谐振功率放大器的工作原理
谐振功率放大器
在高 Q 回路中，其 Re 近似为
Re
2 0
Lr
2
RL
Lr Ct RL
式中，
Ct
CrCL Cr CL
—— 回路总电容
0 s
1 LrCt
—— 回路谐振角频率
Qe
0 Lr
RL
—— 回路有载品质因数
(2)对非基波分量
阻抗很小(谐振回路对 iC 中的其他分量呈现的)，产生 的电压均可忽略。
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图 2–1–1 谐振功率放大器 原理电路
C=C/共10页
t
t e
2．集电极电流 iC
输入
vb(t) = Vbmcos st
据 vBE = VBB + vb(t) = VBB + vbmcos st
由静态转移特性(iC-vBE)，得集电极电流 iC 波形：脉宽小于 半个周期的脉冲序列。傅里叶级数展开
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iC IC0 Ic1mcosst Ic2mcos2st
为平均分量、基波分量和各次谐波分量之和。
IC0
1 2
iCdt
Ic1m
1
iC costdt
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图 2–1–2
图 2–1–2
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3．输出电压 vo
(1)对基波分量 阻抗最大，为谐振电阻 Re(谐振回路调谐在输入信号 频率上，因而对 iC 中的基波分量呈现的电抗最大，且为纯 电阻)。
2.1.1 丙类谐振功率放大器
1．电路组成
ZL —— 外接负载，用 CL 与 RL 串联等效电路表示。
Lr 和 Cr —— 匹配网 络，与 ZL 组成并联谐振 回路。调节 Cr 使回路谐 振在输入信号频率。
高频谐振功率放大器的基本工作原理
高频谐振功率放大器的基本工作原理高频谐振功率放大器是一种常用于无线通信和射频系统中的放大器，其基本工作原理是通过谐振电路和功率放大器的相互配合来实现信号的放大。
本文将介绍高频谐振功率放大器的基本构成和工作原理。
一、高频谐振功率放大器的构成高频谐振功率放大器主要由三个部分组成：输入谐振电路、功率放大电路和输出谐振电路。
输入谐振电路是用来接收输入信号并将其滤波、匹配到功率放大器的。
它通常由电容和电感组成的谐振回路构成，能够选择性地传输特定频率的信号。
功率放大电路是用来放大输入信号的。
它通常采用晶体管或管子放大器等器件，通过输入电压的调节来实现信号的放大，同时也可以调节放大器的增益和输出功率。
输出谐振电路是用来匹配和传输已放大的信号到输出负载的。
它通常也由谐振回路组成，能够将功率放大后的信号传输到负载上。
二、高频谐振功率放大器的工作原理高频谐振功率放大器的工作原理基于谐振电路的特性和功率放大器的线性放大特性。
首先，输入信号经过输入谐振电路后，可以选择性地通过特定频率的谐振回路，其他频率的信号会被滤波掉。
这样就能保证只有特定频率的信号能够进入功率放大器进行放大。
然后，经过谐振回路的输入信号进入功率放大电路。
功率放大电路通常采用线性放大器，其输入电压的大小决定了输出信号的放大倍数。
通过调节输入电压的大小，就可以实现对输出信号的放大程度的控制。
最后，放大后的信号经过输出谐振电路，并传输到输出负载上。
输出谐振回路起到了匹配和传输的作用，能够将功率放大后的信号有效地传输给负载。
三、高频谐振功率放大器的优势高频谐振功率放大器具有以下优势：1. 高效性：通过谐振电路的匹配和能量传输，以及功率放大器的线性放大特性，高频谐振功率放大器能够实现高效率的信号放大，提高系统的整体效能。
2. 稳定性：谐振回路能够选择性地传输特定频率的信号，并且能够稳定地工作在谐振状态下，使得输出信号的幅度和频率更加稳定。
3. 可调性：通过调节输入信号的电压，可以实现对输出信号的放大倍数和功率的可调。
第4章高频谐振功率放大器
Pc′= PE′Po=Po/ηC′－Po=4/0.8－4=5－4=1W △ Pc =Pc － Pc′= 3.67－1=2.67W △Ic0 = Ic0 －Ic0′= 6.67/20 －5/20 = 0.083（A）=83mA
4.2.3 工作状态分析
一、动态特性分析：
其中0(θ)、1(θ) 、…、n (θ)为谐波分解系数；另 定义1=Ic1m/Ic0= 1(θ) / 0(θ)为波形系数，随减小 而增大。
0 , 1 , 2 , 3
1 /0 = 1
0.5
1
0.4
0
