第5章-1 高频功率放大器工作原理

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
-VBB
C
ub
ic
高频电子线路
而滤除各次谐波电压。 选出基波电压 u c 1 ,而滤除各次谐波电压− θ • 。
故回路输出的基波电压: 故回路输出的基波电压 : t
ib
• UBZ
vb
vBE
v c1
i =c i c 1 R p
vCE
θC
= I cm 1 R p ⋅ cos ω t
CC
Icmax t
Vbm
θ°
vBE
VBZ -VBB
RP i c
• i c 经 LC 并联谐振回路后,此回路对基波产生谐振,呈纯电阻 并联谐振回路后,此回路对基波产生谐振, gC t Vbm
,而对其它谐波失谐阻抗很低 (最大值) 而对其它谐波失谐阻抗很低,呈电容性。因而回路 最大值) 而对其它谐波失谐阻抗很低,呈电容性。 ,
ICnm = iCmaxαn (θ )
α1(θ ) g1(θ ) = α0 (θ )
为 形 数 称 波 系
0.6 0.5 2.0 g (θ) 1 0.4 0.3 0.2 0.1
α 1 (θ ) α 0 (θ ) α 2(θ ) α 3(θ )
1.0
0
20 40 60 80 100 120 140 160 180
θ°
高频电子线路
1 1 ηC = g1 (θ )ξ = ×1.75× 0.9 = 79% 2 2 P 5 o P = W = 6.3 W = = ηC 0.79
P = P − P = (6.3−5)W =1.3 W C = o
因为 o = 1 Ic1mUcm = 1 iCmax 1(θ )ξVCC P α 2
高频电子线路
高频电子线路
主要内容: 主要内容:
重点掌握: 重点掌握: 1、高频功率放大器的工作原理及折线近似分析法; 、高频功率放大器的工作原理及折线近似分析法; 折线近似分析法 2、高频功率放大器的电路组成及网络匹配; 、高频功率放大器的电路组成及网络匹配; 了解: 了解: 1、丁类功率放大器工作原理; 、丁类功率放大器工作原理; 2、功率合成器的工作原理; 、功率合成器的工作原理; 3、倍频器的工作原理。 、倍频器的工作原理。
vC + vb _ -VBB+
_
-VCC+
∴有
当 vBE <VBZ , ic = 0 当 vBE > VBZ , ic = gc (vBE −VBZ ) 式中 gc 为: -VBB ∆ ic • 折线的斜率 g c = ∆ v BE v =常数 − θ
ce
C
ic

gC
ic
UBZ

vBE − θ C θ C vb
高频电子线路
在高频范围内, 在高频范围内,为了获得足够大的高频输出 功率,必须采用高频调谐功率放大器, 功率,必须采用高频调谐功率放大器,这是 发射设备的重要组成部分 的重要组成部分。 发射设备的重要组成部分。 输出功率大
高频功率放大器的一般 要求同低频功放 低频功放相同 要求同低频功放相同
效率高
vBZ
vBZmax
vb
vBE = VBB + ub
iC = IC0 + Ic1m cos( ωt ) + Ic2m cos( 2ωt ) + ... + Icnm cos( nωt ) + ...
=VBB +Vbm cos( ωt )
vc = −Re Ic1m cos( ω t ) = −Vcm cos( ω t ) vCE =VCC + vc
vC
_
-VCC+
ic

gC
ic
Icmax
又Q当 ωt = 0 时, Icmax = gcVbm (1− cosθc )
代 入 ic 有 :
-VBB
−θC

VBZ

cos ωt − cosθc 1 − cosθc
vBE −θC θC vb
θC
顶余 脉 弦 冲的数 学表 式 达 尖
Vbm
2 集电极余弦电流脉冲的分解
vc = V cm cos ω t V 而晶体管集电极的输出电压: Vcm 而晶体管集电极的输出电压 : v CE = V CC − V cm cos ω t t
+
iC频谱
C vc + L
+ vS _
vC + vb _ -VBB+
_
LC回
0
ω


