完整word版,高频功率放大器
(完整word版)功率放大器实验报告(终)
南昌大学实验报告学生姓名: 王晟尧 学号: 6102215054 专业班级: 通信152班 实验类型:□验证 □综合 □设计 □创新 实验日期: 实验成绩:音频功率放大电路设计一、设计任务设计一小功率音频放大电路并进行仿真。
二、设计要求已知条件:电源9±V 或12±V;输入音频电压峰值为5mV ;8Ω/0.5W 扬声器;集成运算放大器(TL084);三极管(9012、9013);二极管(IN4148);电阻、电容若干基本性能指标:P o ≥200mW (输出信号基本不失真);负载阻抗R L =8Ω;截止频率f L =300Hz,f H =3400Hz扩展性能指标:P o ≥1W (功率管自选)三、设计方案音频功率放大电路基本组成框图如下:话音放大器滤波器功率放大器话筒输出扬声器音频功放组成框图由于话筒的输出信号一般只有5mV左右,通过话音放大器不失真地放大声音信号,其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗;滤波器用来滤除语音频带以外的干扰信号;功率放大器在输出信号失真尽可能小的前提下,给负载R L(扬声器)提供一定的输出功率.应根据设计要求,合理分配各级电路的增益,功率计算应采用有效值。
基于运放TL084构建话音放大器与宽带滤波器,频率要求详见基本性能指标。
功率放大器可采用使用最广泛的OTL (Output Transformerless)功率放大电路和OCL(Output Capacitorless)功率放大电路,两者均采用甲乙类互补对称电路,这种功放电路在具有较高效率的同时,又兼顾交越失真小,输出波形好,在实际电路中得到了广泛的应用.对于负载来说,OTL电路和OCL电路都是射极跟随器,且为双向跟随,它们利用射极跟随器的优点——低输出阻抗,提高了功放电路的带负载能力,这也正是输出级所必需的。
由于射极跟随器的电压增益接近且小于1,所以,在OTL电路和OCL电路的输入端必须设有推动级,且为甲类工作状态,要求其能够送出完整的输出电压;又因为射极跟随器的电流增益很大,所以,它的功率增益也很大,这就同时要求推动级能够送出一定的电流。
23高频功率放大器-精选文档44页
振幅,它们均是 的函数。
由于回路对基频谐振,呈纯电阻RP,并联谐振回路谐振时等效电阻最 大,而对其他谐波的阻抗很小,故:只有基频电流与基频电压才能产生输
出电压,因此
uc = RPIc1mcosct = Ucmcosct
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高频功率放大器
2.按工作状态不同划分:
※低频功率放大器可工作于甲类、甲乙类或乙类(限 于推挽电路)状态; ※高频功率放大器则一般都工作于丙类(某些特殊情 况可工作于乙类)。
10
高频功率放大器
3.按放大器电流通角(放大器在一个正弦周期内 导通的角度)的不同划分:
※分为甲、乙、丙三类工作状态。
甲类放大器电流的流通角为360,适用于小信号低功率放大; 乙类放大器电流的流通角约等于180; 丙类放大器电流的流通角则小于180。
选频网络(LC谐振回路、具有选 频功能的集成模块)
高
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高频功率放大器
高频功率放大器的主要技术指标除输出功率与效率外, 还要求输出中的谐波辐射分量尽量小,以免对其他频道产 生干扰。国际间对谐波辐射规定有两个标准: (1)对中波广播来说,在空间任一点的谐波场强对基波 场强之比不得超过0.02%; (2)不论电台的功率有多大,在距电台1km处的谐波场 强不得大于50V/m。
23
高频功率放大器
2.功率关系--效率
=P0 / Pv 其中Pv为集电极直流电源提供的直流功率
(利用基极激励控制,使其转换为交流功 率) Pv=VCC IC0
PT为集电极耗散功率 PT=Pv-P0
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高频功率放大器
功率关系 集电极电压利用系数: = U cm
高频调谐功率放大器共75页文档
43、重复别人所说的话,只需要教育; 而要挑战别人所说的话,则需要头脑。— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是:在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
高频调谐功率放大器
