第5章-2 高频功率放大器的动态分析
高频电子线路(第五章 高频功率放大器)
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。
7
（3）高频功率放大器的种类
谐振功率放大器（学习重点）
特点是负载是一个谐振回路，功率放大增益可
以很大，一般用于末级； 不易于自动调谐。
宽带功率放大器（了解即可）
特点是负载是传输线变压器，可在很宽的频带
工作状态 甲类 乙类 甲乙类 丙类 丁类 半导通角 c=180° c=90° 90° ＜c＜180° c＜90° 开关状态 理想效率 50% 78.5% 50%＜h＜78.5% h＞78.5% 负 载 电阻 推挽，回路 推挽 选频回路 选频回路 应 用 低频 低频，高频 低频 高频 高频
90%~100%
由于这种周期性的能量补充，所以振荡回路能维持振 荡。当补充的能量与消耗的能量相等时，电路中就建立起 动态平衡，因而维持了等幅的正弦波振荡。
34
问题二：半流通角θc通常多大合适?
如果θc取值过大，趋向甲类放大器，则效率 太低； 如果θc取值过小，效率虽然提高了，但输出 功率的绝对值太小（因为iC脉冲太低）； 这是一对矛盾，根据实验折中，人们通常 取
gC (vB VBZ )(当vB VBZ )
外部电路关系：
vB VBB Vbm cos t
v C V CC V cm cos t
31
（4）对2个问题的解释
问题一（可能会引起同学们困惑的问题）
为什么iC的波形时有时无,而输出的波形vo却能
是连续的?
问题二（有的题目已知条件不给θc,而解题 中又需要θc ）
通过LC回路,滤去无用分量，只留下 Icm1cosωt分量
第5章_高功率微波源
冲功率与连续波功率
5.2.1 发展概况及基本原理
电子回旋脉塞期间包括一大类器件,这 类期间又称为回旋管系列,属于快波器件. 电子回旋脉塞器件能以各种方式在跨越 厘米波,毫米波甚至亚毫米波的范围内产 生高脉冲功率与连续波功率
电子回旋脉塞发展历史
电子回旋脉塞起源于50年代末期,但是有3位学者开始进行电 子回旋脉塞互相作用产生微波的理论研究.
第五章 高功率微波源 Development and Appling of High Power Microwave(HPM)
5.1 引言
5.2 电子回旋脉塞及回旋管系列
5.3 相对论普通微波管系列 5.4 其他高功率微波器件
电磁波谱及主要产生方式
1 高功率微波(high power microwave-HPM)
如果高频场的角频率与电子回旋频率相等,受加 速的电子数等于受减速的电子数 如国高频场的角频率小于电子回旋频率.电磁波 场的旋转速度略慢于电子的旋转速度,则电子的 群聚落入加速场,有更多的电子受到加速而从波 场获得能量,场被电子吸收能量而衰减. 如国高频场的角频率大于电子回旋频率,电磁波 场的旋转速度略大于电子的旋转速度,则电子的 群聚落入波场的减速区.在场的一个周期内,减 速的电子数大于加速的电子数.净效果是电子注 失去能量,将能量交给高频场,波场得到增强,于 是产生微波振荡或放大.
非致命武器1美国陆军实验室正在研制的地面车辆制动装置就是利用微波源产生的脉冲波爆使远处的正在高速行驶的汽车失灵甚至报废2电力分配弹药epdmelectricpowerdistributionmanition当其飞抵目标上方时爆炸释放出大量松散的传导性碳纤维缠丝随风飘落缠绕在高能电缆上使电子设备严重短路3目前正在研制中的隐蔽式眩目激光武器是使用荧光技术其发射出的紫外光照射眼睛后眼睛会产生荧光感应出现视线模糊使人致晕但无致人失明的危险
高频功率放大器
ic
Rp
+ L u c1 -
u BE u b U BB U BB U bm cos t
-UBB
EC
由晶体管的转移特性曲线可以看出：
当 u BE U BZ ， i c 0
ic
•
gC
ic
当 u BE U BZ ， i c g c u BE U BZ 式 中 gc 为 ：
2
动态特征曲线的画法：
画法一：
ic
•
A ubemax
在 静 态 特 征 曲 线 的 uce 轴 上 取 B 点 ， 使 OB U o ， 由 B 点 作 斜 率 为 g d 线 BA， 即 得 动 态 特 征 曲 线 。 的直
gd
EC
画法二：
O Uo ucmin Ucm
由外部方程可得：
B
•
uce
对高频功率放大器的一般要求同低频功放相同：
特点：
输出功率大 效率高
(1 )工 作 频 率 高 ， 相 对 频 带 窄 (2 )采 用 选 频 网 络 作 为 负 载 回 路
(3)放大器一般工作在 C（丙）类工作状态，属于非线性电路
(4 )不 能 用 线 性 模 型 电 路 分 析 ， 一 般 采 用 图 解 法 分 析 和 折 线 法
连接 Q、 A 两点 即得动态特性曲线 。
i i 高 频 功 放 的 工 作 状 态c： cmax •
ic
动态曲线：
2 高频功率放大器的负载特性 ic
gC
U bm gd gc U c1 U uBE o E C U c 1 cos c ub 而 U c 1 I c 1 R P
