谐振功率放大器.PPT

1、12 2 谐振功率放大器谐振功率放大器一、一、 概述概述二、丙类谐振功率放大器二、丙类谐振功率放大器三、丙类谐振功放工作状态的分析三、丙类谐振功放工作状态的分析四、谐振功率放大器线路四、谐振功率放大器线路 五、晶体管倍频器五、晶体管倍频器2谐振功率放大器1、引入谐振功放的必要性、引入谐振功放的必要性2、谐振功率放大器的分类：、谐振功率放大器的分类： 线性线性谐振功放谐振功放 ( 或或 或或 ) 放大已调幅波放大已调幅波 丙类丙类谐振功放谐振功放 ( ) 放大高频等幅波放大高频等幅波载波、调频波、调相波载波、调频波、调相波等等 高效率功放（高效率功放（ , ,功率管工作在开功率管工作在开关状态）

2、关状态）一、一、 概述概述318090901809090甲类甲类乙类乙类甲乙类甲乙类丙类丙类开关状态，丁茂类开关状态，丁茂类按电流的流通角划分放大器种类4二、丙类谐振功率放大器1. 原理电路及各元件作用原理电路及各元件作用 原理电路原理电路 Lr、Cr：输出并谐回路谐振电阻输出并谐回路谐振电阻C1、C2：高频旁路电容与隔直作用高频旁路电容与隔直作用 Lr、Cr并谐回路的作用：并谐回路的作用：选频；完成阻抗匹配选频；完成阻抗匹配 实际电路输入回路中实际电路输入回路中有输入谐振回路有输入谐振回路L1C1，并联，并联谐振电阻为谐振电阻为Re1RessmcosvtV5 L Lr r、C Cr r并谐回

3、路的作用：并谐回路的作用： 1 1、选频；、选频； 2 2、完成阻抗匹配，把外界电抗性负载转、完成阻抗匹配，把外界电抗性负载转为功率管的应配负载为功率管的应配负载 实际电路输入回路中有输入谐振回路实际电路输入回路中有输入谐振回路L L1 1C C1 1，并联谐振电阻为并联谐振电阻为R Re1e16 2.工作原理：工作原理： 在在vs产生激励电流为产生激励电流为is=Ismcost作用下作用下, ,看各极电压电流波看各极电压电流波形形: : ic的波形为一串余弦脉冲的波形为一串余弦脉冲c0cmax0( )Ii cnmcmaxn( )Ii 01n，称为电流分解分数称为电流分解分数 ib的波形为一串

4、余弦脉冲的波形为一串余弦脉冲789 工作原理描述：工作原理描述：在在is为余弦信号的激励下，丙类谐振为余弦信号的激励下，丙类谐振 vce的波形为余弦波的波形为余弦波 因负载是具有选频作用的因负载是具有选频作用的Lr、Cr并谐回路；并谐回路； 所以所以 vce =Vcm cost （其中（其中Vcm= Ic1mRe）其中其中功放的功放的ib，ic均是余弦脉冲，而均是余弦脉冲，而vb,vc是完整的余弦波。是完整的余弦波。（因为输入输出均为（因为输入输出均为LC选频网络）选频网络） 管外特性方程管外特性方程：bmsmblmelCmClme()VIIRVIRCECCcmcosvtVV vb的波形为余弦

5、波的波形为余弦波 vBE=VBB+vb=VBB+Vbmcost 结论结论：10maxmax00max11coscos1 cossincossincosccccctiiitiiI II Ic0c0c1c1是是的的周周期期函函数数，可可以以做做傅傅里里叶叶展展开开=（=（ ） （ （ ）= =（1-cos ）1-cos ）（ ） （ （ ）= =（1-cos ）1-cos ）高频功放的性能分析113. 能量关系能量关系 若若 ，则，则90=101190902（ ）=， （ ）=1（ ）g称波形系数，称波形系数，1902（）=gCD0PPP 1010cD( )1/(22)1)gPPcmcc/VV=1

