高频功率放大器要点
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iC =gc(vBE–VBZ) (vBE ＞VBZ)
图 5.3.2 晶体管静态转移特性及其理想化
2 集电极余弦电流脉冲的
以上建立了晶体管的简化分析模型，下面求解集电极余弦 脉冲电流中的各个频率分量。首先，写出其表达式。
t
iC 转移
iC
特性
VBB
0 - qc + q0c
V bm
理想化
V BZ
vbe
vb
2 谐振功率放大器的工作原
5.2.1 获得高效率所需要的条件 5.2.2 功率关系
1 获得高效率所需要的条
小信号谐振放大器与丙类谐振功率放大器的区别之处在于：
工作状态分别为小信号甲类与大信号丙类。因此，采用负电源
作基极偏置。
失真
iC 转移
iC
特性
VBB
理想化
t
- qc
o V BZ
vbe - qc 0 +qc
(d)丙类 class-C amplifier
5.1 概述
3.要解决的问题 ➢ 提高输出功率 ➢ 提高效率 ➢ 管子的保护 ➢ 减小失真（线性度）
C
直流电输源出提功供率的直率流=功 PPo
Po
Po PC
P (直流)电 = P o(交 源 流 )功 P C ( 功 直 率 率 流 )
5.1 概述
管谐振功率放大器的折线近
由于高频功放工作在大信号的非线性状态，显然晶体管的
小信号等效电路的分析方法已不适用，所以分析方法一般利用
晶体管的静态特性曲线，但由于晶体管的静态特性曲线与频率
有关，如右图所示了 与 f 之间的关系。而通常所说的静态特
性曲线是指低频区： f 0.5fβ
中 频 区 ：0.5fβf 0.2fT
- qc o +qc
iC =gc(vBE–VBZ) (vBE ＞VBZ) =gc(Vbmcosωt–VBZ－VBB)
功率放大电路的主要特点
输入为大信号 要求输出功率尽可能大,管子工作在接近极限状 态 效率要高 非线性失真要小 BJT的散热问题 (管子的保护)
5.1 概述流通角:一个周期内
2. 分类
有电流流通的相角.
(a)甲类 class-A amplifier
(b)乙类 class-B amplifier
(c)甲乙类 class-AB amplifier
vCE V CC V cm cots
iCIc0Icm 1cotsIcm c2o2st Icm ncon st 谐振回路
5.2.2 功率关系
iCIc0Icm 1cotsIcm c2o2st Icm ncon st
直流功率： P==VCC Ic0
输出交流功率：Po 12VcmIcm1
vCE V CC V cm co ts集电极效率：
5.1 概述
高频振荡 缓冲 声音
倍频 话筒
高频放大
音频放大
发
调制
射 天
线
图 1.2.8 调幅发射机方框图
5.1 概述
1. 谐振（高频）功放与非谐振（低频）功放的比较
相同: 要求输出功率大，效率高
非线性(大信号)
不同: 工作频率与相对频宽不同, 谐振与非谐振(工作状态)
低频（音频）: 20Hz～20kHz
+ q0c
ห้องสมุดไป่ตู้vb
V bm
t
vBE V B BV bm cots 图 5.2.1
高频功率放大器的 基本电路
1 获得高效率所需要的条 V cm vv CC E E V CC V cm cots
或电压 电流
iC i vCE min
c max
0 qc
V BZ
V CC
－V BB
iC
v bE max
t
V bm vBE
Vc2m 2Rp
1 2
Ic2m1Rp
c
Po P
12Vcm Icm1 VCCIc0
12g1(qc)
集电极电压利用系数 V cm
波形系数
g1(qc )
Icm1 Ic0
V CC
管谐振功率放大器的折线近
5.3.1 晶体管特性曲线的理想化及其解析式 5.3.2 集电极余弦电流脉冲的分解 5.3.3 高频功率放大器的动态特性与负载特性 5.3.4 各极电压对工作状态的影响 5.3.5 工作状态的计算(估算)举例
β0
高频区： 0.2fTffT
故直接进行高频区或中频区的分析 和计算是相当困难的。本节将从低频区 的静态特性来解析晶体管的高频功放的 工作原理。
0.5fβ fβ 0.2fT fT
管谐振功率放大器的折线近
为了对高频功率放大器进行定量分析与计算，
关键在于求出电流的直流分量Ic0与基频分量Icm1。
最好能有一个明确的数学表达式来显示二者与通角
1
Pc T
T
0 iCvCEdt
1. iC 与vBE同相，与vCE反相；
vBE V B BV bm cots2. (b) 3.
