高频功率放大器(8)
高频功率放大器的工作原理
高频功率放大器的工作原理高频功率放大器是一种电子器件，主要用于放大高频信号，并将其输出到负载上。
其工作原理基于电子管或晶体管的放大作用，在输入的高频信号上增加电压，从而实现信号放大的目的。
高频功率放大器广泛应用于无线电通信、雷达、卫星通信等领域。
最常用的高频功率放大器是基于晶体管的，其内部结构由多个不同功能的电路组成。
其中，收发信道通过变压器进行隔离，从而实现信号的单向传输。
在信号放大方面，晶体管的三个引脚分别为基极、集电极和发射极。
输入信号通过基极进入晶体管，集电极则是放大后的信号输出。
发射极则是提供功率的地方，通常在晶体管的大功率管中被找到。
高频功率放大器通常需要很高的驱动电压，它可以由直流电源提供。
晶体管的放大过程是通过电荷扩散和电场漂移来完成的。
在多数晶体管中，材料内部的电子浓度是不均匀的，因此电子在晶体中移动时会发生扩散。
此外，由于电场的存在，电子也会沿着电场方向移动，从而形成漂移的过程。
这两种运动将使得电子的浓度差异减小，最终导致电流被放大。
需要注意的是，在高频电路中，信号通常在不同的电阻、电容和电感之间进行传输，因此高频功率放大器要求不仅具有高放大倍数、低噪声等特点，还需要适应各种不同的阻抗，防止信号反射和损耗。
为了保证高频信号的传输质量，高频功率放大器通常采用多级级联的方式，以达到更高的放大倍数和更佳的工作效率。
总之，高频功率放大器是电子工程领域中极为重要的技术，其工作原理基于电子器件的放大作用。
通过不同级联和高数据速率的设计，高频功率放大器可以实现高精度的信号传输和处理，对无线电通讯、雷达、卫星通讯等领域具有举足轻重的作用。
高频功率放大器的原理
高频功率放大器的原理
高频功率放大器是一种电子器件，用于放大高频信号的功率。
它的工作原理基于晶体管的放大特性和放大原理。
晶体管是一种半导体器件，具有放大信号的能力。
高频功率放大器中通常采用的晶体管是场效应管（FET）或双极性晶体管（BJT）。
这些晶体管具有不同的构造和工作方式，但都可以用于高频功率放大器的设计。
在高频功率放大器中，输入信号被放大器的输入电路接收。
输入电路通常包括一个匹配网络，以确保输入信号能够有效传递到晶体管。
接下来，输入信号被传输到晶体管的控制电极，如场效应管的栅极或双极性晶体管的基极。
当输入信号到达控制电极时，晶体管的工作会受到控制，从而导致电流或电压的变化。
这个变化会在晶体管中产生一个放大的输出信号。
输出信号可以通过一个匹配网络传递到负载电阻或其他外部电路中。
为了实现高频功率放大，放大器中的晶体管需要满足一些特殊要求。
首先，晶体管需要具有高增益和宽带宽，以确保放大器在高频范围内能够有效工作。
其次，晶体管需要具有较低的噪声系数，以避免在放大过程中引入额外的噪声。
除了晶体管，高频功率放大器中还包括其他组件，如电容器、电感器和电阻器等。
这些组件用于构建输入和输出匹配网络、稳定电路工作和控制电流等。
总之，高频功率放大器通过晶体管的放大特性实现对高频信号的功率放大。
它在通信、雷达、无线电和广播等领域有着广泛的应用。
《高频功率放大器》课件
了解高频功率放大器的基本概念和应用领域。
工作原理简介
探讨高频功率放大器的工作原理和基本组成部分。
高频功率放大器设计
1
设计流程
了解高频功率放大器设握进行高频功率放大器设计所需的基础知识和技能。
3
输出匹配
学习如何设计输出匹配网络以及相应的参数计算方法。
高频功率放大器实现
《高频功率放大器》PPT 课件
高频功率放大器是一种用于增强电信号功率的电子设备。本课件将介绍高频 功率放大器的工作原理、设计流程、实现方式以及应用领域。
什么是高频功率放大器？
高频功率放大器是一种电子器件，用于放大高频电信号的功率。它起到增强信号强度的作用，从而实现信号的 远距离传输。
高频功率放大器介绍
集成电路设计
了解高频功率放大器的集成电路设计方法和技术。
非集成电路设计
学习如何进行基于电路板的高频功率放大器设计和 元件选取。
高频功率放大器应用
1
无线电通信
探索高频功率放大器在无线电通信领域的关键作用和应用。
2
电视广播
了解高频功率放大器在电视广播信号传输中的应用。
3
军事雷达
了解高频功率放大器在军事雷达系统中的重要性和广泛应用。
高频功率放大器
3.1 谐振功率放大器
