谐振功率放大器的工作原理剖析
2.1_谐振功率放大器的工作原理
pL
RP L RC 为谐振电阻 QP
V I CP 0 1
p L
R
Rp
p L
RppC
Rp
Rp
C L
I LP
1 j pCV0 j pCI S Rp j pCI S QP jQP I S j pC PC Q L I ( R j L ) V j L S P P jQ I V 0 P 0 P P S j P L
1 2 LC
Y 1 CR 1 j C G jB z L L
V s
I
阻抗或导纳
z = R + jx = R+j (L-
谐振频率
Vo L R C
o
1 LC
,
fo
p
1 LC
,G
Is +
品质因数Q
Is
0
谐振时回路端电压
1 G P j C L
Q1
R I /G o I v s p s P
p
Q2
由此可作出谐振曲线
Is / Y Gp v N( f ) o I s / Gp Y v
pL
R
1 1 1 j Gp j C 1 jQ p p L p
通常把没有接入信号源内阻和负载电阻时回路本身的Q值 叫做无载Q（空载Q值） 如式 o L Q Qo R 通常把接有信号源内阻和负载电阻时回路的Q值叫做有载QL, 如式 0 L QL R RS RL 可见 QL Q 结论：串联谐振回路通常适用于信号源内阻Rs很小 (恒压源） 和负载电阻RL也不大的情况。
高频谐振功率放大器的基本工作原理
高频谐振功率放大器的基本工作原理高频谐振功率放大器是一种常用于无线通信和射频系统中的放大器，其基本工作原理是通过谐振电路和功率放大器的相互配合来实现信号的放大。
本文将介绍高频谐振功率放大器的基本构成和工作原理。
一、高频谐振功率放大器的构成高频谐振功率放大器主要由三个部分组成：输入谐振电路、功率放大电路和输出谐振电路。
输入谐振电路是用来接收输入信号并将其滤波、匹配到功率放大器的。
它通常由电容和电感组成的谐振回路构成，能够选择性地传输特定频率的信号。
功率放大电路是用来放大输入信号的。
它通常采用晶体管或管子放大器等器件，通过输入电压的调节来实现信号的放大，同时也可以调节放大器的增益和输出功率。
输出谐振电路是用来匹配和传输已放大的信号到输出负载的。
它通常也由谐振回路组成，能够将功率放大后的信号传输到负载上。
二、高频谐振功率放大器的工作原理高频谐振功率放大器的工作原理基于谐振电路的特性和功率放大器的线性放大特性。
首先，输入信号经过输入谐振电路后，可以选择性地通过特定频率的谐振回路，其他频率的信号会被滤波掉。
这样就能保证只有特定频率的信号能够进入功率放大器进行放大。
然后，经过谐振回路的输入信号进入功率放大电路。
功率放大电路通常采用线性放大器，其输入电压的大小决定了输出信号的放大倍数。
通过调节输入电压的大小，就可以实现对输出信号的放大程度的控制。
最后，放大后的信号经过输出谐振电路，并传输到输出负载上。
输出谐振回路起到了匹配和传输的作用，能够将功率放大后的信号有效地传输给负载。
三、高频谐振功率放大器的优势高频谐振功率放大器具有以下优势：1. 高效性：通过谐振电路的匹配和能量传输，以及功率放大器的线性放大特性，高频谐振功率放大器能够实现高效率的信号放大，提高系统的整体效能。
2. 稳定性：谐振回路能够选择性地传输特定频率的信号，并且能够稳定地工作在谐振状态下，使得输出信号的幅度和频率更加稳定。
3. 可调性：通过调节输入信号的电压，可以实现对输出信号的放大倍数和功率的可调。
谐振功率放大器的工作原理
课题：4.1 概述4.2 谐振功率放大器的工作原理教学目的：1.了解高频功率放大器的基本概念和类型2.掌握高频谐振功率放大器的特点3.掌握高频谐振功率放大器的工作原理教学重点：高频功率放大器的基本概念和类型高频谐振功率放大器的特点教学难点：高频谐振功率放大器的工作原理教学方法：讲授课时：2学时教学进程单元四功率放大器概述及电路4.1 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。
一、高频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。
二、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。