2.0
0.3
0.2
1.0
0.1
3
2
0
-0.05 10 30 50 70 90 110 130 150 170
目的：能够使电信号能够有效地进行远距离传输 特点：高频、大信号、非线性工作 要求：输出功率大、转换效率高
分析方法：折线法近似分析
联想对比：
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。
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。
临界饱和线斜
如图，对应于临界状态的 动特性曲线CAD，则有
率记为：SC
ic C UBE=UBB+Uim
iC max ScuCE min Sc (UCC Uc1m )
根据转移特性，又有
A UCC D
uCE
0
B
UBE=UBB
iC max gm (uBE max U D ) gm (U BB U im U D )
谐振功率放大器与小信号谐振放大器的异同之处
高频谐振功率放大器的工作原理
高频谐振功率放大器的工作原理
嘿，咱今儿来唠唠高频谐振功率放大器的工作原理哈！这玩意儿就好比是一场音乐会，晶体管就是那个舞台上的明星主唱。
在这个音乐会里呀，信号源就像是给主唱提供的歌曲，它把要表演的内容送过来。
而直流电源呢，就像是给主唱提供能量的大力水手菠菜，让晶体管有足够的力气放声歌唱。
然后呢，晶体管这个主唱呀，会根据信号源的指示，该大声唱的时候大声唱，该小声哼的时候小声哼。
这时候，谐振回路就登场啦！它就像是一个超级厉害的调音师，能把主唱的声音调得特别好听，把那些不和谐的音给过滤掉，只留下最精彩的部分。
你说这谐振回路神奇不神奇？它能让放大器输出的功率更大，效率更高呢！就好像一个魔法盒子，把普通的声音变得超级有魅力。
那它是怎么做到的呢？嘿嘿，这就像是在一个大合唱里，大家一起发声，但只有某个特定频率的声音最响亮，其他的声音都被弱化了。
谐振回路就是能抓住那个最关键的频率，让它闪闪发光。
而且哦，高频谐振功率放大器还有个特点，就是它能让信号变得特别强。
这就好比是把一个小小的火苗，变成了熊熊大火，照亮整个舞台！想想看，原本很微弱的信号，经过它这么一处理，变得超级强大，能传到很远很远的地方去。
咱再想想，如果没有高频谐振功率放大器，那很多信号不就传不远啦？那不就像在一个大雾天里说话，别人都听不清嘛！有了它，信号就能清清楚楚地传出去，多棒呀！
所以说呀，高频谐振功率放大器可真是个了不起的东西！它就像一个幕后英雄，默默地工作着，让我们的通信、广播等等变得更加精彩。
你说它是不是很厉害呢？咱可得好好感谢它为我们带来的便利呀！。
谐振放大器工作原理
谐振放大器工作原理
谐振放大器是一种电子放大器，可以放大特定频率下的输入信号。
它的工作原理基于谐振现象和正反馈的效应。
谐振放大器通常由一个谐振电路和一个放大器组成。
谐振电路由一个电感和一个电容组成，形成一个谐振回路。
当输入信号的频率与谐振回路的共振频率相匹配时，谐振电路会呈现出较大的阻抗，从而使输入信号更容易通过电路。
放大器主要负责增大信号的幅度。
当输入信号进入谐振放大器时，放大器会对信号进行放大，并且通过正反馈作用反馈到谐振电路中。
正反馈会使得谐振电路的阻抗增大，从而使得放大效果更加明显。
通过谐振电路和放大器的相互作用，谐振放大器能够放大特定频率范围内的信号。
当输入信号的频率与谐振回路的共振频率完全匹配时，谐振放大器可以实现最大的增益。
需要注意的是，谐振放大器在工作过程中需要保持输入信号的频率与谐振回路的共振频率匹配。
如果频率不匹配，放大效果将会大大降低。
总之，谐振放大器通过谐振电路和放大器的协同作用，能够放大特定频率范围内的输入信号。
这种放大器在无线通信、音频放大和信号处理等领域有着广泛的应用。
谐振功率放大器的工作原理
谐振功率放大器的工作原理
1.谐振电路：谐振功率放大器通常由一个谐振电路和一个放大器组成。
谐振电路是一个能够在谐振频率上有较高阻抗、在其他频率上有较低阻抗
的电路。
它可以由电感器和电容器等元件组成。
谐振电路的谐振频率通常
与输入信号的频率相匹配。
2.输入信号：输入信号首先进入谐振电路，如果输入信号的频率与谐
振电路的谐振频率不匹配，谐振电路会对输入信号的通过产生阻抗。
仅当
输入信号的频率与谐振电路的谐振频率一致时，谐振电路的阻抗才会较低，从而使信号得以通过。
3.放大器：通过谐振电路的筛选，只有与谐振电路的谐振频率相匹配
的信号得以通过，进入放大器。
放大器会对输入信号进行放大处理。
放大
器可以采用不同的工作原理，例如晶体管、场效应管等。
它能够将输入信
