，6 .谐振(高频)放大器和非谐振(低频)放大器的比较，相同的：输出功率大，效率高，非线性(大信号)，不同的：低频(音频) :20Hz20kHz，高频(高频)放大器AM广播信号： 535kHz1605kHz，BW=10kHz，谐振和非谐振，高频窄带信号，工作频率和相对带宽差异，6.1概况，7 .放大器设计中各方面的折中关系，失真(线性度)，管的保护，输出功率的提高，剩下的问题：(、End、6.1概述、6.2谐振功率放大器的工作原理、6.2.1获得高效率所需的条件、6.2.2功率关系、图6.2.1高频功率放大器的基本电路、6.2.1获得高效率所需的条件、小信号谐振放大器和c级谐振功率放大器的差异，工作状态分别较小因此，以负电源为基极偏压。 图6.2.1高频功率放大器的基本电路，在2.iC脉冲最大的情况下，vCE最小，3 .导通角和vCEmin越小，Pc越小，End，6.2.1获得高效率所需的条件，6.2.2功率关系，6.2.2功率函数在的情况下，外部电路关系式：6.2.2功率关系，电路正常工作(c级，谐振)的情况下，周期性脉冲根据直流，基波(信号频率分量)和各高次谐波分量，即，6.2.2功率关系傅立叶级数理论，周期性脉冲根据直流，基波(信号频率分量) 被称为导通角，分别称为馀弦脉冲的直流、基波、n次高次谐波的分解系数，放大器的负载是并联谐振电路，谐振频率0与激励信号频率相等时，电路相对于频率显示出大的谐振电阻Rp，因此，在式中，基波成分在电路中产生电压，对于远离的直流或高次谐波成分因为呈现小阻抗，例如3，所以这些频率分量的输出小，且几乎为零，可忽略。并联谐振电路各高次谐波与基频的阻抗值之比：End，直流电力：在集电极电路中，作为谐振电路得到的高频电力(高频1周的平均功率)的输出交流电力：集电极效率：集电极电压利用系数，波形系数，6.2.2功率关系， 直流输入功率和集电极输出高频功率之差为集电极损耗功率Pc : 输出功率Po和集电极损耗功率Pc的关系是6.3晶体管谐振功率放大器的线近似分析法、6.3.2集电极馀弦电流脉冲的分解、6.3.3高频功率放大器的动态特性和负载特性、6.3.4各极电压对动作状态的影响、6.3.5动作状态的计算(推定)例， 为了6.3.1晶体管特性曲线的理想化及其解析式6.3晶体管共振功率放大器的线近似分析法，0，高频功率放大器的定量分析和计算，求出电流的直流成分Ic0和基频成分Icm1很重要。 还有明确的数学公式，可以显示两者和视角c的关系，以便在电路设计和调试时为放大器工作状态的选择指定方向。 考虑折中图式解法和数学解析分析的方法：折线近似分析法。 6.3晶体管谐振功率放大器的折线近似分析法中，谐振功率放大器在丙类(非线性、大信号)的状态下工作，信号大时，所有实际的非线性元件几乎处于饱和或截止状态。 此时，元件的非线性特性的强调表示是关断、开、饱和等若干不同状态之间的转变。6.3.1晶体管特性曲线的理想化及其解析式、图6.3.1晶体管的输出特性及其理想化、iC=gcrvCE、低电压区域、过电压区域、End、图6.3.2晶体管的静态转移特性及其理想化、iC=gc(vBE-VBZ)(vBEVBZ 通过6.3.1晶体管特性曲线的理想化及其解析公式，建立了晶体管的简化分析模型，求出了集电极馀弦脉冲电流中的各频率分量。 首先，写公式。 在iC=gc(vBE-VBZ)(vBEVBZ )、=gc(Vbmcost-VBZ-VBB )、=gcvmb(cost-cosc )、=gcvmb(1-cosc )、t=0的情况下，在iC=iCmax、脉冲高度iCmax和通电角c上6.3.2集电极馀弦电流脉冲的分解6.3.2集电极馀弦电流脉冲的分解，由傅立叶级数求出系数，其中：尖头馀弦脉冲的分解系数，波形系数，以下分析基波分量Icm1、集电极效率c和输出功率Po随通电角c变化的状况，选择合适的工作状态。 另外，尖头脉冲的分解系数在c120时Icm1/iCmax最大。 如果iCmax和负载阻抗Rp为某一值，则输出功率达到最大值。 但是，此时放大器处于ab级状态，效率很差。6.3.2集电极馀弦电流脉冲的分解、图6-9尖头脉冲的分解系数、曲线可知，在极端的情况下c=0时，该情况下=1，c达到100%。 为了兼顾功率和效率，最佳通角设定为70左右。End、6.3.2集电极馀弦电流脉冲的分解、基波分量Icm1、集电极效率c和输出功率Po根据通电角c而变化的状况进行分析，选择适当的工作状态。 根据6.3.3高频功率放大器的动态特性和负载特性，6.3.3高频功率放大器的动态特性和负载特性，分析了以下4个参数Rp和电压VCC、VBB、Vbm的变化对动作状态的影响，即谐振放大器的动态特性。 另外，能否最佳地实现集电极效率c和输出功率Po，最终依赖于放大器的外部电路参数Rp和电压VBB、Vbm、VCC。 6.3.3高频功率放大器的动态特性和负载特性，1 .