三、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:Ap4.2 谐振功率放大器的工作原理一、丙类谐振功率放大器电路电路图如4-1所示图4-1 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。
VBB:基极直流电压作用:保证三极管工作在丙类状态。
V BB 的值应小于放大管的导通电压Uon；通常取VBB≤0。
VCC：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。
二、丙类谐振功率放大器的工作原理ui→u BE→i B→i C→u Cui为余弦电压，可表示为u i=U im COSωc t则：u BE= V BB+u i= V BB+ U im COSωc t根据三极管的转移特性可得到集电极电流i C，为余弦脉冲波，如图4-2所示：图4-2 i C波形根据傅立叶级数的理论，i C可分解为：i c=Ico+iC1+i C2+i C3+………+i Cn+………式中：Ico为直流电流分量iC1为基波分量；i C1=I cm1COSωc tiC2为二次谐波分量；i C2=I cm2COS2ωc tiCn为n次谐波分量；i Cn=I cmn COSnωc t其中，它们的大小分别为：Ico=i Cmax·α0（θ）Icm1=i Cmax·α1（θ）Icmn=i Cmax·αn（θ）iCmax是i c波形的脉冲幅度。
谐振功率放大器原理分析
丙类选频网络高来自5、射频功放的分析方法
高频功放工作于大信号的非线性状态，用解析法 分析较困难，故工程上普遍采用近似的分析方法。 用图解法或折线近似分析法来分析功率放大器。
射频功放的分析方法
图解法： 利用电子器件的特性曲线对它的工作状态进行计算。
1
射频功放的分析方法
2
射频功放的分析方法
2
功放管的保护
2
射频功率放大器的分类
3
射频功率放大器的主要技术指标
1
射频功率放大器的用途
5
射频功放的分析方法
4
射频功率晶体管的选择与保护
2.2高频谐振功率放大器
谐振功放与低频功放的区别
工作频率
相对带宽
工作状态
负载
效率
低频功放
低（20Hz-30KHz）
宽
甲类、推挽乙类
无调谐负载 阻性
低
高频功放
高 （一个工作频率 ）
折线近似分析法： 用折线来表示电子器件的特性曲线。 大信号工作条件下高频功放折线近似为理想化特性曲线的原理：
例：3DA21型晶体管的静态特性曲线
VBZ理想化晶体管的导通电压或称截止电压。gc 正向传输特性的斜率
VBZ
在饱和区，集电极电流只受集电极电压 的控制，而与基极电压无关。 该斜线称为饱和临界线
03
因此又称为谐振功率放大器。
04
按电流导通角不同分为：甲类、甲乙类、乙类、丙类。
05
射频功放大多工作于丙类，采用谐振回路做负载。
06
按工作状态分为：线性放大和非线性放大
07
射频功放通常工作于非线性放大状态，具有较高的效率。
2、射频功率放大器的分类
谐振功率放大器的工作原理
谐振功率放大器的工作原理
1.谐振电路：谐振功率放大器通常由一个谐振电路和一个放大器组成。
谐振电路是一个能够在谐振频率上有较高阻抗、在其他频率上有较低阻抗
的电路。
它可以由电感器和电容器等元件组成。
谐振电路的谐振频率通常
与输入信号的频率相匹配。
2.输入信号：输入信号首先进入谐振电路，如果输入信号的频率与谐
振电路的谐振频率不匹配，谐振电路会对输入信号的通过产生阻抗。
仅当
输入信号的频率与谐振电路的谐振频率一致时，谐振电路的阻抗才会较低，从而使信号得以通过。
3.放大器：通过谐振电路的筛选，只有与谐振电路的谐振频率相匹配
的信号得以通过，进入放大器。
放大器会对输入信号进行放大处理。
放大
器可以采用不同的工作原理，例如晶体管、场效应管等。
它能够将输入信
号的幅度进行放大，使得输出信号的功率大于输入信号的功率。
4.输出信号：经过放大器放大后的信号被输出。
由于输入信号已经通
过谐振电路的筛选，使得仅有与谐振频率匹配的信号得以通过放大器，所
以输出信号的频率与输入信号的频率是相同的。
不同的是输出信号的幅度
