第5章高频功率放大器分析
高频电子线路(第五章 高频功率放大器)
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效率高。
7
（3）高频功率放大器的种类
谐振功率放大器（学习重点）
特点是负载是一个谐振回路，功率放大增益可
以很大，一般用于末级； 不易于自动调谐。
宽带功率放大器（了解即可）
特点是负载是传输线变压器，可在很宽的频带
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% 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
90%~100%
由于这种周期性的能量补充，所以振荡回路能维持振 荡。当补充的能量与消耗的能量相等时，电路中就建立起 动态平衡，因而维持了等幅的正弦波振荡。
34
问题二：半流通角θc通常多大合适?
如果θc取值过大，趋向甲类放大器，则效率 太低； 如果θc取值过小，效率虽然提高了，但输出 功率的绝对值太小（因为iC脉冲太低）； 这是一对矛盾，根据实验折中，人们通常 取
gC (vB VBZ )(当vB VBZ )
外部电路关系：
vB VBB Vbm cos t
v C V CC V cm cos t
31
（4）对2个问题的解释
问题一（可能会引起同学们困惑的问题）
为什么iC的波形时有时无,而输出的波形vo却能
是连续的?
问题二（有的题目已知条件不给θc,而解题 中又需要θc ）
通过LC回路,滤去无用分量，只留下 Icm1cosωt分量
第五章 功率放大电路
V C（ C V
CC U CE (sat)） RL
2.2W
m
π 4
V CC
U CE(sat) V CC
65％
5.2.2 OTL电路
1 、 OCL 电 路 线 路 简 单 、 效率高，但要采用双电源供电， 给使用和维修带来不便。
2、采用单电源供电的互 补对称电路，称为无输出变压 器（Output transformerless）的 功放电路，简称OTL电路，如 图5.2.5所示。其特点是在输出 端负载支路中串接了一个大容 量电容C2。
第五章 功率放大电路
5.1 功率放大电路概述 5.2 乙类互补对称功率放大电路 5.3 集成功率放大器 *5.4 功率管的安全使用
教学目标
1、了解功放电路特点、分类、对功放电路要求。熟悉低频
功放电路主要技术指标。
2、熟悉OCL、OTL电路组成、工作原理、性能参数估算方
法。
3、掌握交越失真产生原因、消除交越失真方法。 4、掌握复合管组成原则。
教学目标
5、熟悉常用集成功率放大器（LA4102、LM386、TDA2030
等）引脚功能，了解其主要技术指标。熟悉集成功放应用电 路组成、外接元器件作用，会估算闭环增益。
6、选学BTL电路原理及其由集成功放构成的应用电路。
7、选学功放管二次击穿和热致击穿现象及其保护措施，功
放管等功率器件散热计算及散热片的选择。
2、功放管的最大耐压U（BR）CEO 当一只管子饱和导通时，另一只管子承受的最大反向电
压为2VCC。故
U (BR)CEO 2VCC
3、功放管的最大集电极电流
I
CM
VCC RL
4、选择示例
Chapter5 高频功率放大器v1.0解析
故放大器效率：
Po Po c P Po Pc
21
第五章
高频功率放大器
高频电子线路
两点结论：
1）设法尽量降低集电极耗散功率Pc，则放大器效率c 自然会提高。这样，在给定P=时，晶体管的交流输出 功率Po就会增大；
2） 由式
c Po 1 Pc c
ic ic
Q
o
eb
o
t
o振放大器波形图 t
5
t
高频功率放大器波形图
第五章
高频功率放大器
高频电子线路
高频功率放大器与非谐振功率放大器的对比
相同点： ①输出功率大， ②输出效率高。
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。
不同点：