路阻 抗
Rp
ω
-VCC+
高频电子线路
3 电压、电流波形 电压、
式中: 称为尖顶余弦脉冲的分解系数。 式中:(1) α 0 (θ c ) ,α1(θc ) ,…,αn (θc ) 称为尖顶余弦脉冲的分解系数。 ,
的数值查表求出各分解系数的值。 一般可以根据θ c 的数值查表求出各分解系数的值。 为直流及基波和各次谐波的振幅。 (2) Ico , I cm1 , I cm2 ,…, Icmn 为直流及基波和各次谐波的振幅。 α n( θ )
ic3
Ico ωt
其中各系数分别为:
Ico 1 = 2π
π
Icmax sinθc −θc cosθc ∫−π icd(ωt) = π ⋅ 1− cosθc ) = Icmaxα0 (θc )
c
1 θ 1 θc − sinθc cosθc Icm1 = ∫−θ ic cosωtd(ωt) =Icmax (π ⋅ 1− cosθc ) = Icmaxα1(θc ) 2π
=1
= 180
o
ηC = 50%
ηC = π/ 4 = 78.5%
o
= 90
o
θ = 60
ηC = 90%
高频电子线路
例 下图所示电路中,VCC = 24 V,Po = 5W,θ = 70 º,ξ = 0.9, 下图所示电路中, , , , 和回路谐振阻抗R 求该功放的 ηC、 P=、PC、iCmax 和回路谐振阻抗 p
ic = ic max cosωt − cosθc 1 − cosθc
高频电子线路
分解为付里叶级数为: 若对 i c 分解为付里叶级数为 :
ic = I co + I cm1 cosωt + I cm1 cosω 2t + L + I cmn cosωnt + L
Icmax
θc θc
ic
ic1
ic2
思考: 思考: 1.何时,输出功率最大? 何时,输出功率最大? 何时 2.何时,效率最大? 何时,效率最大? 何时 3.如何选择最佳通角? 如何选择最佳通角? 如何选择最佳通角
α n( θ )
0.6 0.5 2.0 g (θ) 1 0.4 0.3 0.2 0.1
α 1 (θ ) α 0 (θ ) α 2(θ ) α 3(θ )
1.0
0
20 40 60 80 100 120 140 160 180
θ°
高频电子线路
Po 1 Ic1m Ucm 1 α1(θ ) Ucm 1 ηC = = = g1 (θ )ξ = P= 2 IC0 VCC 2 α0(θ ) VCC 2
集电极电压利用系数,在尽限使用时, 集电极电压利用系数,在尽限使用时, ξ 甲类工作状态: 甲类工作状态: θ 乙类工作状态: 乙类工作状态:θ 丙类工作状态: 丙类工作状态: 设
输入信号(激励信号) 输入信号(激励信号)
+
C
+ vS _
vC + vb _
-VBB+
_
vc +
L
-VCC+
原理电路(动画 原理电路 动画5-2) 动画 LC谐振回路,实现 功能, 谐振回路, 功能, 谐振回路 实现??功能 偏置电压, 类工作状态 偏置电压 ??类工作状态 R.p是什么 是什么
工作原理分析
c
2 sinnθc cosθc −θc cos nθc sinθc 1 θ Icmn = ∫ ic cos nωtd(ωt ) =icmax ⋅ ) = Icmaxαn (θc ) 2 2π −θ n n − 1 (1− cosθc ) π
c c
(
)
动画5-5
高频电子线路
IC0 = iCmaxα0 (θ ) IC1m = iCmaxα1(θ ) …
2
故 iCmax
2P o = = 1.05 A α1 (θ )ξVCC
Ucm ξVCC Rp = = = 46.5 Ω Ic1m α1(θ )iCmax
高频电子线路
设置V 使晶体管工作于丙类。 设置 BB< UBE(on) ,使晶体管工作于丙类。当输入信号较大 可得集电极余弦电流脉冲。 时,可得集电极余弦电流脉冲。将LC 回路调谐在信号频率 就可将余弦电流脉冲变换为不失真的余弦电压输出。 上,就可将余弦电流脉冲变换为不失真的余弦电压输出。 在一个信号周期内, 在一个信号周期内,只有小于半个信号周期的时间内有集 电极电流流通(丙类放大),形成余弦脉冲电流。 ),形成余弦脉冲电流 电极电流流通(丙类放大),形成余弦脉冲电流。iCmax是 余弦脉冲电流的最大值, 是导通角(<90 是导通角(< 余弦脉冲电流的最大值,θ是导通角(< o )。 LC谐振回路的作用:(1)选频。滤除余弦脉冲电流中的 谐振回路的作用: )选频。 谐振回路的作用 直流和各次谐波,输出不失真的余弦波电压; 直流和各次谐波,输出不失真的余弦波电压;(2)阻抗匹 ) 通过调节L 转换成功放管所需的负载值R 配。通过调节 、C 可将 RL 转换成功放管所需的负载值 e。 vc与 vb 反相 。当uBE为uBEmax时,iC 为iCmax ,而uCE为 uCEmin。ic不仅出现时间短,而且只在 CE很小的时段内出 不仅出现时间短,而且只在u 现,因此集电极损耗很小,功放效率较高。 因此集电极损耗很小,功放效率较高。