(2)晶体管输出电流、电压波形
当基极输入一余弦高频信号ui=ubm cos( ωt)时，基极与发 射极之间的电压为
(3. 1)
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3.1 谐振功率放大器
其波形如图3一3(a)所示，当ube的瞬时值大于晶体管的导通电 压UBZ时，晶体管导通，产生基极脉冲电流，由转移特性可 得集电极流过的电流或也为脉冲波形，如图3一3 (b)所示。将
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3.1 谐振功率放大器
2.工作原理 谐振高频功率放大器的发射结在UBB的作用下处于负偏压
状态，当无输入信号电压时，晶体管处于截止状态，集电极 电流ic = 0。当输入信号为ui=ubm cos( ωt)时，基极与发射极 之间的电压为ube =UBB +ubm cos(ω t )。为分析电路的工作波 形，先对晶体管的特性曲线进行折线化处理，处理后分析与 计算大大简化，但误差也大，所以实际电路工作时需要调整。
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ic经谐振回路时，只有基波电流才产生电压降，因而LC 谐振回路两端输出不失真的高频信号电压uc。
(3. 3)
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3.1 谐振功率放大器
式中Ucm=ReIc1m，为基波电压幅度，所以晶体管的输出电 压为
其波形如图3一3(c)所示。
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3.1 谐振功率放大器
(1)特性曲线的折线化 对高频谐振功率放大器进行精确计算是十分困难的，为了
研究谐振功率放大器的输出功率、管耗、效率，并指出一个 大概的变化规律，可采用近似估算的方法，即对特性曲线进 行折线化处理:忽略高频效应，晶体管按照低频特性分析;忽 略基区宽变效应，输出特性水平、平行且等间隔，如图3-2 (a) 所示;忽略管子结电容和载流子基区渡跃时间;忽略穿透电流， 截止区ICEO = 0。
高频功率放大器
1.原理说明利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振功率放大器。
它是无线电发射机中的重要组成部件。
根据放大器电流导通角θ的范围可以分为甲类、乙类、丙类等不同类型的功率放大器。
电流导通角θ愈小放大器的效率η愈高。
如甲类功放的θ=180o ，效率η最高也只能达50%，而丙类功放的θ<90o ,效率η可达到80%。
甲类功率放大器适合作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器。
丙类功率放大器通常作为末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。
高频功率放大器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。
高频功放的主要技术指标1.1.1 功率关系：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O P ，使之一部分转变为交流信号功率1P 输出去,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C P 。
根据能量守衡定理：1o C P P P =+直流功率： 输出交流功率：2211111222c c c c L L U P U I I R R =⋅== C U -----回路两端的基频电压 c1I ----- 基频电流 L R ----回路的负载阻抗。
1.1.2 放大器的集电极效率1101122c c o CC c U I P P U I ηξγ⋅===⋅ 其中集电极电压利用系数：1c c L CC CCU I RU U ξ== 0o c CCP I U =⋅波形系数：1100()()c c I I αθγαθ==为通角 的函数； 越小γ越大。
