高频电子线路阳昌汉版第3章_高频功率放大器

1、1 概述概述 丙类高频功率放大器的工作原理丙类高频功率放大器的工作原理 丙类高频功率放大器的折线分析法丙类高频功率放大器的折线分析法 丙类高频功率放大器电路丙类高频功率放大器电路 丙类倍频器丙类倍频器1 1、使用高频功率放大器（、使用高频功率放大器（谐振功率放大器谐振功率放大器）的目的）的目的 放大高频大信号放大高频大信号, ,使发射机末级获得足够大的发射功率。使发射机末级获得足够大的发射功率。2 2、高频功率信号放大器使用中需要解决的两个问题、高频功率信号放大器使用中需要解决的两个问题高效率输出高效率输出高功率输出高功率输出A、谐振功率放大器与高频小信号谐振放大器；、谐振功率放大器与高频小信

2、号谐振放大器；B、谐振功率放大器与低频功率放大器；、谐振功率放大器与低频功率放大器；C、谐振功率放大器与非谐振功率放大器。、谐振功率放大器与非谐振功率放大器。联想对比：联想对比：一、一、 概述概述A、谐振功率放大器与小信号谐振放大器的异同之处谐振功率放大器与小信号谐振放大器的异同之处相同之处相同之处：它们放大的信号均为高频信号，而且放大器的负它们放大的信号均为高频信号，而且放大器的负 载均为谐振回路。载均为谐振回路。不同之处不同之处：为激励信号幅度大小不同；放大器工作点不同；为激励信号幅度大小不同；放大器工作点不同； 晶体管动态范围不同。晶体管动态范围不同。icebtooictVBZ谐振功率放

3、大器谐振功率放大器波形图波形图小信号谐振放大器小信号谐振放大器波形图波形图icQebtooictB、高频功率放大器与低频功率放大器的异同、高频功率放大器与低频功率放大器的异同共同之处共同之处：都要求输出功率大和效率高。：都要求输出功率大和效率高。不同之处不同之处：工作频率与相对频宽不同；：工作频率与相对频宽不同； 放大器的负载不同；放大器的负载不同； 放大器的工作状态不同。放大器的工作状态不同。工作状态工作状态 ：工作点设置在放大区工作点设置在放大区； 输入信号输入信号ui在整个周期都有集电极电流在整个周期都有集电极电流ic产生，如图。产生，如图。ICUCEOQiCtO优点：无失真，波形好优点

4、：无失真，波形好,；缺点：静态缺点：静态I IC较大，管耗大，效率低。转换效率约为较大，管耗大，效率低。转换效率约为50%。 ：工作点设置在截止点上工作点设置在截止点上； 晶体管只在输入信号的半个周期内导通，有集电极电流晶体管只在输入信号的半个周期内导通，有集电极电流ic产生，如图。产生，如图。优点：优点： 静态静态I IC=0，管耗小效率高。效率约为，管耗小效率高。效率约为78.5%。缺点：输出脉冲电流，波形严重失真。缺点：输出脉冲电流，波形严重失真。ICUCEOQiCtOICUCEOQiCtO ：工作点设置在放大区靠近截止点的位置；工作点设置在放大区靠近截止点的位置； 晶体管导通的时间大于

5、半个周期，在输入信号的大半个晶体管导通的时间大于半个周期，在输入信号的大半个周期内导通，有集电极电流周期内导通，有集电极电流ic产生，如图。产生，如图。优点：静态优点：静态I IC 0，管耗小，效率高。效率约为，管耗小，效率高。效率约为50%78.5%。缺点：严重失真。缺点：严重失真。 ：工作点设置在截止区以内工作点设置在截止区以内； 晶体管导通的时间小于半个周期，在输入信号的小半个晶体管导通的时间小于半个周期，在输入信号的小半个周期内导通，有集电极电流周期内导通，有集电极电流ic产生，如图。产生，如图。78.5%。缺点：输出电流波形严重失真。缺点：输出电流波形严重失真。 不同工作状态时放大器

6、的特点不同工作状态时放大器的特点 工作状态 半导通角 理想效率 负 载 应 用 甲类 qc=180 50% 电阻 低频 乙类 qc=90 78.5% 推挽，回路 低频，高频 甲乙类 90qc180 50%h78.5% 推挽 低频 丙类 qc90 h78.5% 选频回路 高频 丁类 开关状态 90%100% 选频回路 高频 工作状态工作状态 功率放大器一般分为甲类、乙类、甲乙类、丙类等工功率放大器一般分为甲类、乙类、甲乙类、丙类等工作方式，为了进一步提高工作效率还提出了丁类与戊类放作方式，为了进一步提高工作效率还提出了丁类与戊类放大器。大器。 谐振功率放大器通常工作于丙类工作状态，属于非线性谐振

