第三章高频谐振功率放大电路85页PPT
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第3章高频谐振放大器高频功放原理和特性-PPT精品文档
icgcEbUb(ECU cuC)EE'b
gcU U b cuCE U bE CEU 'bU bCE bU C
= gd(uCE– V0)
负载线的斜率为 gd
gc
Ub Uc
，截距为
Uo
UbECEb'Uc EbUc Ub
右图可见：
当c≈120时，Icm1/icmax 达到最大值。在Ic max与 负载阻抗Rp为某定值的 情况下，输出功率将达 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 于甲级工作状态效率太 低。
n 10
1
0.5
0
0.4 2.0
0.3 0.2 1.0
01 2
当放大器工作于谐振状态时，它的外部电路关系式为
uBE= –Eb+Ubcost uCE= EC–Uccost 消去cost可得， uBE= –Eb+Ub EC uCE 另一方面，晶体管的折线化方程为 U c ic = gc(uBE–E’b)
得出在ic–uCE坐标平面上的动态特性曲线(负载线或工作路)方程：
第 3 章 高频谐振放大器
3.2 高频功率放大器的原理和特性 3.2.1 工作原理 3.2.2 高频谐振功率放大器的工作状态
作业： 3-11、3-18
一、概 述
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、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 3、低频功放与高频功放的区别
用类似的方法，可
得出在ic –uBE坐标平面 的动态特性曲线。
电压、电流随负载变化波形
2. 高频功放的工作状态
gcU U b cuCE U bE CEU 'bU bCE bU C
= gd(uCE– V0)
负载线的斜率为 gd
gc
Ub Uc
，截距为
Uo
UbECEb'Uc EbUc Ub
右图可见：
当c≈120时，Icm1/icmax 达到最大值。在Ic max与 负载阻抗Rp为某定值的 情况下，输出功率将达 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 于甲级工作状态效率太 低。
n 10
1
0.5
0
0.4 2.0
0.3 0.2 1.0
01 2
当放大器工作于谐振状态时，它的外部电路关系式为
uBE= –Eb+Ubcost uCE= EC–Uccost 消去cost可得， uBE= –Eb+Ub EC uCE 另一方面，晶体管的折线化方程为 U c ic = gc(uBE–E’b)
得出在ic–uCE坐标平面上的动态特性曲线(负载线或工作路)方程：
第 3 章 高频谐振放大器
3.2 高频功率放大器的原理和特性 3.2.1 工作原理 3.2.2 高频谐振功率放大器的工作状态
作业： 3-11、3-18
一、概 述
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、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 3、低频功放与高频功放的区别
用类似的方法，可
得出在ic –uBE坐标平面 的动态特性曲线。
电压、电流随负载变化波形
2. 高频功放的工作状态
第三章-高频功率放大电路.PPT课件
1.调谐功率放大器的三种工作状态 根据调谐功率放大器在工作时是否进入进入饱和区，可 将放大器的工作状态分为欠压、过压和临界三种。 1)欠压——晶体管在任何时刻都工作在放大状态； 2)临界——刚刚进入饱和区的边缘； 3)过压——晶体管工作时有部分时间进入饱和区。
2.工作状态的判别方法
ucemin Ec Ucm
uce Ec U cm cost
U cm I c1m Rc
Rc—— 抽头部分谐振电阻
Rc
( N0 )2 R N1
( N0 N1
)2 QL.0 L
( N0 N1
)
2
Q00
L
//(
N1 N2
)2 RL
R —— 并联回路谐振电阻
3．3功率和效率
功率放大器输出功率大，电源供给、管子发热等问题也 大。为了尽量减小损耗，合理地利用晶体管和电源，必须了 解功率放大器的功率和效率问题。
、0 、1 称作2 余弦脉冲分解系数，它们是导通角
的函数。
0 、1 的特点: 1. 1 0 2. 0 ,1
从曲线可以看出： 谐波次数越高其振幅值越小； 对某一次谐波而言，总有一
个相应的值θ可使振幅为最 大值。
3.2.5槽路电压
1.波形——基本正弦
条件：1）槽路调谐于基波
2）QL 足够高 2.大小
1.集电极效率 c
直流电源供给功率 PS Ec Ic0
集电极交流输出功率 Po 1/ 2UcmIc1m 放大器的能量转换效率（集电极效率）
讨论：
c
Po PS
1 2
U
cm
I
c1m
Ec Ic0
