习题课2
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且
、I I co
cm1
缓增 Po
1 2
I
2 cm1
Rp
缓增(几乎不变)(P75图2.20)
(3)由于功放工作于临界状态,若 Rp 增大一倍,则
Rp gd 功放的工作状态进入过压工作状态。 (P73图2.17)
(4)回路失谐时负载阻抗Zp 模值即 Zp gd 进入欠压状态 Ico 、Icm1 、Ucm1 PD EC Ico 、
(1) 反馈振荡器是由放大器和反馈网络组 成的具有选频能力的正反馈系统。 反馈振荡器必须 满足起振、平衡和稳定三个条件, 每个条件中应分 别讨论其振幅和相位两个方面的要求。在振荡频率 点, 环路增益的幅值在起振时必须大于1, 且具有负 斜率的增益—振幅特性, 这是振幅方面的要求。在 振荡频率点, 环路增益的相位应为2π的整数倍, 且 具有负斜率的相频特性, 这是相位方面的要求。
题意分析:基极馈电和集电极馈电均有串联馈电和并联馈 电两种形式,串联馈电是指输入回路或输出回路、三极管、 电源三者之间是串联关系,并联馈电是指输入回路或输出 回路、三极管、电源三者之间是并联关系。基极馈电还有 自偏压、组合偏压等其它形式,零偏压方式是自偏压的一 种特殊形式。
解:满足上述各项要求的电路图如下图所示。
而高频功率放大器一般只对频带很窄的FM波 或AM波进行放大。它所产生的谐波已在f0+∆ f的范围之外。利用谐振网络只取出有用的 基波成分,而滤除谐波成分,使之恢复原来的 信号。如果高频信号频率范围很宽,例如电视 发射机,其音频是调频的,而视频信号是调幅 的,且相隔6.5MHz。为了使视频信号不失真, 其调制宽度为8MHz左右。这么宽的频带信号 经过丙类放大,如果输出谐振信号回路的带宽 不能保证在8MHz左右,同样会产生失真。因 此电视发射机(或电视差转机)的功放一般工 作在甲类状态。
解:由于EC、Uc及Ubemax不变,即ucemin 、ubemax
不变,因此功放的工作状态不变。
的提由高于是由 于UEcc
,所以不变,而
1 2
的增加,这是通过
,故效率 减小实现
的。要减小 ,有两个途径,一是减小输入信号
振幅Ub,另一是减小Eb,但要求ubemax不变,故 只能减小Eb,同时增大输入信号振幅Ub。输出功 率下降,但Uc不变,只能是增加负载阻抗。
Po P
v BE VBB Vbm cos t
v CE VCC Vcm cos t
iC Ic0 Icm1 cos t Icm2 cos 2t Icmn cos nt
直流功率: P ==VCC Ic0
输出交流功率: Po
1 2
Vcm
Icm1
I cm1
2 Po U cm1
2 15 21.9
1.3699(A)
Ic max
Icm1 1.3699 3.1419(A) 1 (70) 0.436
Ico Ic max0 (70) 3.1419 0.253 0.7949(A)
PD EC Ico 24 0.7949 19.08(W )
讨论:构成一个实际电路时应满足:交流要有交流通 路,直流要有直流通路,而且交流不能流过直流电 源,否则电路将不能正常工作,因此设计时需要正确 使用阻隔元件:扼流圈LB、旁路或耦合电容CB。画出一 个电路后应根据上述的原则进行检查。
第3章小结:
本章介绍了反馈振荡原理和反馈型正弦波 振荡器的几种常用电路类型, 要点如下:
填空题: 第1题: A 、C 第2题: 4、60度 第3题:50%、78.5% 第4题:开关、100% 第5题:过压、 过压、欠压、过压 第5题:过压、欠压 第6题:串联、并联、高频 第7题:选频
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为什么低频功率放大器不能工作于丙 类?而高频功率放大器则可以工作于丙 类? 低频功率放大器不能工作在丙类状态,这 是因为低频相对频率范围很宽,例如音频频率 范围为20Hz~20000Hz,视频范围就更宽。而 工作在丙类状态的输出的信号是尖顶余弦脉 冲,严重产生了失真。这种尖顶余弦脉冲经过 傅里叶级数分解,除了基波分量外,还有丰富 的谐波分量,这些谐波成分很可能落在音频 (或视频)范围内,会形成干扰。