6、213实现高效率功放的途径 P PD D和激励信号相同时，甲、乙、丙类功放比和激励信号相同时，甲、乙、丙类功放比较：（较：（P PC C为下图中为下图中CECE和和i ic c的阴影部分乘积）的阴影部分乘积） 1415 为进一步得到更大输出功率和更高效率，为进一步得到更大输出功率和更高效率，可利用可利用管子工作在开关状态管子工作在开关状态，使管子饱和，使管子饱和导通期间始终维持导通期间始终维持V VCECE在最小值在最小值（V VCECE(sat)0(sat)0，使，使P PC C趋于零）则大大提高趋于零）则大大提高效率，这种称为效率，这种称为丁类高效率谐振功放丁类高效率谐振功放，效，效率超过

7、率超过90%90%，它是两管工作，所以谐波输出，它是两管工作，所以谐波输出小。但频率升高时效率下降。开关转换瞬小。但频率升高时效率下降。开关转换瞬间，两管可能同时导通或同时断开，造成间，两管可能同时导通或同时断开，造成二次击穿二次击穿, ,易损坏管子。为克服其缺点，在易损坏管子。为克服其缺点，在电路上加以改进，提出了戊类高效率功放，电路上加以改进，提出了戊类高效率功放，是单管工作在开关状态，选择适当负载网是单管工作在开关状态，选择适当负载网络参数，使瞬态响应最佳。络参数，使瞬态响应最佳。 16丁类谐振功率放大器丁类谐振功率放大器17思考题谐振功放与非谐振功放相比，有哪些异同点？谐振功放与非谐振

8、功放相比，有哪些异同点？相同点：它们都要求安全高效地输出足够大的不失相同点：它们都要求安全高效地输出足够大的不失真功率。真功率。不同点：不同点：(1)(1)在谐振功放中，为了提高效率都在在谐振功放中，为了提高效率都在丙类丙类工作状态工作状态，或者工作在更高效率的，或者工作在更高效率的丁类和戊类丁类和戊类。在这种情况下，功率管集电极电流为严重失真的在这种情况下，功率管集电极电流为严重失真的脉冲序列波形脉冲序列波形(2)(2)为实现不失真放大，必须限定输人信号为为实现不失真放大，必须限定输人信号为单一频单一频率率的高频正弦波（即载波信号）或者在的高频正弦波（即载波信号）或者在高频附近高频附近占有很

9、窄频带的己调波信号占有很窄频带的己调波信号。 18例10175( )=0.29( )=0.455 ，已知，工作在临界状态的某高频功率放大器，工作在临界状态的某高频功率放大器，Vcc=24VVcc=24V，集电极电压利用系数集电极电压利用系数=0.9=0.9，集电极电流流通角，集电极电流流通角功放管集电极电流的脉冲幅度功放管集电极电流的脉冲幅度cmax5Ai计算：计算：1 1、集电极电压、集电极电压V Vcmcm、集电极电流、集电极电流I Ic0c0、I Ic1c12 2、输出功率、输出功率P Po o、集电极转换效率、集电极转换效率3 3、直流输入功率、直流输入功率P PD D19ccC0cm

10、ax0C1cmax1C1C111C00DC0CC(1).9 24=21.6V=( )=5 0.29=1.45A=( )=5 0.455=2.28A11(2)Po=2.28 21.624.622( )111( )222( )10.4550.970.6%20.29(3)=V=cmcmcccmVVVVIiIiI VWIgIPI 由由 0 1.45 24=34.8W20例206PWCCC0DCC某高频谐振功率放大器工作于临界状态，输出功率，电源电压V =24V，集电极直流电流I =300mA，电压利用系数=0.95，求直流电源功率P，集电极功耗P，效率及负载电阻Re21ccDC0ccC1CDC1C11

11、C0cC1:.95 24=22.8VP0.3 247.21Po=62PPPo7.261.22Po2 60.52622.81110.526( )0.9583.3%2220.3Re=cmcmcccmcmcmVVVVI VWI VWWIAVIgIVVI解由于 0电源功率 根据题意 集电极功耗 负载电阻 cC122.8=43.30.526I22 三、三、丙类谐振功放工作状态的分析丙类谐振功放工作状态的分析1.工作状态的工作状态的划分方法划分方法按工作区划分按工作区划分欠压状态：管子导通时，动态线处于放大区欠压状态：管子导通时，动态线处于放大区临界状态：管子导通时，动态线达到临界饱和区临界状态：管子导通

