最新丙类高频功率放大器..课件ppt

谐振功率放大器通常工作于丙类状态，属于非线性电路
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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。
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一、基本电路原理
1、电路组成
晶体管 谐振回路 输入回路 偏置电路
iC
iB
+
+ ui –
+uBE
uCE
–
C
+–
VBB
–+
VCC
图3.1.3丙类谐振功放原理 电路
+
L
uc
率的提高就不显著了，此时的a1() 下降迅速，为了达到一定 的输出功率，所要求的输入激励信号电压的幅值将会过大，
从而对前级提出过高的要求。
n()
0.6
1 ()
0.5 g1 ()
0.4
0.3
0 ()
0,g1()最,但 大输出 0显 ,功然 率
12O 0时1()最大 ,输出功率,最大
0.2
2()
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
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
应用 低频
低频，高频 低频 高频 高频
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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
+ ui –
iB
+
+ uBE
uCE
–
C
+ Luc RL–
+ –– +
VBB
VCC
谐振功放原理电路
IC
iC
Q
O
UCE O
t
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%。
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2、乙类：工作点设置在截止点上；
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
O
UCE 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。
乙类工作状态： 90 g1()/2 C/47.8 5%
丙类工作状态：设 60 g1()1.8C 90%
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n()
0.6
1 ()
0.5
g1 ()
0.4
0 ()
0.3
0.2
2()
0.1
3()
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 °
可见，丙类工作状态的效率最高，当θ=60º时，效率可 达90％，随着θ的减小，效率还会进一步提高。但当θ<40º 后,波形系数的增加很缓慢，也就是说θ 过小后，放大器效
1 2
g1( )
若ξ=1时，
c
1 2
g1()
Fra Baidu bibliotek
n()
0.6
g1()
θ值越小，g1(θ)值越大，效 率越高。
0.5 2.0
0.4
0.3 1.0
0.2
g1 ()
1 () 0 () 2()
0.1
3()
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 °
甲类工作状态： 180 g1()1 C0.55% 0
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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。
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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。
但接近甲类,放 效大 率器 太低
0.1
3()
0 20 40 60 80 100 120 140160180 °
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
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… …
… …
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）： 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。
丙类高频功率放大器..
• 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
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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
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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。
RL –
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。
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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： ＊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。
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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。
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用傅里叶级数展开得
i c I c 0 i c 1 i c 2 i c 3 i cn
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。
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i c I c 0 I c 1 m c w ) o I c 2 m c t s 2 w o ( ) I s c tc n ( n m o )w
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。
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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。
g1( )
IC1m IC0m
集电极电流利用系数，又称波形系数。
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效率：
C
Po PD
1 2
Ic1m Ucm IC0 VCC
11() Ucm 20() VCC