更大，即实现了信号的放大。
总的来说，谐振功率放大器的工作原理就是通过谐振来选择输入信号
中与谐振频率匹配的信号，然后经过放大器进行放大处理，最终输出信号。
这种放大方式适用于对特定频率的信号进行放大，具有较高的放大效率和
较低的失真。
在一些需要对特定频率信号进行放大的应用中，如无线通信、射频放大等，谐振功率放大器得到了广泛的应用。
谐振功率放大器详解
Re
= ω02 Lr 2
RL
=
Lr Ct RL
式中， Ct
=
CrCL Cr + CL
—— 回路总电容
Qe = ω0 Lr / RL —— 回路有载品质因数
(2) 对非基波分量 谐振回路对 iC 中的其它分量呈现的阻抗均很小，平 均分量和各次谐波分量产生的电压均可忽略。
结论：回路上仅有由基波分量产生的电压vc，因而 在负载上可得到所需的不失真信号功率。
2. 集电极电流 ic
若忽略基区宽度调制效应及管 子结电容的影响，则在输入信号电 压 vb (t ) = Vbmcosωst 的作用下， 根据 vBE = VBB + vb (t ) = VBB + Vbmcosωst ， 在静态转移特性曲线 (ic～vBE)上画 出的集电极电流波形是一串周期重 复的脉冲序列，脉冲宽度小于半
个周期。用付里叶级数可将电流 脉冲序列分解为平均分量、基波 分量和各次谐波分量之和，即
iC = IC0 + ic1 + ic2 + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅
= IC0 + Ic1mcosωst + Ic2mcos2ωst + ⋅ ⋅ ⋅
3. 输出电压 vo (1) 对基波分量 由于集电极谐振回路调谐在输入信号频率上，因而 它对 iC 中的基波分量呈现的阻抗最大，且为纯电阻，称 为谐振电阻，在高 Q 回路中，其值 Re 近似为
在谐振功率放大器中，它的管外电路由直流馈电电
路和滤波匹配网络两部分组成。
2.1.1 丙类谐振功率放大器
1. 电路组成 ZL —— 外接负载，呈阻抗性，用 CL 与 RL 串联等 效电路表示。 Lr 和 Cr ——匹配网络， 与 ZL 组成并联谐振回路。调 节 Cr 使回路谐振在输入信号 频率。
谐振功率放大器的工作原理负载特性
用于对某些载波信号频率要求变化范围大的短
波，超短波电台的中间各级放大级，以免对不同 fc 的繁琐调谐。工作在甲类。
主讲 元辉
4.1
线将其辐射到空间。
与小放！
主讲 元辉
高 频 电 子 线 路
1．分类
① 按照负载分：
窄带高功放：LC回路作输出负载，又称谐振功率放大器， 工作于乙类或丙类状态，具有放大、选频滤波作用。 宽带高功放：用传输线变压器或者其他宽带匹配网络作输出负 载，不具备选频滤波作用。工作于甲类状态。
② 按工作状态分 甲类状态——集电极电流导通角 =180o o 乙类状态 —— 集电极电流导通角 = 90 ；线性放大， 放大等幅信号。 丙类状态——集电极电流导通角 <90o；放大等幅载 波及已调波。 （工作状态的划分动画） 主讲 元辉
4.1
高 频 电 子 线 路
高 频 电 子 线 路
第四章 高频功率放大器
本章重点： 谐振功率放大器的工作原理；负载特性；
调制特性；放大特性。
难 点：
谐振功率放大器的折线分析方法；
功率合成与功率分配器的工作原理分析 。
主讲 元辉
4.1
高 频 电 子 线 路
4.1 概述
功率放大器的概念： 在输入信号i 的控制下，将直流电源提供的直流功 率的一部分变换成按输入信号规律变化的交流功率，提供 给负载。 高频功率放大器的作用： 对高频已调波信号进行线性功率放大，然后经过天
2.1谐振功率放大器的工作原理
2.1谐振功率放大器的工作原理谐振功率放大器是一种常见的电子电路，用于放大输入信号的功率。
它的工作原理基于谐振现象和功率放大原理。
本文将详细介绍谐振功率放大器的工作原理，并探讨其在电子领域中的应用。
谐振功率放大器的工作原理可以分为两个关键部分：谐振电路和放大电路。
1. 谐振电路谐振电路是谐振功率放大器中起到关键作用的部分，它通过与输入信号的频率进行匹配来实现最大功率传输。
谐振电路通常由一个电感和一个电容组成，构成一个谐振回路。
谐振电路可以分为串联谐振和并联谐振两种形式。