12、时，动态线达到临界饱和区过压状态：管子导通时，动态线进入饱和区过压状态：管子导通时，动态线进入饱和区23动态线1 1、什么是动态线？、什么是动态线？ 在非谐振功率放大器中，为了分析放大器在非谐振功率放大器中，为了分析放大器的性能，可以在三极管的输出特性曲线上作的性能，可以在三极管的输出特性曲线上作（三极管集电极的电压与电流的关系曲线三极管集电极的电压与电流的关系曲线）。）。由于集电极的负载为纯阻，负载线为一条直由于集电极的负载为纯阻，负载线为一条直线。线。 在在谐振功率放大器谐振功率放大器中，由于集电极的负载中，由于集电极的负载为为LCLC网络，三极管集电极的网络，三极管集电极的电压与电流是互

13、电压与电流是互相影响相影响，互为确定的。精确的分析需要求解，互为确定的。精确的分析需要求解非线性微分方程。非线性微分方程。24 2.如何求如何求动态线动态线依据依据：管外特性方程：管外特性方程 方法方法：近似静态特性分析方法：近似静态特性分析方法 分析：分析：1、动态线、动态线 2、集电极电流、集电极电流 3、所需负载、所需负载Re=Vcm/Ic1m 4、放大器功率性能、放大器功率性能25 取定取定 四个值，由管外方程计算四个值，由管外方程计算得到不同时间得到不同时间 对应的对应的V VBEBE 和和 V VCECE值。根据各个对应的值。根据各个对应的V VBEBE和和V VCECE值，值，在

14、功率管的输出特性曲线上（将其中的参变在功率管的输出特性曲线上（将其中的参变量量i iB B改为改为V VBEBE），找出相应的各动态点，它们），找出相应的各动态点，它们的连线即为放大器的动态线。可见，动态线的连线即为放大器的动态线。可见，动态线是描述是描述V VBEBE和和V VCECE的移动轨迹。的移动轨迹。 、BBbmcccmVVVV、 、 、 、. . . . . .t=0 15 30 4526动态线与波形：2728 结论结论： 动态线动态线由一根曲线（因负载是电抗性质）与一根线段构由一根曲线（因负载是电抗性质）与一根线段构成，成， 动态线与横轴交在小于动态线与横轴交在小于VCC地方（因

15、地方（因 ） 集电极电流集电极电流是一是一串串余弦脉冲（或一串凹陷脉冲）余弦脉冲（或一串凹陷脉冲） 过压状态过压状态电流出现凹陷原因电流出现凹陷原因是集电极负载是谐振回路所是集电极负载是谐振回路所致致90 定义：若定义：若 不变不变，放大器随，放大器随 变化变化的特性的特性3.工作状态分析工作状态分析讨论讨论 对工作状态的影对工作状态的影响响 负载特性负载特性CCBBbmecm、 （或）VVVRV称为负载特性。称为负载特性。CCBBbm、VVVeR29 负载特性分析负载特性分析3031 画出负载特性曲线：画出负载特性曲线： 结论：实际负载应取在弱过压状态。结论：实际负载应取在弱过压状态。（因（

16、因 趋近趋近可见可见Ic1m、IC0在欠压区在欠压区下降慢，在过压区明显下降慢，在过压区明显下降；下降；Vcm变化趋势却变化趋势却相反相反最小值，功率管最安全，最小值，功率管最安全， 仍提高、仍提高、 P0 也较大）也较大）32 调制特性调制特性i 集电极的调制特性集电极的调制特性 定义定义：若：若 不变，放大器随不变，放大器随 的变化特性。的变化特性。 集电极调制特性集电极调制特性分析分析33 画出调制特性曲线画出调制特性曲线 结论结论： 欲想改变欲想改变VCC能有效控制能有效控制VCm实现集电极调制实现集电极调制，则放，则放大器应大器应工作在过压状态工作在过压状态； 集电极调制特性集电极调

17、制特性是实现集电极调幅的原理依据是实现集电极调幅的原理依据。（集电极调幅参阅高电平调制电路）（集电极调幅参阅高电平调制电路）3435ii 基极的调制特性 定义定义：若：若 不变，放大器随不变，放大器随 的变化特性。的变化特性。 基极调制特性基极调制特性分析分析bmBBcccmminVVVC0C1CEIIIIVBEmaxBEmax当当一一定定，时时，脉脉宽宽，欠欠压压进进入入过过压压状状态态36 画出调制特性曲线画出调制特性曲线 改变改变 欲想有效控制欲想有效控制 实现实现基极调制，则放大器应工作在欠压基极调制，则放大器应工作在欠压状态；状态； 基极调制特性是基极调制特性是实现基极调幅实现基极调