第五章 功率放大电路
V C（ C V
CC U CE (sat)） RL
2.2W
m
π 4
V CC
U CE(sat) V CC
65％
5.2.2 OTL电路
1 、 OCL 电 路 线 路 简 单 、 效率高，但要采用双电源供电， 给使用和维修带来不便。
2、采用单电源供电的互 补对称电路，称为无输出变压 器（Output transformerless）的 功放电路，简称OTL电路，如 图5.2.5所示。其特点是在输出 端负载支路中串接了一个大容 量电容C2。
第五章 功率放大电路
5.1 功率放大电路概述 5.2 乙类互补对称功率放大电路 5.3 集成功率放大器 *5.4 功率管的安全使用
教学目标
1、了解功放电路特点、分类、对功放电路要求。熟悉低频
功放电路主要技术指标。
2、熟悉OCL、OTL电路组成、工作原理、性能参数估算方
法。
3、掌握交越失真产生原因、消除交越失真方法。 4、掌握复合管组成原则。
教学目标
5、熟悉常用集成功率放大器（LA4102、LM386、TDA2030
等）引脚功能，了解其主要技术指标。熟悉集成功放应用电 路组成、外接元器件作用，会估算闭环增益。
6、选学BTL电路原理及其由集成功放构成的应用电路。
7、选学功放管二次击穿和热致击穿现象及其保护措施，功
放管等功率器件散热计算及散热片的选择。
2、功放管的最大耐压U（BR）CEO 当一只管子饱和导通时，另一只管子承受的最大反向电
压为2VCC。故
U (BR)CEO 2VCC
3、功放管的最大集电极电流
I
CM
VCC RL
4、选择示例
高频电子电路_5.3_高频功率放大器的动态分析
动态曲线：
-UBB
ic gd (uce Uo )
C
•
•BZ U
ub
• • •• • gd
ubemax
gd
Uo
EC
uce
C
• Q•
uce
Ubm
ubemax
ucemin 可见动态特性曲线的斜率和负载 R P 有关， 放大器的工作状态将随负载的不同而变 U b 不变时，动态特性曲线与负载 RP 化。下面讨论当EC 、 E B 、 的关系。 u
若设： b
u Ub cost
输入端： uBE
EB Ub cost
+ ub + uBE
_
ic
+ uCE C Rp
t 输出端： uce EC Uc cos
由上两式消除cos t 可得： EC uce uBE EB U b Uc
EC uce , ic gc E U E b b B Uc U b Eb, EB gc U uce EC U c ( U ) gd uce U o b c
•
返回
二、高频功率放大器的负载特性
临 研究的问题： 界 区 Ic1
c1
当 ECU ， UBB， Ubm 不变， PD
Ico
c
临 界 区
ubemax
, UPC I C 1 , I C 0P o 1 c P D , Po , Pc 而 RP 变化时，与 的关系。 Rp R pc 欠压区 过压区 欠压区 过压区
注意：
ic
uce
Po Pocr ，效率 （1） 欠压区： ①临界状态输出功率最大 （ 2） 过压区： 也较高，可以说是最佳工作状态，常选此 状态为末级功放输出状态。过压状态，效 ic max 进 R PP 由小 IC下 入 过 压几乎不变 区 余 （略减少） 弦 脉 冲 顶 部 凹 ， 0 , IC 1 几乎 率高，但输出功率较小。 i c max I C 0 , I U C1I c1 I c 1 R P 几乎不变（略有上 U R P EC IC0 几 乎 不 变 c1 c1 P D 不 变 ②在欠压状态 I C 0 ， IC 1 几乎不变，功放相当于一个恒流源，而 1 1 IC1 U C1 P E I P U I I U 1 升） 1 C C 0 o C1 C 变化缓 c1 1 c1 c 2 2 I U C 0 C 0 P U I U c o C 1 C 1 PC PD Po C1 几乎不变，相当于一个恒压源。 过压状态 2 I E 2 co C 慢， PC PD Po 变化缓慢。
《高频电子线路》(刘彩霞)参考答案
《自测题、思考题与习题》参考答案第1章自测题一、1．信息的传递；2．输入变换器、发送设备、传输信道、噪声源、接收设备、输出变换器；3．振幅、频率、相位；4．弱、较大、地面、天波；5．高频放大器、振荡器、混频器、解调器；6．提高通信传输的有效性、提高通信传输的可靠性。
二、1．D ；2．A ；3．D ；4．B ；5．C ；6．A 。
三、1．×；2．×；3．×；4．√；5．√；6．√。
思考题与习题1.1答：是由信源、输入变换器、输出变换器、发送设备、接收设备和信道组成。
信源就是信息的来源。
输入变换器的作用是将信源输入的信息变换成电信号。
发送设备用来将基带信号进行某种处理并以足够的功率送入信道，以实现信号的有效传输。
信道是信号传输的通道，又称传输媒介。
接收设备将由信道送来的已调信号取出并进行处理，还原成与发送端相对应的基带信号。
输出变换器将接收设备送来的基带信号复原成原来形式的信息。