7、功率放大器通常工作于丙类工作状态，属于非线性电路。其分析方法有图解法和解析法。电路。其分析方法有图解法和解析法。ECICEO uCE iCO 常常量量 CEuBEcufi 常常量量 BEuCEcufiBBU UBZ QQo90qBZBBUU BEuci截止区截止区饱和区饱和区C、谐振功率放大器与非谐振功率放大器的异同、谐振功率放大器与非谐振功率放大器的异同共同之处共同之处: :都要求输出功率大和效率高。都要求输出功率大和效率高。 谐振功率放大器谐振功率放大器通常用来放大窄带高频信号通常用来放大窄带高频信号( (信号的通带信号的通带宽度只有其中心频率的宽度只有其中心频率的1%或更小或更小) )，

8、其工作状态通常选为丙，其工作状态通常选为丙类工作状态类工作状态( (q qc c9090 ) )，为了不失真的放大信号，它的负载，为了不失真的放大信号，它的负载必须是谐振回路。必须是谐振回路。 非谐振放大器非谐振放大器可分为低频功率放大器和宽带高频功率放可分为低频功率放大器和宽带高频功率放大器。低频功率放大器的负载为无调谐负载，工作在甲类大器。低频功率放大器的负载为无调谐负载，工作在甲类或乙类工作状态；宽带高频功率放大器以宽带传输线为负或乙类工作状态；宽带高频功率放大器以宽带传输线为负载。载。小结小结1.1.高频功率放大器功能高频功率放大器功能 是一种能量转换器件，它是将电源供给的直流能量是一

9、种能量转换器件，它是将电源供给的直流能量转换为高频交流输出。能量转换的能力即为功率放大转换为高频交流输出。能量转换的能力即为功率放大器的效率。器的效率。2.2.高频功率放大器分类高频功率放大器分类 高频功率放大器按其高频功率放大器按其工作频带工作频带的宽窄划分：的宽窄划分： 窄带高频功率放大器：窄带高频功率放大器：通常以通常以选频电路选频电路作为输出作为输出回路，故又称为回路，故又称为调谐功率放大器调谐功率放大器； 宽带高频功率放大器：宽带高频功率放大器：输出电路则是输出电路则是传输线变压传输线变压器或其他宽带匹配电路器或其他宽带匹配电路，因此又称为，因此又称为非调谐功率放大非调谐功率放大器。

10、器。 13(谐振谐振功率放大器功率放大器)宽带宽带高频功率放大器高频功率放大器 分类：分类： 窄带窄带高频功率放大器高频功率放大器其放大信号的相对带宽一其放大信号的相对带宽一般不超过般不超过10，通常采用，通常采用LC谐振回路作负载谐振回路作负载 .其放大信号的相对带宽一其放大信号的相对带宽一般可达般可达30，通常采用，通常采用宽宽频带的传输线变压器作负频带的传输线变压器作负载。载。 3. 调谐功率放大器的主要技术指标调谐功率放大器的主要技术指标 输出功率、效率、功率增益、带宽和谐波抑制度输出功率、效率、功率增益、带宽和谐波抑制度（或信号失真度）等。（或信号失真度）等。 4. 调谐功率放大器的

11、分析方法调谐功率放大器的分析方法工程上普遍采用近似的分析方法工程上普遍采用近似的分析方法折线法折线法来分析来分析其工作原理和工作状态。其工作原理和工作状态。 1、输出功率、输出功率: 放大器的负载得到的功率。放大器的负载得到的功率。2、效、效 率率: 高频输出功率与直流电源提供功率的比值。即能量转高频输出功率与直流电源提供功率的比值。即能量转换的效率。换的效率。3、功、功 率率 增增 益益: 高频输出功率和信号输入功率的比值。高频输出功率和信号输入功率的比值。4、谐波抑制度、谐波抑制度: 是对非线性高频功率放大器而提出的，也就是谐波是对非线性高频功率放大器而提出的，也就是谐波分量相对于基波分量

12、越小越好。分量相对于基波分量越小越好。5. 高频功率放大器特点高频功率放大器特点16一、一、 高频功率放大器工作状态的选择高频功率放大器工作状态的选择3.2 丙类高频功率放大器的工作原理丙类高频功率放大器的工作原理17%5 .78max h222甲类（甲类（ 180 ）乙类（乙类（ 90 ）丙类丙类 (90 ）谐振功率放大器通常工作于丙类。谐振功率放大器通常工作于丙类。%50max h%5 .78maxhQBZVUQBZVUQBZVU无论中间级还是输出级电路都可以等效为：无论中间级还是输出级电路都可以等效为：输入回路输入回路、非线非线性器件性器件和和带通滤波器带通滤波器。中间级放大中间级放大输