（1）串联谐振电路串联谐振电路是指电感和电容串联连接的谐振回路。
在串联谐振电路中，当输入信号的频率接近谐振频率时，电感和电容的阻抗将呈现出共振状态，此时电路的阻抗最小。
而当输入信号的频率偏离谐振频率时，电路的阻抗将逐渐增大。
通过选择合适的电感和电容数值，可以使得输入信号在谐振频率附近得到最大功率传递。
（2）并联谐振电路并联谐振电路是指电感和电容并联连接的谐振回路。
在并联谐振电路中，当输入信号的频率接近谐振频率时，电感和电容的阻抗将呈现出共振状态，此时电路的阻抗最大。
而当输入信号的频率偏离谐振频率时，电路的阻抗将逐渐减小。
通过选择合适的电感和电容数值，可以使得输入信号在谐振频率附近得到最大功率传递。
2. 放大电路放大电路是谐振功率放大器中负责信号放大的部分，其主要目的是将输入信号的功率放大到更高的水平。
放大电路通常由一个或多个放大器组成，放大器可以采用各种不同的结构和技术，例如晶体管放大器、场效应管放大器等。
放大电路中的放大器将输入信号的功率进行放大，并输出到负载电路中。
放大器的设计需根据谐振电路的特性和需求来选择，以保证输出信号的质量和稳定性。
3. 谐振功率放大器的应用谐振功率放大器广泛应用于各个领域，特别是在射频和微波领域中。
它在通信领域中被用于信号放大和传输，可用于增强信号传输的距离和质量。
在雷达系统中，谐振功率放大器可用于提高雷达信号的功率，提高系统的探测距离和灵敏度。
第2章 谐振功率放大器
2 2
iC
iC
2
ic1
iclm
iCmax
t
0
2
2
t
输出近似为不失 真的余弦电压
第2章谐振功率放大器
如果将高 Q 值负载回路调谐在信号的 n 次谐波上， 则输出的将是该n次谐波电压，此时电路变成为n倍 频器。即
ucn = IcnmRecos nωt = Ucnmcos nωt
当参数UBB 、 Ub m 、 UCC和Ucm ( Re )选定后，动特性曲 线便确定了。该动特性曲线和相应ic波形可以通过ωt 三个特
殊取值下的交点C 、 A 、 D画出，即
第2章谐振功率放大器
C点：ωt =0 时，uBE= uBEmax=UBB+Ubm与 uCE=uCEmin= UCC - Ucm的 交点；iC= iCmax
iC
uBE=UBB+ Ubmcosωt
uBE
A点：ωt = θ时, uBE= UBE(on)与 uCE= UCC -Ucmcosθ的交点， ic=0
D点：ωt = 180o时,
i Cmax
C
u BEmax
ωt =0
Ubm
0
UBE(on) A U CC u CEmin
D
uCE
ωt =θ
0
UBB
θ
ωt
0
2.2 谐振功率放大器的工作状态分析
1. 谐振功放在近似条件下的图解—动特性曲线
2. 谐振功放的三种工作状态及判别 3. 谐振功放主要性能指标的估算方法
第2章谐振功率放大器
低频功放和谐振功放所放大的信号区别
u
U S ( )
低频 功放
第3章 谐振功率放大器
3.2.2 丙类谐振功率放大器的 性能分析
（2）谐振功率放大器的动态特性 谐振放大器的工作状态是由负载阻抗RC、激励电压ub、 供电电压VCC、VBB等4个参量决定的。为了阐明各种工 作状态的特点和正确调节放大器，就应该了解这几个参量 的变化，会使放大器的工作状态发生怎样的变化。 动态特性是相对于静态特性而言的。静态特性是晶体管在 无负载阻抗的条件下获得的。如果集电极电路有负载阻抗， 则改变ube使ic变化时，由于Re上有电压降，就必然同时 引起uce的变化，这种考虑RC的作用所获得的uce、ube 与ic的关系曲线就叫做放大器的动态特性曲线。最常用的 是ic-uce关系的动态特性，有时也叫负载线。由于晶体管 特性曲线实际上不是直线，且各曲线间的间距也不相等， 因此，实际的动态特性曲线也不会是直线。
图3-5 晶体管实际特性和理想折线
3.2.2 丙类谐振功率放大器 的性能分析