1.2答：调制就是用待传输的基带信号去改变高频载波信号某一参数的过程。
采用调制技术可使低频基带信号装载到高频载波信号上，从而缩短天线尺寸，易于天线辐射，实现远距离传输；其次，采用调制技术可以进行频分多路通信，实现信道的复用，提高信道利用率。
1.3答：混频器是超外差接收机中的关键部件，它的作用是将接收机接收到的不同载频已调信号均变为频率较低且固定的中频已调信号。
由于中频是固定的，且频率降低了，因此，中频选频放大器可以做到增益高、选择性好且工作稳定，从而使接收机的灵敏度、选择性和稳定性得到极大的改善。
1.4解：根据c fλ=得：851331010m =100km 310c f λ⨯===⨯，为超长波，甚低频，有线传输适用于架空明线、视频电缆传输媒介，无线传输适用于地球表面、海水。
823310300m 100010c f λ⨯===⨯，为中波，中频，有线传输适用于架空明线、视频电缆传输媒介，无线传输适用于自由空间。
模拟电子技术基础-课程作业
教材 模拟电子技术基础（第四版） 清华大学模拟电子技术课程作业第1章 半导体器件1将PN 结加适当的正向电压，则空间电荷区将( b )。
(a)变宽 (b)变窄 (c)不变2半导体二极管的主要特点是具有( b )。
(a)电流放大作用 (b)单向导电性(c)电压放大作用3二极管导通的条件是加在二极管两端的电压( a )。
(a)正向电压大于PN 结的死区电压 (b)正向电压等于零 (c)必须加反向电压4若将PN 结短接，在外电路将( c )。
(a)产生一定量的恒定电流 (b)产生一冲击电流 (c)不产生电流5电路如图所示，二极管D 1、D 2为理想元件，则在电路中( b )。
(a)D 1起箝位作用，D 2起隔离作用 (b)D 1起隔离作用，D 2起箝位作用 (c)D 1、D 2均起箝位作用 (d)D 1、D 2均起隔离作用D 1V 2V u O6二极管的反向饱和峰值电流随环境温度的升高而( a )。
(a)增大(b)减小 (c)不变7电路如图所示，二极管型号为2CP11，设电压表内阻为无穷大，电阻R =5k Ω，则电压表V 的读数约为( c )。
(a)0.7V (b)0V (c)10VR8电路如图所示，二极管D 为理想元件，输入信号u i 为如图所示的三角波，则输出电压u O的最大值为( c )。
(a)5V (b)10V (c)7VDu O9电路如图所示，二极管为理想元件，u i =6sin ωt V ，U =3V ，当ωt =π2瞬间，输出电压 u O 等于( b )。
(a)0V (b)6V(c)3VDu O10电路如图所示，二极管D 1，D 2，D 3均为理想元件，则输出电压u O ＝( a )。
(a)0V (b)－6V (c)－18V0V3--11电路如图所示，设二极管D1，D2为理想元件，试计算电路中电流I1，I2的值。
23k+-答：D1导通、D2截止.所以：I1=（12V+3V）/ 3k=5mA I2=012电路如图1所示，设输入信号u I1,u I2的波形如图2所示，若忽略二极管的正向压降，试画出输出电压uO的波形，并说明t1,t2时间内二极管D1，D2的工作状态。
高频功率放大器
第2章高频功率放大器第2章高频功率放大器2.1 谐振功率放大器基本工作原理2.2 丙类谐振功率放大器的工作状态分析2.3 谐振功率放大器的高频特性2.4 谐振功率放大器电路2.5 高效率高频功率放大器及功率合成技术第2章高频功率放大器一、工作状态分类A 类(甲类)、B 类(乙类)、C 类(丙类)等。
i i BEC tCu QA 类(甲类)：工作点Q 较高(I CQ 大)，信号360°内，管子均导通。
通角：θ＝180 °U CCR LR L′N 1∶N 2RBVCBu i第2章高频功率放大器甲类功放电路及交、直流负载线i Ct 0I C Q I C QI C Qu CE i Cu CEt00U CE QU CU CCQ直流负载线交流负载线i B1R L′－I CR B 为偏置电阻，决定Q 点的I CQ 及I BQ 。
变压器是理想的，则直流工作点电压U CEQ =U CC ，直流负载线为一垂直线，而交流负载线通过Q 点，其斜率为(-1/R ′L )第2章高频功率放大器CQCC C CQ CC TE I U dt t I I U TP ⋅=+=∫)sin (10ω1.电源功率P E2. 交流输出功率P LLC C C C C TL R U I U tdt I t U TP ′=⋅=⋅=∫22121sin sin 1ωωCC Cm U U =CQCm I I =CQCC CC E L I U I U P P 21==ηA 类放大器无信号时，效率为零，信号最强时最大效率只有50%。
这是A 类放大器的致命弱点，也是晶体管功率放大器极少采用A 类放大器的原因。
%50max =η一般: 20%~30%第2章高频功率放大器i C t 0i Cu BEQπ2π0u iV 1V 2V 0VD1VD 2I COi C1i C2U CCu o－U EER Li C1i C2B 类(乙类)：工作点Q 选在截止点，管子只有半周导通，另外半周截止。