18、幅的原理依据的原理依据。（因基极调幅非线性。（因基极调幅非线性失真大；需激励信号功率大；所以失真大；需激励信号功率大；所以一般不采用）一般不采用） 结论结论： iii 集电极调幅与基极调幅集电极调幅与基极调幅a) 集电极调幅电路：集电极调幅电路： ；丙类谐振功放；丙类谐振功放的集电极调制特性是实现集电极调幅的原理依据。的集电极调制特性是实现集电极调幅的原理依据。 BBVbmVCCCC+tvt（）（）VV37 电压电流波形电压电流波形 电路工作原理电路工作原理38 平均功率平均功率 b) 基极调幅电路基极调幅电路 电路与工作原理电路与工作原理其中其中(PD)0 、(PO)0 、(PC)0是载波状

19、态功率是载波状态功率;丙类谐振功放的基极调制是基极丙类谐振功放的基极调制是基极调幅的原理依据调幅的原理依据39 放大特性放大特性定义：若定义：若VCC、VBB、Re不变，放大器随不变，放大器随Vbm变化特性。变化特性。 平均功率平均功率式中式中(PD)0 、(P0)0、(PC)0是载波状态平均功率是载波状态平均功率40 放大特性分析放大特性分析41 画出放大特性曲线画出放大特性曲线 结论结论 欲想改变欲想改变Vbm有效控制有效控制Vcm实现放大实现放大，则放大器，则放大器应工作在欠应工作在欠压状态压状态；它可以放大高频等幅波（载波、调频波、调相波）；它可以放大高频等幅波（载波、调频波、调相波）

20、 欲想改变欲想改变Vbm，使，使Vcm基本不变基本不变实现限幅实现限幅，则放大器应，则放大器应工作工作在过压状态在过压状态。42例3：一个丙类谐振功放，设计在临界状态，现P0和c均不能达到设计要求，应如何进行调整？ P0不能达到设计要求，表明放大器没有工作在临界状态。 放大器可能工作在欠压或过压状态下,增大Re，如果P0增加，则放大器工作在欠压，此时分别增加Re，Vbm，或VBB均可使放大器从欠压进入到临界状态。 如果增大Re，P0反而减小，则放大器工作在过压状态，此时增大Vcc可以使放大器从过压进入到临界状态。43例4：一谐振放大器，原来工作在临界状态，后来发现该放大器的输出功率下降，但效率

21、反而提高，而VCC，Vcm及VBEmax不变，问是什么原因造成的，此时放大器工作在什么状态？44cmBEmaxCEminBEmaxcm1011max11m2cmcmeOeOVV121=2CCCCCCVVVVgVgIIVVRPRP ，及及不不变变， ，不不变变因因此此放放大大器器的的工工作作状状态态不不变变= =不不变变 = =（ ） 现现 提提高高了了（ ）（ ）= = 增增大大了了，表表明明 减减小小了了。（ ）工工作作状状态态不不变变， 临临界界点点的的不不变变而而 减减小小了了， （ ）将将减减小小，减减小小要要使使不不变变，则则只只有有增增加加 ，而而下下降降了了要要减减小小通通角角

22、，有有两两个个BEmax1bmBBBBbmBBbmVVVVVVV 途途径径、减减小小， 2 2、减减小小题题意意要要求求只只能能在在减减小小的的同同时时，增增大大。45 四、谐振功率放大器线路 1. . 直流馈电直流馈电 馈电原则：馈电原则： 对直流呈短路对直流呈短路 对基波分量呈现最大阻抗对基波分量呈现最大阻抗 对其他谐波分量基本呈现短路对其他谐波分量基本呈现短路 按电流流通路径划分馈电电路形式按电流流通路径划分馈电电路形式集电极馈电电路集电极馈电电路基电极馈电电路基电极馈电电路 基极、集电极回路中，电流的直流分量和基波分量基极、集电极回路中，电流的直流分量和基波分量 有各自的正常通路有各自