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(导通角c＜90)，为了不失真的放大信号，它的负载必 须是谐振回路
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为负载。
π
sin c c cos c I cM o ( c ) π(1 cos c )
I c1m
cos t cos c 1 c ic cosωt dt I cM costdt π π c (1 cos c )
π
I cM
c sin c cos c I cM 1 ( c ) π(1 cos c )
高频电子线路试题库
高频电子线路试题库一、单项选择题（每题 2 分，共20 分）第二章选频网络1、LC 串联电路处于谐振时，阻抗（）。
A、最大B、最小C、不确定2、L C并联谐振电路中，当工作频率大于、小于、等于谐振频率时，阻抗分别呈（）。
A、感性容性阻性B、容性感性阻性C、阻性感性容性D、感性阻性容性3、在LC并联电路两端并联上电阻，下列说法错误的是（）A、改变了电路的谐振频率B、改变了回路的品质因数C、改变了通频带的大小D、没有任何改变第三章高频小信号放大器1、在电路参数相同的情况下，双调谐回路放大器的通频带与单调谐回路放大器的通频带相比较A、增大B减小C相同D无法比较2、三级相同的放大器级联，总增益为60dB,则每级的放大倍数为（）。
A、10dB B 、20 C、20 dB D、103、高频小信号谐振放大器不稳定的主要原因是((A)增益太大(B)通频带太宽Cb' c的反馈作用(D)谐振曲线太尖锐。
第四章非线性电路、时变参量电路和混频器(C)晶体管集电结电容1、通常超外差收音机的中频为( )A) 465K B) 75KHZ ( C) 1605KHZ ( D) 10.7MHZ2、接收机接收频率为fc ,fL >( A) fc > fI fc+fI B) fL+fc C) fc+2fI( D)3、设混频器的fL >fC 产生的干扰称为( ，即fL =fC+fI )。
，若有干扰信号fn=fL+fI ，则可能(A)交调干扰(B)互调干扰(C)中频干扰(D)镜像干扰4、乘法器的作用很多，下列中不属于其作用的是(A、调幅B、检波C、变频D、调频5、混频时取出中频信号的滤波器应采用( )(A)带通滤波器(B)低通滤波器(C)高通滤波器(D)带阻滤波器(A)相加器(B)乘法器(C)倍频器(D)减法器7、在低电平调幅、小信号检波和混频中，非线性器件的较好特性是()A、i=b0+b1u+b2u2+b3u3 B 、i=b0+b1u+b3u3 C、i=b2u2 D、i=b3u38、我国调频收音机的中频为( )( A) 465KHZ ( B) 455KHZ ( C) 75KHZ ( D) 10.7MHZ9、在混频器的干扰中，组合副波道干扰是由于 ------- 造成的。
高频功率放大器
iB
和
iC 均为余弦脉冲，用傅里叶级数展开为：
iB I B 0 I B1m cost I B 2 m cos 2t I B 3m cos 3t
iC I C 0 I C1m cost I C 2 m cos 2t I C 3 m cos 3t
1、直流功率
PD
由直流供电电源提供的功率 P E C I c 0 D 2、输出功率 P0 由电子器件送给谐振回路的基波信号产生的功率
1 1 1 U cm 2 P0 I c1mU cm I c1m Re 2 2 2 Re
3、集电极损耗功率消耗在集电结的功率
2
Pc PD P0
4、集电极效率
高频功率放大器的输出回路具有选频作用， 若调谐在基波频率上，则回路两端的电压可表 示为：
uC U cm cost I C1m Re cost uC E EC U cm cost
Re
为输出回路的有载谐振电阻
第三节
丙类高频放大器的分析
一、折线分析法 高频功率放大器属于大信号分析，和低频放大器一样，往往采用折线 法分析（图解法），其输入特性和输出特性如图2-5所示。
I c1m
i
c
co stdt
I c1m I c max 1 ( )
I cnm
1 2
i
c