第5章 高频功率放大器2
电极耗散功率自然会大为减小。
由此可见，要想获得高的集电极效率，谐振功率放大
器的集电极电流应该是脉冲状。 i c 的流通角小于 1800， 即为丙类工作状态
第5章 高频功率放大器
5.2.2 谐振功率大器的功率关系和放大器的效率
集电极电流脉冲的傅立叶展开级数
iC IC0 Icm1 cos wt Icm2 cos 2wt Icm3 cos 3wt 直流电源功率为
第5章 高频功率放大器
5.2.1谐振功率放大器的原理及电压电流波形
1、原理电路 (1) 晶体管的作用是在将供电 电源的直流能量转变为交流能 量的过程中起开关控制作用。 (2) 谐振回路LC是晶体管的负载 (3) 电路工作在丙类工作状态 外部电路关系式
晶体管的内部特性
第5章 高频功率放大器
5.2.1谐振功率放大器的原理及电压电流波形
5.3高频功率放大器的动态特性与负载特性
当放大器工作于谐振状态时，其外部电路关系为：
得，
B VBB Vbm cos wt C VCC Vcm cos wt
B
VBB
Vbm
VCC C
Vcm
又知晶体管折线方程： iC gc (B VBZ )
第5章 高频功率放大器
5.3高频功率放大器的动态特性与负载特性
放大器的负载不同 放大器的工作状态不同 功率放大器实质上是一个能量转换器，把电源供给 的直流能量转换为交流能量，能量转换的能力即为功率 放大器的效率。 功率放大器的主要指标是输出功率和效率
第5章 高频功率放大器
5.1 概述
5.功率放大器的工作状态 功率放大器一般分为甲类、乙类、甲乙类、丙类等工作 方式，为了进一步提高工作效率还提出了丁类与戊类放 大器，这二类放大器是工作在开关状态
3.3 高频功放的动态分析
第3章 高频谐振放大器第3章 高频谐振放大器已知，高频功放既有输入、又带负载的电压关系，如下：3.3高频功放的动态分析一、高频功放的动特性 高频功率放大器的动（态）特性：是指当高 频功放输入端加上激励信号、输出端连接负载 阻抗时，晶体管集电极电流与集电极电压的关 系，即ic 与 ube 或 uce 的关系曲线。
两式消去ube = Eb + ub = Eb + U b cos ωtuce = Ec − u0 = Ec − U c cos ωtcos ωt ，得ube = Eb + U b ( Ec − uce ) Uc21第3章 高频谐振放大器将上式代入集电极电流的 转移特性方程 其中 g c = 得第3章 高频谐振放大器0, ube ≤ U on ⎧ ic = ⎨ g c ( ube − U on ) , ube f U on ⎩ube = Eb + U b cos ωtuce = Ec − U c cos ωtΔicΔube为转移跨导动态特性曲线的画法（四点法）： 取ωt=0，则ube=Eb+Ub，uce=Ec－Uc，得到A点； 取ωt=π/2，ube=Eb，uce=Ec，得到Q点； 取ωt=π，ic=0，uce=Ec+Uc，得到C点； 连接A、 Q两点，横轴上方用实线表示，横轴下方用 虚线表示，交横轴于B点，则A、 B、 C三点连线即 为动特性曲线。
如果A点进入到饱和区时，饱和区中的线用临界饱 和线代替，如图3-16所示。
4⎛U ⎞ ic = − g c ⎜ b ⎟(uce − Ec + U c cos θ ) ⎜U ⎟ ⎝ c⎠可以看出，高频功放的动态特性是一条折线 于是，动特性曲线的画法找准折点即可3图 3-16 高频功放的动特性第3章 高频谐振放大器 二、高频功放的工作状态前面提到，要提高高频功放的功率和效率，除了工作 于C类状态外，还应该提高电压利用系数ξ=Uc / Ec，也就 是加大 Uc，这是靠增加 RL 实现的。
1高频功率放大器的分析方法有两种分别是图解法和2
1高频功率放大器的分析方法有两种分别是图解法和2 1高频功率放大器的分析方法有两种分别是图解法和2图解法是通过绘制频率特性曲线图来分析高频功率放大器的性能。
在频率特性曲线图中，横轴表示频率，纵轴表示增益或功率，可以直观地了解放大器在不同频率下的增益特性和频率响应。
频域分析法是通过将高频功率放大器的输入输出信号进行频谱分析，得到频率响应曲线来分析其性能。
频域分析可以得到放大器的频率响应范围、增益平坦度、带宽等信息。
2、对于高频功率放大器的分析，1200字以上的文章可以从以下几个方面展开：1）高频功率放大器的基本原理和应用：介绍高频功率放大器的基本工作原理和应用领域，包括无线通信、雷达、卫星通信等。
2）高频功率放大器的分类和特点：介绍高频功率放大器的分类，如B类、C类、D类功率放大器等，以及各类功率放大器的特点和适用范围。
3）高频功率放大器的性能指标：介绍高频功率放大器的性能指标，如增益、工作频率范围、功率输出、效率等，并解释各指标对放大器性能的影响。
4）高频功率放大器的设计方法：详细介绍高频功率放大器的设计方法，包括输入输出匹配网络的设计、稳定性分析与设计、功率分配和功率失真的控制等。