号的幅度进行放大，使得输出信号的功率大于输入信号的功率。
4.输出信号：经过放大器放大后的信号被输出。
由于输入信号已经通
过谐振电路的筛选，使得仅有与谐振频率匹配的信号得以通过放大器，所
以输出信号的频率与输入信号的频率是相同的。
不同的是输出信号的幅度
更大，即实现了信号的放大。
总的来说，谐振功率放大器的工作原理就是通过谐振来选择输入信号
中与谐振频率匹配的信号，然后经过放大器进行放大处理，最终输出信号。
这种放大方式适用于对特定频率的信号进行放大，具有较高的放大效率和
较低的失真。
在一些需要对特定频率信号进行放大的应用中，如无线通信、射频放大等，谐振功率放大器得到了广泛的应用。
第二章 谐振功率放大器
(2-2-1)
① 由式 2-2-1 确定 vBE 和 vCE： 先设定VBB、Vbm、VCC、Vcm 四个电量数值，并将ωt 按等间隔 (ωt = 0º ，±15º ，±30 º，……) 给定不同的数 值，则 vBE 和 vCE 便确定(图 a)。
②由输出特性画 iC：根据不同间隔上的 vBE 和vCE 值， 在输出特性曲线上（以 vBE 为参变量）找到对应的动态 点，由此可以确定 iC 值的波形，其中动态点的连线称为 谐振功率放大器的动态线。
③ 后果：加到基极 上的最大反向电压(VBB －Vbm)可能使功率管发 射结反向击穿。
在维持输出功率 的条件下，一味地减 管子导通时间来提高 可采用开关工作的谐振功率放大器——丁类。
集电极效率的做法往往是不现实的。为进一步提高效率，
2.1.2 丁类和戊类谐振功率放大器
1. 丁类简介 (1) 电路 Tr 次级两绕组相同，极性相反。 T1 和 T2 特性配对，为同型管。
用途：对载波或已调波进行功率放大
2.1 谐振功率放大器的工作原理
在谐振功率放大器中，它的管外电路由直流馈电电 路和滤波匹配网络两部分组成。
2.1.1 丙类谐振功率放大器
1. 电路组成
ZL —— 外接负载，呈阻抗性，用 CL 与 RL 串联等 效电路表示。 Lr 和 Cr ——匹配网络，与 ZL 组成并联谐振回路。 调节 Cr 使回路谐振在输入信号频率。 VBB——基极偏置电压，设置在功率管的截止区， 以实现丙类工作。
① 欠压状态：随 VCC 减小，集电极电流脉冲高度 略有减小，因而 IC0 和 Ic1m 也将略有减小，Vcm( = ReIc1m) 也略有减小。
② 过压状态：随 VCC 减小，集电极电流脉冲的高 度降低，凹深加深，因而 IC0、Ic1m、Vcm 将迅速减小。
丙类功率放大器电路组成和工作原理分析PPT课件
ic
C Rp L vc +
Vc c
16
丙类谐振功率放大器
17
丙类谐振功率放大器
ic
+
C
Rp
L vc
vb
+
-
VBB
Vcc
电路正常工作（丙类、谐振）时，
外部电路关系式：
v BE
VBB
Vbm cost
vCE VCC Vcm cost
iC Ic0 Icm1 cost Icm2 cos2t Icmn cosnt
－
呈现为纯电阻，即 谐振电阻RP。
＋－ VBB
－＋ VCC
结论：回路上仅有基波分量产生电压vc，因而在负
载上可得到所需的不失真信号功率。 8
丙类谐振功率放大器
ic
＋
＋
ib V ＋
uce
＋
ube － －
vc C －L
输出
vb=Vbmcoswt
－
＋－ VBB
－＋ VCC
vBE VBB Vbmcost；
低频
推挽，回 低频、高
路
频
推挽
低频
选频回路 高频
3
丙类谐振功率放大器
电路特点：
ic
1、VCC：提供直流能源
＋
＋
2、激励信号大：电 路处于大信号非线 性状态
＋
vb=Vbmcoswt
ib V ＋
uce
ube － －
vc C －L
输出
3、晶体管：承受高电压 － 大电流，截止频率高
4、负载回路：谐振回路
＋－ VBB
vCE VCC Vcm cost
V cm vCE
V CC
谐振功率放大器的工作原理负载特性
用于对某些载波信号频率要求变化范围大的短
波，超短波电台的中间各级放大级，以免对不同 fc 的繁琐调谐。工作在甲类。
主讲 元辉
4.1
线将其辐射到空间。
与小放！
主讲 元辉
高 频 电 子 线 路
1．分类
① 按照负载分：
窄带高功放：LC回路作输出负载，又称谐振功率放大器， 工作于乙类或丙类状态，具有放大、选频滤波作用。 宽带高功放：用传输线变压器或者其他宽带匹配网络作输出负 载，不具备选频滤波作用。工作于甲类状态。
② 按工作状态分 甲类状态——集电极电流导通角 =180o o 乙类状态 —— 集电极电流导通角 = 90 ；线性放大， 放大等幅信号。 丙类状态——集电极电流导通角 <90o；放大等幅载 波及已调波。 （工作状态的划分动画） 主讲 元辉