23、的正常通路 高频信号不能流过高频信号不能流过直流电源直流电源46 集电极馈电集电极馈电（串馈、并馈）（串馈、并馈）若功率管若功率管C-E结、结、 、 LC回路三者是串联回路三者是串联(或并联或并联)，则称为集电极串馈（或并馈）电路则称为集电极串馈（或并馈）电路 集电极集电极串、并馈串、并馈电路形式电路形式47 串并馈电电路的异同点串并馈电电路的异同点ii 不同点：不同点： 并馈并馈：LC回路两端均是直流低电位端，且有一端接地；回路两端均是直流低电位端，且有一端接地； 串馈串馈：LC回路两端均是直流高电位端，且没有一端接地；回路两端均是直流高电位端，且没有一端接地； 馈电附加元件（馈电附加元件（

24、 LC 、 ） 并馈并馈： LC 、 加在加在LC回路交流高电位端，造成分布参数并回路交流高电位端，造成分布参数并 到到LC回路上，影响频率稳定。回路上，影响频率稳定。 串馈串馈： LC 、 加在加在LC回路回路交流交流低电位端，不影响频率稳定。低电位端，不影响频率稳定。 CCCCCC i 共同点：共同点： 供电效果相同；供电效果相同； 均是接在高频电位的地电位端。均是接在高频电位的地电位端。48 常用基极馈电电路常用基极馈电电路 基极馈电基极馈电若功率管的发射结、若功率管的发射结、vi、VBB三者是串联（或并联），三者是串联（或并联），则称为基极串馈（或并馈）电路。则称为基极串馈（或并馈）电

25、路。 基极基极馈电形式馈电形式:有有串馈串馈与与并馈并馈两种形式两种形式49 自给反偏压电路的作用自给反偏压电路的作用 放大器中引入自给反偏压是稳定工作点。放大器中引入自给反偏压是稳定工作点。 丙类谐振功放引入基极自给反偏压是稳定工作状态，克丙类谐振功放引入基极自给反偏压是稳定工作状态，克 服非线性失真服非线性失真 振荡器中自给偏压的作用是稳定输出电压的振幅。振荡器中自给偏压的作用是稳定输出电压的振幅。 切不可在乙类变压器耦合推挽功率放大电路或线性谐振切不可在乙类变压器耦合推挽功率放大电路或线性谐振功功率放大电路中加自给反偏压电路，否则可能导致非线性失真率放大电路中加自给反偏压电路，否则可能导

26、致非线性失真50例例5 5试画出一个两级谐振功率放大器的实际线路,要求:两级均采用NPN管，发射极直接接地第一级基极采用组合式偏置电路，提供负偏压，与前级互感耦合；第二级基极采用零偏电路第一级集电极馈电采用并联形式，第二级集电极馈电采用串联形式两级间回路为T型网络，输出回路采用型网络，负载为天线。51T1C2Q1Q2R1R2GNDGNDGNDLc1L1VCCC3Cc2C1CbCc1Lc2L2Lc3VCC1L3VBB-5V52匹配网络的种类匹配网络的种类型型T型型混合型混合型 2. . 匹配网络匹配网络 对输出匹配网络的要求对输出匹配网络的要求 将外接将外接RL 转化成功率管集电极要求的匹配负载

27、转化成功率管集电极要求的匹配负载Re。 选出基波分量，滤除谐波分量。用选出基波分量，滤除谐波分量。用 、 描述滤波性能。描述滤波性能。L型型双调谐型双调谐型nK53 设计设计LC匹配网络的基本依据匹配网络的基本依据串并支路阻抗变换公式串并支路阻抗变换公式 常用匹配网络设计常用匹配网络设计i L形匹配网络形匹配网络 定义：用两个异型电抗连接成定义：用两个异型电抗连接成L形形 结构：结构：psp2epsp2eses()()RR =R1+QXX =X11+QXQ =R2psespss2epep()()R = R 1+QR1X = X 1+XQRQ =X54L网络阻抗变换网络阻抗变换讨论问题：讨论问题

28、：1. 已知已知 工作频率工作频率 ，欲将，欲将 变换为变换为 ， 求：电路结构求：电路结构 和和 、 LRsRoSXPX2. L 网络的带宽网络的带宽 窄带窄带网络两电抗元件不同性质，有选频滤波性能网络两电抗元件不同性质，有选频滤波性能特征：特征： 两电抗元件两电抗元件组成组成 结构形式同结构形式同 L55 设计举例：（如图所示设计举例：（如图所示L形网络，已知形网络，已知 ，且，且 求求xs、xp）LeR RLe及RR220111pLsssseexRxRxxQQ当当发发生生串串联联谐谐振振时时esRR5610010RR e eL L设设计计一一个个如如下下形形式式的的L L型型网网络络作作