5）高频功率放大器的优化与改进：介绍高频功率放大器的优化方法，如采用各种优质元器件、改进功率分配、优化反馈网络等，提高放大器的性能。
6）高频功率放大器的前沿研究：介绍高频功率放大器领域的前沿研究方向，如新型功率放大器的设计、混合信号功率放大器等，展望未来高频功率放大器的发展趋势。
以上是关于高频功率放大器分析方法和详细分析文章的概要，可以根据需要进一步展开各个方面的内容，使文章更加丰富详细。
005第五章-非线性电路分析方法与混频器-2010概要
t
vs
VBB
5.3.3 晶体管混频器的分析
混频管跨导随本振电压V０变化
5.3.3 晶体管混频器的分析
ic f (VBB v0 ) f '(VBB v0 )vs
f (VQ v2 )和f ' (VQ v2 ) 都是简谐振荡电压v2的函数。
晶体管跨导
将 v1 V1m cos1t 和 v2 V 2m cos2t 代入上式中可得：
i (I 0 I1m cos2t I 2m cos 22t ) (g0 g1cos2t g 2 cos 22t )V 1m cos1t
折线归一化电流 与Ｚ值的关系
模拟乘法器电路在调幅相关章节中详述。
只有两个 输入电压 幅度较小， 晶体管处 于线性区 时，乘法 器才呈现 理想特性。
v o Kv1v 2
（3）开关函数分析法
大小两个信号同时作用于非线性元件时 的原理性电路
id
rd
1 RL
S (t )(v1
v2)
S (t)
a2 2
V2m
2
a3 4
V2
m
3
a1V1m
3 4
a3V1m33 2a3V2 m 2V1m
a2 2
V1m 2
1 4
a3V1m 3
3 4
a2V1mV2m
a3V2mV1m 2
a2V1mV2m
3 4
a3V1m 2V2m
3 4
a3V2mV1m
2
3 4
a3V1m
2V2m
第5章 功率放大电路
⒉ 电路计算
按乙类互补对称功放电路，但必须用VCC /2代替各 式中的VCC。
⒊ 调试方法
中点电压UA可调R1，功放管电流可调R4，但两者 互有牵连，反复调节2～3次，可满足要求。
5.2.3 OCL电路
双电源无输出电容互补对称电路。
⒈ 电路分析
⑴ V1V3、V2V4组成复合功放管； ⑵ R10R11V5组成恒压源， 提供功放管静态偏置； ⑶ V7V8组成差动输入级， 调节R6能调节中点电压； ⑷ V6管是驱动管； ⑸ R13C5组成自举电路； ⑹ R2C3R3组成电压串联(交流)负 反馈网络，调节R3可调节整个功
处在甲乙类状态下工作的三极管，
V1
其静态工作点的正向偏置电压很 小，两个管子在静态时处在微导 通的状态，当输入信号输入时，
V2
管子即进入放大区对输入信号进 行放大。处在甲乙类状态下工作 的互补功放电路如图所示。
图中的电阻R1和R2，二极管D1和D2分别组成三极管T1和T2的偏置电 路，用来消除交越失真。
因乙类放大器只在信号的半个周期内有功率输出，所以，该放大器有信号输 出 时，电源消耗的功率PE为电源电压和半波电流 即 的平均值的乘积，
由此可得，在理想的情况下，乙类放大器的能量转换效率η为
(3) 甲乙类工作状态
乙类放大器将静态工作点取在如图9-1-2所示的IC为零的Q点上，工作在这种 状态下的放大器虽然效率比较高，但在信号交接的时候会产生交越失真。为了消 除交越失真，将静态工作点的值取在如图9-1-3所示的Q点，具有这种工作点特性 的放大器称为甲乙类工作状态。
●
●
●
●
●
●
●
●
●
5.1 功率放大电路的基本概念
大学_《高频电子电路》(王卫东版)课后答案下载
《高频电子电路》(王卫东版)课后答案下载《高频电子电路》(王卫东版)内容简介绪论0.1通信系统的组成0.2发射机和接收机的组成0.3本书的研究对象和任务第1章高频小信号谐振放大器1.1LC选频网络1.1.1选频网络的基本特性1.1.2LC选频回路1.1.3LC阻抗变换网络__1.1.4双耦合谐振回路及其选频特性1.2高频小信号调谐放大器1.2.1晶体管的高频小信号等效模型1.2.2高频小信号调谐放大器1.2.3多级单调谐放大器__1.2.4双调谐回路谐振放大器__1.2.5参差调谐放大器1.2.6谐振放大器的稳定性1.3集中选频放大器1.3.1集中选频滤波器1.3.2集成宽带放大器1.3.3集成选频放大器的应用1.4电噪声1.4.1电阻热噪声1.4.2晶体三极管噪声1.4.3场效应管噪声1.4.4噪声系数__小结习题1第2章高频功率放大器2.1概述2.2高频功率放大器的工作原理 2.2.1工作原理分析2.2.2功率和效率分析2.2.3D类和E类功率放大器简介 2.2.4丙类倍频器2.3高频功率放大器的动态分析----------DL2.FBD2.3.1高频功率放大器的动态特性 2.3.2高频功率放大器的负载特性2.3.3高频功率放大器的调制特性2.3.4高频功率放大器的放大特性2.3.5高频功率放大器的调谐特性2.3.6高频功放的高频效应2.4高频功率放大器的实用电路2.4.1直流馈电电路2.4.2滤波匹配网络2.4.3高频谐振功率放大器设计举例2.5集成高频功率放大电路简介2.6宽带高频功率放大器与功率合成电路2.6.1宽带高频功率放大器2.6.2功率合成电路__小结习题2第3章正弦波振荡器3.1概述3.2反馈型自激振荡器的工作原理 