1.1.3 谐振功率放大器临界状态的计算临界状态下，若已知电源电压Ucc ，BB U 三极管的参数C g ，'U BB ，设电压利用系数为 ξ，集电极的导通角为θ。
高频功率放大器
(1)丙类倍频器工作原理分析
为尖顶余弦脉冲， 已知丙类放大器集电极电流 i c 为尖顶余弦脉冲，即：
i c = I CO + I C 1 cos ω t + I C 2 cos 2 ω t + ⋯ + I Cn cos n ω t + ⋯
如果集电极回路不是调谐于基波， 如果集电极回路不是调谐于基波，而是调谐于 n 次谐波那 么回路对基波和其它谐波的阻抗很小， 么回路对基波和其它谐波的阻抗很小，而对 n 次谐波的阻 抗则达到最大值，且呈电阻性。 抗则达到最大值，且呈电阻性。于是回路的输出电压和功 次谐波，故起到了倍频作用。 率就是 n 次谐波，故起到了倍频作用。
-UBB
EC
由晶体管的转移特性曲线可以看出： 由晶体管的转移特性曲线可以看出： 当 uBE < U BZ ， i c = 0 当 uBE > UBZ ， ic = gc (uBE − UBZ ) 式中 gc 为：
∴有
ic
•
gC
ic
∆ic 折线的斜率 g c = ∆ u BE
-UBB
u ce = 常数
= 90 o
θ < 90 o , U BB < U BZ 。 C 类：
6.2 高频功率放大器的工作原理
1
+ uS -
基本电路结构
+ ub C L
-UBB EC (a) 原理电路
ic + ub -UBB + uCE C Rp
+ L u c1 -
EC (b) 等效电路
除电源和偏置电路外， 除电源和偏置电路外 ， 主要由三个部分组成： 主要由三个部分组成：
c2 1 C C c1 1 L b1 i 2 c2 L b2
高频功率放大器
J7（输入测量点） J8（甲放输出测量点） J24（输入测量点） J15短路块（信号输 J25（接地点） 入选择）
高频功率放大器概述
P (直流电源功率 ) = Po (交流功率) PT (直流功耗)
1 P T
T 0
VCC i C dt
vi= 0
vi= V0sinω t
降低静态功耗，即减小静态电流。
《 高 频 电 子 线 路 》 （ 第 四 版 ） 张 肃 文 主 编 高 等 教 育 出 版 社
4. 分类
(a)甲类 class-A amplifier
ABQ 功率三角形
《 高 频 电 子 线 路 》 （ 第 四 版 ） 张 肃 文 主 编 高 等 教 育 出 版 社
1. 功率放大电路的主要特点 非线性(大信号) ⑵ 管子工作在接近极限状态。
《 高 频 电 子 线 路 》 （ 第 四 版 ） 张 肃 文 主 编 高 等 教 育 出 版 社
2. 要解决的问题
电流增益：
β
β+1
《 高 频 电 子 线 路 》 （ 第 四 版 ） 张 肃 文 主 编 高 等 教 育 出 版 社
1. 功率放大电路的主要特点 非线性(大信号)
⑴ 允许轻微非线性波形失真。
输出功率
Vom I om 1 Po Vom I om 2 2 2
要想Po大，应使Vom 和Iom都要大。
(b)乙类 class-B amplifier
(c)甲乙类 class-AB amplifier
(d)丙类 class-C amplifier
《 高 频 电 子 线 路 》 （ 第 四 版 ） 张 肃 文 主 编 高 等 教 育 出 版 社
5. 效率与失真矛盾的解决
丙类(C类) 放大器的效率最高，但是波形失真也最严重。
输入回路 晶体管 Tr1 T C
高频功率放大器
高频功率放大器
高频功率放大器是指能够放大高频信号的功率的放大器。
在无线通信、雷达、医学诊断等领域，需要对高频信号进行放大，因此高频功率放大器具有重要的应用价值。
高频功率放大器通常采用半导体器件如晶体管、场效应管等作为放大元件。
不同的放大器结构和电路设计可以用于不同的频率范围和功率要求。
在设计高频功率放大器时，需要考虑以下几个关键因素：
1. 频率响应：要保证放大器在所需的频率范围内具有良好的增益和相位特性，以确保信号的准确放大。
2. 功率输出：放大器应能够提供所需的输出功率，以满足系统的功率要求。
3. 效率：高频功率放大器的效率越高，其在转换输入功率为输出功率时损耗的能量越少。
4. 线性度：在大功率输出时，要保持放大器的线性度，以避免失真和干扰。