iC 脉冲最大时，vCE最小； 通角和vCEmin越小，Pc越小；
c
Po P
Po Po PC
5.2.2 功率关系
电路正常工作（丙类、谐振）时， 外部电路关系式：
vBE V B BV bm cots
θc的关系，以便于电路设计和调试时，对放大器
工作状态的选择指明方向。
考虑到谐振功率放大器工作于丙类（非线性、 大信号）状态，采取图解法与数学解析分析相折中 的办法：折线近似分析法。
体管特性曲线过压的理想化及 临界 iC=gcrvCE 欠压 图 5.3.1 晶体管的输出特性及其理想化
体管特性曲线的理想化及
4. 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。
i C I c 0 I c 1 s m t i I c n 2 s m 2 i t n I c n s m n i t n
low 0 ω 2ω 3ω
nω high
5.1 概述
4. 效率与失真矛盾的解决
fmax 1000 BW 20k 2
f m in
f0 10k
高频（射频）: 高频窄带信号 （以调幅为例 ）
已调信号 v o ( t) V o1 m m fco tc so t s
low
ω
high
AM广播信号: 535kHz～1605kHz，BW=10kHz
f max 3 f min
BW 10k 1 f0 100k0 100
通过谐振负载，从丙类余弦周期脉冲里恢复基波完整周期 信号。
窄带谐振放大器
有源器件 丙类
谐振回路
输出回路 输入回路 晶体管
35
Tr1 T
L2
C1 4
yL
Tr2
5.1 概述
高频谐振功率放大器 功能：将直流功率转换为交流信号功率。 主要指标：输出功率与效率 工作状态：丙类大信号的非线性状态（非线性失真） 分析方法：折线近似分析法。(大信号)
图 5.3.2 晶体管静态转移特性及其理想化
2 集电极余弦电流脉冲的
以上建立了晶体管的简化分析模型，下面求解集电极余弦 脉冲电流中的各个频率分量。首先，写出其表达式。
t
iC 转移
iC
特性
VBB
0 - qc + q0c
V bm
理想化
V BZ
vbe
vb
2 谐振功率放大器的工作原
5.2.1 获得高效率所需要的条件 5.2.2 功率关系
1 获得高效率所需要的条
小信号谐振放大器与丙类谐振功率放大器的区别之处在于：
工作状态分别为小信号甲类与大信号丙类。因此，采用负电源
作基极偏置。
失真
iC 转移
iC
特性
VBB
理想化
t
- qc
o V BZ
vbe - qc 0 +qc
(d)丙类 class-C amplifier
5.1 概述
3.要解决的问题 ➢ 提高输出功率 ➢ 提高效率 ➢ 管子的保护 ➢ 减小失真（线性度）
C
直流电输源出提功供率的直率流=功 PPo
Po
Po PC
P (直流)电 = P o(交 源 流 )功 P C ( 功 直 率 率 流 )
5.1 概述
管谐振功率放大器的折线近
由于高频功放工作在大信号的非线性状态，显然晶体管的
小信号等效电路的分析方法已不适用，所以分析方法一般利用
晶体管的静态特性曲线，但由于晶体管的静态特性曲线与频率
有关，如右图所示了 与 f 之间的关系。而通常所说的静态特
性曲线是指低频区： f 0.5fβ
中 频 区 ：0.5fβf 0.2fT
- qc o +qc
iC =gc(vBE–VBZ) (vBE ＞VBZ) =gc(Vbmcosωt–VBZ－VBB)
功率放大电路的主要特点
输入为大信号 要求输出功率尽可能大,管子工作在接近极限状 态 效率要高 非线性失真要小 BJT的散热问题 (管子的保护)
5.1 概述流通角:一个周期内
2. 分类
有电流流通的相角.