3.2.1产生振荡的基本原理3.2.2反馈振荡器的振荡条件3.2.3反馈振荡电路的判断3.3LC正弦波振荡电路3.3.1互感耦合LC振荡电路3.3.2三点式LC振荡电路3.4振荡器的频率稳定度3.4.1频率稳定度的定义3.4.2振荡器的稳频原理3.4.3振荡器的稳频措施3.5晶体振荡器3.5.1石英晶体谐振器概述3.5.2晶体振荡器电路3.6集成电路振荡器3.6.1差分对管振荡电路3.6.2单片集成振荡电路E16483.6.3运放振荡器3.6.4集成宽带高频正弦波振荡电路3.7压控振荡器3.7.1变容二极管3.7.2变容二极管压控振荡器3.7.3晶体压控振荡器__3.8RC振荡器3.8.1RC移相振荡器3.8.2文氏电桥振荡器__3.9负阻振荡器3.9.1负阻器件的基本特性----------DL3.FBD3.9.2负阻振荡电路 3.10振荡器中的几种现象3.10.1间歇振荡3.10.2频率拖曳现象3.10.3振荡器的频率占据现象3.10.4寄生振荡__小结习题3第4章频率变换电路基础4.1概述4.2非线性元器件的特性描述4.2.1非线性元器件的基本特性4.2.2非线性电路的工程分析方法4.3模拟相乘器及基本单元电路4.3.1模拟相乘器的基本概念4.3.2模拟相乘器的基本单元电路4.4单片集成模拟乘法器及其典型应用 4.4.1MC1496/MC1596及其应用4.4.2BG314(MC1495/MC1595)及其应用 4.4.3第二代、第三代集成模拟乘法器 __小结习题4第5章振幅调制、解调及混频5.1概述5.2振幅调制原理及特性5.2.1标准振幅调制信号分析5.2.2双边带调幅信号5.2.3单边带信号5.2.4AM残留边带调幅5.3振幅调制电路5.3.1低电平调幅电路5.3.2高电平调幅电路5.4调幅信号的解调5.4.1调幅波解调的方法5.4.2二极管大信号包络检波器5.4.3同步检波----------DL4.FBD5.5混频器原理及电路 5.5.1混频器原理5.5.2混频器主要性能指标5.5.3实用混频电路5.5.4混频器的干扰5.6AM发射机与接收机5.6.1AM发射机5.6.2AM接收机5.6.3TA7641BP单片AM收音机集成电路 __小结习题5第6章角度调制与解调6.1概述6.2调角信号的分析6.2.1瞬时频率和瞬时相位6.2.2调角信号的分析与特点6.2.3调角信号的频谱与带宽6.3调频电路6.3.1实现调频、调相的方法6.3.2压控振荡器直接调频电路6.3.3变容二极管直接调频电路6.3.4晶体振荡器直接调频电路6.3.5间接调频电路6.4调频波的解调原理及电路6.4.1鉴频方法及其实现模型6.4.2振幅鉴频器6.4.3相位鉴频器6.4.4比例鉴频器6.4.5移相乘积鉴频器6.4.6脉冲计数式鉴频器6.5调频制的`抗干扰性及特殊电路6.5.1调频制中的干扰及噪声6.5.2调频信号解调的门限效应6.5.3预加重电路与去加重电路6.5.4静噪声电路6.6FM发射机与接收机6.6.1调频发射机的组成6.6.2集成调频发射机6.6.3调频接收机的组成6.6.4集成调频接收机__小结习题6----------DL5.FBD第7章反馈控制电路 7.1概述7.2反馈控制电路的基本原理与分析方法 7.2.1基本工作原理7.2.2数学模型7.2.3基本特性分析7.3自动增益控制电路7.3.1AGC电路的工作原理7.3.2可控增益放大器7.3.3实用AGC电路7.4自动频率控制电路7.4.1AFC电路的组成和基本特性7.4.2AFC电路的应用举例7.5锁相环路7.5.1锁相环路的基本工作原理7.5.2锁相环路的基本应用7.6单片集成锁相环电路简介与应用 7.6.1NE5627.6.2NE562的应用实例__小结习题7第8章数字调制与解调8.1概述8.2二进制振幅键控8.2.12ASK调制原理8.2.22ASK信号的解调原理8.3二进制频率键控8.3.12FSK调制原理8.3.22FSK解调原理8.4二进制相移键控8.4.12PSK调制原理8.4.22PSK解调原理8.5二进制差分相移键控8.5.12DPSK调制原理8.5.22DPSK解调原理__小结习题8第9章软件无线电基础9.1概述9.2软件无线电的关键技术 9.3软件无线电的体系结构 9.4软件无线电的应用__小结习题9附录A余弦脉冲分解系数表部分习题答案参考文献《高频电子电路》(王卫东版)图书目录本书为普通高等教育“十二五”、“十一五”国家级规划教材。
5章 高频电子线路njc
0 输出特性及理想化 vCE
第5章高频功率放大器-18
2 动态特性方程 vBE VBB Vim cos(ωt )
vCE VCC Vcm cos(ωt )
iC
iB
+
+ vi
-
+ vBE
VT vCE
+
vc -
C
L
--
RL
+VBB
-+ VCC
iC gc (vBE VBE(on))
消去cos(ωt)