讨论:如何应用功放的外部特性来调整功放的 工作状态,这是一个难点,需要考虑到每一个 外部因素影响。
2-16
解:仿照P72例2-1,先求 cr
I c max gcr (EC U c m1 ) gcr EC (1 cr )
Po
1 2
U
cm1
I
cm1
1 2
ECcr Ic max1 (c )
g n (c )
I cmn Ic0
o
t
2c
图6.3.3 尖顶余弦脉冲
分析基波分量Icm1、集电极效率ηc和输出功率Po随通角c 变化的情况,为了兼顾功率与效率,最佳通角取70左右。
高频功率放大器的工作状态取决于Rp和电压 VBB、 Vbm 、 VCC四个参数。
高频功率放大器的动态特性曲线
解:由于EC、Uc及Ubemax不变,即ucemin 、ubemax不 变,因此功放的工作状态不变。 由于 ,所以 不变,而 ,故效率的提高是由于 的增 加,这是通过 减小实现的。要减小 ,有两个途径, 一是减小输入信号振幅Ub,另一是减小Eb,但要求 ubemax不变,故只能减小Eb,同时增大输入信号振幅
1 2
ECcr gcr EC
(1 cr
)1 (c )
c2r
cr
2 Po EC2 gcr1 (c )
0
1 cr 2
1 4
2 Po EC2 gcr1 (c )
1 2
1 4
242
2 15 1.5 0.436
0.9127
(1) U cm1 ECcr 24 0.9127 21.9(V)
功耗大,烧坏管子。 Po
1 2
U
cm1
I
cm1
cos
PC
PD
Po
用 U c 指示调谐最明显,U c 最大即调谐。
2.19原图
原则:直流能提供偏置 交流输入输出回路通畅 交流不会进入电源
2.20试画出一两级谐振功放的实际线路,要求: (1)两级均采用NPN型晶体管,发射极直接接地; (2)第一级基极采用组合式偏置电路,与前级互感耦合; 第二级基极采用零偏电路; (3)第一级集电极馈电线路采用并联形式,第二级集电极 馈电线路采用串联形式; (4)两级间回路为T型网络,输出回路采用 型匹配网络, 负载为天线。
PC PD Po 19.08 15 4.08(W )
15 100% 78.6% 19.08
Rpcr
U cm1 I cm1
21.9
1.3699
15.99()
(2)由于功放工作于临界状态,若Ubm
增大一倍,则功放的工作状态进入过U压bm 工 i作c 下状凹态部。分
(2) 三点式振荡电路是LC正弦波振荡器 的主要形式, 可分成电容三点式和电感三点式。 频 率稳定度是振荡器的主要性能指标之一。为了提高 频率稳定度, 必须采取一系列措施, 包括减小外界 因素变化的影响和提高电路抗外界因数变化影响的 能力两个方面。克拉泼电路和西勒电路是两种较实 用的电容三点式改进型电路, 前者适合于作固定频 率振荡器, 后者可作波段振荡器。
iC
g
c
Vbm Vcm
v CE
V0
gd v CE V0
gd
gc
Vbm Vcm
;
V0 VCC Vcm cos c
高频功率放大器的负载特性曲线
高频功放的负载特性
I cm1 Ic0
Po
1 2
Vcm
I
cm1
c
Po P
P VCC Ic0
Vc2m 2 Rp
1 2
I
R 2
cm1 p
集电极效率: c
Po P
1 2
Vcm
I cm1
VCC I c0
1 2
g1
(
c
)
其中:集电极电压利用系数
波形系数
g1(c )
I cm1 Ic0
Vcm VCC
谐振功率放大器工作于丙类(非线性、大信号)
状态,采取折线近似分析法。
过压
改变VCC对工作状态的影响 集电极调幅作用是通过改变VCC来改变Icm1与Po 才能实现的,因此,必须工作于过压区。
改变Vbm对工作状态的影响
基极调幅作用是通过改变VBB来改变Icm1与Po 才能实现的,因此,必须工作于欠压区。
选择题: C、B、C、B、A、C、D、C
判断题: 正确、正确、错误、正确、错误、错误
Po 2 100% 74.1% PD 2.7
2.13 一谐振功放,原来工作在临界状态,后来发现 该功放的输出功率下降,效率反而提高,但电源电压EC、 输出电压振幅Uc及Ubemax不变,问这是什么原因造成 的,此时功放工作在什么状态?