5. 稳定性：放大器应具有良好的稳定性，以避免产生震荡或变换输出。
6. 抗干扰性：高频功率放大器应能够抵抗外部干扰，保持信号的纯净性。
高频功率放大器在无线通信系统中扮演着重要的角色，能够增强信号传输的距离和可靠性，提高信号的质量和覆盖范围。
高频功率放大器
1.调谐功率放大器知识简介在通信电路中，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。
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kHz 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）。
高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。
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。
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
第三章 高频功率放大器
C：ωt=180°时，
2 斜率： R p 2 c sin 2 c
iC 0
uce EC U c
讨论：三种工作状态
1、欠压工作状态：如 曲线1所示。此时负 载较小，Uc也较小， 集电极电流为尖顶脉 冲，三极管工作于放 大区。
2、随着负载的增加，动态曲线 斜率逐渐减小，交点A向右移动。 到达临界线时即为临界工作状态。 如曲线2所示。集电极电流仍为尖顶 脉冲，但高度略微减小。三极管工作于临界饱和。
2c
iC max
po U c I c1 1 a1(c ) 1 6、高频功放的能量关系 c 1(c ) p E 2 E C I co 2 a0(c ) 2 提高效率： c 和 谐振阻抗
丙类功放的最 佳通角取700左 右；倍频器的 通角参考 值为600。
Ube=-Eb+Ubcosωt
ic是余弦脉冲波(Io,I1,I2,...,In)
3 、负载为选频网络 集电极电压为完整的余弦电压波形
ic I CO I c1 cost I c 2 cos 2t I c 3 cos3t
Icmax θc ic ic1 ic2 i c3 Ico ωt
0
•
ICEO EC
•
uCE
90 o
U BB U BZ
o C 类： 90 , UBB UBZ 。
近年来双出现了 D 类、E 类及 S 类等开关功率放大器
§3-2 -1 丙类功放的工 作特点（工作原理） 1、发射结静态 电压反偏或弱正偏。
2、集 电极 电流 为余 弦尖 顶 脉 冲。
二、耦合网络
V1 M Cb C1 K L3
C2 L1 L2
－24 V
第三章 高频功率放大器
∴
A 'B 段的电压：
u A' B Vcc U c cos （Vcc - U c） u A' B Vcc U c cos Vcc U c U c (1 cos )
Rd
VA' B I cM
U c (1 cos ) I c1 R p (1 cos ) （I c1R p：谐振基波电压） I cM I cM I c1 ） I cM
开启电压
晶体管输入特性曲线
大于VbZ ,导通 小于VbZ,截止
一个周期中，只有( –θ,θ ) 是导 通的，所以ib 是一串尖顶余弦脉 冲，以 IbM 为高度，以 2θ为宽 度，以T为周期。 2θ 称为导通角， θ称为截止角（截止起点）。由 于 2 , 2 ，认为是工作 在丙类状态。
上式中：
gd g
V U Vbb U c Vbz U c Vo cc b Ub
输送到负载上去。
作图法求负载线：
方法：求二点就可以做直线：（或用一点和斜率）
①取 t 0 : ②取t 2 :
ube Vbb uce Vcc
ube Vbb U b U be max uce Vcc U c U cemin
I c1 1 () I cM ① 90 180 时， 1 ( ) 大。在θ ＝120∘时， 1 ( ) 最大， 也达到最大值，集电极输出功率达到最大值，因而高频功放最好 工作在甲乙类。但这时集电极效率低，所以还是选θ ＝70∘
2 ( ) 最大，I () I 最大，可以用来实现二倍频。 ②θ ＝60∘时， c2 2 cM 3 ( ) 最大，I c 3 3 () I cM 最大，可以用来实现三倍频。 ③θ ＝45∘时，