高频功率放大器的动态特性(1)高频功率放大器的动态特性的概念：动态特性是指将激励信号和连接负载阻抗相加时的晶体管集电极电流ic和集电极电压(vbe或vce )的关系曲线，它是icvce晶体管的静态输出特性曲线的意思是什么？ 1 .高频放大器的动态特性(2)动态特性的方法是，如果小信号放大器知道负载电阻，则通过静态工作点，形成斜率为负的交流负载电阻值的倒数的直线，成为交流负载线。 在高频放大器中，其动态特性一般不是直线。 每个点(以t为变量)通过vBE、vCE从晶体管的输出特性中找出iC，进行接线是动态特性。 动态特性的具体方法：6.3.3高频功率放大器的动态特性和负载特性、6.3.3高频功率放大器的动态特性和负载特性、1 .高频功率放大器的动态特性，以下用折线近似分析法对其动态特性进行定性分析，首先，作成用Rp和VCC、VBB、Vbm表示的输出动态负载曲线。、2 .高频放大器的负载特性，、 过电压区，临界区，不足电压区，6.3.3高频功率放大器的动态特性和负载特性，End， 欠电压、过电压、临界三种工作状态的特征：欠电压：恒流、Vcm变化、Po小、c低、Pc大的过电压：恒压、Icm1变化、Po小、c最高的临界： Po最大、c高、最佳工作状态、发射机最终级、中间放大6.3.3高频功率放大器的动态特性和负载特性、调试中的应用、假定Po不满足设计要求：改变电路参数来观察Po，增加1、Rp而增加Po，可以判定放大器实际工作，增加2、Rp而减小Po 注意：保证电路谐振是工作频率。6.3.4各极电压对工作状态的影响、6.3.4各极电压对工作状态的影响、1.vcc对工作状态的影响、卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡、6.3.4各极电压对工作状态的影响、VCC完成集电极调制、 放大器必须在过电压状态下工作，6.3.4各极电压对工作状态的影响，使VCC完成集电极调制变化，放大器必须在过电压状态下工作，2.vbm对工作状态的影响6.3.4各极电压对工作状态的影响，输出信号振幅Vcm对输入信号输入信号振幅的最小值应大于与临界状态对应的Vbm值极限阈值。 6.3.4各极的电压对工作状态的影响，2.VBM对工作状态的影响，谐振功率放大器对限幅器AmplitudeLimiter，3.VBB对工作状态的影响，基极的振幅调制作用通过改变vbb，可以改变Icm1和Po，因此，不充分功率喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓653、6.3.4各极电压对动作状态的影响，改变VBB完成基极调制，放大器在欠电压状态、等效基极电压、6.3.4各极电压对动作状态施加、放大器必须在欠电压状态下动作，6.3.5工作状态的计算(推定)例，6.3.5工作状态的计算(推定)例6.3.1硅NPN外延平面型高频功率管3DA1制造的谐振功率放大器，VCC=24V，Po=2W， 求能源关系吧。 根据晶体管手册，已知fT70MHz、Ap (功率增益)13dB、ICmax=750mA、VCE(sat ) (集电极饱和电压降)1.5V、PCM=1W。 解：1 )从前面的讨论可以看出，工作状态最好选择临界状态。作为工程近似，此时的集电极最小瞬时电压选择2 )、c=70o、4 )，认为未超过电流安全动作范围。 如果举出5 )、6 )、7 )、8 )、9 )、End、6.3.5的工作状态的计算(推定)例，则在例6.3.1中有由硅NPN外延平面型高频功率管3DA1形成的谐振功率放大器，设VCC=24V、Po=2W、工作频率=1MHz。 求能源关系吧。 根据晶体管手册，已知fT70MHz、Ap (功率增益)13dB、ICmax=750mA、VCE(sat ) (集电极饱和电压降)1.5V、PCM=1W。 解：电力关系的详细研究，例6.3.2选择已知VCC=24V、晶体管参数： gcr=1.67A/V、ICM=5A、PCM=50W、Po=30W、导通角75。 求出一下这个设计过程中的能量关系和放大器效率。 6.3.5工作状态的计算(估计)例子，解：6.5高频功率放大器的电路结构，6.5.1供电线路，6.5.2输出，输入和级间耦合电路，6.5.1供电线路，高频功率放大器正常地使丙类的最佳状态工作，与小信号谐振放大器同样，正确的直流通路另外，需要尽可能减少电力传输中的损失。 这是与实现该供电线相关的问题。 另外，对于不同频率电流的等效电路在功率管C-E结、VCC、LC电路三者串联(或并联)的情况下被称为集电极串联馈(或并联馈)电路。 6.5.1供电线，(I )共同点：供电效果相同(ii )不同点：并联供电： LC电路的两端为直流低电位端，一端接地的交叉供电： LC电路的两端为直流高电位端，一端不接地，供电附加元件(RFC、CC )为RFC 交叉反馈： RFC、CC被施加在LC电路的低电位侧，不影响频率的稳定。 图6.5.2集电极电路的2种供电形式、6.5.1供电