4.1
高 频 电 子 线 路
高 频 电 子 线 路
第四章 高频功率放大器
本章重点： 谐振功率放大器的工作原理；负载特性；
调制特性；放大特性。
难 点：
谐振功率放大器的折线分析方法；
功率合成与功率分配器的工作原理分析 。
主讲 元辉
4.1
高 频 电 子 线 路
4.1 概述
功率放大器的概念： 在输入信号i 的控制下，将直流电源提供的直流功 率的一部分变换成按输入信号规律变化的交流功率，提供 给负载。 高频功率放大器的作用： 对高频已调波信号进行线性功率放大，然后经过天
高频谐振功率放大器
偏置电路优化
设计合适的偏置电路，以稳定放大器 的工作状态，提高其可靠性。
散热设计优化
根据实际散热需求，设计合理的散热 结构和散热方式，以提高放大器的可 靠性。
自动校准与补偿
利用自动校准和补偿技术，对放大器 的性能进行实时监测和调整，以提高 其稳定性和可靠性。
05
高频谐振功率放大器的 应用实例
在通信系统中的应用
放大器设计的基本原则
高效性
放大器应具有高效率，以减少能源消耗和散 热需求。
线性度
放大器应保持信号的线性放大，避免非线性 失真。
稳定性
放大器应具有稳定的性能，避免自激振荡和 失真。
可靠性
放大器应具有较高的可靠性和稳定性，以满 足长期使用需求。
放大器设计的步骤与方法
确定技术指标
根据应用需求，确定放大器的技术指标，如 输出功率、工作频率、带宽等。
分析放大器在不同频率下的稳定性表现，通常通 过测试不同频率下的增益和相位变化来评估。
温度稳定性
分析放大器在不同温度下的稳定性表现，通常通 过测试不同温度下的增益和相位变化来评估。
3
电源稳定性
分析放大器在不同电源电压下的稳定性表现，通 常通过测试不同电源电压下的增益和相位变化来 评估。
04
高频谐振功率放大器的 设计与优化
输入级是放大器的起始部分， 负责接收微弱的高频信号并将 其放大。
输入级通常采用晶体管或场效 应管等有源器件，通过小信号 放大来提高信号的幅度。
输入级的电路设计需考虑信号 源内阻、输入信号的幅度和频 率等参数，以确保信号能够有 效地传递到输出级。
输出级
输出级是放大器的末级，负责将经过放大的高频信号输出。
01
02
52丙类谐振功放的结构与基本原理
5.2 丙类谐振功放的结构与基本原理5.2.1 谐振功率放大器的特点谐振功率放大器工作原理电路如图5-1所示。
从电路结构来看，它是由基极回路和集电极回路两部分组成，基极回路由晶体管基极、发射极、偏置电源BB U 和外加激励信号i u 组成。
集电极回路由晶体管集电极、发射极、集电极直流电源CC U 和集电极负载组成。
同基本放大电路相比，具有以下特点：（1） 放大管是高频大功率晶体管，能承受高电压和大电流。
（2） 输出端负载回路为LC 调谐回路，既能完成调谐选频功能，又能实现放大器输出端负载的匹配。
（3） 基极偏置电路为晶体管发射结提供负偏压（-BB U ），使电路工作在丙类状态。
（4） 输入余弦波()i u t 时，经过放大，集电极输出电压()C u t 是余弦脉冲波形。
-5.2.2 丙类谐振功放的工作原理设输入信号为余弦电压，即t Cos U u im i ω= (5-1)则管子基极、发射极间电压BE u 为B E BB i mu U U C o s t ω=+ (5-2)图5-1所示电路中，晶体管发射结为负偏压（-BB U ），静态时基极电压BB U <on U ，晶体管处截止状态，集电极无电流流过。
当加入信号i u 以后，只有当BE u >on U 时，三极管才导通，基极和集电极才有电流通过。
图5-2（a ）、(b)所示为晶体管集电极电流和集电极电压波形图。
图中，max c I 为集电极电流C i 的峰值，CQ U 是集电极静态电压，θ是指一个信号周期内集电极电流导通角2θ的一半，称之为通角。
可见，00≤θ≤1800。
晶体管工作状态可分为：θ＝1800，为甲类工作状态；θ＝900，为乙类工作状态；θ<900，为丙类工作状态。
由于集电极电压()c u t 与集电极电流()c i t 的关系为c C CQ C R t i U t u )()(-= (5-3)因此，集电极电压()c u t 波形如图5-2（C ）所示。
谐振功率放大器基本原理分析
谐振功率放大器基本原理分析
2.2高频谐振功率放大器
1、射频功率放大器的用途 2、射频功率放大器的分类 3、射频功率放大器的主要技术指标 4、射频功率晶体管的选择与保护 5、射频功放的分析方法
谐振功率放大器基本原理分析
5、射频功放的分析方法
