晶体管谐振功率放大器的折线近似分析法

5.3晶体管谐振功率放大器的折线近似分析法5.3.2

集电极余弦电流脉冲的分解

5.3.3

高频功率放大器的动态特性与负载特性5.3.4

各极电压对工作状态的影响

5.3.5

工作状态的计算(估算)举例5.3.1

晶体管特性曲线的理想化及其解析式

《高频电子线路》（第四版）张肃文主编高等教育出版社5.3晶体管谐振功率放大器的折线近似分析法β00.5fβfβ0.2fTfT《高频电子线路》（第四版）张肃文主编高等教育出版社

为了对高频功率放大器进行定量分析与计算，关键在于求出电流的直流分量Ic0与基频分量Icm1。最好能有一个明确的数学表达式来显示二者与通角θc的关系，以便于电路设计和调试时，对放大器工作状态的选择指明方向。

考虑到谐振功率放大器工作于丙类（非线性、大信号）状态，采取图解法与数学解析分析相折中的办法：折线近似分析法。《高频电子线路》（第四版）张肃文主编高等教育出版社5.3晶体管谐振功率放大器的折线近似分析法5.3.1晶体管特性曲线的理想化及其解析式图5.3.1晶体管的输出特性及其理想化iC=gcrvCE《高频电子线路》（第四版）张肃文主编高等教育出版社End图5.3.2晶体管静态转移特性及其理想化iC=gc(vBE–VBZ)(vBE＞VBZ)

《高频电子线路》（第四版）张肃文主编高等教育出版社5.3.1晶体管特性曲线的理想化及其解析式VbmvbewtwtiC0-qc+qcVBBo-qc+qcvbe转移特性iCVBZ0理想化

以上建立了晶体管的简化分析模型，下面求解集电极余弦脉冲电流中的各个频率分量。首先，写出其表达式。iC=gc(vBE–VBZ)(vBE＞VBZ)

=gc(Vbmcosωt–VBZ－VBB)=gcVbm(1–cosc)当t=0时，iC=iCmax取决于脉冲高度iCmax与通角c当t=c时，iC=0《高频电子线路》（第四版）张肃文主编高等教育出版社5.3.2集电极余弦电流脉冲的分解5.3.2集电极余弦电流脉冲的分解图5.3.3尖顶余弦脉冲由傅里叶级数求系数，得其中：尖顶余弦脉冲的分解系数波形系数《高频电子线路》（第四版）张肃文主编高等教育出版社

下面分析基波分量Icm1、集电极效率ηc和输出功率Po随通角c变化的情况，从而选择合适的工作状态。

尖顶脉冲的分解系数当c≈120时，Icm1/iCmax最大。在iCmax与负载阻抗Rp为某定值的情况下，输出功率将达到最大值。但此时放大器处于甲乙类状态，效率太低。《高频电子线路》（第四版）张肃文主编高等教育出版社5.3.2集电极余弦电流脉冲的分解由曲线可知：极端情况c=0时，如果此时=1，c可达100%。为了兼顾功率与效率，最佳通角取70左右。End《高频电子线路》（第四版）张肃文主编高等教育出版社5.3.2集电极余弦电流脉冲的分解

下面分析基波分量Icm1、集电极效率ηc和输出功率Po随通角c变化的情况，从而选择合适的工作状态。5.3.3高频功率放大器的动态特性与负载特性

因此，下面分析四个参数Rp和电压VCC、VBB、Vbm的变化对工作状态的影响，即谐振功放的动态特性，从而阐明各种工作状态的特点，为工作状态的调整提供参考。

集电极效率ηc和输出功率Po是否能最佳实现最终取决于功放中外部电路参数Rp和电压

VBB、Vbm、

VCC

。《高频电子线路》（第四版）张肃文主编高等教育出版社6.3.3高频功率放大器的动态特性与负载特性1.

高频功放的动态特性

下面通过折线近似分析法定性分析其动态特性，首先，建立由Rp和VCC、VBB、Vbm

所表示的输出动态负载曲线。vceicVo•AVCC•QVcm1vcmingd《高频电子线路》（第四版）张肃文主编高等教育出版社2.

高频功放的负载特性vBEiC•-VBB•VBZvbeiCgCVbm•vbemaxiCmaxvceiCVCC•QvceminVcesgd•vbemax•••vcemingcr•过压区临界区欠压区《高频电子线路》（第四版）张肃文主编高等教育出版社6.3.3高频功率放大器的动态特性与负载特性vbemax2.

高频功放的负载特性iCvcevbemax过压区临界区欠压区欠压过压0临界Rp欠压过压0临界Rp《高频电子线路》（第四版）张肃文主编高等教育出版社6.3.3高频功率放大器的动态特性与负载特性End欠压、过压、临界三种工作状态的特点：结论：欠压：恒流，Vcm变化，Po较小，ηc低，Pc较大；过压：恒压，Icm1变化，Po较小，ηc可达最高；临界：Po最大，ηc较高；最佳工作状态发射机末级中间放大级2.

高频功放的负载特性《高频电子线路》（第四版）张肃文主编高等教育出版社6.3.3高频功率放大器的动态特性与负载特性图6.3.7负载特性曲线欠压过压0临界Rp欠压过压0临界Rp6.3.4各极电压对工作状态的影响vceiCvbemax•QVCC••QVCC•QVCC••••iC1.

改变ＶCC对工作状态的影响过压欠压0临界VCC过压欠压0临界VCC

集电极调幅作用是通过改变VCC来改变Ｉcm1与Ｐo才能实现的，因此，必须工作于过压区。《高频电子线路》（第四版）张肃文主编高等教育出版社2.

改变Ｖbm对工作状态的影响vceiCvbemax1vbemax2•QVCCvbemax4••••iCvbemax3••欠压过压0临界Vbm欠压过压0临界Vbm《高频电子线路》（第四版）张肃文主编高等教育出版社6.3.4各极电压对工作状态的影响3.

改变ＶBB对工作状态的影响

基极调幅作用是通过改变ＶBB来改变Ｉcm1与Ｐo才能实现的，因此，必须工作于欠压区。vbe•VBBvbemax1vBEiC•VBBvbemax2•VBBvbemax3vceiCvbemax1vbemax2•QVCCvbemax3••••iCVBB绝对值的增加等效于减少Vbm，两者都会使vbemax产生相同的变化End《高频电子线路》（第四版）张肃文主编高等教育出版社6.3.4各极电压对工作状态的影响6.3.5工作状态的计算(估算)举例例6.3.1有一个用硅NPN外延平面型高频功率管3DA1做成的谐振功率放大器，设已知ＶCC＝24Ｖ，Ｐｏ＝２Ｗ，工作频率＝１MHz。试求它的能量关系。由晶体管手册已知其有关参数为fＴ≥70MHz，Ap（功率增益）≥13dB，ＩCmax＝750ｍＡ,ＶCE(sat)(集电极饱和压降)≥1.5Ｖ,ＰCM＝１W。解：

１）由前面的讨论已知，工作状态最好选用临界状态。作为工程近似估算，可以认为此时集电极