题意分析:本题是考察灵活运用功放的外部特性的能 力。由电源电压EC、输出电压振幅Uc及Ubemax不变,可 知icmax还是在临界饱和线上,工作状态不变。又由于 电源电压EC、输出电压振幅Uc不变,即电压利用系数 ζ 不变,根据影响效率η 的因素,可知是波形系数γ 提高了,即是 θ减小,本题就归结为影响θ 的因素了。
临界
iC=gcrvCE
欠压
图 6.3.1 晶体管的输出特性及其理想化
iC =gc(vBE–VBZ) (vBE > VBZ)
图 6.3.2 晶体管静态转移特性及其理想化
I C0 iC max0 (c )
I cmn iC max n (c )
ic max
尖顶余弦脉冲的分解系数
波形系数
2.2丙类放大器为什么一定要用调谐回路作 为集电极负载?回路为什么一定要调到谐 振状态?回路失谐将产生什么结果?
答:选用调谐回路作为集电极负载的原因是 为了消除输出信号的失真。只有在谐振时, 调谐回路才能有效地滤除不需要的频率,只 让有用信号频率输出。此时,集电极电流脉 冲只在集电极瞬时电压最低区间流通,因而 电流脉冲最小,平均电流 Ico 也最小。
0
Vcm
欠压
临 界
过压
Rp
0
欠压
Pc P Po
界临Ropt 过压
Rp
结论:
图6.3.7 负载特性曲线
欠压、过压、临界三种工作状态的特点:
欠压:恒流,Vcm变化,Po较小,ηc低,Pc较大; 过压:恒压,Icm1变化,Po较小,ηc可达最高; 中间放大级
临界:Po最大,ηc较高; 发射机末级 最佳工作状态
(2)适当选取电流导通角c
2-9
g1 (c ) g1 (90) 1.57
Ic m1 Ico g1 (c ) 90 1.57 141.3(mA)
Po
1 2
I
2 cm1
Rp
1 2
(141.3 103 )2
200
1.997(W)=2W
PD EC Ico 30 90 103 2.7(W)
第二章习题评讲
第二章要求:
1、熟练掌握谐振功放的工作原理和工作状态分 析; 2、正确理解谐振功放的直流馈电线路和输出匹配 网络及谐振功放实例;
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)
要解决的问题 F 提高输出功率 F 提高效率 F 管子的保护 F 减小失真(线性度)
若回路失谐,则集电极电流脉冲移至集电极 瞬时电压较高的区间流通,因而电流脉冲变 大, Ico 上升,同时,输出功率下降,集电 极耗散功率将急剧增加,以致烧损放大管。 因此,回路失谐必须绝对避免。
2.3提高高频放大器的效率与功率,应从哪几方 面入手? 答:(1)使放大器工作于丙类,并用选频网络 作为负载;
iC 转移
iC
特性
VBB
理想化
t
- c
o V BZ
0
+ c
v be -c 0 + c
v be
V bm
t
v BE VBB Vbm cos t
图 6.2.1 高频功率放大 器的
基本电路
或电压 电流
V cm vvCECE VCC Vcm cos t
iC
i vCE min
c max
V BZ 0 c
V CC
-V BB
iC
v bEmax
t
V bm vBE
Pc
1 T
T 0
iC
v
CE
dt
1. iC 与vBE同相,与vCE反相;
v BE VBB Vbm cos t 2. iC 脉冲最大时,vCE最小;
(b) 3. 导通角和vCEmin越小,Pc越小;
c