图3-5(b)所示中的临界线在分析计算中有很大意义，它代表饱 和区特性的斜率，是输出特性各折线饱和转折点的联线。临 界线的左侧为饱和区（过压区），右侧为放大区（欠压区）。 在高频功率放大器中，常常根据集电极是否进入饱和区，将 放大器的工作状态分3种，即一种称欠压工作状态，集电极最 大点电流在临界线的右方，交流输出电压较低且变化较大； 第二种称过压工作状态，集电极最大点电流进入临界线之左 的饱和区，交流输出电压较高且变化不大；第三种称临界工 作状态，是欠压和过压状态的分界点，集电极最大点电流正 好落在临界线上。因此临界线的方程，即临界线的斜率是十 分重要的。 需要说明的是：如果是利用管子的静态特性来获得理想化折 线，这只适用于工作频率较低的情况（f＜0.5fβ）。另外，输 入特性在理想折线的拐点VD附近，折线与实际特性相差甚大。 因此，随着输入信号幅度的减小，分析与计算的误差将会增 大，也就是说，高频功率放大器的折线分析法是不适于小信 号工作状态的。
谐振功率放大器动态特性分析
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
分析
• 谐振功率放大器概述 • 谐振功率放大器动态特性分析方法 • 谐振功率放大器动态特性参数 • 谐振功率放大器动态特性影响因素
目录
CONTENTS
• 谐振功率放大器动态特性优化设计 • 谐振功率放大器动态特性实验研究
频率稳定性
放大器在不同工作条件下保持输出频率不变的能 力。频率稳定性对于通信、雷达等应用领域尤为 重要。
输出稳定性
放大器在受到干扰或负载变化时保持输出信号质 量的能力。输出稳定性对于高可靠性、高稳定性 要求的系统至关重要。
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW ERA
04
实验结果分析
频率响应
测量谐振功率放大器的频率响应，分析其在不同 频率下的增益和相位特性。
瞬态特性
观察放大器在输入信号跳变时的输出响应，分析 其瞬态性能。
稳定性分析
测试谐振功率放大器的稳定性，分析其工作范围 和稳定性裕量。
结果与讨论
结果
通过实验测量和分析，得出谐振功率放大器的频率响 应、瞬态特性和稳定性等动态特性数据。
功率增益
输出功率与输入功率的比值，反映了放大器对信号功率的放大能力。功率增益通常以分贝（dB）为单位表示。
效率参数
效率
放大器输出功率与输入功率的比值，表示放大器对能量的利用效率。效率通常以百分比表示。
最大效率
在特定工作条件下，放大器所能达到的最大效率。最大效率是设计放大器时追求的重要指标，可以提 高设备的能源利用效率和可靠性。
谐振功率放大器动态特性影响因素
负载阻抗的影响
高频谐振功率放大器实验报告
高频谐振功率放大器实验报告一、实验目的本次实验的目的是理解高频谐振电路的工作原理，以及掌握高频谐振功率放大器的设计、测试和调试方法。
二、实验器材本次实验所需的器材有：1.信号发生器2.谐振电路3.功率放大器4.示波器5.负载三、实验原理1.高频谐振电路的原理高频谐振电路是利用电容和电感构成谐振回路，当电路频率与谐振频率相同时，电路呈现出较大的阻抗，使得谐振电路的输出电压和输出功率得到显著提高。
2.高频谐振功率放大器的原理高频谐振功率放大器是将谐振电路和功率放大器组合在一起，实现对输入信号的放大。
其输入信号经过谐振回路谐振后，输出到功率放大器，通过功率放大器进行放大，最终输出到负载。
四、实验过程1.搭建高频谐振功率放大器电路首先，将信号发生器连接到谐振电路的输入端，谐振电路的输出端连接到功率放大器的输入端，功率放大器的输出端连接到负载。
然后，根据实验要求调整信号发生器的频率，并观察谐振电路的输出波形，以及功率放大器的输出波形。
2.测试谐振频率通过改变电容和电感的数值，调整谐振电路的谐振频率。
在调整过程中，使用示波器观察输出波形，并记录谐振电路的谐振频率。
3.测试输出功率根据实验要求，改变负载的阻抗，测试功率放大器的输出功率，并记录输出功率随负载变化的曲线。
五、实验结果在实验过程中，我们对高频谐振功率放大器进行了测试和调试，并获得了以下实验结果：1.谐振频率为8MHz，放大倍数为10。
2.随着负载阻抗的增加，输出功率逐渐下降，最大输出功率为5W。
3.在工作频率附近，输出波形呈现出较高的稳定性和准确性。
六、实验结论通过本次实验，我们理解了高频谐振电路的工作原理，以及高频谐振功率放大器的设计、测试和调试方法。
并成功完成了谐振频率和输出功率的测试，为下一步的实验奠定了基础。
7.2谐振功率放大器的原理与应用.
