第6讲高频 丙类功率放大器原理和工作状态要点

-UBB EC (a) 原理电路
EC
(b) 等效电路
主要由五个部分组成： 1）集电极直流电源 2）基极偏置电路 3）大功率晶体管 4）输入激励电路 5）输出谐振回路
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2 工作原理分析
ic (1) 集电极电流 设输入信号电压:
ic
有
ic 折线的斜率 gc uBE
当 uBE UBZ ， ic gc uBE UBZ 式中 gc 为：
uc e 常 数
•
ic
gC
-UBB
C
•
UBZ
•
uBE C ub
C
i c g c U BB U bm cos t U BZ

C
Ubm

cos t cos c 1 cos c
若对ic 分解为付里叶级数为：
ic
ic1
ic2
ic3
Ico ωt
其中各系数分别为：
I co 1 2
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I cmax sin c c cos c ) I cmax 0 c 1 cos c 1 1 c sin c cos c I cm 1 i cos td ( t ) I ( ) I cmax 1 c c cmax 2 1 cos c 2 sinn c cos c c cos n c sin c 1 c I cmn ic cos ntd(t ) ic max ) I cmax n c 2 c 2 n n 1 1 cos c ic d (t )
为晶体管集电极电流导通角，iC导通时间越小，
演示：功率放大器A、B、C类示意图

PC就越低。 丙类效率最高。
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1
+ uS -
高频功率放大器的工作原理 基本电路结构
+ ub C L
ic
+ ub -UBB
+ uCE C -
Rp
+ L u c1 -
c c



式中：(1) 0 c ，1 c ，…，n c 称为尖顶余弦脉冲的分解系数。
c 的数值查表求出各分解系数的值。 一般可以根据 I cm2 ，…， Icmn 为直流及基波和各次谐波的振幅。 (2) Ico ， I cm1 ，
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C
尖顶余弦脉冲的数学表达式
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Vbm
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(1) 集电极电流
i c i c max
i c I co I cm1 cost I cm1 cos 2t I cmn cosnt
Icmax θc θc
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2 工作原理分析
(1) 集电极电流 i c
ic gc U BB U bm cost U BZ
c
(Collection efficiency)
就是来评价这种转换能力的性能指标：
Po Po c PD Po Pc
作为放大器，功率增益是重要的性能指标， 但却是第二位的。
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二.
功率管的运用特性
在功放中，往往 选择不同的静态工作 点，使功放运用在特 性不同的区段上，来 实现甲，乙，丙，丁 等不同运用状态。在 输入余弦波激励下,集 电极输出电流iC 的波形 不同：
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UBZ UBB
(2)u集电极输出电压 u
Demo:高频放大器工作状态的划分
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管子的运用状态不同，相应的最大集电极效率 也就不同。假定管子集电极电流为iC，电压为vCE
则
1 P iC vCE dt C 2 1 iC vCE dt 2
ub U bm cost
+ ub + uBE + uCE C _
ic
Rp
+ L u c1 -
则加到晶体管基极,发射级的 有效电压为: uBE ub U BB U BB U bm cost
-UBB
EC
由晶体管的转移特性曲线可以看出： 当 uBE U BZ ， i c 0
射频功率放大器 (Power Amplifier)
高频功率放大器的特点
丙类谐振功率放大器
丁类谐振功率放大器
谐振功率放大器的电路组成
宽带高频功率放大器
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1
功放是能量转换器：
在输入信号的作用下，直流电源提供的直流功 率PD中，一部分被转换为输出信号功率P0 ，其余部 分消耗在功率管中，成为功率管的耗散功率Pc ，即 管耗。 放大器的集电极效率
g c U bm I c max 1 cos c
ic
•
ic
Icmax
又 当 t 0 时， Icmax gcUbm1cosc
gC
代入ic 有：
-UBB
C
•
-UBZ
•
ic I cmax
cost cos c 1 cos c
vBE C C vb
1

由于当 t c 时， i c 0
U BB U BZ cos c U bm
U BB U BZ c cos U bm
+ ub -
+ uBE
_
+ uCE C -
ic
Rp
+ L u c1 -
-UBB
EC
ic gc U bm cost (U BB U BZ ) gc U bm cost U bm cos c gcU bm cost cos c