29、为为功功率率放放大大器器的的输输出出电电路路已已知知工工作作频频率率。功功率率放放大大器器的的最最佳佳负负载载，外外接接负负载载。例例657ee6126100113103 103010033.33303030300.96225 1011955.4 1025 1033.3eLseLpespRQRxQ RRxQLxLHfCFx 58L 网络缺点网络缺点: 当两个要阻抗变换的源和负载电阻值确定后，当两个要阻抗变换的源和负载电阻值确定后， L L网络的网络的 Q 值也值也确定确定了，是了，是不能选择不能选择的，的， 因此，该窄带网络的因此，该窄带网络的滤波性能滤波性能不能选择不能选择。L匹配网络支路的

30、匹配网络支路的 Q 值可以表示为值可以表示为1)()(小值大值RRQ注意：不一定是高注意：不一定是高QL网络阻抗变换总结：网络阻抗变换总结：电路形式：电路形式：当当 时时sRLR当当 ，则则L网络如图示网络如图示96. 1112581SLRRQL网络网络串联支路串联支路电抗电抗 1.96 1223.5SSXQR1SSLLL L网络网络并联支路并联支路电抗电抗 6 .2996. 158QRXLP1PLCCC例例1-3-2 已知信号源内阻已知信号源内阻 =12 ，并串有寄生电感，并串有寄生电感 = 1.2 。负载电阻。负载电阻为为 =58 并带有并联的寄生电容并带有并联的寄生电容 = 1.8PF，

31、工作频率为，工作频率为 。设计设计 L 匹配网络，使信号源与负载达共轭匹配。匹配网络，使信号源与负载达共轭匹配。SRLnHGHzf5 . 1LR解：先将信号源端的解：先将信号源端的寄生电感寄生电感和负载端的和负载端的 寄生电容寄生电容归并归并到到 L 网络中网络中。 2.49SLnH 3.56PCpF602. 带宽带宽谐振阻抗谐振阻抗2STRR 谐振，开路谐振，开路谐振，短路谐振，短路谐振阻抗谐振阻抗2TSrR回路回路带宽带宽eoQfBW 回路回路Q = 1/2 支路支路QTePRQX回路有载回路有载回路回路Q = 1/2 支路支路QSeTXQr回路有载回路有载611.3.4 和和 T 型匹配

32、网络型匹配网络引出：当对匹配网络有更高的滤波要求时，采用引出：当对匹配网络有更高的滤波要求时，采用三电抗元件三电抗元件组成组成 和和 T 型匹配网络型匹配网络分析方法：分析方法：分解为两个分解为两个 L 网络，网络，设置一个假想中间电阻设置一个假想中间电阻erRint1int1erSRRQ1int2erLRRQ两个两个L网络的网络的Q分别是分别是由于由于 是未知数，因此可以假设一个是未知数，因此可以假设一个 Q 1 或或 Q 2int erR假设假设Q 的原则：的原则：根据滤波要求，设置一个高根据滤波要求，设置一个高Q当当SRLR 时时，Q2 = Q当当SRLR 时时，Q1 = Q网络的带宽：

33、由高网络的带宽：由高 Q 决定决定62例例1-3-3：设计一个设计一个 型匹配网络，完成型匹配网络，完成源电阻源电阻和和负载电阻负载电阻 间的阻抗变换。间的阻抗变换。工作频率工作频率 MHzMHz，假设，假设大的一个有载大的一个有载 。 10SR100LR75. 3f4eQ对应对应L网络的网络的Q为：为：()()10011310RQR 大值小值解：用解：用L网络网络是否可以？是否可以？11.52eQQ回路有载回路有载Q为：为：不满足题目要求，所以不满足题目要求，所以必须必须用用三电抗元件三电抗元件的变换网络的变换网络63设网络由设网络由 L 和和 C1、C2 组成，组成，将将L分成分成 L1

34、和和 L2 两个电感。两个电感。网络网络源端源端 L 网络网络负载端负载端 L 网络网络Rinter中间电阻中间电阻538. 1811001222intQRRLer首先确定首先确定此此大的大的有载有载 4 4 是在源端还是负载端是在源端还是负载端？eQSLRR 必定必定是是负载端负载端的的L网络的有载网络的有载 2eQ因为因为设负载端设负载端L网络的网络的Q 为为Q2 ，则，则8222eQQ由于由于 ，因此此设计，因此此设计方案是可行方案是可行的的 SerRRint642210012.58.0LCRXQ负载端负载端 L 网络的网络的并联电容支路并联电容支路为为22int8.0 1.53812.