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应用 低频 低频，高频 低频 高频 高频
谐振功率放大器通常用来放大窄带高频信号,其工作状态通常选为丙类工 作状态(c＜90)，为了不失真的放大信号，它的负载必须是谐振回路。
非谐振功率放大器可分为低频功率放大器和宽带高频功率放大器。低频功 率放大器的负载为无调谐负载，工作在甲类或乙类工作状态；宽带高频功率放 大器以宽带传输线为负载。
作，因此可近似等效为一个线性元件。小信号电压放大器瞬时工作点的
轨迹就是负载线，是一条直线。
•
谐振功率放大器是非线性工作，各个区域的特性曲线方程
不同，因此各个区域工作点的移动规律也不同，所以称其为动特性曲线，
以示与负载线的区别。
•
2、画法
•
（1）在放大区
iC gm (EB Ubm cost UB )
谐振功率放大器的分析方法：图解法，解析法
2.2 谐振功率放大器的工作原理
1、电路组成 (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
iC
＋
iB uCE
－
V ＋
－C
Re uc L
RL
ub
＋
－
(3)电路工作在丙类工作状态
＋ EB－
－ EC ＋
t
4、高频功率放大器与低频功率放大器的异同之处 相同之处:都要求输出功率大和效率高。 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化 为交流能量，能量转换的能力即为功率放大器的效率。 功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。
不同之处：工作频率与相对频宽不同； 放大器的负载不同； 放大器的工作状态不同。
2 sin 2 (1 cos )
iC max
a1( )
n次谐波分量的幅值为
(2.3―6b)
I cnm
1
iC cos ntdt
iC max
2
sin n cos n cos sin n(n2 1)(1 cos )
iC max
an ( )
(2.3―6c)
0, 1, 2, 3
0.5
1 /0＝g1()
（2）如何提高集电极效率c 谐振功率放大器工作在丙类工作状态时c＜90，集电极余弦电流脉冲可
分解为傅里叶级数：
ic=Ico+ Icm1cost+Icm2cos2t+Icm3cos3t+……
直流功率：
PE=EC Ic0
输出交流功率：
Po
1 2
U
cm
I cm1
U
2 cm
2Re
1 2
I
R 2
cm1 e
Ucm ----- 回路两端的基频电压 Icm1 ----- 基频电流 Re ------ 回路的谐振阻抗
ic
ic
ic
ic
Q
o
uBE o
t
小信号谐振放大器t
波形图
t
o
uBE
o
t
UB’ 谐振功率放大器t 波形图
t
ic
ic
Q
o
ub o e
2c
t
小信号谐振放大器 波形图
t
2c是在一周期内的集电极电流流通角，因此，c可称为半流通。为 方便起见，以后将c简称为通角
ic
ic
o
uBE o
2c
t
E
UB’
谐振功率放大器 波形图
电极电流的通角，丙类工作时，θ<π/2 。把集电极电流脉冲用傅氏级
数展开，可分解为直流、基波和各次谐波，因此，集电极电流iC可写为
•
iC=IC0+ic1+ic2+…
•
=IC0+Ic1mcosωt+Ic2mcos2ωt+…
•
上式中，IC0为直流电流，Ic1m、Ic2m分别为基波、二次谐波
电流幅度。
•
叫临界线，其斜率用Scr表示，如图2.4(b)所示。这样，在饱和区晶体管 特性的表示式可写为
iC ScruCE
晶体管外部电压为：uBE=EB+Ubmcosωt, Ucmcosωt，因此放大区晶体管集电极电流为
(2.3―2) uCE=EC-
iC gm (EB Ubm cost UB )
(a)
•
(1)当ωt=θ时，iC=0，则
又根据uCE=EC-Ucmcosωt写出
这样，可得
cost EC uCE
U cm
iC
gm (EB UB
EC uCE U cm
Ubm )
(2.3―7)
•
可见，iC与uCE是直线关系，两点决定一条直线，因此只要在
输出特性上求出谐振功率放大器的两个瞬时工作点，它们的连线就是晶体
