第4章 高频谐振功率放大器.ppt

1、2008-12-9，4章高频谐振功率放大器，4.1概述4.2高频谐振功率放大器工作原理4.3高频谐振功率放大器的实际电路，4.1概述，高频谐振功率放大器用于各种无线传输设备中高频载波或高频调制波的功率放大。目的：高频、大信号、非线性工作要求：输出功率、高转换效率、窄带高频功率放大器：由谐振电路负载，因此谐振功率放大器宽带高频功率放大器：使用郑智薰频率负载，如传输线变压器或其他宽带匹配电路，分析方法：线路方法近似分析，谐振功率放大器与小信号谐振放大器的异同：放大信号是高频的区别如下：这里信号振幅的大小不同。放大器工作点不同。晶体管的动态范围不同。高频功率放大器和低频功率放大器的共同特点是输出功率

2、和高效率。联想对比度：功率放大器本质上是将供电直流能量转换为交流能量的能量转换器，能量转换功能是功率放大器的效率。小信号谐振放大器波形图、谐振功率放大器波形图、工作状态、功率放大器一般分类为a类、b类、b类、c类、c类等工作方式，为了进一步提高工作效率，还提出了d类和e类放大器。谐振功率放大器一般在c类工作状态下工作，属于非线性电路。功率放大器的主要技术指标是输出功率和效率。4.2高频谐振功率放大器工作原理：1，NPN高频大功率晶体管，高ft；更改UBB可以更改放大器的操作类型。2、大信号激发：12V；3、发射结是一个周期中的部分时间传导，iB，iC是一系列高频脉冲；4、负载谐振电路在高频脉冲

3、电流iC中过滤谐波分量的同时，实现阻抗匹配。配置：BJT，LC谐振电路，馈电电源，4.2.1基本电路配置，4.2.2工作原理和性能指标，1，特性曲线的折线化：2，每个极电流，电压波形：图显示，I，c，馀弦由于谐振电路的频率选择特性，uC中只有基本元件振幅最大，其他频率的信号电压振幅可以忽略。设定当Re平行电路共振时的等效负载电阻，包括与BJT的输出电导相等的RL。如图所示，c型高频谐振放大器由于频率选择作用，即使iC是不连续脉冲电流，也能在谐振电路的两端得到余弦电压。还可以使用频率选择特性来获得频率乘数。0=n表示振荡电路，u0=Umcosnt表示电路两端n频率的电压；相当于实现了输入信号的n

4、倍频。12，高频功率放大器各电压与电流的关系，IC余弦脉冲的分解。其中0()、1()、n()是谐波分解系数。此外，1=Ic1m/Ic0=1()/0()是随减少而增加的波形系数。3，高频放大器的能量关系和效率：2)收集器电源：1)收集器输出功率：3)收集器损耗功率：4)收集器效率：5)对效率的影响，电压利用率c=Uc1m/UCC，6)交流电源提供的功率与放大器的激励功率：7)功率放大：c类放大器为什么要使用谐振电路作为集电极负载？谐振电路为什么要在信号频率上调整？答：这是因为放大器在c类状态下工作时，集电极电流是严重失真的脉冲波形，所以使用未调谐的负载时，会得到严重失真的输出电压，所以必须使用谐

5、振电路作为集电极负载。在信号频率下调谐集电极谐振电路，可以在扭曲的集电极电流脉冲中过滤谐波分量，消除基本分量，获得未失真的输出电压。示例：已知谐振功率放大器VCC20V、Ic0250mA、Po4W、Ucm0.9VCC，此放大器的PE、Pc、C和Ic1m是多少？了解：PE=VC CIC 0200.25=5w Pc=pepo=54=1w C=Po/PE=4/5=80% UCM 0.9 VCC=0.920=18v，解决方案：Po4W、C60、VCC20V、PE=Po/c=4/0 . 66 . 67 w PC=PE Po=6.674=3.67 w ic0=PE/；PC=pepo=po/CPO=4/0.