7.2.1
谐振功率放大器的原理与应用
谐振功率放大器
（Resonate Power Amplifier）的工作原理 一．谐振功率放大器 的工作原理分析 图7.2.1(a)(b)分别为发 送设备的中间放大级和末级 放大器（rA、 C A为天线等效电 路),(c)为相应的原理电路。
图7.2.1 丙类谐振放大器的电路组成
图7.2.7 负载变化对放大器工作状态的影响
⑶对 iC的影响：
ic max略微减小， 却几乎不变， 欠压状态到临界状态：
I c1m 和 I c 0 也几乎不变。
图7.2.1 丙类谐振放大器的电路组成
（放大器工作原理动画）
7.2.1
放大器的工作状态由偏置电压VBB 的大小决定 当 VBB VBEQ VBE (on )时 为甲类状态； 当VBB VBEQ VBE (on )时 为乙类状态； 当VBB VBEQ VBE ( on )时 为丙类状态。
BE VBB b VBB Vbm cos t
电路的工作波形如图 7.2.2所示。晶体管的集电 极电流 iC 为周期性的余弦 脉冲。
图7.2.1 丙类谐振放大器的电路组成
iE 实际上，工作在丙类状态的晶体管各极电流 iB、iC、
均为周期性余弦脉冲，均可以展开为傅立叶级数。
7.2.1
（集电极电流电压图解法分析动画）
7.2.1
其中，iC 的傅立叶级数展开式为
iC IC 0 I c1m cos t I c 2m cos 2t ……
I c 2 m、…、 IC 0 、 I c1m 、 式中， I cnm 分别为集电极电流的直流分
量、基波分量、以及各高次谐波分量的振幅。
PD VCC IC 0
高频谐振功率放大器的基本工作原理
深圳大学实验报告课程名称：实验项目名称：学院：专业：指导教师：报告人：学号：班级：实验时间：实验报告提交时间：教务处制一、实验目的1.熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统。
2.熟悉高频谐振功率放大器的基本工作原理，三种工作状态，功率、效率计算。
3.了解集电极电源电压VCC与集电极负载变化对谐振功率放大器工作的影响。
二、实验仪器：实验板2（丙类高频功率放大电路单元）双踪示波器AS1637函数信号发生器（用作为高频信号源）万用表三、实验原理：1．高频谐振功率放大器原理高频谐振功率放大器原理电路如图3-1所示。
图中，L2、L3是扼流圈，分别提供晶体管基极回路、集电极回路的直流通路。
R10、C9产生射极自偏压，并经由扼流圈L2加到基极上，使基射极间形成负偏压，从而放大器工作于丙类。
C10是隔直流电容，L4、C11组成了放大器谐振回路负载，它们与其他参数一起，对信号中心频率谐振。
L1、C8与其他参数一起，对信号中心频率构成串联谐振，使输入信号能顺利加入，并滤除高次谐波。
C8还起隔直流作用。
R12是放大器集电极负载。
2．高频谐振功率放大器电路高频谐振功率放大器电路如图3-2所示，其第3级部分与图3-1相同。
BG1、BG2是两级前置放大器，C2、C6用以调谐，A、B 点用作为这两级的输出测试点。
BG3为末级丙类功率放大器，当K4断开时可在C、D间串入万用表（直流电流档），以监测IC0值。
同时，E点可近似作为集电极电流iC波形的测试点（R10=10Ω，C9=100pF，因而C9并未对R10构成充分的旁路）。
K1~K3用以改变集电极负载电阻。
四、实验步骤：1.实验准备⑴在箱体右下方插上实验板2（丙类高频功率放大电路单元）。
接通实验箱12V5V电源指示灯点亮。
⑵把实验板2右上方的电源开关（K5）拨到上面的ON位置，就接通了+12V 电源（相应指示灯亮），即可开始实验。
⑶AS1637输出频率为10.7MHz、峰-峰值为80mV的正弦波，并连接到实验板2的输入（IN）端上。
谐振功率放大器的工作原理
iC
甲 IC0
2
类
3 t
O
iC
乙
2
t
类O
3
结论：降低静态功耗，即 减小静态电流，即可提高
效率c。这样，在给定P=
时，Po就会增大。
vi= V0msinωt
6.2 谐振功率放大器的工作原理
2. 谐振功放的工作原理
iC
Tr2
T
Tr1
vB
vb
vb
vC
L
C vc
RL
VBB
VCC
谐振功放原理图
电路组成：输入回路、 晶体管T（作为开关） 和LC选频网络（作为T 的负载）。
在小半周 期内导通，
c
iC max
2c
t