13、出级放大输出级放大二、二、 丙类高频功率放大器的电路结构及特点丙类高频功率放大器的电路结构及特点 谐振于输入谐振于输入信号的频率信号的频率谐振功率放大器等效原理图谐振功率放大器等效原理图特点特点：为了提高效率，放大器常工作于丙类状态，流过晶体管的电流为了提高效率，放大器常工作于丙类状态，流过晶体管的电流为失真的脉冲波形；（由为失真的脉冲波形；（由Vbb保证发射结负偏置保证发射结负偏置，工作在丙类），工作在丙类）取出基波分量，获得正弦电压波形取出基波分量，获得正弦电压波形阻抗匹配阻抗匹配负载为谐振回路负载为谐振回路20iC+uCE+ uBE iB-uc+三、丙类高频功率放大器的工作原理三、丙类高

14、频功率放大器的工作原理bbmcosuUt设BEBBbmBBBZcos,uVUt VU则uBEiCVBBUBZubcqcqiCcqcqUbmICMgcbobm1bm2bmncoscos 2cosbiIItItIn tictccic1ic2ic3IcoIcmaxcocm1cm2cmncoscos 2cosciIItItIn tiC频谱频谱(2)集电极输出电压集电极输出电压ci经经 LC 并并联联谐谐振振回回路路后后，此此回回路路对对基基波波产产生生谐谐振振，呈呈纯纯电电阻阻PRci（最最大大值值） ，而而对对其其它它谐谐波波失失谐谐阻阻抗抗很很低低，呈呈电电容容性性。因因而而回回路路选选出出基基波

15、波电电压压1cu，而而滤滤除除各各次次谐谐波波电电压压。 2 3LC回路回路阻抗阻抗 Rp故故回回路路输输出出的的基基波波电电压压：tUtRIRiucmpcmpcc coscos111 cosCEcccmuVUt0ictccic1ic2ic3IcoIcmaxubUBZVBBIcmaxuBEtibtictuCEuctVCCUcmUbmuBEic-UBBUBZubCq q UbmgCCq q 23CECCcCCcmcosuVuVUt各级电流、电压波形各级电流、电压波形q qcq qciBmaxVBB tuBE0UBZiB t0 tiC0IC0q qcICM.ncos.2coscoscnmc2mc1

16、mC0C tItItIIiVCCuc tuCE0由由LC回路的选频回路的选频(选基波选基波)作用：作用：cc1mpcmcoscosuIt RUtcmc1mp()UIR（基波）（基波） 24iC+uCE+ uBE iB-uc+丙类高频功放工作原理小结：丙类高频功放工作原理小结：设置设置VBB UBZ ，使晶体管工作于丙类。，使晶体管工作于丙类。(2)当输入信号较大时，可得集电极余弦电流脉冲。当输入信号较大时，可得集电极余弦电流脉冲。(3)将将LC回路调谐在信号频率上，就可将余弦电流脉冲变换回路调谐在信号频率上，就可将余弦电流脉冲变换为不失真的余弦电压输出。为不失真的余弦电压输出。 谐振功放电路与

17、谐振功放电路与小信号谐振放大器小信号谐振放大器电路有何区别？电路有何区别？25调谐功放与小信号调谐放大器的比较调谐功放与小信号调谐放大器的比较类型类型实质实质任务任务输入信输入信号幅度号幅度工作工作状态状态性性 能能指指 标标小信小信号调号调谐放谐放大器大器能 量 转能 量 转换 器换 器 将 直 流将 直 流能 量 转能 量 转换 为 交换 为 交流 能 量流 能 量输出输出不失真地不失真地提高信号提高信号幅度幅度 小小 数量级数量级甲类甲类线 性 工线 性 工作状态作状态 电压放大电压放大倍数倍数 ，选频特性选频特性等等高频高频调谐调谐功率功率放大放大器器在信号不在信号不失真或轻失真或轻度

18、失真的度失真的条件下条件下提提高输出功高输出功率率 大大几百几百 V数量级数量级丙类丙类非 线 性非 线 性工 作 状工 作 状态态输出功率输出功率效率效率信号失真信号失真度等度等VmVmV26折线分析法：将晶体管的特性曲线理想化为折线再分析。折线分析法：将晶体管的特性曲线理想化为折线再分析。一、一、 晶体管特性曲线的理想化及其解析式晶体管特性曲线的理想化及其解析式1. 转移特性曲线（正向传输特性曲线转移特性曲线（正向传输特性曲线)实际实际理想理想BZBEUu0C iBZBEUu)(BEcCBZUugi CcBEigu称为称为跨导跨导 集电极电压恒定时，集电极集电极电压恒定时，集电极电流与基极

