fxx2_第2章_22.ppt

1、 2.2 谐振功率放大器的性能特点, 2.2.1 近似分析方法,1. 概述,非谐振功率放大器分析方法： 集电极负载为纯电阻。在特性曲线上作负载线画出激励信号下的集电极电流和电压求出功率性能,丙类谐振功率放大器分析方法： 集电极负载为包含电抗元件的谐振回路，使得集电极电压，电流波形不同。但二者又互为确定(vCE 由 iC 产生，而 vCE 通过基极宽度调制效应影响 iC) 精确分析谐振功放，要解非线性方程，繁琐。,2. 谐振功放的近似分析方法准静态分析法,(1)准静态分析方法基于下面的两个假设,假设一：谐振回路具有理想的滤波特性，只能产生基波电压（在倍频器中，只能产生特定次数的谐波电压），其它分

2、量的电压均可忽略。,所以，尽管集电极电流为脉冲波，但集电极电压却是余弦的。同理，放大器输入端也有谐振回路，尽管基极电流为脉冲波，但基极电压是余弦的，可表示为：,(2-2-1),假设二：功率管的特性用输入和输出静态特性曲线表示，其高频效应可忽略 分析谐振功放时，功率管的输出特性曲线，其参变量采用 vBE，而不是通常的 iB, 求动态点，画波形； 连动态线，画 iC 波形； 图解积分求分量； 计算功率性能。,2分析步骤,具体分析如下, 由式 2-2-1 确定 vBE 和 vCE： 先设定VBB、Vbm、VCC、Vcm 四个电量数值，并将t 按等间隔 (t = 0，15，30 ，) 给定不同的数值，

3、则 vBE 和 vCE 便确定了(图 a)。,(2-2-1),由输出特性画 iC：根据不同间隔上的 vBE 和vCE 值，在输出特性曲线上（以 vBE 为参变量）找到对应的动态点，由此可以确定 iC 值的波形，其中动态点的连线称为谐振功率放大器的动态线。,不到VCC，因为导通角小于 ,.,(3) 功率性能分析, 谐振电阻,用付里叶变换对 iC 脉冲波进行分解，求出其中的平均分量 IC0 和基波分量 Ic1m。由此可以确定所需的集电极谐振回路谐振电阻 Re：, 功率性能,(4) 讨论,四个变量VBB、Vbm、VCC、Vcm 不同，则iC 的波形和数值就不同，由此求得的 Re 及相应的功率性能就不

4、同 所以应了解这四个变量对谐振功率放大器的的影响。, 2.2.2 欠压、临界和过压状态,1. VBB、Vbm、VCC 不变，iC 随 Vcm 的变化规律,(1) iC 的宽度：由图所示，主要取决于 VBB、Vbm，VBB、Vbm 一定，iC 脉宽近似确定，与 Vcm 关系不大。,(2)当 t = 0 时， iC 的值：,由,当 VBB、Vbm 即 vBEmax 为定值时，VcmvCEmin,动态点A左移,情况 A：Vcm 的取值，使所对应的动态点处在放大区,情况 A：Vcm 增大，使 t = 0 所对应的动态点处在临界点，iCmax 略微减小,情况 A：Vcm 继续增大，使 t = 0 所对应

5、的动态点处在饱和区，iC 迅速减小，电流脉冲出现凹陷，且随 Vcm 增大，凹陷加深,2. 欠压、临界、过压,欠压 (Undervoltage)： vCEmin 对应的动态点处于放大区,临界 (Critical)： vCEmin 对应的动态点处于放大区和饱和区之间的临界点,过压(Overvoltage)： vCEmin 对应的动态点处于饱和区,由此可求功率性能,由于丙类工作，在管子导通期间，iC 和 cost 均为正值，因此，iC 脉冲越宽，高度越高，IC0 和 Ic1m 就越大。 如果出现凹陷，则凹陷越深，IC0 和 Ic1m 就越小。,3. iC平均分量IC0 与基波分量Ic1m, 2.2.