11、不为五斗米折腰。 12、芳菊开林耀,青松冠岩列。怀此 贞秀姿 ,卓为 霜下杰 。
13、归去来兮,田蜀将芜胡不归。 14、酒能祛百虑,菊为制颓龄。 15、春蚕收长丝,秋熟靡王税。
41、学问是异常珍贵的东西,从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
(完整word版)高频谐振功率放大器课程设计说明书(word文档良心出品)
前言在通信电路中,为了弥补信号在无线传输过程中的衰耗要求发射机具有较大的功率输出,通信距离越远,要求输出功率越大。
为了获得足够大的高频输出功率,必须采用高频功率放大器。
高频功率放大器是无线电发射没备的重要组成部分。
在无线电信号发射过程中,发射机的振荡器产生的高频振荡信号功率很小,因此在它后面要经过一系列的放大,如缓冲级、中间放大级、末级功率放大级等,获得足够的高频功率后,才能输送到天线上辐射出去。
这里提到的放大级都属于高频功率放大器的范畴。
实际上高频功率放大器不仅仅应用于各种类型的发射机中,而且高频加热装置、高频换流器、微波炉等许多电子设备中都得到了广泛的应用。
本次课设报告先是对高频功率放大器有关理论知识作了一些简要的介绍,然后在性能指标分析基础上进行单元电路设计,最后设计出整体电路图,在软件中仿真验证是否达到技术要求,对仿真结果进行分析,最后总结课设体会。
工程概况高频功率放大器和低频功率放大器的共同特点都是输出功率大和效率高,但二者的工作频率和相对频带宽度却相差很大,决定了他们之间有着本质的区别。
低频功率放大器的工作频率低,但相对频带宽度却很宽。
例如,自20至20000 Hz,高低频率之比达1000倍。
因此它们都是采用无调谐负载,如电阻、变压器等。
高频功率放大器的工作频率高(由几百Hz 一直到几百、几千甚至几万MHz),但相对频带很窄。
例如,调幅广播电台(535-1605 kHz 的频段范围)的频带宽度为10 kHz,如中心频率取为1000 kHz,则相对频宽只相当于中心频率的百分之一。
中心频率越高,则相对频宽越小。
因此,高频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。
由于这后一特点,使得这两种放大器所选用的工作状态不同:低频功率放大器可工作于甲类、甲乙类或乙类(限于推挽电路)状态;高频功率放大器则一般都工作于丙类(某些特殊情况可工作于乙类)。
正文3.1课程设计目的由于高频振动器所产生的高频振动信号的功率很小,不能满足发射机天线对发射机的功率要求,所以在发射之前需要经过功率放大后才能获得足够的功率输出。
第三章 高频功率放大器
第三节 丙类高频功率放大器的折线分析法
其中,
U cm I 称为集电极电压利用系数;g1 c c1m 1 c 为波形系数。 I C0 0 c VCC
(五)几点说明 1、在ξ=1的理想条件下,
g 甲类放大器的导通角 c 1800 , 1 c 1 , 故甲类放大器的理想效率 c 50%
c 1200,输出功率最大,但效率低
c 10 ~ 150 ,效率最高,但输出功率低
因此,为了兼顾高的输出功率和高的集电极效率,通常取c 600 ~ 800
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第三节 丙类高频功率放大器的折线分析法
例3-1 某谐振高频功率放大器,其中 VCC 24V,输出功率 Po 5W , 晶体管集电极电流
2 cm
输出电压有效值
I c1m 电流有效值 2
与基波
之积
(三)集电极损耗功率
P P= P c o
直流输入功率与高频输出功率之差
(四)集电极效率
c
Po 1 U cm I c1m 1 g1 ( c ) P= 2 VCC I C0 2
首页
输出功率与直流输入功率之比
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当集电极回路调谐于高频输入信号频率时,由于回路的选择性,对集电 极电流的基波分量来说,回路等效为纯电阻 Rp 支路,其直流电阻很小,也可近似认为短路。 这样,脉冲形状的集电极电流 i 流经
C
;对各次谐波来说回路失谐,
呈现很小的阻抗,回路两端可近似认为短路;而直流分量只能通过回路电感
谐振回路时,只有基波电流才产生电压
图3-6 余弦脉冲分解系数与c 的关系
首页
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高频功率放大器3
1 C 50% C / 4 78.5% C 90%
第 3 章 高频功率放大器
链接本章文稿主页面
n( )