5.3.3丙类谐振功率放大器的外部特性
1 负载特性 VCC 、VBB 、Uim 不变时，放大器的输出电流、
电压、功率和效率等随谐振回路的谐振电阻 RP 变化 的特性称为放大器的负载特性。
iC
iC
iC
iC
O
ωt O ωt
欠压
临界
O ωt O 过压
Re增大
ωt
第5章高频功率放大器-26
谐振功放的负载特性
vCE VCC Vcm cost
vBE VBE(on) VBB
O
iB iBmax
O iC
iCmax
O
vCE VCC
t
t
ICti0c1 ic2 vc
O
t
谐振功放电流、电压波形
第5章高频功率放大器-12
vc与 vi 反相 。 当vBE为vBEmax时，iC 为 iCmax ，而vCE为vCE min。 ic不仅出现时间短
ωi=ω0时
Ze( j0) Re
ωi=2ω0时
Ze( j20 )
ωi=nω0时，由于Qe>>1
Re 1 (2Qe )2
高频功率放大器原理详解
ic max
理想化
–VBB
t
–c o VBZ o
+c
vBE –c o +c vc
Vbm
的这种滤波作用，仍然 能得到正弦波形的输出。
t
Vbm
谐振功率放大器转移特性曲线
第五章 第三节
走向高考 ·高考一轮总复习 ·人教版 ·化学
2、电流与电压波形：
vBE
谐振功率放大器中各部分 电压与电流的关系
vb ib ic
第五章 第三节
走向高考 ·高考一轮总复习 ·人教版 ·化学
5、工作状态：
功率放大器一般分为甲类、乙类、甲乙类、丙类等工作 方式，为了进一步提高工作效率还提出了丁类与戊类放大器。
工作状态 甲类 乙类 甲乙类 丙类 丁类
表 2-1 不同工作状态时放大器的特点
半导通角
c=180 c=90 90＜c＜180 c＜90 开关状态
电 流
或 电 压
Vcm
vc
ic
VCE VCCicic maxvcE min
VBZ
VBE max
t
o c
3
2
–VBB 2
2
5 2
vBE
Vbm vb
高频功率放大器中各部
(b)
分电压与电流的关系
第五章 第三节
走向高考 ·高考一轮总复习 ·人教版 ·化学
3、LC回路的能量转换过程
回路是由L、C二个储能元件组成。
vCE VCC Vcm cost
晶体管的内部特性： ic gc (vBE VBZ )
第五章 第三节
走向高考 ·高考一轮总复习 ·人教版 ·化学
根据晶体管的转移特性曲线可得： ic
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 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)。
Rp增大
•
Vo Rp由小增大，负载线由欠压区经过临界点进入过压区 Q
vce
vbemax
临 界 区 Icm1 Ico
Vcm
P=
c
临 界 区
ic
Pc Po
vce
Rp
欠压区
过压区
Rp
欠压区
过压区
讨论： 1 II cm1 Vcm 1 cm1 V 1）临界状态，输出功率最大Po V ，效率也较高，可以说是 cm =Pocr II 1）欠压区 2）过压区 P VCC cc 0 cc P II c、II cm1 、 cm1 CC 0 c 00 2 c 0 VCC 最佳工作状态，常选此状态为末级功放输出状态 2 II c 0 VCC 2）过压状态，效率高，但输出功率较小；Vcm几乎不变，相 Po Pcc P P P P o V cm cm1 R p V 当于一个恒压源cm II cm1 R p 几乎不变 1 1 P o Vcm II cm1 P Vcm cm1 （略减少） o 3）欠压状态，Ic0、Icm1效几乎不变，功放相当于一个恒流源， 2 2
两式联立消去Icmax
如果已知临界状态时的输出功率Po
1 1 Po I c1mVcm I cmax1 c VCC cr 2 2
- cr
2 cr
g cr 1 c V
2P o
2 CC
0
求解得到 cr
1 2
2P 1 o 2 4 g cr 1 c VCC
A
vbemax gd • VCC vce •
Q
静态工作点Q：
令ωt=90º ，可得：
O B
vce VCC , vBE VBB ic I Q g c ( VBB VBZ )
A点：令ωt=0º ，可得：
vo vcemin
Vcm
vce vce min VCC Vcm vBE vbe max VBB Vbm
改变Vbm或VBB对工作状态的影响
ic 放大区 截止区 -VBB1 -VBB2 -V BB3 饱和区
vBE VBB Vbm cos t
ic
vBEmax2 VBZ
vBE vBEmax3 vb
C 1 C 2 C 3
t
vBEmax1
Vcm Icml Ico
当Ubm固定，UBB自负值向正值方向增大时， 集电极脉冲电流ic的导通角θc增大，从而集电极 脉冲电流ic的幅度和宽度均增大，状态由欠压区 O 临界 VBB 过压 欠压 进入过压区。 进入过压状态后，随着UBB向正值方向增大，集电极脉冲电流的宽度增加， 幅度几乎不变，但凹陷加深，结果使Ico、Icml和相应的Ucm增大得十分缓慢。