6、3 四个电量对性能影响的定性讨论,一、负载特性,1. 负载特性的含义： 谐振功放的负载特性是指当 VBB、Vbm 和 VCC 一定时，放大器性能随 Re 的变化特性。,Re 的增加势必将引起 Vcm 增大( ),ReVcmvCEmin 放大器欠压过压 iC 由接近余弦变化的脉冲有凹陷的脉冲波。,2. 负载特性,据此可以画出 Ic0 和 Ic1m 随 Re 变化的特性,由 IC0 和 Ic1m 的变化就可以画出 Vcm、Po、PD、PC、C 随 Re 变化的曲线。,Vcm = ReIc1m Po = VcmIc1m/2 PD = VCCIC0 PC = PDPo C = Po/ PD*100%,

7、3. 讨论,因而图(b)中，Vcm (ReIc1m)和 Po()近似线性增大，而PD(= VCCiC0) 略有减小,C 增大，PC 减小,(1) 欠压区：见图(a)，Re 由小增大时，iC 脉冲的高度略有减小，相应的 iC0、ic1m 也略有减小,(2) 过压区：随 Re 增大，晶体管进入饱和状态时间增加, 电流脉冲高度减小，凹陷加深，相应的 IC0、Ic1m 减小，结果使 Vcm 略有增加，Po、PD 减小，且Po比PD减小的慢，从而 C 略有增加，PC 略有减小。,(3) 匹配负载：如果 Re 的取值使管子工作在临界状态，则 Po 最大，且 C 较大，PC 较小，放大器性能接近最佳性能 将

8、此时的 Re 称为谐振功放的匹配负载，用 Reopt 表示,二、调制特性,包括集电极调制和基极调制两种特性,1. 集电极调制特性,(1) 含义：VBB、Vbm 和 Re一定，放大器性能随 VCC变化的特性,(2) 调制特性：VBB、Vbm一定，则 VBEmax 和 iC脉宽一定。而对应于 VCEmin 的动态点必定在 vBE = VBEmax 的那条输出特性曲线上移动。, 欠压状态：随 VCC 减小，集电极电流脉冲高度略有减小，因而 IC0 和 Ic1m 也将略有减小，Vcm( = ReIc1m)也略有减小, 过压状态：随 VCC减小，晶体管进入饱和状态的时间增加, 集电极电流脉冲的高度降低，

9、凹深加深，因而IC0、Ic1m、Vcm 将迅速减小。,2. 基极调制特性,(1) 含义：Vbm、VCC、Re 一定，放大器性能随 VBB 变化的特性,(2) 调制特性：当 Vbm 一定，VBB 由负向正增大时，iC不仅宽度增加，而且其高度增加（因 VBEmax 增大），因而 IC0 和 Ic1m、Vcm 增大，结果使 VCEmin 减小，放大器由欠压进入过压状态。,进入过压状态后，随VBB 向正值方向增大，集电极电流的宽度和高度均增加，使凹陷加深，结果使 IC0 和 Ic1m、Vcm 均将增大，但增大得十分缓慢，可认为近似不变。,3. 调幅电路,调制特性是晶体三极管调幅电路的基本特性,(1)

10、集电极调幅原理电路 (过压),c 载波频率., 调制信号电压， : 调制频率,与谐振功放电路的不同点: 集电极回路接入了调制信号电压,为谐振回路上的输出电压。,令 Vcc(t)=Vcco+v(t) 作为放大器的等效集电极电源电压 若要求 Vcm 按调制信号规律变化，即 Vcm(t) 按VCC(t) 的规律变换，则根据集电极调制特性，放大器必须在 VCC(t) 的变化范围内工作在过压状态。,集电极调幅电路 (应工作于过压状态),(2) 基极调幅原理电路 (欠压), 基极偏置电压。,基极调幅电路 (应工作于欠压状态),使 Vcm 按 VBB(t) 的规律变化，放大器工作在欠压状态。,三、放大特性,

11、1. 含义：当 VBB、VCC 和 Re 一定，放大器性能随Vbm 变化的特性,2. 特性： 固定 VBB增大 Vbm 与 固定 Vbm 增大 VBB 的情况类似，它们都使 iC 的宽度和高度增大，放大器由欠压进入过压 图 (a)。,3. 谐振功放作为线性功放时(欠压),谐振功放作为线性功放时(应工作于欠压状态),为了使输出信号振幅 Vcm 反映输入信号 Vbm 的变化，放大器必须在 Vbm 变化范围内工作在欠压状态， 图 (b)。,4. 谐振功放作为振幅限幅器(Amplitude Limiter) （限幅放大器） (过压),作用：将 Vbm 在较大范围内的变化转换为 振幅恒定的输出信号,谐振功放作限幅放大器(应工作于过压状态),特点：根据放大特性，放大器必须在 Vbm 的变化范围内工作在过压状态，或 Vbm 的最小值应大于临界状态对应的 Vbm 限幅门限电压。,四、四个特性在调试中的应用,在调试谐振功放时，上述四个特性十分有用,例: 一丙类谐振功放，设计在临界状态，若制作出后，Po 和 C 均不能达到要求，则应如何进行调整?,Po 达不到要求，表明放大器没在临界。若增大 Re 能使 Po 增大，则根据负载特性，断定放大器工作在欠压状态，此时分别增大 Re、Vbm 和 VBB 或同