6、84=54=1w PC=PC PC=3.671=2.67 w ic0=ic0 ic0=6.67/20 5/20 UCC；UCE=UCC表示b点，t=，ube=ub-UIM 0，IC=0；UCE=UCC Uc1m表示D点，线BC和横轴为A点，1，动态特性分析：iC，UBE，UCE中的关系曲线，动态特性曲线，交流负载线，4.2.3操作状态分析，线CAD表示谐振功率放大器的动态特性曲线，uBE动态载荷RC:动态特性曲线斜率的倒数绝对值，2，高频谐振功率放大器的工作状态，工作状态由uBE=uBEmax，uCE=uCEmin中瞬时工作点C的位置确定。C点表示输出特性放大区域-低压状态，C点表示输出特性放

7、大区域和饱和区域的临界点-临界状态，C点表示输出特性饱和区域-超压状态，但临界状态UC1m很大，超压状态：iC中度抑郁症；UC1m比阈值略有增加。t、uce、UC1，0、Re=Recr、增加Re、减少Re、t、三种作业状态比较：(1)临界状态：P1最大值；高；高。最佳操作状态(与最佳负载recr相对应)；主要用于发射机的末级。(2)超压状态：高(弱超压状态最高)；如果负载阻抗变更，依预设UC1不会变更。发射器中级别，(3)低电压状态：P1较小。低；低。电脑大。输出电压不够稳定。很少使用，基准振幅调制电路在此状态下工作。临界饱和线斜率记录为SC，如下所示：例如，对应于临界状态的动态特性曲线CAD

8、取决于传输特性。这样，可以使用三极管的特性参数SC和GM解决功率放大器的相应指标。如果4.2.4谐振功率放大器的外部特性、激励源(Uim)、负载(Re)或直流电源(UBB、UCC)发生变化，则影响功率放大器的工作状态，并改变输出功率和效率。另一方面，通过调整这些外部参数，可以改变功率放大器的性能。外部参数改变时对功率放大器工作状态和性能指标的影响称为外部特性。即，1、负载性质、UBB、UBB和Uim固定时，将确定ic(IC0 IC1)。Re直接影响输出电压幅度：Re的增加，UC1增加。2，放大特性，ube，是，Uim增量：iC，0，t，低压区域中的输出电压振幅UC1m和输入，第三，调制特性，(

9、1)收集器调制特性：UCC的影响，uce，0，IC，UCC，UCC换句话说，如果使用输入信号(调制信号)代替UCC，则可以完成振幅调制，即聚合电极振幅。(2)基础调制特性：UBB的影响，UBB增加：UBB增加，iC，0，t，4，外部特性在电路调试过程中的应用，如C型谐振放大器，在临界状态下设计工作，如果实际电路的P0和C都不符合要求，应如何调整？分析：表明P0不符合要求，作业处于未压或超压状态。增加Re可以增加P0，由负荷特性表示。-低电压状态，注：UCC减少、Uc1m减少、输出功率减少，还可以：更改UCC UBB Uim以检查作业状态。4.3高频功率放大器的实际电路，基本原则：交流、直流信号

10、有各自的正常通道，相互影响尽可能小，应减少不必要的功率损耗。配置：高频放大器的实际馈电电路和各种用途的高频放大器的输入，输出端子的匹配电路。为了使谐振功率放大器正常工作，每个电极必须连接相应的馈电电源。直流供应必须遵循以下原则：1)谐振放大器的集电极馈电必须将集电极电流iC的直流分量IC0直接添加到集电极直流电源VCC(即，在直流情况下，VCC直接添加到晶体管C，E两端)，这样直流电源提供的直流电源才能全部传送到晶体管。2)，谐振电路两端仅具有基波电流分量IC1的压降(即，对于基波，电路应直接连接到晶体c，e两端)，并将转换后的交流功率作为电路负载进行传递。3)、要避免额外损失，必须保证外部电

11、路对谐波分量Icn短路。根据直流电源连接方式，集电极馈电回路分为串行馈电和并行馈电两种类型。4.3.1直流供电电路1、聚合电极供电、(1)序列供电电路表示三种连接的直流供电电路：直流电源VCC、负载电路和电源管。分布参数的影响较小。但是，LC位于直流大功率之上，安装网络部件不方便。LC是高频扼流圈Cc，是高频旁路容量，(2)和馈电回路是由三种并联连接的馈电回路：直流电源VCC、负载回路和电力管。图LC是高频扼流圈，C1是高频旁路容量，C2是直流高频容量，LC、C1、C2的选择取决于工作频率范围。LC位于直流接地电位，网络组件安装容易。但是，分布参数直接影响网络调整。2，基本馈电uBE=UBB Uimcost，C型放大器的基本偏置电压UBB为负偏置，在实际电路中经常使用自给偏置生成UBB，从而消除直流源。优点：能自动保持放大器的稳定性。有助于稳定输出电压，但对需要线性放大特性的放大器不好。基准偏置电压VBB可以单独由电压调节电源提供，单独供电不方便。因此，基准偏置经常使用自给偏置电路。4.3.2输出匹配网络1，匹配网络概述，匹配网络的作用：(1)