cos ntdt
I cnm I c max n ( )
将电流分解系数制成曲线，可得图2-8。
1 ( ) g1 0 ( )
三、高频功率放大器的功率和效率
静态工作点 Q ：
当输入信号 ，即静态时， u i U bm cost 0
高频电子线路课程教学大纲
高频电子线路课程教学大纲一、课程简介高频电子线路课程旨在介绍高频电子线路的基本原理、设计方法和实际应用。
通过本课程的学习，学生将掌握高频电子线路设计的基本概念和技能，为将来从事相关领域的工作打下坚实的基础。
二、课程目标1. 了解高频电子线路的基本概念和特点；2. 掌握高频电子线路的设计原则和方法；3. 学习高频电子线路分析与仿真的工具和技术；4. 理解高频电子线路的主要应用领域，并能应用于实际设计中；5. 培养学生的团队合作能力和创新精神。
三、课程内容第一章：高频电子线路概述1. 高频电子线路概述及应用领域介绍2. 高频电子线路的特点和要求第二章：高频电子线路基础知识1. 电磁波基础2. 传输线理论和特性阻抗3. 矩形波导和同轴线4. 常用高频电子元器件的特性和参数第三章：射频放大器设计1. 射频放大器的基本原理2. BJT 和 MOSFET 射频放大器设计3. 基于微带线的封装和设计4. 射频放大器的稳定性分析第四章：射频混频器与频率合成器设计1. 射频混频器的原理和分类2. 射频混频器设计方法与技巧3. PLL 频率合成器的设计原理和实现方法第五章：高频功率放大器设计1. 高频功率放大器的基本原理和应用2. 高频功率放大器的设计方法和技巧3. 不同类别功率放大器的对比分析第六章：高频滤波器设计1. 高频滤波器的基本知识和分类2. 高频滤波器的设计方法和工具3. 常用高频滤波器设计案例分析第七章：天线设计与工艺1. 天线的基本原理和参数2. 天线的设计方法和工艺要求3. 天线与射频系统的匹配与优化第八章：实验与实践1. 高频电子线路实验室的基本设备和仪器2. 实验操作技巧与安全注意事项3. 设计与验证高频电子线路的实践项目四、考核方式1. 平时成绩：包括课堂表现、作业完成情况和实验报告等；2. 期中考试：考察学生对课程内容的掌握程度；3. 期末考试：综合考核学生对整个课程的理解和应用能力。
五、参考书目1. 《高频电子线路设计基础》作者：XXX2. 《射频电子线路设计与仿真》作者：XXX3. 《高频功率放大电路技术》作者：XXX六、教学团队本课程由资深高频电子线路工程师和教授担任，具有丰富的教学和实践经验，能够提供全面的教学指导和辅导。
05第五章、功率放大电路
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5.3 甲乙类互补对称功率放大电路
一、交越失真 由于三极管输入特性有门槛电压，特性开始部分非线性又比较 严重，在两管交替工作点前后，出现一段两管电流均为零因而负载电流和电压均 为零的时间，使输出波形出现了“交越失真”。 二、甲乙类双电源互补对称功率放大电路 1.电路组成及电路工作原理：在两管的基极之间产生一个合适的偏压，使它们处 于微导通状态，两管各有不大的静态电流，电路工作在甲乙类，由于iL=iC1-iC2 ， 输出波形接近于正弦波，基本上可以实现线性放大。 2.性能指标计算及选管原则（同乙类功放） 三、甲乙类单电源互补对称功放：（OTL） 1.电路组成及分析： 它与OCL电路的根本区别在于输出端接有大电容C。就直流而言， 只要两管特性相同，Ｋ点的电位ＶK=Vcc/2，而大电容C 被充电 到ＶC=ＶK=Vcc/2 。就交流而言，只要时间常数;RLC比输入信号 的最大周期大得多，电容上电压可看作固定不变，而C对交流可 视为短路。这样，用单电源和C 就可代替OCL电路的双电源。T1 管上的电压是Vcc 与VK 之 差，等于Vcc/2 ，而T2 管的电源电压 就是0与ＶK 之差，等于Vcc/2 。OTL电路的工作情况与OCL电路 完全相同。但是在用公式估算性能指标时，要用Vcc/2代替 。 2.选管原则:(同双电源互补对称功放)原公式中Vcc用Vcc/2替代。 3.带自举的单电源互补对称电路