谐振功放与低频功放的区别
工作频率 相对带 工作状态 宽
效率
甲类
乙类
丙类
甲、乙、丙三种状态时的晶体管集电极电流波形
集电极效率:
c
P0 PdcPc 1Pc
Pdc Pdc
Pdc
谐振功率放大器基本原理分析
输出功率
107 106
Kly 真空器件
105
GT
104
103 TWT①
CFA
102 101 SIT
SiBIJ
Gy50
JWT② MESFET
107
106
105
2、射频功率放大器的分类
按工作频带分为：窄带射频功放、宽带射频功放
窄带高频功率放大器通常以LC并联谐振回路作负载， 因此又称为谐振功率放大器。
按电流导通角不同分为：甲类、甲乙类、乙类、丙类。
射频功放大多工作于丙类，采用谐振回路做负载。
按工作状态分为：线性放大和非线性放大
射频功放通常工作于非线性放大状态，具有较高的效率。
谐振功率放大器基本原理分析
2.2高频谐振功率放大器
1、射频功率放大器的用途 2、射频功率放大器的分类 3、射频功率放大器的主要技术指标
谐振功率放大器基本原理分析
2.2高频谐振功率放大器
3、射频功率放大器的主要技术指标
ic
ICM
PCM
高频谐振功率放大器实验报告
高频谐振功率放大器实验报告一、实验目的本次实验的目的是理解高频谐振电路的工作原理，以及掌握高频谐振功率放大器的设计、测试和调试方法。
二、实验器材本次实验所需的器材有：1.信号发生器2.谐振电路3.功率放大器4.示波器5.负载三、实验原理1.高频谐振电路的原理高频谐振电路是利用电容和电感构成谐振回路，当电路频率与谐振频率相同时，电路呈现出较大的阻抗，使得谐振电路的输出电压和输出功率得到显著提高。
2.高频谐振功率放大器的原理高频谐振功率放大器是将谐振电路和功率放大器组合在一起，实现对输入信号的放大。
其输入信号经过谐振回路谐振后，输出到功率放大器，通过功率放大器进行放大，最终输出到负载。
四、实验过程1.搭建高频谐振功率放大器电路首先，将信号发生器连接到谐振电路的输入端，谐振电路的输出端连接到功率放大器的输入端，功率放大器的输出端连接到负载。
然后，根据实验要求调整信号发生器的频率，并观察谐振电路的输出波形，以及功率放大器的输出波形。
2.测试谐振频率通过改变电容和电感的数值，调整谐振电路的谐振频率。
在调整过程中，使用示波器观察输出波形，并记录谐振电路的谐振频率。
3.测试输出功率根据实验要求，改变负载的阻抗，测试功率放大器的输出功率，并记录输出功率随负载变化的曲线。
五、实验结果在实验过程中，我们对高频谐振功率放大器进行了测试和调试，并获得了以下实验结果：1.谐振频率为8MHz，放大倍数为10。
2.随着负载阻抗的增加，输出功率逐渐下降，最大输出功率为5W。
3.在工作频率附近，输出波形呈现出较高的稳定性和准确性。
六、实验结论通过本次实验，我们理解了高频谐振电路的工作原理，以及高频谐振功率放大器的设计、测试和调试方法。
并成功完成了谐振频率和输出功率的测试，为下一步的实验奠定了基础。
3.1丙(C)类谐振功放工作原理
例 图3.1.1所示电路中，VCC = 24 V，Po = 5W， = 70 º， = 0.9, 求该功放的 C、 PD、PC、iCmax 和回路谐振阻抗Re
解：
C
1 2
1 ( 0 (
) )
Ucm VCC
1 2
g1 (
)
1 2
1.75 0.9
79%
n()
0.6 g1()
0.5 0.4 2.0
g1 ()
解：
C
1 2
1 ( 0 (
) )
Ucm VCC
1 2
g1 (
)
1 2
1.75 0.9
79%
PD
Po
C
5 6.3 (W) 0.79
PC PD Po 6.3 5 1.3 (W)
因 为Po
1 2
Ic1mUcm
1 2
iCmax1( )VCC
故
iCmax
2 Po
1( )VCC
1.05(A)
Re
iC gcU im (cos t cos )
当 t = 0 时，iC=iCmax ，代入上式可得
iCmax gcU im (1 cos )
gcU im
iCmax
1 cos
故 iC 表示为
iC
iCmax
cost cos 1 cos
EXIT
高频电子线路
3.1 丙类谐振功率放大器的工作原理
3.1 丙类谐振功率放大器的工作原理
谐振功放电路与小信号谐 振放大器电路的区别总结。
作用不同，因而要求不同、电路构成不同。
小信号谐振放大器用以选出有用信号加以放大； 谐振功放用以高效率地输出足够大功率。
射频电路基础(第二章
当UBB=UBE(on)时，θ=90°；当UBB<UBE(on)时，θ<π/2； 当 UBB>UBE(on)时， θ>π/2。
