第三章高频谐振功率放大电路85页PPT

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
•
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
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. 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。
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
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。
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
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）。
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
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。
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
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 -
Rpຫໍສະໝຸດ Baidu
+ 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：
由 于 当 t c时 ， ic 0
cosc
UBBUBZ Ubm
c
cos1
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