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2.直流电源供给的功率 直流电源供给的功率是指一个周期内的平均功率。直流电源供给的功率，一 部分转换为负载所需的交流功率，还有一部分被功率管消耗。 3.转换效率 η=Ｐo/Ｐv=3.14×Ｖom/(4Ｖcc) 在理想情况下,当Ｖom=Ｖcc时，效率为78.5%。 4.管耗 ＰT=ＰT1 +ＰT2=ＰV -Ｐo=2(ＶCC·Ｖom/π-Ｖom·Ｖom/4)／ＲL 四、功率放大电路放大管三种工作状态 甲类、乙类、甲乙类
第5章 高频功率放大器
L3
14～ 150pF L1
50 C1 C2 90～ 400 pF
V Lb
L2 Ec
＋ 13.5 V
C332～ 250 pF
C342～
50 250 pF
(a)
50 5～ 30 pF
(3 ─ 30)
Le
=
0.1971(2.3Lg
4l d
−
0.75)
10−9
(3 ─ 31)
5.4 高频功率放大器的实际线路
5.5.1 直流馈电线路 直流馈电线路包括集电极和基极馈电线路。下面 结合集电极馈电线路和基极馈电线路说明Cb、 Lb的应 用方法。 图3 ─ 25是集电极馈电线路的两种形式: 串联馈电 线路和并联馈电线路。 图 3 ─ 25(b) 中晶体管、 电源、 谐振回路三者是并联连接的, 故称为并联馈电线路。
L1
C1
C2 5～ 33pF
C3 15 pF
C4
L3
V
R101 0
k C5
R2 110 k
L2 ED
C6 15 pF
5～ 33 pF
50
C8 C7 5～ 33 pF
EG (b)
图 3 ─ 31 (a) 50 MHz谐振功放电路;
(b) 175 MHz谐振功放电路
5.5 高频功放、功率合成与射频
模块放大器
R1
R2
(a)
(b)
(c)
图 3 ─ 27几种常见的LC (a) L型; (b) T型; (c) Π型
对于L —I型网络有
高频功率放大器
第2章高频功率放大器第2章高频功率放大器2.1 谐振功率放大器基本工作原理2.2 丙类谐振功率放大器的工作状态分析2.3 谐振功率放大器的高频特性2.4 谐振功率放大器电路2.5 高效率高频功率放大器及功率合成技术第2章高频功率放大器一、工作状态分类A 类(甲类)、B 类(乙类)、C 类(丙类)等。
i i BEC tCu QA 类(甲类)：工作点Q 较高(I CQ 大)，信号360°内，管子均导通。
通角：θ＝180 °U CCR LR L′N 1∶N 2RBVCBu i第2章高频功率放大器甲类功放电路及交、直流负载线i Ct 0I C Q I C QI C Qu CE i Cu CEt00U CE QU CU CCQ直流负载线交流负载线i B1R L′－I CR B 为偏置电阻，决定Q 点的I CQ 及I BQ 。
变压器是理想的，则直流工作点电压U CEQ =U CC ，直流负载线为一垂直线，而交流负载线通过Q 点，其斜率为(-1/R ′L )第2章高频功率放大器CQCC C CQ CC TE I U dt t I I U TP ⋅=+=∫)sin (10ω1.电源功率P E2. 交流输出功率P LLC C C C C TL R U I U tdt I t U TP ′=⋅=⋅=∫22121sin sin 1ωωCC Cm U U =CQCm I I =CQCC CC E L I U I U P P 21==ηA 类放大器无信号时，效率为零，信号最强时最大效率只有50%。
这是A 类放大器的致命弱点，也是晶体管功率放大器极少采用A 类放大器的原因。
%50max =η一般: 20%~30%第2章高频功率放大器i C t 0i Cu BEQπ2π0u iV 1V 2V 0VD1VD 2I COi C1i C2U CCu o－U EER Li C1i C2B 类(乙类)：工作点Q 选在截止点，管子只有半周导通，另外半周截止。
高频电子线路复习题解
BW 2 Fmax 2 2 103 4 kHz 频谱图如图所示。