(a)甲类 class-A amplifier
(b)乙类 class-B amplifier
(c)甲乙类 class-AB amplifier
vCE V CC V cm cots
iCIc0Icm 1cotsIcm c2o2st Icm ncon st 谐振回路
5.2.2 功率关系
iCIc0Icm 1cotsIcm c2o2st Icm ncon st
直流功率： P==VCC Ic0
输出交流功率：Po 12VcmIcm1
vCE V CC V cm co ts集电极效率：
5.1 概述
高频振荡 缓冲 声音
倍频 话筒
高频放大
音频放大
发
调制
射 天
线
图 1.2.8 调幅发射机方框图
5.1 概述
1. 谐振（高频）功放与非谐振（低频）功放的比较
相同: 要求输出功率大，效率高
非线性(大信号)
不同: 工作频率与相对频宽不同, 谐振与非谐振(工作状态)
低频（音频）: 20Hz～20kHz
+ q0c
ห้องสมุดไป่ตู้vb
V bm
t
vBE V B BV bm cots 图 5.2.1
高频功率放大器的 基本电路
1 获得高效率所需要的条 V cm vv CC E E V CC V cm cots
或电压 电流
iC i vCE min
c max
0 qc
V BZ
V CC
－V BB
iC
v bE max
t
V bm vBE
Vc2m 2Rp
1 2
Ic2m1Rp
c
Po P
12Vcm Icm1 VCCIc0
12g1(qc)
集电极电压利用系数 V cm
波形系数
g1(qc )
Icm1 Ic0
V CC
管谐振功率放大器的折线近
5.3.1 晶体管特性曲线的理想化及其解析式 5.3.2 集电极余弦电流脉冲的分解 5.3.3 高频功率放大器的动态特性与负载特性 5.3.4 各极电压对工作状态的影响 5.3.5 工作状态的计算(估算)举例
β0
高频区： 0.2fTffT
故直接进行高频区或中频区的分析 和计算是相当困难的。本节将从低频区 的静态特性来解析晶体管的高频功放的 工作原理。
0.5fβ fβ 0.2fT fT
管谐振功率放大器的折线近
为了对高频功率放大器进行定量分析与计算，
关键在于求出电流的直流分量Ic0与基频分量Icm1。
最好能有一个明确的数学表达式来显示二者与通角
1
Pc T
T
0 iCvCEdt
1. iC 与vBE同相，与vCE反相；
vBE V B BV bm cots2. (b) 3.
iC 脉冲最大时，vCE最小； 通角和vCEmin越小，Pc越小；
c
Po P
Po Po PC
5.2.2 功率关系
电路正常工作（丙类、谐振）时， 外部电路关系式：
vBE V B BV bm cots
θc的关系，以便于电路设计和调试时，对放大器
工作状态的选择指明方向。
考虑到谐振功率放大器工作于丙类（非线性、 大信号）状态，采取图解法与数学解析分析相折中 的办法：折线近似分析法。
体管特性曲线过压的理想化及 临界 iC=gcrvCE 欠压 图 5.3.1 晶体管的输出特性及其理想化
体管特性曲线的理想化及
4. 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。
i C I c 0 I c 1 s m t i I c n 2 s m 2 i t n I c n s m n i t n
low 0 ω 2ω 3ω
nω high
5.1 概述
4. 效率与失真矛盾的解决
fmax 1000 BW 20k 2
f m in
f0 10k
高频（射频）: 高频窄带信号 （以调幅为例 ）
已调信号 v o ( t) V o1 m m fco tc so t s
low
ω
high
AM广播信号: 535kHz～1605kHz，BW=10kHz
f max 3 f min
BW 10k 1 f0 100k0 100
通过谐振负载，从丙类余弦周期脉冲里恢复基波完整周期 信号。
窄带谐振放大器
有源器件 丙类
谐振回路
输出回路 输入回路 晶体管
35
Tr1 T
L2
C1 4
yL
Tr2
5.1 概述
高频谐振功率放大器 功能：将直流功率转换为交流信号功率。 主要指标：输出功率与效率 工作状态：丙类大信号的非线性状态（非线性失真） 分析方法：折线近似分析法。(大信号)