因而iB为
vC
vC VCC Vcm cost
脉冲电流。
放大后的 VCC iC也为脉
vC m ax
冲电流。
vC m in
t
vC很大，但截止，
∴功耗为0。
导通时vC很小， 因而功耗很小。
Pc
1 T
T
0 vC iCdt
6.2 谐振功率放大器的工作原理
问题：脉冲状的 iC 如何转换为正弦波的 vc ？ 解决：依据周期函数的傅里叶级数分解理论
分之几），可以认为是短路的。因此，虽然iC是脉冲状， 但回路两端的电压以及由该电压所产生的回路电流仍
然是正弦波。
尽管晶体管工作在非线性状态，造成
结 论
iC与 vB 波形不一致，但通过谐振负载 可使得输入、输出的电压波形一致，
从而完成“放大”任务。
6.2 谐振功率放大器的工作原理
iC
（选频回路两端等效阻抗分析）
6.2谐振功率放大器的工作原理P2000
iC
iC
-VBB
O
VBZ
Vbm
vB vb
O 2θc
ωt
将转移特性曲线线性段 近似化为一条直线， 近似化为一条直线，交横 轴于V 称为截止电压。 轴于VBZ，称为截止电压。 输入信号为 一交流正弦波v 一交流正弦波vb。 2θ 是在一周期内的集 电极电流的流通角， 电极电流的流通角， θc 通角θ 通角θc对应的值为 为半流通角( 为半流通角(亦有称为截 Vbm ，本教材称为通角。 止角)cosθc=VBZ+VBB。 止角)cos本教材称为通角。
-
iB iC
+
+
vB iE
- +
vC C
+ p
L
输 出
VBB
VCC
高频功率放大器的基本电路 iC、vC
T/2 π
流通角2 显然小于180º 流通角2θc显然小于180º，即 晶体管的导通时间必须小于 T/2，或说集电极输出电流iC T/2，或说集电极输出电流i 的波形不到半个正弦波。 的波形不到半个正弦波。
谐振功率放大器的工作原理
4、脉冲iC产生正弦波vC的物理过程 脉冲i 产生正弦波v
谐振功率放大器的工作原理
▶获得高效率所需的条件内容结束页
一、获得高效率所需的条件
4、脉冲iC产生正弦波vC的物 脉冲i 产生正弦波v 理过程 iC通过傅里叶级数展开得： 通过傅里叶级数展开得： iC=IC0+Icm1cosωt+Icm2cos2ωt+ cosωt+ cos2ωt+ +……+ Icmncosnωt+…… cosnωt+……
结束 返回
谐振功率放大器的工作原理
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vB iE
+
vC -C
L
输 出
-+ - +p
VBB
VCC
高频功率放大器的基本电路
iC、vC
T/2 π
O
θc
ωt
2θc
本继页续完
一、获得高效率所需的条件
5.2 谐振功率放 大器的工作原理
3、通角θc的计算
截止电压 输入信号为 一交流正弦波vb。 2θc是在一周期内的集 电为极半通电流角流通θc的角对流(应亦通的称角值为，为截θ止c 角V)b，mc本os教θc=材V称BZ+为V通BB角。。
我们需要的信号成分。放大电 路中的LC回路就谐振在这个频
IC0
ωt
率上，形成一个以ω为中心的带 通滤波器，选出频率为ω的电压。
O
θc
2θc
对谐波成分进行了衰减。
本继页续完
二、各种功率关系
5.2 谐振功率放 大器的工作原理
本内容主要讨论电路中三
功21率、、P输直= 出流P功=电=V率压CPVCIoC（CC0提亦供即的个LC直功回流率供P=电的、v源直Pb+-oV流和C电+PCi-B在cv的流B+一ii表为CE-个达平-工v+-式均CC作。电+周流期pILC内0。提输出
所以 Vbmcosθc=VBZ+VBB
cosθc=V—B—ZV+b—Vm B—B θc=arccos(—VB—ZV+b—VmB—B )
-VBB
O VBZ
2θc
Vbm
iC、vC
O
θc
5.2 谐振功率放 大器的工作原理
iC
vB O ωt
vb
2θc
转移特
性曲线
T/2 π
ωt 2θc 本继页续完
一、获得高效率所需的条件
一个周期内晶体管只在此流 通角2θc内损耗功率，这是vC的 最小值区间，显然晶体管的耗 散功率是最小的，ηc较大。
vb+-
iB iC
+
vB -
+
vC -C
L
输 出
波电高V-如形路频B+功B果如中iE率使图vC放与晶所-大Vi体示CC器C是+管(的注反基的p意相本v，C电的和共路)i。C射的
iC、vC
转移特 iC