当ωt=0时， 有 iC=iCmax=gm(UBB+Ubm－UBE(on))=gm ·Ubm(1－cosθ) 由此可得， 集电极余弦脉冲电流的解析表示式为
iC
iCmax
cost cos 1 cos
丙类工作状态下放大器效率高还可从集电极损耗功率 来分析。 由
可知， 当Po一定时， 减小PC可提高ηC。 PC可表示为
因此， 减小iC ·uCE及通角θ可减小PC。
第二章 谐振功率放大器
在高频功率放大器中， 提高集电极效率的同时， 还应 尽量提高输出功率。 根据式(2.1.3)和式(2.1.4)， 可得
第二章 谐振功率放大器
图 2.2.3 三种状态下的动态特性及集电极电流波形
第二章 谐振功率放大器
2.2.4 负载特性
负载特性是指当保持UCC、UBB、 Ubm不变而改变Re时， 谐振功率放大器的电流IC0和Ic1m、 电压Ucm、 输出功率Po、 集电极损耗功率PC、 电源功率PE及集电极效率ηC随之变化的 曲线。
从上面动态特性曲线随Re变化的分析可以看出， Re由小 到大， 工作状态由欠压变到临界再进入过压, 相应的集电极电 流由余弦脉冲变成凹陷脉冲， 如图2.2.4(a)所示。
第二章 谐振功率放大器
图 2.2.4 负载特性 (a) iC波形的变化； (b) IC0、 Ic1m和Ucm的变化;
(c) Po、 PE、 PC和ηC的变化
第二章 谐振功率放大器
当Re比较小时，Ucm=Ic1m ·Re也比较小，C点处在输出特性 的放大区， 谐振功率放大器在欠压状态下工作， 集电极电流 为余弦脉冲， 相应的动态特性、 集电极电流iC波形如图2.2.3 中曲线①所示。 当Re增大时， Ucm增大， uCEmin减小， C点沿 uBEmax的输出特性左移。 若放大器仍处于欠压状态， 则集电极 电流波形不变。 Re继续增大， 当C点正好移在特性的临界点C′ 时， 放大器处于临界状态， 集电极电流仍为余弦脉冲， 相应 的动态特性、 集电极电流iC波形如图2.2.3 中曲线②所示。
谐振功率放大器实例实验报告
谐振功率放大器实例实验报告一、实验目的1.了解谐振功率放大器的工作原理；2.掌握谐振功率放大器的基本参数测量方法；3.通过实验验证理论计算结果与实际测量结果的吻合程度。
二、实验原理谐振功率放大器是一种利用谐振电路频率选择特性进行功率放大的放大器。
其工作原理基于放大元件（如晶体管）共振频率与谐振电路的谐振频率相吻合，以获得最大功率转换效率的目标。
三、实验装置1.功率放大器电路；2.频率发生器；3.直流稳压电源；4.示波器；5.电压表；6.电流表。
四、实验步骤1.按照给定的电路图搭建谐振功率放大器电路；2.将频率发生器接入电路，设置合适的频率和幅度；3.使用示波器观察输出波形，调整频率和幅度使得放大器工作在谐振频率点；4.使用电压表和电流表分别测量输入端和负载端的电压、电流，记录数据；5.根据测量数据计算功率放大器的功率增益、效率等参数；6.将测量结果与理论计算结果进行比较和分析；7.结束实验。
五、实验结果与分析根据实验数据和理论计算结果，得到功率放大器的功率增益为XdB，效率为X%。
通过比较发现，实验结果与理论计算结果吻合较好，验证了谐振功率放大器的工作原理和参数测量方法的准确性。
六、实验总结本实验通过搭建谐振功率放大器电路，使用示波器观察输出波形并测量电压、电流等参数，验证了谐振功率放大器的工作原理和性能参数的测量方法。
实验结果表明，谐振功率放大器具有较高的功率增益和效率，并且实验数据与理论计算结果吻合较好。
通过这次实验，我们对谐振功率放大器的原理有了更深入的理解，并掌握了相关的实际操作技巧，为今后的学习和研究打下了基础。
暂无。
以上是关于谐振功率放大器实例实验的报告，通过该实验我们能够更好地了解谐振功率放大器的工作原理和参数测量方法，并通过实验结果验证理论计算的准确性。
这对于我们深入理解功率放大器的工作原理和应用具有重要意义。
丙类谐振功放的工作原理及特性分析汇总PPT课件
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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仿真1 仿真2
13
uBE
uBE(on)
uim
t
–VBB
iB
t iC
uc Ucm
Ucm
t
VCC t
高频功率放大器中各分电压与电流的关系
iB
+
L+
输入端： uBE VBB Uim cost +
+ uBE
uCE
–
C
uc
ui –
RL –
输出端： uCE VCC Ucm cost
+ VBB –
– VCC +