19、电压的关系曲线电流与基极电压的关系曲线 3. 3 丙类高频功率放大器的折线分析法丙类高频功率放大器的折线分析法272. 输出特性曲线是以基极电压（或基极电流）为参量的集电极电流输出特性曲线是以基极电压（或基极电流）为参量的集电极电流与集电极电压的关系曲线。与集电极电压的关系曲线。 临界饱和线临界饱和线 放大区放大区饱和区饱和区临界线方程：临界线方程： CcrCEig u为临界线的斜率为临界线的斜率 crg理想化的输出特性可分为理想化的输出特性可分为饱和区、放大区和截至区。饱和区、放大区和截至区。饱和区：近似认为饱和区：近似认为 只受只受 的控制，而与的控制，而与 无关。理想无关。理想的饱和临界

20、线为一条通过原点的斜线。斜率：的饱和临界线为一条通过原点的斜线。斜率：ceucibeu放大区：近似认为放大区：近似认为 与与 无关。各条曲线为平行于无关。各条曲线为平行于 的水平线。对于等差的的水平线。对于等差的 间隔应该是相等的。间隔应该是相等的。ceuciceubi28二、二、 集电极余弦电流脉冲的分解集电极余弦电流脉冲的分解 )cos1 (cbmcCMqUgICcbmc(coscos) ig UtqBZBEUu0CiBZBEUu)(BZBEcCUugi 当 t = q qc 时，时，iC=0，则BZBBcbmcos UVUqBEBBbmcosuVUtCcBBbmBZ(cos)ig VUt

21、U当当 t = 0 时，时，iC=ICM ，则，则BZBBbmccosUVUqCMcbmc1 cosIg UqcCCMccoscos1 costiIqqcocm1cm2cmncoscos2cosciIItItIntccoIItdiIqqqqq0cmaxcccccmaxc)cos1cossin()(21 cccccccmIIttdiIccq q q qq qq qq q q qq q1cmaxcmax1)cos1cossin1()(cos21 cncccccccccmnInnnnittdniIccq q q qq qq qq qq qq q q qq qcmax2max)cos11sincosc

22、ossin2)(cos21 ictccic1ic2ic3IcoIcmax)cos1(cossin0q q q qq qq q )cos1(cossin1q q q qq qq q )cos1)(1()sincoscos(sin22q q q qq qq qq q nnnnnn直流分量分解系数直流分量分解系数 基波分量分解系数基波分量分解系数 n次谐波分量分解系数次谐波分量分解系数 max00)(cccIIqmax11)(ccmcIIqmax)(ccncnmIIq31)()()(c0c1c1qqqg01 波形系数波形系数 最大)(,120c10cqq最大)(,60c20cqq最大)(,40c30

23、cqqn0maxc120q三、三、 高频功放的功率与效率高频功放的功率与效率 (2) 集集 电电 极极 输输 出出 交交 流流 功功 率率 （ 负负 载载 上上 得得 到到 的的 功功 率率 ）PCmPCmCmCmRURIIUP2212121210 （注注意意PR为为回回路路谐谐振振阻阻抗抗）1101122oocoCcmcmccccPPPPPUIgV Ihq讨讨论论：190cq90cq180cq1)(1cgq57. 1)(1cgq57. 1)(1cgq%5 .78ch%5 .78ch%50chu 在在 的条件下的条件下甲类工作状态：甲类工作状态：乙类工作状态：乙类工作状态：丙类工作状态：丙类工

24、作状态：u 导通角的选择导通角的选择（1）Rp一定的条件下，一定的条件下，c=120o时输出功率最大，但效率只时输出功率最大，但效率只有有66%。（2）c=1o15o时，效率最高，但输出功率很小。时，效率最高，但输出功率很小。（3）在实际运用中，为了兼顾高的输出功率和高的集电极）在实际运用中，为了兼顾高的输出功率和高的集电极效率，谐振功率放大器导通角常取效率，谐振功率放大器导通角常取c=60o80o。例例1 某谐振功率放大器的转移特性如图所示。已知该放大器采某谐振功率放大器的转移特性如图所示。已知该放大器采用晶体管的参数为：用晶体管的参数为：fT 150MHz，功率增益，功率增益Ap 13dB

25、，管子允，管子允许通过的最大电流许通过的最大电流Icmax=3A，最大集电极功耗为，最大集电极功耗为Pcmax=5W。管子的管子的VBZ=0.6V，放大器的负偏置，放大器的负偏置VBB=1.4V，q qc=70，Vcc=24V， =0.9，试计算放大器的各参数。，试计算放大器的各参数。342. 070coscosA/V5 . 0V6 . 06 . 2A1ccgqV8 . 5cosbmbmBZBBcVVVVq1)根据图可求得转移特性的根据图可求得转移特性的斜率斜率gc2)求Vbm3)求求icmax,Ic1,Ic0A506. 0253. 0270A872. 0436. 0270)(2cos10ma