0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
g1 ()
1 ( ) 0 ( )
0
2( ) 3( )
20 40 60 80 100 120 140 160 180
接通过,直流分量通过电感, 均无电压。
结论:只有基波可通过,无失 真。
谐振功率放大器的原理线路
电流、 电压波形 设输入信号 ui U Im comt 则由图3.1.1得基极回路电压为 uBE VBB U Im cost
ic 转移 特性 ic –V +c o –c V
bm max
第 3 章 高频功率放大器
链接文稿主目录
3.1 谐振功率放大器的工作原理 3.2 谐振功率放大器的特性分析 3.3 谐振功率放大器电路 3.4 丙类倍频器与高效率功率放大器 3.5 宽带高频功率放大器
本章小结
第 3 章 高频功率放大器
链接本章文稿主页面
第3章 高频功率放大电路
在高频电子技术中,需要对高频信号进 行功率放大,如在无线电信号发射过程中,发
第 3 章 高频功率放大器
链接本章文稿主页面
例 3.1.1下图所示电路中,VCC = 24 V,Po = 5W, = 70 º = 0.9, , 求该功放的 C、 PD、PC、iCmax 和回路谐振阻抗Re 解: 1 1 C g1 ( ) 1.75 0.9 79% 说明:谐振回路谐 2 2 振电阻Re比较小, Po 5 是因为功放需要输 PD W 6.3 W 出较大功率。 C 0.79 Re小会使回路等效 PC PD Po (6.3 5)W 1.3 W Qe值下降。 因为Po 1 Ic1mU cm 1 iCmax1 ( )VCC 2 2
第3章高频功率放大器
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1.高频功放的负载特性 • 只改变负载电阻RL, 高频功放电流、 电压、 功率及效率η变化的特性。 • 图 3 ─ 18(b)是根据图3 ─ 18(a)而得到的功率、 效率曲线。
41
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1
RL小
U
小
c
欠压状态
Uc
RL
2
RL
RLcr
Uce min
uces
临界状态
25
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2. 高频功放的能量关系
• 在集电极电路中, 谐振回路得到的高频功率(高频一周的平
均功率)即输出功率P1为
P1
1 2
Ic1Uc
1 2
I
2
c1
RL
1 Uc2 2 RL
(3 ─ 22)
集电极电源供给的直流输入功率P0为
P0 Ic0Ec
(3─ 23)
直流输入功率与集电极输出高频功率之差就是集电极
可以得到:gcUbm ICM 1 cos
结果ic表达式又可写做:
ic
ICM
cost cos 1 cos
21
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22
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➢ 周期性集电极电流脉冲导通角为2θ;可以
分解成直流、基波(信号频率分量)和各次谐 波分量, 即
ic Ico Ic1 cost Icn cos nt
➢ 丙类γ>1.75 ,效率更高。
28
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• 分解系数α1最大值为 0.536时, 导通角为 1200,此时输出功率 最大,在甲乙类状态, 效率66%太低不可用!
• 导通角在0~150,输出
功率太0,小 2 • 极若端 =情1,况效:率可达100%
高频电子线路第3章-高频功率放大器
中间级
输出级
特点: (1)输入信号大,一般在几百毫
伏~几伏数量级 (2)一般VBB < UBZ,发射结反偏,
保证放大器工作于丙类状态。 (3)负载为LC回路,调谐于输入信号
的中心频率,选频滤波和阻抗变换 作用。 (4)采用近似的分析方法——折线法 来分析其工作原理和工作状态。
6
三、丙类高频功率放大器的工作原理
U0 VCC Ucm cosc
故动态特性的表示形式:
iC gd (uCE U0 )
uBE UBZ
iC 0
uBE UBZ
可见动态特性为折线,而不是一条直线。
21
4.动态特性的画法
iC
(一) 截距法
(1)在输出特性的 uCE 轴上取截距为
U0 VCC Ucm cosc得B点
A
•
gd
(2)u通be过m aBx点线作于斜A率点为,则gdB的A直直线线交即为