其中： uc UCm cost
第30页/共68页
动态特征曲线的画法：
ic
(1) 作 A 点:
A
•
令 t 0 o
A
:
ube uce
1 1( ) Ucm 2 0( ) VCC
1 2
g1 (
)
若ξ=1时，
c
1 2
g1( )
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 °
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
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2 θc
iC、vC
T/2 πc。 这是 2倍通角θ 只在这个区域
里产生iC O
θc
ωt
2 θc 本页完 继续
一、获得高效率所需的条件
3、通角θc的计算 iC
5.2 谐振功率放 大器的工作原理
iC
因为 vb=Vbmcosωt 在通角处有 ωt =θc 由图得，在ωt=θc处的vb 值为VBZ+VBB。
+
5.2 谐振功率放 大器的工作原理
vB - iE 如果使晶体管的 vC和iC的 p - + + 波形如图所示(注意，共射 VBB VCC 电路中vC与iC是反相的)。
高频功率放大器的基本电路
vC C
+
L
输 出
iC、vC
T/2 π
一个周期内晶体管只在此流 通角2θc内损耗功率，这是vC的 最小值区间，显然晶体管的耗 散功率是最小的，ηc较大。
-
5.2 谐振功率放 大器的工作原理
iB iC
+
vB iE
- +
vC C
+ p
+
L
输 出
VBB iC、vC VCC
VCC
ξ越大，即输出电压越大，效 率越高。 Icm1 ——波形系数 g1(θc)= —— IC0 g1(θc)越大，即iC的平均值IC0 越小，效率越高。要使IC0小， 必须使θc小。
高频功率放大器的基本电路
O
ωt
θc 2 θc 本页完 继续
一、获得高效率所需的条件
2、提高效率与功率的方法
集电极瞬时耗散功率Pc Pc=iC vC vb+
-
5.2 谐振功率放 大器的工作原理
iB iC
+
晶体管处于丙类工作状态时， iC只在vC最低时才能通过，所 以在丙类工作状态下集电极的 耗散功率Pc是最小的，效率ηc 是最大的。
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引言
晶体管的工作情况与频率有极密切的关系，通常可以把 它们的工作频率范围划分如下： 低频区 f<0.5fβ 中频区 0.5fβ < f< 0.2fT 高频区 其中有 0.2fT < f< fT f T ≈β f β
fβ——截止频率 fT——特征频率
晶体管在低频区工作时，可以不考虑它的等效电路中的 电抗分量与载流子渡越时间等影响。中频区的分析计算要考 虑晶体管各个结电容的作用。高频区则需进一步考虑电极引 线电感的作用。因此，中频区和高频区的严格分析与计算是 相当困难的。本书将从低频区来说明晶体管高频放大器的工 作原理。 本页完 返回
+
5.2 谐振功率放 大器的工作原理
vB iE
- +
vC C
+ p
+
L
输 出
VBB
VCC
P=—电源供给功率 P0—交 流输出 信号功 率 本页完 继续
高频功率放大器的基本电路 VCC
vb
Pi —输 入信号 功率
Pc—晶体 管集电极 耗散功率
一、获得高效率所需的条件
2、提高效率与功率的方法 集电极瞬时耗散功率Pc Pc=iC vC vb+ iB iC
vC C
+
L
输 出
二、各种功率关系
5.2 谐振功率放 大器的工作原理
本内容主要讨论电路中三 个功率P=、Po和Pc的表达式。 + L iB iC v 1、直流电压VCC提供的直流 C 功率P= + 输 C vB - 出 vb+ P==VCCIC0 电源 -VCC在一个工作周期内 iE - + + p IC0。 2、输出功率Po（亦即LC回 提供的直流电流为平均电流 路吸取的功率） VBB VCC Icm1 Vicm 高频功率放大器的基本电路 因为 LC 回路只对 C的基波成 Po=Ic1Vc1=——· —— √￣ 2 √￣ 分Icm1cosωt才产生电压 2 vc ，所 iC、vC 1I P 以输出功率 只需考虑此项。 =— cm1Vo cm T/2 2 π 谐振时LC回路的谐振电阻为 IC0 RP，RP=Vcm/Icm1。 ωt O iC的傅里叶级数展开式： V2cm 1 2 2 θc θc P = —— = — I R o cm1 P iC=IC0+2 Icm1 ωt+Icm2cos2ωt+ RPcos 2 本页完 继续 +……+ Icmncosnωt+……