iC
性曲线
-VBB
O VBZ
vB
O ωt
2θc
vb
2θc
Vbm
iC、vC 只这在是2这倍个通区角域Tθπ/里c2。 产生iC
O
θc
2θc
ωt 本继页续完
一、获得高效率所需的条件
3、通角θc的计算
iC
因为 vb=Vbmcosωt 在通角处有 ωt =θc 由图得，在ωt=θc处的vb
值为VBZ+VBB。
由此可解释为什么
5.2 谐振功率放 大器的工作原理
也号理上是i频第Ci4过+C=、式i通…二率CI程C其脉中过…0项相+平冲的傅+II同cc均miImI里C的c1C1m产c值c0叶on是基oc生ss。oω级ωi波si正C正tCnt的+数是成是ω弦I弦直c展t与分脉m+波波2流…开输c，冲电ov成…C得s入正电压2的分ω：信是流。物t，+而v值C却v由是b+-是此很高看小i+CiV-频Bv、出的BB功+Bv。iii率CCCE-的放-平v大+-VCCC器均C+的基Tpπ/本L2 电路输出
+……+ Icmncosnωt+……
IC0
ωt
O
θc
2θc
本继页续完
二、各种功率关系
5.2 谐振功率放 大器的工作原理
1、直流电压VCC提供的直流 功率P=
P==VCCIC0
2、输出功率Po（亦即LC回 路吸取的功率）
Po=—V22R—cmP= —21 I2cm1RP =—12 VcmIcm1
3、晶体管的耗散功率Pc Pc=P=-Po
路吸取的功率）
VBB
VCC
分以因I输Pcom==为出1—Ic12c功Lo1sIVCωc率mc回1t1=才PV路√—Iocc产只￣mm2只—1生需对·√V—电考￣ic2Cm—压虑的v此基c ，项波所。成 谐振时LC回路的谐振电阻为
高频功率放大器的基本电路 iC、vC
T/2 π
RP，RP=Vcm/Icm1。 iiCC的=PIC傅o0=+里—V2I2cR叶—mcm1Pc级=o—s数21ωIt展2+cIm开c1mR式2cPo：s2ωt+
5.2 谐振功率放 大器的工作原理
1、高效大功率输出的讨论 由能量守恒：
P== Po+ Pc
定义集电极效率：
ηc=—PP—=o
=—P—o Po+ Pc
将结上论散o=会功—提1率-η—高ηPccc。，Pc这则样集，电在极给效
定P结=时论，二晶：体如管果的维交持流晶输体出管功的 率集P电o就极会耗增散大功。率Pc不超过额定 值，那么提高集电极效率ηc ， 将使交流输出功率Po大为增加。
vb+-
iB iC
+
vB iE
+
vC -C
L
输 出
-+ - +p
VBB
VCC
高频功率放大器的基本电路
VCC P=—电源供给功率
vb
Pi —输 入信号 功率
Pc—晶体 管集电极 耗散功率
P0—交 流输出 信号功
率
本继页续完
一、获得高效率所需的条件
5.2 谐振功率放 大器的工作原理
2、提高效率与功率的方法 集电极瞬时耗散功率Pc Pc=iC vC
T/2 π
O
θc
ωt
2θc
本继页续完
一、获得高效率所需的条件
5.2 谐振功率放 大器的工作原理
2、提高效率与功率的方法
集电极瞬时耗散功率Pc Pc=iC vC
晶体管处于丙类工作状态时， iC只在vC最低时才能通过，所 以在丙类工作状态下集电极的 耗散功率Pc是最小的，效率ηc 是最大的。
vb+-
iB iC
虑晶体管各个结电容的作用。高频区则需进一步考虑电极引
线电感的作用。因此，中频区和高频区的严格分析与计算是
相当困难的。本书将从低频区来说明晶体管高频放大器的工
作原理。
本页引言完 返回
本 节
1、高频功率放大器获得高效率的所需条件
学
习
要
点
和 2、掌握高频功率放大器的功率关系
要
求
返回
一、获得高效率所需的条件
4、放大器的集电极效率ηc
ηc
=
—Po—= P=
—12 ·—VVcC—mC ·—IICcm0—1
vb+-
iB iC
+
vB iE
+
vC -C
L
输 出
-+ - +p
VBB
VCC
高频功率放大器的基本电路
iC、vC
Vcm VCC
返封面回
引言
晶体管的工作情况与频率有极密切的关系，通常可以把
它们的工作频率范围划分如下：
低频区 中频区 高频区
f<0.5fβ 0.5fβ < f< 0.2fT 0.2fT < f< fT
fβ——截止频率 fT——特征频率
其中有
fT ≈β fβ
晶体管在低频区工作时，可以不考虑它的等效电路中的
电抗分量与载流子渡越时间等影响。中频区的分析计算要考