26、x01max1maxmaxqccccccbmcciIiIIVgi安全工作4)求交流电压振幅以及功率和效率求交流电压振幅以及功率和效率%78W6 . 2W4 . 921W12V6 .219 . 024max10PPPPPPVIPIVPVVoccoccmcoccccccmh安全工作5)激励功率激励功率W47. 013lg10iiopPdBPPA36例例1续续 某谐振功率放大器，某谐振功率放大器，VCC = 24 V，Po = 5W，q qc = 70 ， = 0.9, 求该功放的求该功放的 h hc、 P=、Pc、ICM 和回路谐振阻抗和回路谐振阻抗Rp。解：解：oc(2)PPh)W( 3 . 6

27、79. 05 co(3)6.351.3 (W)PPPoc1mcm12PIU因为c1mCM1c0.463 1.05 (A)()0.44II q)( 65.46)5(c1mcmp IURc1c11(1)()1.75 0.979%22ghq cmCC(4)0.9 2421.6(V)UVoc1mcm22 5 0.463(A)21.6PIU故371. 什么是静态特性？什么是静态特性？),(CEBECuufi没有带负载阻抗的条件下得到的没有带负载阻抗的条件下得到的的关系，是晶体管本身固有的。的关系，是晶体管本身固有的。四、丙类四、丙类高频功率放大器的动态特性高频功率放大器的动态特性 2. 什么是动态特性？

28、什么是动态特性？ 是指在电源电压是指在电源电压( (VCC和和VBB) )、晶体管、晶体管( (gc、UBZ) )、输入、输入信号信号Ubm和输出电压和输出电压Ucm（或谐振电阻（或谐振电阻Rp ）一定的条件下，）一定的条件下，集电极电流集电极电流iC = f (uBE, uCE)的关系称为放大器的动态特性。的关系称为放大器的动态特性。38当当放放大大器器工工作作在在谐谐振振状状态态时时，其其外外部部电电路路电电压压方方程程为为：cmCECCbmBBBEUuVUVu又又利利用用晶晶体体管管的的内内部部特特性性关关系系式式（折折线线方方程程） ：BZBEcCUugi可可得得：BZcmCECCbm

29、BBcCUUuVUVgiuBEiCgcUBZ3.3.动态特性的表示形式动态特性的表示形式39)(bmBBBZcmCCCEcmbmcUVUUVuUUgccmCC0cosqUVUcmbmcdUUgg其中：表示表示动态特性曲线的斜率动态特性曲线的斜率 故动态特性的表示形式：故动态特性的表示形式：)(0CEdCUugiBZBEUuBZBEUu0Ci 可见动态特性为折线，而不是一条直线。可见动态特性为折线，而不是一条直线。BZcmCECCbmBBcCUUuVUVgi0CEdUugccmCCCEcmbmccosqUVuUUg)()(BBBZCCCEcmbmcVUVuUUg40U0ABVCCUcmuCEmi

30、ngd4.4.动态特性的画法动态特性的画法(一）一） 截距法截距法（1）在输出特性的）在输出特性的 轴上取截距为轴上取截距为 点得BcosccmCC0qUVUCEu（2）通过）通过B点作斜率为点作斜率为 gd的直线交的直线交 线于线于A点，则点，则BA直线即为直线即为 bemaxuBZBEUu段的动态特性段的动态特性在在uCE轴上找出相应的轴上找出相应的VCC点，点， A点在点在uCE轴上投影为轴上投影为: cmCCCEminUVuC(4)在在uCE轴上选取轴上选取 得得C点，点，BC直线即为直线即为 段的动态特性，则段的动态特性，则AB-BC为总动态特性为总动态特性 BZBEUucmCCCE

31、maxUVu0uCEiCubemaxube4ube3ube2ube141(二）虚拟电流法二）虚拟电流法QCCCCEIiVu时，在点得和）由（Q)(1BBBZcQCCVUgIV和由bmBBBEmax)2(UVu点得AcmCCCEminUVu(3) 连接连接AQ交横轴于交横轴于B点（管子导通点）点（管子导通点）(4) 在在UCE轴上选取轴上选取 得得C点，点， cmCCCEmaxUVu则则AB-BC为总动态特性为总动态特性 Q)( )cos()(BBBZcbmBBBZcmcmbmccmCCCCd0CEdQVUgUVUUUUgUVVgUugIcq0uCEU0ABVCCUcmuCEmingdCiCub

32、emaxube4ube3ube2ube1ABCQ(VCC , IQ )42 5高功放的三种工作状态高功放的三种工作状态 uCEtQUcm1Ucm2Ucm3A1A2A3A3MiC欠压状态：欠压状态： A点在点在 线上，但是线上，但是在放大区，输出电压幅度在放大区，输出电压幅度较小，较小，iC为尖顶脉冲。为尖顶脉冲。 bemaxu 临界状态：临界状态： A点在点在 线和临界线和临界饱和线的交点上，输出饱和线的交点上，输出电压幅度较大电压幅度较大， iC为尖为尖顶脉冲。顶脉冲。 bemaxu过压状态：过压状态： A点在点在 的延长线上的延长线上（实际上是不存在），进（实际上是不存在），进入晶体管饱和