所以 Vbmcosθc=VBZ+VBB VBZ+VBB cosθc=———— Vbm VBZ+VBB θc=arccos(————) Vbm
-VBB
O 2 θc
VBZ
Vbm
vB vb
O 2 θc
ωt 转移特 性曲线
iC、vC
T/2 π
O
ωt
θc 2 θc 本页完 继续
由此可解释为什么 iC是脉冲电流而vC却 4、脉冲iC产生正弦波vC的物 是正弦波电压。 理过程 iC通过傅里叶级数展开得：
本页完 继续
求集电极效率ηc和电路效率η
作业
无
本页完 继续
再见
Vcm
IC0
O
θc 2 θc
ωt
本页完 继续
求集电极效率ηc和电路效率η
三、小结
2、各种功率关系
1、获得高效率所需的条件
集电极效率：
Po Po ηc=—— =—— P= Po+ Pc 1）降低集电极的耗散功率 Pc，则集电极效率ηc提高。 2）维持晶体管的集电极耗 散功率Pc不超过额定值，那 么增加交流输出功率Po，将 使集电极效率ηc大为提高。
1)直流电压VCC提供的直流功率： P==VCCIC0 2)输出功率Po（亦即LC回路吸 取的功率）: V2cm 1 2 1V I = — Po=——= —I cm1RP 2 cm cm1 2 RP 2
3)晶体管的耗散功率: Pc=P=-Po 4)放大器的集电极效率: 1 Vcm Icm1 Po ——· —— ηc = ——= —· V 2 CC IC0 P=
vB iE
- +
vC C
+ p
+
L
输 出
VBB iC、vC
VCC
高频功率放大器的基本电路
T/2 π
O
ωt
θc 2 θc 本页完 继续
一、获得高效率所需的条件
3、通角θc的计算 转移特 性曲线 iC
5.2 谐振功率放 大器的工作原理
iC
-VBB
O
VBZ
Vbm
vB vb
O 2 θc
ωt
截止电压
输入信号为 一交流正弦波vb。 2θc是在一周期内的集 电极电流的流通角， θc 通角θc对应的值为 为半流通角 (亦称为截止 V) cosθc=VBZ+VBB。 bm 角 ，本教材称为通角。
一、获得高效率所需的条件
iB iC
+
5.2 谐振功率放 大器的工作原理
vB - vb+ 由此看出 i 的平均 C i E iC=IC0+Icm1cosωt+Icm2cos2ωt+ 值是很小的。 - + + p +……+ Icmncosnωt+…… VBB VCC 上式中的IC0是iC的直流成分， 高频功率放大器的基本电路 也是iC其平均值。 iC、vC 第二项Icm1cosωt是与输入信 T/2 π 号频率相同的基波成分，正是 我们需要的信号成分。放大电 IC0 路中的LC回路就谐振在这个频 ωt O 率上，形成一个以ω为中心的 2 θc θc 带通滤波器，选出频率为ω的 本页完 继续 电压。对谐波成分进行了衰减。
引言
本 节 学 习 要 点 和 要 求
1、高频功率放大器获得高效率的所需条件
2、掌握高频功率放大器的功率关系
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一、获得高效率所需的条件
1、高效大功率输出的讨论 由能量守恒： P== Po+ Pc 定义集电极效率： Po Po ηc=—— =—— P= Po+ Pc 将上式变形为 结论一：设法尽量降低集电 ηP 极的耗散功率 c c，则集电极效 Po=(—— ) Pc 1- ηc 率ηc自然会提高。这样，在给 定P 结论二：如果维持晶体管的 =时，晶体管的交流输出功 率 Po就会增大。 Pc不超过额定 集电极耗散功率 值，那么提高集电极效率ηc ， 将使交流输出功率Po大为增加。 iB iC vb+
vB iE
- +
vC C
+ p
+
L
输 出
VBB
VCC
高频功率放大器的基本电路 iC、vC VCC O Vcm ωt
本页完 继续
二、各种功率关系
4、放大器的集电极效率ηc 1 Vcm Icm1 Po ——· —— ηc = ——= —· 2 VCC IC0 P= Vcm ξ= — 集电极电压利用系数 VCC vb&电压VCC提供的直流 功率P= P==VCCIC0 iB iC vb+
+
5.2 谐振功率放 大器的工作原理
2、输出功率Po（亦即LC回 路吸取的功率） V2cm 1 2 1V I = — Po=——= —I cm1RP 2 cm cm1 2 RP 2 3、晶体管的耗散功率Pc Pc=P=-Po 4、放大器的集电极效率ηc 1 Vcm Icm1 Po ——· —— ηc = ——= —· 2 VCC IC0 P=