已知调幅波表示式 u(t) [20 12cos(2π 500 t)]cos(2π 106 t) V ,试求该调幅波的载波振
幅Ucm 、调频信号频率 F 、调幅系数 ma 和带宽 BW 的值。
[解] Ucm 20 V ， fc 106 Hz ， F 500 Hz
和 都增大一倍，两种调制信号的带宽如何
分析: 本题主要考察调频和调相带宽的异同点。两者均为角度调制，
当调制信号频率 不变而振幅 变化时，调频、调相的带宽随之变化，
当调制信号振幅 不变，调制信号频率 变化时，调频带宽基本不变，
可称为恒带调制，但调相波的带宽则随调制信号频率 变化。
为什么调幅波的调制系数不能大于１，而角度调制波的调制系数可以 大于１ 答：当调幅波的调制系数大于１时，发生过调幅，调幅波的包络形状 不再和调制信号波形相同，解调时将产生失真。角度调制波的调制系 数大于 １时，只要是频偏不过分大，就可以获得线性调制，而不致 造成解调信号失真。
解：频谱图如图所示：
20V
2V
4V
4V
106+320 0
106 106-400 106+400
带宽：BW＝2Fmax＝2×3200Hz＝6400Hz
信号功率：
而
2V
106+320 0
f/Hz
所以
某发射机只发射载波时，功率为 9ｋＷ；当发射单音频调制的调幅波
时，信号功率为ｋＷ，求调制系数 ma。若此时再用另一音频信号作 40%的调制后再发射，求此时的发射功率。
[解] BW 2100 200 Hz
调幅波波形和频谱图如图(s)(a)、(b)所示。 已 知 调 制 信 号 u [2cos(2π 2 103 t) 3cos(2π 300 t)] V ， 载 波 信 号
005第五章-非线性电路分析方法与混频器-2010概要
✓ 非线性元件的频率变换作用 ✓ 正弦波通过线性电阻 ✓ 正弦波通过具有平方率特性的非线性电阻
✓ 非线性元件不满足叠加原理
非线性元件的工作特征
线性电阻的伏安 特性曲线
半导体二极管的伏安 特性曲线
cos(n
2k)1t...........n为偶数
c osn
1t
1
2n
1 (n1)
2
k0
Cnk
cos(n
2k)1t................n. 为奇数
三角积化和差公式：
cos1t
cos2t
1 2
cos(1
2
)t
1 2
cos(1
2
)t
i 中含有的频率成分：p,q p q0 p, q 0, 1, 2,，
v o Kv1v 2
（3）开关函数分析法
大小两个信号同时作用于非线性元件时 的原理性电路
id
rd
1 RL
S (t )(v1
v2)
S (t)
1 2
2
cos2t
2
3
cos 32t
2(1)n1
(2n 1)
cos(2n
1)2t
开关的控制信号及其开关函数
a0
a2 2
(V1m 2
V2m2 )
a1V2m
已知振荡电压 v0 =V0cosω0t
f (VQ v 0 ) Ic0 Icm1 cos0t Icm2 cos20t Icmn cosn0t
t
vs
VBB
5.3.3 晶体管混频器的分析
西安交大高频电子线路课件-第5章+高频功率放大器
β0
高频区：0.2 fT f fT
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
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
(2) 改变VCC，但Rp、Vb、VBB不变：当集电极供电电 压VCC由小至大变化时，放大器的工作状态由过压 经临界转入欠压。
在欠压区内，输出电流的 振幅基本上不随VCC变化 而变化，故输出功率基本 不变；而在过压区，输出 电流的振幅将随VCC的减 小而下降，故输出功率也 随之下降。
VCC变化时对工作状态的影响
波形系数
其中：尖顶余弦脉冲的分解系数
0
(qc
)
sinqc qc cosqc (1 cosqc )
1
(q
c
)
q
c cosqc sinq (1 cosqc )
c
n
(qc
)
2
sin