iC
iB
+
uBE
+ uCE
–
iC
iC
•
-
gc
uc
ICM
+
• • VBB
c
UBZ
uBEc c
c
ub
Ubm
设ub Ubm cost
则uBE VBB Ubm cost,VBB U BZ
iC 为尖顶余弦脉冲 ,可用傅立叶级数展开
7
uBE
UBZ
VBB
0 c
t
iB
iBmax
iC IC0 Ic1m cost (基波)
段的动态特性,则AB-BC为总动态特性
22
(二)虚拟电流法 在uCE VCC时,iC IQ
第三章高频功率放大器
分电压与电流的关系
11
二、输出功率和效率计算
功率放大器的作用原理是利用输入到基极的信号来控 制集电极的直流电源所供给的直流功率,使之转变为交流 信号功率输出去。
有一部分功率以热能的形式消耗在集电极上,成为集 电极耗散功率。表示转换能力,引入集电极效率的概念。
Pdc=直流电源供给的直流功率; Po=集电极交流输出基波信号功率; Pc=集电极耗散功率;
高频区:0.2fT<f工作<fT (考虑内部电抗、引线电感等)
20
根据理想化原理晶体管的静态转移特性可用交横轴于VBZ的 一条直线来表示(VBZ为截止偏压)。
ic gc
ic
临界线
过压区 gcr
欠压区
vB
0 VBZ
(a)
理想化折线 (虚线)
vB 0 (b)
晶体管实际特性和理想折线
vC 21
由上图可见,在饱和区,根据理想化原理,集电极电流 只受基极电压的控制,而与集电极电压无关。
故得:
cosc
VBB VBZ Vbm
必须强调指出,集电极电流ic虽
然是脉冲状,但由于谐振回路的
这种滤波作用,仍然能得到正弦
波形的输出。
ic
ic
转移
特性
ic max
理想化
–VBB
t
+c o VBZ o
–c
vB +c o –c vb
Vbm
m
vBmax
t
谐振功率放大器转移特性曲线
谐振功率放大器各部分的电压与电 流的波形图如下图所示
到最大值。这样看来, 取c=120应该是最佳通 角了。但此时放大器处
于甲乙类工作状态效率太低。尖源自脉冲的分解系数18c
(完整版)高频功率放大器毕业课程设计
高频电子线路课程设计高频功率放大器姓名:专业班级:学号:学院:指导教师:2010年6月2日摘要在通信电路中,为了弥补信号在无线传输过程中的衰耗要求发射机具有较大的功率输出,通信距离越远,要求输出功率越大。
为了获得足够大的高频输出功率,必须采用高频功率放大器。
高频功率放大器是无线电发射没备的重要组成部分,按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种,窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路,故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器;宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路,因此又称为非调谐功率放大器。
高频功率放大器是一种能量转换器件,它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出。
目录摘要 (1)一选题意义 (3)二总体方案 (4)2.1方案论证 (4)2.2甲类谐振放大器 (4)2.3丙类高功放 (5)2.4总体电路设计 (6)三各部分设计及原理分析 (6)3.1电路工作原理 (6)3.2高功放性能分析 (9)3.2.1 谐振功率放大器的动态特性 (9)3.2.2 功率放大器的负载特性 (9)3.2.3 放大器工作状态的调整 (10)四参数选择 (12)4.1设计任务要求 (12)4.2参数计算 (12)4.2.1 甲类谐振放大器参数计算 (12)4.2.2丙类功放的参数计算 (14)五电路仿真与结果分析 (16)5.1输入信号波形 (16)5.2一级甲类放大波形 (16)5.3两级甲类放大波形 (17)5.4最终输出波形 (17)六结果分析 (18)七元件清单 (19)八心得体会 (20)九参考文献 (21)一选题意义现代通信的发展趋势之一是在宽波段工作范围内能采取自动调谐技术,以便于迅速转换工作频率。
由于在发射机里的振荡器所产生的高频振荡频率很小,因此在它后面要经过一系列的放大——缓冲级、中间放大级、末级功率放大器,获得足够的高频功率后,才能馈送到天线上辐射出去。
高频功率放大器
二、基本特点
特点: ①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;
谐振功率放大器原理图