管放大区的动特性曲线。
第2章 高频功率放大器
• 2.1 • 2.2 • 2.3 • 2.4
概述 谐振功率放大器基本工作原理 丙类谐振功率放大器的工作状态分析 谐振功率放大器电路
2.1 概 述
1、使用谐振功率放大器的目的 放大高频大信号使发射机末级获得足够大的发射功率。
缓冲
高频振荡
倍频
高频放大
调制 传输线
声音
话筒 音频放大
三极管四种工作状态
根据正弦信号整个周期内三极管 的导通情况划分
甲类：一个周期内均导通 乙类：相角等于180° 甲乙类：相角大于180° 丙类：相角小于180°
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。
表 2-1 不同工作状态时放大器的特点
谐振功率放大器就是从这两方面入手，来提高输出功率与效率的。
（1）如何减小集电极耗散功率Pc
晶体管集电极平均耗散功率：
Pc
1
2
ic uCE dt
因此，减小iC·uCE及通角θ可减小PC，由图2.3可看出，iC的 最大值与uCE的最小值对应，通角θ越小，iC越集中在uCEmin附近，集电 极损耗也就越小。
根据能量守衡定理：
PE=Po+ Pc
故集电极效率：
c
Po PE
Po Po Pc
由上式可以得出以下两点结论：
1） 设法尽量降低集电极耗散功率Pc，则集电极效率c自然会提高。这样， 在给定PE时，晶体管的交流输出功率Po就会增大；
2） 由式
Po
1
c c
Pc
1
1 c
1
Pc
可知
如果维持晶体管的集电极耗散功率Pc不超过规定值，那么提高集电极效率 c，将使交流输出功率Po大为增加。
解析分析法首先要解决的问题是找到器件的数学模型。由于晶 体管处于大信号非线性工作区，特性曲线可用折线近似，如晶体管转移 特性可用图2.4(a)表示，晶体管特性放大区的表示式可写为
iC gm (uBE U B ), uBE U B
截止区的表示式可写为
iC 0,
uBE U B
(2.3―1)
iC
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。 为了表示晶体管放大器的转换能力引入集电极效率ηc
PE=直流电源供给的直流功率； Po=交流输出信号功率； Pc=集电极耗散功率；
为
iC
iC max
cost cos 1 cos
,
t
(2.3―5)
• (4) 根据傅立叶级数展开公式，iC中的直流分量为
I C 0
1
2
iCdt
iC max
sin (1
cos cos )
iC max
a0 ( ) (2.3―6a)
基波分量的幅值为
I c1m
1
iC costdt
iC max
1、减小c角； 2、使LC回路谐振在信号的基频上，
即ic的最大值应对应uCE的最小值。
故谐振功率放大器的工作特点：
·放大高频大信号, 属于非线性工作状态； ·基极偏置为负值,半通角c＜90，即丙类工作状态； ·电流脉冲是尖顶余弦脉冲； ·负载为LC谐振回路。
2.3 谐振功率放大器的工作状态分 析
2.3.1 解析分析法
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%＜＜78.5% ＞78.5% 90%~100%
负载 电阻 推挽，回路 推挽 选频回路 选频回路
谐振功率放大器通常工作于丙类工作状态，属于非线性电路 功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。
谐振功率放大器的集电极负载是一高Q的LC并联振荡回路，
如果选取谐振角频率ω0等于输入信号ub的角频率ω，那么，尽管在集电 极电流脉冲中含有丰富的高次谐波分量，但由于并联谐振回路的选频滤
波作用，振荡回路两端的电压可近似认为只有基波电压，即
•
uc=Ucmcosωt=Ic1mRecosωt
•
上式中，Ucm为uc的振幅；Re为LC回路的谐振电阻。
gm
uCE
0
UB′
uBE
(a)
iC Scr
uBE
uBE＝UB′
0
uCE
(b)
图2.4 理想化的转移特性和输出特性 (a)转移特性；(b)输出特性
•
晶体管的输出特性，在放大区忽略基调效应的情况下，可
认为特性曲线是一组与横轴平行的水平线。在饱和区，用这些特性曲线
从放大区进入饱和区的临界点相连起来的一条直线加以近似，这条直线