33、区，输出电入晶体管饱和区，输出电压幅度大，压幅度大，iC为凹顶脉冲为凹顶脉冲 bemaxuB2B1B3VCCuCE临界线临界线0iCubemaxube4ube3ube2ube143随随Rp增大，增大，dg减小减小五、五、 丙类高频功率放大器的负载特性丙类高频功率放大器的负载特性负载特性是指负载特性是指gc、UBZ、VCC 、VBB 、Ubm 不变时，改变谐振回路的谐振不变时，改变谐振回路的谐振电阻电阻 Rp，放大器的输出电流、电压、放大器的输出电流、电压、功率和效率等随功率和效率等随RP变化的关系。变化的关系。1什么是负载特性？什么是负载特性？2负载特性的分析负载特性的分析Q点点)(,(BBB

34、ZcCCVUgV， 不随不随Rp变化而变化的，以变化而变化的，以Q点为参考点点为参考点Q不变不变bmBBbemaxUVu不变不变Apc1cpc1cbmcbmcpc1CMbmcpc1mbmccmbmcd)()cos1 (1 )()cos1 ( )(RRUgUgRIUgRIUgUUggqqqqq cosbmBBBZcUVUqVCCuCE临界线临界线0iCubemaxube4ube3ube2ube144QAgdVCCiCuCEubemaxube3ube2ube1ube4临界线临界线OiCRp欠压欠压过压过压Ic1mIc0Ucmpc1mcmRIU p2cmpc1m2o2121RURIPCCC0VIP

35、PcPoP=h hcocPPPPP /och临界状态临界状态: : 输出功率最大输出功率最大, ,效率也较高效率也较高，是功率放大器的最佳工作状态是功率放大器的最佳工作状态 ，一般用于，一般用于发射机的输出级。发射机的输出级。 欠压状态：欠压状态：输出功率和效率输出功率和效率都较低，都较低，Pc较大，较大，Rp0，Pc最大，可能烧坏管最大，可能烧坏管子，应避免。子，应避免。但输出电流几乎不随但输出电流几乎不随Rp变变化，放大器可视为恒流源。化，放大器可视为恒流源。 过压状态过压状态：在：在弱过压区效率最高，弱过压区效率最高，而而输出输出功率下降不多，且功率下降不多，且Rp变化时，输出变化时，输

36、出电压相电压相对较平稳，常用于发射机的中间级。对较平稳，常用于发射机的中间级。 临界临界Rp欠压欠压过压过压临界临界45六、各级电压变化对工作状态的影响六、各级电压变化对工作状态的影响1 VCC 的影响的影响Q点点)(,(BBBZcCCVUgV， icuceubemaxube3ube2ube1ube4临界线临界线OA集电极调制特性集电极调制特性（gc、UBZ、Rp 、VBB 、Ubm 不变）不变）pcc1d)cos1)(1RgqqbmBBBZccosUVUqbmBBbemaxUVu不变不变改变改变QVCCVCC欠压欠压过压过压 临界临界IcoIc1mVcmP=VCC欠压欠压过压过压临界临界P0

37、PCQVCCVCCQ注意：注意：只有工作在过压只有工作在过压区才能有效地实现区才能有效地实现VCC对对Ucm的控制作用，的控制作用，故故集电极调幅电路应工作集电极调幅电路应工作在过压区。在过压区。 462 VBB 的影响的影响（gc、UBZ、Rp 、Ubm 、VCC 不变）不变）pcc1d)cos1)(1RgqqbmBBBZcUVVqcosbmBBbemaxUVuBBVcqQ点向上移动点向上移动)(BBBZcQVUgIube2maxube3maxube1maxVccicuCE临界线临界线OQ1A1B1Q2A2B2A3B3Q3ict基极调制特性基极调制特性47 进入过压状态后，随着进入过压状态后

38、，随着VBB向正值方向增大，集电极脉冲电流的宽度向正值方向增大，集电极脉冲电流的宽度和幅度也增大，但凹陷加深，结果使和幅度也增大，但凹陷加深，结果使Ico、Icml增大得十分缓慢。增大得十分缓慢。 UcmIcoIcml临界临界 过压过压欠压欠压UBBO 在欠压状态：在欠压状态：Vbb自负值向正值方向增大时，集电极脉冲电流的幅自负值向正值方向增大时，集电极脉冲电流的幅度度I ICMCM和导通角和导通角c增大，增大，故故Ico、Icml 随随VBB的增大而增大。的增大而增大。注意：注意：只有工作在欠压区才能有效地实现只有工作在欠压区才能有效地实现V VBBBB对对VcmVcm的控制作用，的控制作用