谐振于输入
信号的频率
②负载为谐振回路 取出基波分量,获 得正弦电压波形。
阻抗匹配。
高频功率放大器
三、工作原理
高频功率放大器
第三节 谐振功率放大器的折线分析法
一、谐振高频功率放大器的折线分析法
表征临界线的方程:
ic gcruce
高频功率放大器
三、集电极余弦电流脉冲的分解
1、余弦电流脉冲的表示式
当输入信号 ububmcost 时, 集电极电流 i c 的波形为余弦电流脉冲。
余弦电流脉冲表示式(由脉冲高度
IcM和通角θc决定)
ic IcMcos1ctoscocsc
导通角
cos Ubz Vbb
1、工作大信号和非线性工作状态。 2、将晶体管特性曲线理想化成为折线进行分析,称为折线分析法
二、晶体管特性曲线的理想化
1.正向传输特性曲线理想化
如图a是理想化的正向传输特性,其解析式为
ic
0 gc
ube
Ubz
UbeUbz UbeUbz
其中:gc ic ube ,称为跨导。U bz 称为理想化
特性的导通电压。
2.功能的表示方法:输出电压与输入电压的频谱相同。
二、高频功率放大器的分类
1.按工作频率分:窄带功率放大器(丙类)-------------谐振功率放大器
宽带功率放大器(甲类或乙类推挽)--非谐振‥ ‥
2.按放大器的工作类型分:甲、乙、丙、丁、戊类放大。
二、主要技术指标
1、输出功率:放大器的负载得到的功率。
其中
w第3章-1-高频功率放大器解析
收集能力充足,因此集电极电流只受
基极电流的控制,而与集电极电压无关,各条特性曲线均为平行的水平线。
ic = βib ,
利用前面:ib gb (ube Ubz ),当ube Ubz
为了下面分析方便,理想化输出特性曲线中的参变量ib改为ube, ic = βib = β gb(ube - Ubz) =gc (ube - Ubz)
1 2
I
2 c1m
R
p
1
U
2 cm
2 Rp
1 2
U
cm
I
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
c1m
U cm R p I c1m
3、晶体管集电极消耗的功率
Pc P Po
4、集电极的效率
c
Po P
1 Ucm Ic1m 2 VCC Ic0
1 2
g1
(c
)
Ucm / VCC称为集电极电压利用系数, 1(说明)
g1(c ) Ic1m /Ic0 1(c ) / 0 (c )称为波形系数
I cM
2
sin
nc cosc n cos nc sin c n(n2 1)(1 cosc )
IcM n
(c
)
α 称为余弦脉冲分解系数,α0(θc) 称为直流分量分解系数,α1(θc) 称为基波分量分解 系数,αn(θc) 称为n次谐波分量分解系数,以上系数均可查表获得。
高频电路 g1
采用类似于模拟电路的图解方法:找到两个 ic与uce的关系方程,图解两个方程的交线,即 是丙类功率放大器的动态特性。
同样我们已知三极管的输出特性,并已理 想化线性放大区: ic = gc (ube - Ubz)
只要再找到另外一个方程即可。
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- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
项目二高频功率放大器主要内容:➢基础知识➢模块介绍➢项目训练1 基础知识1.1 高频功率放大器概述顾名思义,高频功率放大器用于放大器高频信号并获得足够大的输出功率,常又称为射频功率放大器(Radio Frequency Power Amplifier)。
它广泛用于发射机、高频加热装置和微波功率源等电子设备中。
1.2 高频功率放大器的分类根据相对工作频带的宽窄不同,高频功率放大器可分为窄带型和宽带型两大类。
1. 窄带型高频功率放大器通常采用谐振网络作负载,又称为谐振功率放大器。
为了提高效率,谐振功率放大器一般工作于丙类状态或乙类状态,近年来出现了工作在开关状态的丁类状态的谐振功率放大器。
2. 宽带型高频功率放大器采用传输线变压器作负载。
传输线变压器的工作频带很宽,可以实现功率合成。
本项目主要研究谐振功率放大器。
1.3 谐振功率放大器的特点1.采用谐振网络作负载。
2.一般工作在丙类或乙类状态。
3.工作频率和相对通频带相差很大。
4.技术指标要求输出功率大、效率高。
1.4 谐振功率放大器与小信号谐振放大器的异同之处1、相同之处: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。
