丙类高频功率放大器解读

5
1、使用高频功率放大器的目的 放大高频大信号使发射机末级获得足够大的发射功率。 2、放大的实质： 实质是一种能量转换。将电源提供的直流功率转变成
交流信号功率输出。
3、高频功率信号放大器使用中需要解决的两个问题
①高效率输出
②高功率输出
6
4.工作状态 1、甲类：工作点设置在放大区；
输入信号ui在整个周期都有集电极电流ic产生，如图。 IC
谐振回路对基波电流而言等效为一纯电阻Re ；
对其他各次谐波，回路因失谐呈现很小的电抗，可看成短路； 所以我们可以通过选频网络来将我们所需的基波信号选出来，
只要将谐振频率设置为基波信号的频率就可
直流分量只能通过回路电感线圈，直流电阻较小，可看成短路。
这样，脉冲电流ic流经谐振回路
时只有基波电流才产生压降。
°
甲类工作状态： 180 乙类工作状态： 90 丙类工作状态：设 60
Q O UCE O t
iC
优点：无失真，波形好,； 缺点：静态IC较大，管耗大，效率低。转换效率约为50%。
7
2、乙类：工作点设置在截止点上；
Leabharlann Baidu
晶体管只在输入信号的半个周期内导通，有集电极电流 ic产生，如图。 IC iC
Q UCE O
O
t
优点： 静态IC=0，管耗小效率高。效率约为78.5%。 缺点：输出脉冲电流，波形严重失真。
+
L
RL
uc
–
18
二、 输出功率与效率 1.放大器的输出功率PO 2.集电极直流电源供给功率PD 3.集电极耗散功率PC 4.放大器效率ηc 其中 为集电极电压利用系数。
I C1m g1 ( ) I C 0m
集电极电流利用系数，又称波形系数。
19
Po 1 I c1m U cm 1 1 ( ) U cm 1 效率： C PD 2 I C0 VCC 2 0 ( ) VCC 2 g1 ( )
8
4、丙类：工作点设置在截止区以内； 晶体管导通的时间小于半个周期，在输入信号的小半个 周期内导通，有集电极电流ic产生，如图。
<
优点：静态IC=0，管耗小，效率高。效率η>78.5%。 缺点：输出电流波形严重失真。
9
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。
17
谐振功放工作原理小结： 设置VBB< UBE(on) ，使晶体管工作于丙类。当输入信号 较大时，可得集电极余弦电流脉冲。将LC回路调谐在信号频
率上，就可将余弦电流脉冲变换为不失真的余弦电压输出。
iC iB
+ ui –
+ uBE – C + – – + VBB VCC
谐振功放原理电路
+ uCE
从图中可见，高频功放是无线发射机的重要组成部分
4
在无线电广播和通信发射机中，为了获得大功率的高 频信号，必须采用高频功率放大器。 高频功率放大器按工作频带的宽窄可分：
窄带高频功率放大器： 通常以LC并联谐振回路作负载，又称为
谐振功率放大器。
宽带高频功率放大器： 以传输线变压器为负载，因此又称为
非谐振功率放大器。
＊选频滤波
＊阻抗匹配 由于RL比较大，所以，谐振回路的品质因数比较小； 但不影响谐振回路对谐波成分的抑制作用。
13
2、电流、电压波形 设输入一高频余弦信号为
则 当uBE的瞬时值大于基射间导通 电压UBE(on) 时，晶体管导通，产生 基极脉冲电流iB，相应产生集电极 脉冲电流ic，如图所示。基极电流和 集电极电流为周期性非正弦函数。
n() 1 若ξ=1时， c 2 g1 ( ) 0.6
0.5 0.4
g1()
2.0
g1 ()
1 () 0 () 2( ) 3()
θ值越小，g1(θ)值越大，效 率越高。
0.3 1.0 0.2 0.1
0
20 40 60 80 100 120 140 160 180
–
–
VCC
+
图3.1.3丙类谐振功放原理 电路
VCC、VBB为集电极和基极的直流电源电压。为使晶体 管工作在丙类状态，VBB应小于晶体管的导通电压uBE（on）， 在没有输入信号时，晶体管处于截止状态，ic=0。
12
L、C为滤波匹配网络，与RL 构成并联谐振回路，作为晶体 管集电极负载。 完成以下功能：
14
用傅里叶级数展开得
ic I c0 ic1 ic 2 ic3 icn
式中： Ico为直流电流分量
iC1为基波分量；
iC1=Icm1COSωct
iC2为二次谐波分量；iC2=Icm2COS2ωct iCn为n次谐波分量； iCn=IcmnCOSnωct
15
… …
… …
当集电极回路调谐在输入信号频率ω上时（即与高频输入信号 的基波谐振时）：
高频功率放大器
1
• 小组成员 • 罗仪凡与陈衍文，完成的是对电路参数的 确认以及分析 • 陈斯铭完成的是对电路的焊接与元件的选 择以及后续的调节和分析 • 黄路瑶完成的是对电路的仿真
2
学习目的：
1、高频功率放大器的电路组成
2、谐振功率放大器的工作原理
3、高频功率放大器的外部特性
3
高频（谐振）功率放大器在发射机中的位置
低频 低频，高频 低频 高频 高频
谐振功率放大器通常工作于丙类状态，属于非线性电路
10
我们选择的是让功放工作在丙类，后面我 们会介绍为什么要选择丙类的功放状态。
11
一、基本电路原理
iB
iC
1、电路组成
晶体管 谐振回路 输入回路 偏置电路
+ ui – +
VBB
+
uBE

uCE
–
+
L C
+ uc
RL –
表 2-1 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 不同工作状态时放大器的特点 理想效率 50% 78.5% 50%＜＜78.5% ＞78.5% 90%~100% 负 载 应 用
电阻 推挽，回路 推挽 选频回路 选频回路
16
ic I c0 I c1m cos(wt ) I c 2m cos(2wt ) I cnm cos(nwt)
若回路谐振电阻为Re，则
其中，Ucm为基波电压振幅。 晶体管集射间的电压为:
可见，利用谐振回路的选频作用，可以将失真的集 电极脉冲电流变换为不失真的余弦电压输出。