三种工作状态
2)过压工作状态
3)临界工作状态
ic
-VBB
C C
• gC
ic
icmax
ic
•
• VBZ
vb
vBE C
C
•• •
•
•
gd
gcr
ubemax v bemax
VCC vce
Vces
•
Q
Vbm
vbemax
vcemin vcemin 工作状态动画5-6
3)临界工作状态 2)过压工作状态 1)欠压工作状态 动态特性曲线、临界饱和线与vbemax所对的静态特性曲线三线的交 当Rp较大时，|gd|较小， 当Rp较小时，|gd|较大， 于一点 动态特性曲线与v i 所对的静态特性曲线的交点位于放大区 动态特性曲线与v bemax所对的静态特性曲线的交点位于饱和区 此时，vcemin≈Vces，bemaxc为尖顶脉冲 此时，vcemin ces晶体管的工作范围在放大区和截止区 此时，vcemin>V<Vces晶体管的动态范围延伸到饱和区
βo
中频区： 0.5 f f 0.2 fT
0 高频区： .2 fT f fT
0.5fβ
fβ
0.2fT
fT
故直接进行高频区或中频区的分析 和计算是相当困难的。本节将从低频区 的静态特性来解析晶体管的高频功放的 工作原理。
高频功率放大器的动态特性
当放大器工作在谐振状态时，其外部电路电压方程为：
c
连接点A和Q，即可得到动态特性曲线（低频中称为负载线）
动态特性的分析
ic g d vce Vo
V g d g c bm Vcm Vo VCC Vcm cos c 其中，V I R cm c1m P
ic
gd Vo
•
vce
可见动态特性曲线的斜率与负载Rp有关，放大器的工作状 态将随负载的不同而变化。下面讨论当VCC、VBB、Vbm不变时， 动态特性曲线与负载Rp的关系。 1)欠压工作状态
2 高频功率放大器的动态分析
由于高频功放工作在大信号的非线性状态，显然晶体管的小信 号等效电路的分析方法已不适用，所以分析方法一般利用晶体 管的静态特性曲线，但由于晶体管的静态特性曲线与频率有 f 关，如右图所示了 与 之间的关系。而通常所说的静态特性 曲线是指低频区：f 0.5 f
t
vce
•Q •Q •Q
当 Rp， Vbm ， VBB不变， VCC增加，功放工作状态由临界进入欠压区； VCC减小，功放工作状态由临界进入过压区； 分析：欠压区，Icm1，Ic0，几乎不变，P=，Po 不变。 过压区，VCC对Icm1和Po实现调制作用，故集电极调制应 工作在过压区
1）基极调制特性
vcemin vcemin
Vcm 令 cr ， VCC
ic
cr 为临界状态的电压利用系数
I c max 1 g crVCC
•
gcr
vbemax Icmax vCE
Q
I c max g crVCC 1 cr
Vces
Vcm
I c max 1 g crVCC
注意：如果要实现 U BB 对输出电流 I C 1 的有效调制，要求功放应工 作在欠压区。
基极调幅电路动画
II c max c max
高频功率放大器的调制特性
当Rp，Vbm不变，改变VCC、VBB时，Icm1，Ic0，P=，Po 的变化关系 1）集电极调制特性
临 界 区
Ic1
Ico
临 界 区
ic PD PO PC
ic
•
• •
•
•
vbemax
VCC VCC VCC
过压区 欠压区
VCC
过压区 欠压区
VCC
cosθc
动态特性曲 线的斜率
gC
) g d vce Vo
VBZ
vBE
上式为iC与vce之间的动态特性方程
动态特性曲线在vce 轴上的截距
如何在静态特性曲线上画动态特性曲线？ ic 画法一： ic g d vce Vo
取斜率gd和横轴截距B点Vo 画法二： 两点Q、A确定一条直线 •
ic为波形顶部下凹的余弦脉冲 ic为尖顶脉冲，集电极电压利用不充分
ic
-VBB
C C
• gC
ic
icmax
ic
•
• VBZ
vb
vBE C
C
•• •
•
•
gd
gcr
ubemax v bemax
VCC vce
Vces
•
Q
Vbm
vbemax
则有: I c max
gcrVces gcr ( VCC Vcm )
由上可看出，高频功放工作在临界状态时，有较大的Icm1和较大 的回路电压Vcm，故晶体管输出功率最大，高频功放通常选择这 种工作状态。为保证这种工作状态所需要的集电极负载电阻Rp 称为最佳负载电阻
高频功率放大器的负载特性
当VCC，VBB，Vbm保持不变； I cm1 , I c 0 ,Vcm 随着R p的变化， , Po , Pc 的变化规律 P ic c
输入端： BE VBB Vbm cost v
输出端： vce VCC Vcm cost
输入信号
谐振回路两端信号 VCC vce 两式消去cosωt vBE VBB Vbm Vcm ic 利用晶体管内部特性关系式（折线方程）
ic g c vBE VBZ
VCC vce ic g c VBB Vbm VBZ U cm Vbm VBB VBZ g c vce VCC Vcm ( V Vbm cm