1 1 解: ηC = g1 (θ )ξ = ×1.75 × 0.9 = 79% 2 2
α n( θ )
+
C vc + L
+ vS _
vC + vb _ VBB+
_
VCC+
0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
g1 (θ)
α 1 (θ ) α 0 (θ ) α 2(θ ) α 3(θ )
0
20 40 60 80 100 120 140 160 180
1 集电极电流 ic 设输入信号电压:
+
高频电子线路
C vc + L
vb =Vbm cosωt
vBE = vb −VBB = −VBB +Vbm cosωt
由晶体管的转移特性曲线可以看出: 由晶体管的转移特性曲线可以看出:
则 加 到 晶 体 管 基 极 ,发 射 级 的 发 有效电压为:
+ vS _
高频电子线路
1 谐振功率放大器的工作原理
主要要求: 主要要求:
掌握谐振功率放大器的电路组成、 掌握谐振功率放大器的电路组成、工作原理和 工作特点。 工作特点。 掌握谐振功率放大器输出功率和效率的估算。 掌握谐振功率放大器输出功率和效率的估算。 谐振功率放大器输出功率和效率的估算
高频电子线路
高频功放的电路组成
= g c [V bm cos ω t − V bm cos θ c ] = g cV bm [cos ω t − cos θ c ]
Ic max ∴ gcVbm = 1 − cosθc
ic = Icmax
由于当ω t = θ c 时, i c = 0
vS _ + vb _ -VBB+
+
C vc + L
特点:1.工作频率高, 特点:1.工作频率高,相对频带窄 :1.工作频率高 2.采用选频网络作为负载回路 2.采用选频网络作为负载回路 3.一般工作在丙类工作状态 一般工作在丙类工作状态, 3.一般工作在丙类工作状态,属于非线性电路 4.图解法和折线法分析 4.图解法和折线法分析
工作状态:甲类、乙类、甲乙类和丙类等, 工作状态:甲类、乙类、甲乙类和丙类等,与集电极电流 的导通角有关(动画5-1) 导通角有关(动画 ) 有关
高频电子线路
谐振功率放大电路与小信号谐 振放大电路有何区别? 振放大电路有何区别?
(1)作用与要求不同。小信号谐振放大器主要用于高频小信号 )作用与要求不同。 的选频放大,要求有较高的选择性和谐振增益; 的选频放大,要求有较高的选择性和谐振增益;谐振功放主要 用于高频信号的功率放大,要求效率高,输出功率大。 用于高频信号的功率放大,要求效率高,输出功率大。 (2)工作状态不同。小信号谐振放大器输入信号很小,要求失 )工作状态不同。小信号谐振放大器输入信号很小, 真小,故工作在甲类状态;谐振功放为大信号放大器, 真小,故工作在甲类状态;谐振功放为大信号放大器,为了提 高效率,工作在丙类状态。 高效率,工作在丙类状态。 (3)对谐振回路要求不同。小信号谐振放大器主要用来选择有 )对谐振回路要求不同。 用信号抑制干扰信号,要求它有较高的选择,故回路的Q值较高 值较高; 用信号抑制干扰信号,要求它有较高的选择,故回路的 值较高; 谐振功放谐振回路主要用于抑制谐波,实现阻抗匹配, 而谐振功放谐振回路主要用于抑制谐波,实现阻抗匹配,输出 大功率,所以回路的Q值 大功率,所以回路的 值低。
vCE
vc vCEmin
=VCC −Vcm cos( ω t )
高频电子线路
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4 输出功率与效率
P = IC0VCC =
1 1 Po = I c1m U cm = I 2 c1m R p = U 2 cm / 2 R p 2 2
Po 1 Ic1m Ucm 1 α1(θ ) Ucm 1 ηC = = = g1 (θ )ξ = P= 2 IC0 VCC 2 α0(θ ) VCC 2
ic = gc (−VBB +Vbm cosωt −VBZ )
Vbm
θC
高频电子线路
ic = g c (− V BB + Vbm cos ω t − V BZ ) +
VBB +VBZ −1 VBB +VBZ ∴cosθc = ,θc = cos Vbm Vbm ∴ ic = g c [V bm cos ω t − ( V BB + V BZ )]
相关文档
最新文档