35、30LerXQ R负载端负载端串联串联电感支路电感支路为：为：对对源端源端的的 L 网络，网络，其每条臂的其每条臂的 Q 值值为：为：346. 21538. 1101int1erSRRQ源端源端串联电感支路串联电感支路有有 11int2.346 1.5383.608LerXQ R源端源端并联电容支路并联电容支路有有11104.2632.346SCRXQ19955CPF3.75ofMHz13395CPF3.75ofMHz675. 01075. 3230.12608. 326oLfXL总电感总电感为：为：Rinter653. . 谐振功放应用实例谐振功放应用实例 实例一实例一 50MHz，25W谐

36、振功放谐振功放实例二实例二 160MHz，10W谐振功放谐振功放66实例三实例三 175MHz，10W VMOS管谐振功放管谐振功放实例四实例四 470MHz，414W 谐振功放谐振功放674. . 功率放大器调谐和调整功率放大器调谐和调整 调谐调谐调谐是把负载回路调到谐振状态调谐是把负载回路调到谐振状态为保护晶体管，为保护晶体管，把电源电压降到把电源电压降到 ，使放大，使放大器在过压状态下进行调谐器在过压状态下进行调谐 ，并适当减小输入激励信，并适当减小输入激励信号幅度，号幅度，待调好后再一一恢复到额定值待调好后再一一恢复到额定值。cc13Vcc12V68调谐电路举例调谐电路举例电路电路 方

37、法方法69五、晶体管倍频器五、晶体管倍频器1. . 倍频器类型倍频器类型 晶体管倍频器（几十晶体管倍频器（几十MHz以下）以下） 参量倍频（参量倍频（100兆周以上）兆周以上）2. . 晶体管倍频原理电路、工作状态及其特点晶体管倍频原理电路、工作状态及其特点 与丙类谐振功放相似与丙类谐振功放相似 不同点在于不同点在于LrCr谐振在谐振在 工作状态工作状态：a）需很大的激励功率，使功率管增益明显下降）需很大的激励功率，使功率管增益明显下降 b）晶体管进入饱和区输出阻抗明显降低，致使）晶体管进入饱和区输出阻抗明显降低，致使 应工作在欠压或临界状态应工作在欠压或临界状态 一般不工作在过压状态的一般不

38、工作在过压状态的原因原因： 电路电路：rr1nLC下降，严重影响滤波能力下降，严重影响滤波能力 70 特点特点： 谐振在谐振在ns上，上， n 不宜过大，否则电流太小不宜过大，否则电流太小 LC选频网络选出选频网络选出 ns分量，滤除大于或小于分量，滤除大于或小于 ns的分量，的分量，若若若若 高的倍频可以用高的倍频可以用n个二倍频或三倍频电路级连个二倍频或三倍频电路级连 采用推挽电路：采用推挽电路： a） 若输出电流差分，可实现奇数倍频若输出电流差分，可实现奇数倍频 b） 若输出电流之和，可实现偶数倍频若输出电流之和，可实现偶数倍频 电路电路：LC回路难以选择，所以回路难以选择，所以n一般为

39、一般为2或或3。要求滤波条件苛刻。要求滤波条件苛刻。 n一般采取一般采取2或或3，不宜过大，不宜过大，否则会导致：否则会导致：71小结小结 1 1、放大器的效率决定放大器的工作状、放大器的效率决定放大器的工作状态。谐振功率放大器工作在丙类，流态。谐振功率放大器工作在丙类，流通角通角9080%80%。集电极。集电极电流电流i ic c为脉冲波，但由于谐振回路的为脉冲波，但由于谐振回路的选频滤波作用，输出电压仍为正弦波。选频滤波作用，输出电压仍为正弦波。72 2 2谐振功放的工作状态由谐振功放的工作状态由V VBBBB、V Vbmbm、V VCCCC和和R Re e四个四个变量决定，工作状态分欠压