39、，故基极调幅电路应工作在欠压区。故基极调幅电路应工作在欠压区。48bmBBbeUVumaxUcmIcmlIcoUbm过压过压临界临界欠压欠压O3 Ubm 的影响的影响（gc、VBZ、RP 、VBB 、Vcc 不变）不变）(1)(1)当谐振功率放大器作为线性功率放大器，当谐振功率放大器作为线性功率放大器，放大器必须放大器必须 工作在欠压状态。工作在欠压状态。(2)(2)当谐振功率放大器用作振幅限幅器时，当谐振功率放大器用作振幅限幅器时，放大器必须放大器必须 工作在过压状态。工作在过压状态。bmBBBZcUVVqcos49七、谐振功放在临界状态的计算七、谐振功放在临界状态的计算)(mincmccc

40、rcecrCMVVgugI VCCVcm50例例1 已知晶体管谐振功率放大已知晶体管谐振功率放大 器工作于临界状态，晶体管的器工作于临界状态，晶体管的饱和临界线斜率饱和临界线斜率，）（，）（查表得：查表得：得得由由410. 0232. 0,9 .6344. 05 . 2)5 . 0(6 . 0cos100 CCCbmBBBZCUVUq q q q q qq qPcCMbmCCBBBZcrRPPPAIVUVVVVVUVAg,),(8 . 1,5 . 2,18)(5 . 0),(6 . 0,/9 . 00h试求：集电极电流脉冲幅值输入电压振幅，电源电压压转移特性曲线的导通电解：由于工作于临界状解：

41、由于工作于临界状态，则有态，则有)(mincmcccrcecrCMVVgugI )(169 . 08 . 118VgIVVcrCMcccm 51)(417. 0232. 08 . 100AIICCMc ）（q q )( 8 .75166 .41718) 1 (0mWIVPCCC )(8 .1612)3(mWPPPoc )(738. 0410. 08 . 111AIICCMmc ）（q q )(5904738162121)2(1mWIUPmccmo %5 .788 .75165904)4( PPoh h 68.21738. 016)5(1mccmPIUR52例例2：某谐振功率放大器，：某谐振功率

42、放大器，5 . 06 . 1)2 . 0(6 . 0cos bmBBBZUVUq q391. 0)(,218. 0)(,60100 cccq q q q q q)(2 . 05012221)1(121ARPIRIppOmcpmcO ,2 .0VVBB ),( 1),(6 . 1),(50),(24)(4 . 0,6 . 0WPVURVVsgVUobmLCCcrBZ ，饱饱和和临临界界线线的的斜斜率率试求集电极电流最大值试求集电极电流最大值CMI,输出电压振幅输出电压振幅cmU集电极效率集电极效率,并判断放大器工作于什么状态。并判断放大器工作于什么状态。解解：)(512. 0391. 02 .

43、0)(11AIIcmcCM q q 53则则应应满满足足：假假定定工工作作于于临临界界状状态态判判断断工工作作状状态态：,)4(28. 14 . 0512. 0min crCMCEgIu,minminCECEuu 欠欠压压状状态态结结合合上上图图可可知知，工工作作于于)(10502.0)2(1VRIUpmccm %3.37218.0512.0241)()3(00 CCMCCocCCooIVPIVPPPq q h h14min cmCCCEUVu而而实实际际的的minCEu crCMCECEcrCMgIuugI minmin即即54谐振功率放大器的管外电路由两部分组成谐振功率放大器的管外电路由两

44、部分组成 ：直流馈电线路：直流馈电线路：匹配网络（耦合网络）：匹配网络（耦合网络）：一、一、 直流馈电电路直流馈电电路集电极馈电电路集电极馈电电路基极馈电电路基极馈电电路3.3 谐振功率放大器电路谐振功率放大器电路给放大器提供合适的偏置；给放大器提供合适的偏置；实现滤波选频和阻抗变换。实现滤波选频和阻抗变换。55（1） 集集电电极极馈馈电电电电路路的的组组成成原原则则： ci的的 基基 波波 分分 量量1CI只只 应应 在在 负负 载载 回回 路路 上上 产产 生生 电电 压压 降降 ， 其其 余余 部部 分分 电电 路路 对对1CI应应 短短 路路 。 ci的的 高高 次次 谐谐 波波 分分

