第五章高频功率放大器

高频功放特点：1)放大高频大信号；
2)工作在丙类状态会伴随严重的失真问题; 3)重点解决失真与效率问题； 4)采用谐振负载解决失真。
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6.2 高频功率放大器的工作原理
6.2.1 基本电路结构 6.2.2 工作原理分析 6.2.3 功率关系
+ VBE _
有 效 电 压 为 :
V B E V b V B B V B B V bc mo t s
由 晶 体 管 的 转 移 特 性 曲 线 可 以 看 出 ：
当 VB EVB， Zic0
ic
ic
•
当 V B E V B， Zicg cV B E V BZ
gC
式中gc为： 折 线 的 斜 率gc
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6.2.2 工作原理分析
1.功率放大器的作用原理：
利用输入到基级的信号，来控制集电极的直流电源所供给 的直流功率，使之转变为交流信号功率输出出去。
假设：P==直流电源供给的直流功率 Po=交流输出信号功率 Pc=集电极耗散功率
则，由能量守恒定律可
得：P==Po+Pc
为了说明放大器的转换能力，采用集电极效率η ，其定义为： c
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知识结构：
6.1 概述 6.2 高频功率放大器的工作原理 6.3 高频功率放大器的折线近似分析法 6.5 高频功率放大器的电路组成 6.9 功率合成器 6.10 晶体管倍频器
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学习目标：
1. 掌握高频功率放大器的工作原理 2. 掌握高频功率放大器的折线近似分析法 3. 熟悉高频功率放大器的电路组成原则 4. 掌握功率合成器的工作原理 5. 了解倍频器的工作原理
高频区需进一步考虑引线电感的作用
分析和计算 相当困难。
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6.2.1 基本电路结构
除电源和偏置电路外， 主要由三个部分组成： 晶体管：
大功率晶体管， 能承受高电压，大 电流。 输 入 激 励 电 路 ： 提 供 所 需 信 号 电 压 ； 输 出 谐 振 回 路 ： （ 1 ） 滤 波 选 频 ， ( 2 ) 阻 抗 匹 配 。
C
-VBZ
VBE C C
ic
icm
costcosc ax 1cosc
C
Vbm
Vb
尖 顶 2020余 /5/6弦 脉 冲 的 数 学 表 达 式
2.集电极电流ic
ic
icm
costcosc ax 1cosc
若 对 ic分 解 为 付 里 叶 级 数 为 ：
i c I c 0 I c 1 c m t o I c 2 c m s2 o t I s cc m n o n t s
iC
+ VBE _
ic gcVbmcost(VBBVBZ)
gcVbmcostVbmcosc
gcVbm costcosc
ic •
又 当 t 0 时 ， i c m g c V a b 1 x m c c os gC
ic
icmax
gcVb
m
icm a x
1cosc
代入ic 有：
• • -VBB
c
Po P
Po Po Pc
两点结论：
Po
( c 1c
)Pc
1）降低Pc则ηc提高， P=一定时， Po增大 2）若Pc不超过规定值，则ηc提高，将使Po大为增加， P=
也相应提高。 2020/5/6
iC
2.集电极电流ic
设 输 入 信 号 电 压 :
VbVbm cost
则 加 到 晶 体 管 基 极 ,发 射 级 的
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本章重点：
1. 谐振功率放大器的工作原理 2. 高频功率放大器的动态特性和负载特性 3. 高频功率放大器的电路组成 4. 功率合成器的工作原理
本章难点：
1. 高频功率放大器的动态特性和负载特性的分析 2. 功率合成器的工作原理
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6.1 概述
6.1.1 功放的分类 6.1.2 高频功放的分类和特点 6.1.3 高频功放的技术指标和分析方法 6.1.4 高频功放与其他放大器的比较
有
ic VBE
vce常 数
-•VBB
C
V•BZ
VBE C C
icgcV BB V bm cots V BZ C
Vb
Vbm
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2.集电极电流ic
i c g c V B V B bc mt o V B s Z
由 于 当 t c时 ， ic 0
V bm coc sV BB V BZ
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晶体管的工作情况与频率有极其密切的关系，把其 工作频率范围划分为三个区域：
低频区： f 0.5f
中频区：0.5ff 0.2fT 高频区：0.2fTf fT
fT f
低频区可以不考虑其等效电路中的电抗分量等影响，可 以用与分析电子管高频功率放大器类似的方法来分析。
﹜ 中频区要考虑晶体管各个结电容的作用
iC
iC1
ICO
其 中 各 系 数 分 别 为 ：
iC2
I c 0 2 1 i c d (t) i c m s ax 1 i c c n c c o c o c s i c s m0 ac x
I c 1 m 2 1 c c i c ct o ( d t ) s i c m ( 1 a x c 1 i m c c c c o c o ) s i c m s1 ac x
I c m 2 1 n c c i c cn o t( d t ) s i c m 2 a s x n ic n c n n 2 c 1 o 1 c c c s n c o o c sc s i s ) n i c m n a c x
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6.1.1 功放Βιβλιοθήκη 分类按工作状态分：A （ 甲 ） 类 ： 导 通 角 为 1 o80
A B （ 甲 乙 ） 类 ： 导 通 角 为 9 o0
B （ 乙 ） 类 ： 导 通 角 为 9 o0 C （ 丙 ） 类 ： 导 通 角 为 9 o0
甲类放大器适用于小信号低功率放大；乙类和丙类适用 于大功率放大；甲乙类放大器当小信号时工作在甲类，当大 信号时工作在乙类。
按工作频率分： 低频功率放大器
高频功率放大器
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6.1.2 高频功放的分类和特点
高频功放分类：1）窄带型：以谐振回路作为负载，选频范围
很窄。主要用于放大等幅信号， 例如载波信号、调频信号； 2）宽带型：采用工作频带很宽的传输线变 压器或者其他宽带匹配网络作为 负载。主要用于实现功率合成。