40、，临界和过压三种。变量决定，工作状态分欠压，临界和过压三种。 V VCCCC、V Vbmbm、V VBBBB不变，放大器特性随不变，放大器特性随R Re e变化的特变化的特性称为负载特性。当性称为负载特性。当R Re=e=R Reopteopt，工作在临界状态，工作在临界状态时，输出功率最大；工作在弱过压状态时，效率时，输出功率最大；工作在弱过压状态时，效率最高。最高。 V Vbmbm、R Re e不变，放大器特性随不变，放大器特性随V VCCCC或或V VBBBB变化的变化的特性为调制特性。集电极调幅工作在过压状态，特性为调制特性。集电极调幅工作在过压状态，基极调幅工作在欠压状态。基极调幅工

41、作在欠压状态。 V VCCCC、V VBBBB、R Re e不变，放大器特性随不变，放大器特性随V Vbmbm变化的变化的特性为放大特性。要放大信号需工作在欠压状态，特性为放大特性。要放大信号需工作在欠压状态，要达到限幅目的需工作在过压状态。要达到限幅目的需工作在过压状态。73 3 3、谐振功放的馈电线路包括、谐振功放的馈电线路包括集电极和基极集电极和基极两种馈电线路，而这两种馈电线路又都有两种馈电线路，而这两种馈电线路又都有串馈和并馈串馈和并馈两种形式。不管何种类型的馈两种形式。不管何种类型的馈电线路，它们组成的原则是，要使直流分电线路，它们组成的原则是，要使直流分量、基波分量和各次谐波分量

42、都有正确的量、基波分量和各次谐波分量都有正确的流通路径。根据工程要求，正确选择馈电流通路径。根据工程要求，正确选择馈电元件。元件。 74 4 4、输出匹配网络包括、输出匹配网络包括L L型、型、型、型、T T型和互型和互感耦合双调谐回路感耦合双调谐回路等形式。对等形式。对输出匹配网输出匹配网络的要求络的要求是，要有是，要有良好的阻抗匹配良好的阻抗匹配作用，作用，传输效率要高传输效率要高，滤波效果要好滤波效果要好。不管哪种。不管哪种形式的匹配网络，阻抗变换的基础是串并形式的匹配网络，阻抗变换的基础是串并联网络转换，熟练掌握串并联网络的转换联网络转换，熟练掌握串并联网络的转换公式，这些网络的阻抗转

43、换便可迎刃而解。公式，这些网络的阻抗转换便可迎刃而解。 75例7 有一谐振功率放大器，已知有一谐振功率放大器，已知V VCCCC12V12V，回路谐振，回路谐振阻抗阻抗R Re e130130，集电极效率，集电极效率74.574.5，输出功，输出功率率P P0 0500mW500mW。现在为了提高。现在为了提高，在保持，在保持V VCCCC、R Re e、P P0 0不变的条件下，将通角减小到不变的条件下，将通角减小到6060，并使放大器工，并使放大器工作到临界状态。作到临界状态。 （1 1）试分析放大器原来的工作状态。）试分析放大器原来的工作状态。 （2 2）计算）计算提高的百分比和提高的百

44、分比和6060时的效率。时的效率。 （3 3）试求集电极损耗功率）试求集电极损耗功率P PC C减少了多少？减少了多少？ （4 4）分析采取什么措施才能达到上述目的？）分析采取什么措施才能达到上述目的？76解：解：（1 1）确定放大器原来的工作状态。）确定放大器原来的工作状态。 当通角减小时，由于当通角减小时，由于V VCCCC、R Re e、P P0 0不变不变, ,因此集电因此集电极电压利用系数极电压利用系数不变，不变，V VCEminCEmin= =V VCCCC(1(1) ) 也不变。也不变。 同时由于同时由于I IC1mC1m= =V VCmCm/ /R Re e不变，因而不变，因而减小时，要减小时，要求求I Icmaxcmax增加。根据题意，既然这时放大器工作在临增加。根据题意，既然这时放大器工作在临界状态，那么，原来必定工作在界状态，那么，原来必定工作在欠压状态欠压状态。77(2(2）计算）计算提高的百分比和提高的百分比和6060时的效率时的效率。 首先计算欠压状态的集电极电流通角。由题意可首先计算欠压状态的集电极电流通角。由题意可知知 PCPC500m