1 Ucm Ic max 1( ) 1 Ucm 2 Ec Ic max 0 ( ) 2 Ec
09级高频电子技术课件第3章_高频功率放大电路
由以上两式可得：
ube E bU bmE C U cm uce
(3-13)
3章 高频功率放大电路 33
将（3-13）代入（3-12）有：
icgc(u beV B Z) ubeEbUbmEC U cm uce
3章 高频功率放大电路 13
3.2 丙类（ C类）谐振功率放大电路的工作原理
一、丙类谐振功率放大电路的结构
图3-1所示的是高频谐振功率放大器的原理线路图。
ic
－
＋
ib V ＋
uce C
uc
L
R
u ()
ub ube － －
＋
Eb
Ec
图3 -1 晶体管高频谐振功率放大器的原理线路图
3章 高频功率放大电路 14
1、放大器的实质
3章 高频功率放大电路 4
是一种能量转换器件. 将直流电源输出的直 流能量转换为交流能量，供给负载。
2、功率放大器的工作状态： 甲类（线性状态），甲乙类 乙类（非线性状态）
3章 高频功率放大电路 5
放大器的三种工作状态的应用：
1. 低频功率放大器
甲类 ，乙类
工作频率低，相对频带宽，
ic Icmax
θc
θc
ic1 ic2 ic3
Ico ωt
注意：高频调谐功率放大器，选频的对象是： 集电极电流 ic中的不同频率成分。
3章 高频功率放大电路 23
输出回路：放大器的负载为并联谐振回路，其谐振频率ω0等 于激励信号频率ω时，回路对ω频率呈现一大的谐振阻抗 R p ， 因此集电极电流基波分量在回路上产生电压；对远离ω的直流和 谐波分量2 ω、3 ω等呈现很小的阻抗，因而输出很小，几乎为零。
➢ LC回路为集电极负 载，调谐在输入信号中心 频率上；
高频电子线路第3章高频谐振放大器.pptx
Yoe
jC
jCπ rbb g m 1 jCπrbb
Yfe
1
gm
jCπrbb
Yoe jC
Y fe gm
Yre
－jC 1 jCπrbb
Yre jC
说明：Y参数不仅与静态工作点有关，而且还与工作频率有 关。只有当放大器工作在窄带时Y参数可以近似看作常数。
2020/10/15
8
放大器的性能参数：忽略管子内部的反馈，即令Yre=0，这时 放大器的电流、电压关系为
放大器不稳定的表现：电流反馈如果在某个频率点上满足正反
馈的相位和幅度条件，就会产生自激振荡。
在输入导纳Yi中，反馈表现为Yre引入的输入导纳Yir：
考虑Y fe
Yi
gm，Yre
Yie
Y Yfe re Yoe YL
jC，Yoe
YL
Yie
GL
Yir
1
j2Q
0
Yir
j
0Cu gm
GL (1 j2QL
) 0
20Cu gmQL
GL2
1
2QL
0
2
j
0Cu gm
GL2 1
2QL
0
2
△ω<0：Yir的电导为负，形成正反馈，会引起放大器不稳定。
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11
内部反馈对放大器频率特性的影响：
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12
提高放大器稳定性的方法：
① 选择Yre小的晶体管：这是解决问题的最根本的方法； ② 中和法：人为地在输出、输入端引入一个附加的负反馈电路，
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2
(2) 分立元件和集成放大器
分立元件：用作窄带放大器，工作频率较高，但调整困难； 集成放大器：用作宽带放大器，增益高，性能稳定，但噪声性 能要差一些。 主要要求： ① 增益要高：接收机中频放大器需要电压增益80dB~100dB， 需要多级放大器级联才能实现； ② 频率选择性要好：选择性描述的是放大器选择有用信号、 抑制无用信号的能力，衡量选择性好坏的参数是放大器的带宽 和矩形系数； ③ 工作稳定可靠：包括放大器的温度稳定性、受电源电压等 外界因素的影响要小、不产生任何自激； ④ 接收机前级放大器：要求内部噪声要小。
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Icmax
ic
ic1
ic2 ic3
Ico
ωt
θc
θc
其 中 各 系 数 分 别 为 ：
I c I c I m c 1 2 m 1 o 2 2 n 1 1 c c i c c c c i i c c d c n (o t t) t o ( d ( t I d ) s c t ) s i c m m I c s 2 a m ( 1 a i 1 c s x c x n a n c c i c x n 1 c o c s c n n 2 c o c c ) i s c 1 c o c 1 o n n I s c c c c o ) s m n s 0 c o I c o c s s a cm x 1 c s i s ) c a n I x cm nc a
3、谐振功率放大器与小信号谐振放大器的异同之处
相同之处：它们放大的信号均为高频信号，而且放大器的负 载均为谐振回路。