45、 量量CnI 不不 应应 消消 耗耗 功功 率率 ， 因因 此此CnI对对 晶晶 体体 管管 外外 的的 电电 路路 应应 尽尽 可可 能能 短短 路路 。 IcoVCCIc1CLIcn561 集集电电极极馈馈电电电电路路：串联馈电：串联馈电：并联馈电：并联馈电：指直流电源指直流电源VCC、负载回路、负载回路(匹配网络匹配网络)、功率管、功率管三者首尾相接。三者首尾相接。指直流电源指直流电源VCC、负载回路、负载回路(匹配网络匹配网络)、功率管、功率管三者为并联三者为并联联接。联接。(a)串馈串馈 (b)并馈并馈 57(a)串馈串馈 (b)并馈并馈 L高频扼流圈：通直流阻交流高频扼流圈：通直流

46、阻交流 C高频旁路电容：通交流隔直流高频旁路电容：通交流隔直流(隔直电容隔直电容)tUVucmcccecoscece-Uc+-Uc+-Uc+串馈：串馈：(1)a点为交流地点为交流地,分布电容分布电容不影响回路的谐振频率（优点）不影响回路的谐振频率（优点）(2)LC 回路处于直流高电位，谐回路处于直流高电位，谐振元件不能直接接地。振元件不能直接接地。则则L,C的的安装和调整不方便（缺点）安装和调整不方便（缺点） a并馈：并馈：(1)L 、C 并联于回路，其分布参数并联于回路，其分布参数直接影响谐振回路的调谐。直接影响谐振回路的调谐。（缺点）（缺点） （2）LC 回路处于直流低电位，谐振元件回路处

47、于直流低电位，谐振元件能直接接地，安装能直接接地，安装 和调整方便。和调整方便。（优点）（优点）58串馈：串馈：晶体管、晶体管、 V VBBBB 、输入信号三者串联、输入信号三者串联联接联接 并馈：并馈：晶体管、晶体管、 V VBBBB 、输入信号三者并联、输入信号三者并联联接联接+Ub-+Ub59CBLBLBLBCERBReVTVTVT（1）（2）（3）Ib0UBBIb0Ieo +UBB -（并馈）（并馈）（并馈）（并馈）（串馈）（串馈） 在自给偏置电路中，当输入信号幅度加大时，在自给偏置电路中，当输入信号幅度加大时，iB增大，其增大，其直流分量直流分量 Ib0 也增大，反向偏压随之增大。这

48、种也增大，反向偏压随之增大。这种偏置电压随输偏置电压随输入信号幅度而变化的现象称为自给偏置效应。入信号幅度而变化的现象称为自给偏置效应。通常采用通常采用自给偏压的方式提供基极偏置。自给偏压的方式提供基极偏置。 BBebURII)(00或或优点：这种电路能自动维持放大器的工作稳定优点：这种电路能自动维持放大器的工作稳定60功功 率率放大器放大器输入输入匹配匹配网络网络输出输出匹配匹配网络网络RLRSuSRiRp二、二、 匹配网络匹配网络输入匹配网络：输入匹配网络： 输出匹配网络：输出匹配网络： 级间耦合匹配网络：级间耦合匹配网络： 用于信号源与功率放大器之间，作用是信号源用于信号源与功率放大器之

49、间，作用是信号源输出阻抗与放大器输入阻抗之间的匹配，以使输出阻抗与放大器输入阻抗之间的匹配，以使信号源的功率有效的加到高功放的发射结上。信号源的功率有效的加到高功放的发射结上。 用于功率放大器与负载之间，作用是将负载变用于功率放大器与负载之间，作用是将负载变换为功率放大器工作状态所需的最佳负载电阻换为功率放大器工作状态所需的最佳负载电阻Rp。 用于两级功率放大器之间，实现本级功放用于两级功率放大器之间，实现本级功放的输出阻抗与下级放大器的输入阻抗之间的输出阻抗与下级放大器的输入阻抗之间的匹配。的匹配。611. L型滤波匹配网络型滤波匹配网络电路在工作频率上达到并联谐振，即电路在工作频率上达到并

50、联谐振，即CL 1 )1( 2LLPQRRR 故故1LP RRQ（1）低阻变高阻型）低阻变高阻型LCRL应用中，根据阻抗匹配要求确定应用中，根据阻抗匹配要求确定Q，即，即这三种匹配网络都可采用这三种匹配网络都可采用L和和C组成的组成的L型、型、T型、或型、或 型这样的型这样的网络网络及由它们组成的混合网络及由它们组成的混合网络 。62例例1已知某谐振功放的已知某谐振功放的f = 50 MHz，RL= 10 ，所需的，所需的匹配负载为匹配负载为RP = 200 ，试确定，试确定L型滤波匹配网络型滤波匹配网络的参数。的参数。解：解：36. 4191/LP RRQ L QRL 710514. 321036. 4 =139 nH)19/11(139)/11(2 QLL=146 nH /12LC pF 69 应采用低阻变高阻型应采用低阻变高阻型L型滤波匹配网络，其参数设计如下型滤波匹配网络，其参数设计如下63（2） 高阻变低阻型高阻变低阻型CRLL电路在工作频率上达到