2、不同之处: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。
图2-1 小信号谐振放大器波形图图2-2 谐振功率放大器波形图1.5 高频功率放大器的技术指标1.输出功率:PO2.效率:η3.功率增益:A p2 模块介绍本项目主要介绍谐振功率放大器的工作原理,涉及的模块包括丙类谐振功率放大器、丁类谐振功率放大器、倍频器和宽带功率放大器。
2.1 丙类谐振功率放大器2.1.1丙类谐振功率放大器原理电路原理电路图如2-1所示图2-3 丙类谐振功率放大器LC谐振网络为放大器的并联谐振网络。
谐振网络的谐振频率为信号的中心频率。
作用:滤波、匹配。
BB V :基极直流电压作用:保证三极管工作在丙类状态。
BB V 的值应小于放大管的导通电压on U ,通常取BB V 0≤。
CC V :集电极直流电压作用:给放大管合理的静态偏置,提供直流能量。
2.1.2 丙类谐振功率放大器的工作原理i BE B C C u u i i u →→→→i u 为余弦电压, 可表示为i im u =U cos t ω则:BE BB i BB im u = V +u = V + U cos t ω根据三极管的转移特性可得到集电极电流C i ,为余弦脉冲波,如图2-4所示:图2-4 C i 波形根据傅立叶级数的理论,C i 可分解为:C C0c1c2c3cn i =I +i +i +i ++i +L L式中:C0I 为直流电流分量c1i 为基波分量,c1cm1i =I cos c t ωc2i 为二次谐波分量,c2cm2i =I cos 2c t ω cn i 为n 次谐波分量,cn cmn i =I cos c n t ω其中,它们的大小分别为:C0Cmax 0I =i ()αθ cm1Cmax 1I =i ()αθ cmn Cmax I =i ()n αθCmax i 是C i 波形的脉冲幅度,0()αθ、1()αθ和()n αθ分别为直流分解系数、基波分量分解系数和n 次谐波分量分解系数,()n αθ的大小可根据余弦脉冲分解系数表查。
C I 信号的导电角可以用下面的公式进行计算当C i 信号通过谐振网络时,由于谐振网络的作用,可得其谐振网络压降为:c cm1cm u =RI cos t=U cos t c c ωω CE CC c CC cm u =V -u =V -U cos t c ω各信号的波形如图2-5所示:图2-5 波形图功率关系: 直流功率:P V =V CC I CO 输出功率:P O = I cm1U cm 放大管功耗:P T =P V -P O效率:η= P O /P V21cos arccos onBBbmon BBbmU U U U U U θθ-≈-≈2.1.3丙类谐振功率放大器的性能分析 一、丙类谐振功率放大器的工作状态欠压状态:管子导通时均处于放大区; 临界状态:管子导通时从放大区进入临界饱和; 过压状态:管子导通时将从放大区进入饱和区;在实际工作中,丙类放大器的工作状态不但与bm U 有关,还与CC V 、BB V 和R 有关。
在丙类谐振功放中,工作状态不同,放大器的输出功率和管耗就大不相同,因此必须分析各种工作状态的特点,以及bm U 、CC V 、BB V 和R 的变化对工作状态的影响,即对丙类谐振功放的特性进行分析。
二、丙类谐振功率放大器的动态线1.基本概念:大信号的功率放大器一般采用图解法进行分析,为此就要在输出特性曲线上作出交流负载线。
由于谐振功放的集电极负载是谐振回路,且共集电极电压与集电极电流的波形截然不同,因此其交流负载线已不是直线了,是一条曲线,又称为动态线。
2.动态线的作法:三极管的输出特性曲线转上的参变量B i 换成BE u ,在BB V 、CC V 、cm U 和bm U 保持不变的情况下,假设t c ω取不同的值,根据式BE BB im u = V + U cos t ω和CE CC c CC cm u =V -u =V -U cos t c ω可得以相对应的BE u 和CE u 值,从而确定输出特性曲线上的各个“动态点”,然后依次连接各个“动态点”就可以得到动态线。
其图形如2-6所示。
图2-6 动态线3.不同工作状态的动态线如图2-7所示图2-7 不同状态的动态线4.根据动态线分析放大器的特性(1)放大器工作在过压状态时,c i 波形会出现下凹。
(2)动态线、放大器的工作状态与BB V 、CC V 、cm U 和bm U 的大小有关系。
三、丙类谐振功率放大器的特性负载特性基极调制特性调制特性集电极调制特性放大特性 1.负载特性负载特性是指BB V 、CC V 和bm U 保持不变时,放大器的性能随R 变化的特性。