不同之处：激励信号幅度大小不同；放大器工作点不同； 晶体管动态范围不同。
ic
ic
ic
ic
Q
o
eb o
t
小信号谐振放大器 波形图
t
o
eb o
t
VBZ
谐振功率放大器 波形图
t
ic
ic
Q
o
eb o
t
小信号谐振放大器 波形图
t
ic
ic
o
eb o
t
VBZ
谐振功率放大器 波形图
t
4、谐振功率放大器与非谐振功率放大器的异同
共同之处: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。
谐振功率放大器通常用来放大窄带高频信号(信号的通带 宽度只有其中心频率的1%或更小)，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。
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。
3.2 丙类谐振功率放大器的工作原理
1 基本电路结构
+
+
uS
ub
-
-
C
L
ic
+
+
uCE C -
Rp
+ L uc1
ub
-
-
UBB
EC
(a) 原理电路
UBB
EC
(b) 等效电路
除电源和偏置电路外，主要由三个部分组成：
当 u B EU B， Zicgcu B E U BZ
式中 gc 为折
线的斜率：
有
gc
ic uBE
uce 常 数
Ubm
-•UBB
C
C
icgcU B BU bm cots U BZ
U•BZ
ub
EC
ic
uBE C C
+ L uc1
-
仿真
(1) 集 电 极 电 流 i c
i c g c U B U B b c m t o U B sZ
•
gC
ic
Icmax
gcUbm1Iccmoasxc 代入ic 有：
• • -UBB
C
-UBZ
vBE C C
ic Icmacx o1stcocsocsc
C
vb
仿真
尖 顶 余 弦 脉 冲 的 数 学 表 达 式Vbm
ic icmacx o1 stcoco scsc 若 对 ic分 解 为 付 里 叶 级 数 为 ： i c I c o I cc m t o 1 I cc m s2 o t 2 s I cc m n o n t s
由 于 当 t c时 ， ic 0coscUBBUBZ bmccos1
UBBUBZ Ubm
ic
+
+ ub
+
uCE C
uBE
-
_
Rp
+ L uc1
-
-
UBB
EC
ic gc Ubm cost(UBBUBZ)
gc Ubm costUbm cosc
ic
gcUbm costcosc
又 当 t 0 时 ， I c m g c a U b x 1 m cc os
t 好, 管耗大效率低。
乙类工作状态 晶体管只在输入信号 的半个周期内导通， 静态IC=0，波形严重
t 失真, 管耗小效率高。
甲乙类工作状态 晶体管导通的时间大于 半个周期，静态IC 0，
t 一般功放常采用。
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。
晶体管（常采用平面工艺制造的 NPN）： 高频大功率晶体管，能承受高电压、大电流， fT ，一般工作
时发射极反偏(C 类，基极偏置电压使晶体管工作在截止区， 一般为负值)；
输入激励电路： 提供所需信号电压，一般为大信号，在 0.5 伏以上
输出谐振回路：（1）滤波选频，(2)阻抗匹配（保证 高效）。
非谐振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或其 它宽带匹配电路为负载。
晶体管的工作状态
IC
iC
Q
O
UCE O
IC
iC
Q
O
UCE O
IC
iC
Q
O
UCE O
甲类工作状态 晶体管在输入信号 的整个周期都导通 静态IC较大，波形
2 工作原理分析
(1) 集 电 极 电 流 ic 设 输 入 信 号 电 压 :
ubUbm cost
+ ic
++
uCE C Rp -
ub uBE _
-
则加到晶体管基极、发射级
UBB
的有效电压为:
u B E u b U B B U bc mo t U s BBic
由 晶 体 管 的 转 移 特 性 曲 线 可 以 看 出 ：•gC 当 uBE U B， Z ic0
表 2-1 不同工作状态时放大器的特点
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%＜h＜78.5% h＞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
3. 1 概述
1、使用高频功率放大器的目的
放大高频大信号,并且以高效输出大功率，使发射机末级 获得足够大的发射功率。
2、高频功率放大器使用中需要解决的问题
①具有高效率的功率转换 ②输出足够的功率（高功率输出）
③减少非线性失真
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 率大和高。但二者的工作频率和相对频带宽度相差很大。