(1)工作状态的变化随着R 从小变大,放大器将由欠压状态→临界状态→过压状态变化 (2)c i 波形的变化随着R 增大,c i 的变化如图2-8所示图2-8 c i 随R 变化的特性(3)cm U 、co I 、cm1I 的变化特性 如图2-9所示图2-9 cm U 、co I 、cm1I 随R 的变化(4)O P 、V P 、c P 、 的变化特性 如图2-10所示图2-10 O P 、V P 、c P 、 的变化特性2.基极调制特性基极调制特性是指放大器在R 、V CC 和U bm 不变时,随V BB 变化的特性 (1)工作状态的变化随着V BB 从小变大,放大器将由欠压状态→临界状态→过压状态变化 (2)i c 波形的变化 如图2-11所示图2-11 i c 随V BB 的变化特性(3)U cm 、I co 、I cm1的变化特性如图2-12所示图2-12 U cm 、I co 、I cm1的变化特性3.集电极调制特性集电极调制特性是指放大器在V BB 、R 和U bm 不变时,随V CC 变化的特性 (1)工作状态的变化随着V CC 从小变大,放大器将由过压状态→临界状态→欠压状态变化 (2)i c 波形的变化 如图2-13所示图2-13 i c随V CC变化的特性(3)U cm、I co、I cm1的变化特性如图2-14所示图2-14 U cm、I co、I cm1的变化特性4.放大特性放大特性是指放大器在V BB、V CC和R不变时,随U bm变化的特性(1)工作状态的变化随着U bm从小变大,放大器将由欠压状态→临界状态→过压状态变化(2)i c波形的变化如图2-15所示图2-15 i c随U bm的变化特性(3)U cm、I co、I cm1的变化特性如图2-16所示图2-16 U cm、I co、I cm1的变化特性2.1.4丙类谐振功率放大器的电路一、丙类谐振功率放大器电路的构成原则谐振功放的集电极馈电电路,应保证集电极电流ic 中的直流分量Ic0只流过集电极直流电源V CC(即:对直流而言,V CC应直接加至晶体管c、e两端),以便直流电源提供的直流功率全部交给晶体管;还应保证谐振回路两端仅有基波分量压降(即:对基波而言,回路应直接接到晶体c ,e两端),以便把变换后的交流功率传送给回路负载;另外也应保证外电路对高次谐波分量icn呈现短路,以免产生附加损耗。
以图2-17示意说明图2-17 集电极馈电电路的构成原则a 直流通路b 基波通路c 高次谐波通路谐振功放的基极馈电电路的组成原则与集电极馈电电路相仿。
第一,基极电流中的直流分量IB0只流过基极偏置电源(即VBB直接加到晶体管b ,e两端)。
第二,基极电流中的基波分量ib1只流过输入端的激励信号源,以便使输入信号控制晶体管的工作,实现放大。
以图2-18示意说明图2-18 基极馈电电路的构成原则a 直流通路b 基波通路二、丙类谐振功率放大器电路的类型:输入端的直流馈电电路和匹配网络丙类谐振功率放大器的电路包含输出端的直流馈电电路和匹配网络三、丙类谐振功率放大器的直流馈电电路直流馈电电路是指把直流电源馈送到晶体管各极的电路。
它包括:串联馈电电路集电极馈电电路并联馈电电路串联馈电电路基极馈电电路并联馈电电路1.集电极馈电电路图2-19 集电极馈电电路a 串馈电路b 并馈电路2.基极馈电电路图2-20 基极馈电电路a 串馈电路b 并馈电路3.基极自给偏置电路图2-21 基极自给偏置电路四、丙类谐振功率放大器的匹配网络在谐振功率放大器中,为满足结它的输出功率和效率的要求,并有较高的功率增益,除正选择放大器的工作状态外,还必须正确设计输入和输出匹配网络。
输入和输出匹配网络在谐振功率放大器中的连接情况如图2-22所示。
无论是输入匹配网络还是输出匹配网络,它们都具有传输有用信号的作用,故又称为耦合电路。
对于输出匹配网络,在求它具有滤波和阻抗变换功能,即滤除各次分量,使负载上只有基波电压;将外接负载R变换成谐振功放所要求的负载电阻R,L以保证放大器输出所需的功率。
因此,匹配网络也称滤波匹配网络。
对于输入匹配网络,要求它把放大器的输入阻抗变换为前级信号源所需的负载阻抗,使电路能从前级信号源获得尽可能大的激励功率。
图2-22 匹配网络2.2 丁类谐振功率放大器高频功率放大器的主要问题是如何尽可能地提高它的输出功率与效率。
丙类谐振放大器就是依靠减小管子的导通时间(或半导通θ)来提高放大器效率。
但是θ的减小是有一定限度的,因为θ太小时,效率虽然很高,但1cm I 因下降太多,导致输出功率反而下降。
要想维持1cm I 不变,就必须加大激励电压,这又可能因激励电压过大,而引起管子的反向击穿。