nqc cosqc n cos nqc sin n(n2 1)(1 cosqc )
qc
g1(qc )
Icm1 Ic0
P VCC Ic0
Pc P Po
0
欠压
临 界
过压
Rp
临界区 欠压区
iC
过 压 区
vbemax
vce
2. 高频功放的负载特性
I cm1 Ic0
Po
1 2 VcmIcm1
c
Po P
P VCC Ic0
Vcm
Pc P Po
第5章 功率放大电路
集电极电 流波形
QA
ICQ
=2
uCE
0
2 ωt
(2) 乙类放大电路 静态工作点在截止区，如图5.1.3所示，静态集电极电流 为零，无静态功耗，但输出波形严重失真。 iC 特点 集电极电 流波形 iC2 a. 静态功耗 =π
PC U CEQ I CQ 0
b. 能量转 换效率高
QA
0 uCE
给功率管（T1和T2）一定的直流偏置，使其工作于微 导通状态，即甲乙类工作状态。 U CC (1) 甲乙类互补推挽电路 a. 利用二极管提供偏压 电路如图5-6所示 二极管提供偏 压，使T1、T2 呈微导通状态
2 U CC 4 PT1(U om U CC ) ( ) 0.137Pom RL 4
这是不是最 在理想情况下（即无静态电流，忽略管子饱和压降）， 大的管耗呢？
2 1 U CCU om U om 求管耗的极值： PT 2 PT1 ( ) RL 4
令
dPT 1 2VCC U om 0 dU om RL π
uo
T2
RL
静态功耗为零
U CC
图5-2(a)乙类OCL功放电路原理图
b. ui >0 时 T1导通，T2截止
c. ui <0 时
T2导通，T1截止
输入信号ui
0 t
U CC
U CC
ui
0 t
T1
ic1
RL
ui
T2
电流io方向
ic 2
RL
uo
输入信号ui 电流io 方向
uo
uo≈ui
uo≈ui
5.2 乙类互补对称功率放大电路
第5章 功率放大电路
⒉ 电路计算
按乙类互补对称功放电路，但必须用VCC /2代替各 式中的VCC。
⒊ 调试方法
中点电压UA可调R1，功放管电流可调R4，但两者 互有牵连，反复调节2～3次，可满足要求。
5.2.3 OCL电路
双电源无输出电容互补对称电路。
⒈ 电路分析
⑴ V1V3、V2V4组成复合功放管； ⑵ R10R11V5组成恒压源， 提供功放管静态偏置； ⑶ V7V8组成差动输入级， 调节R6能调节中点电压； ⑷ V6管是驱动管； ⑸ R13C5组成自举电路； ⑹ R2C3R3组成电压串联(交流)负 反馈网络，调节R3可调节整个功
处在甲乙类状态下工作的三极管，
V1
其静态工作点的正向偏置电压很 小，两个管子在静态时处在微导 通的状态，当输入信号输入时，
V2
管子即进入放大区对输入信号进 行放大。处在甲乙类状态下工作 的互补功放电路如图所示。
图中的电阻R1和R2，二极管D1和D2分别组成三极管T1和T2的偏置电 路，用来消除交越失真。
因乙类放大器只在信号的半个周期内有功率输出，所以，该放大器有信号输 出 时，电源消耗的功率PE为电源电压和半波电流 即 的平均值的乘积，
由此可得，在理想的情况下，乙类放大器的能量转换效率η为
(3) 甲乙类工作状态
乙类放大器将静态工作点取在如图9-1-2所示的IC为零的Q点上，工作在这种 状态下的放大器虽然效率比较高，但在信号交接的时候会产生交越失真。为了消 除交越失真，将静态工作点的值取在如图9-1-3所示的Q点，具有这种工作点特性 的放大器称为甲乙类工作状态。
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5.1 功率放大电路的基本概念
模拟电路第5章功率放大器
功率放大器
5.1 功率放大电路的一般特点 功率放大器：以向负载提供所需要的足够大的功率为 目的的放大器。 1、功率放大电路的特点及主要研究对象 ①输出功率大。 ②输出波形基本不失真。 ③效率要高，功率、效率、非线性失真为主要指标。 ④必须考虑管子的极限参数，并增加散热措施和保护 电路。 ⑤由于信号幅值大，在分析时不能用小信号模型，而 用图解法。
-VCC
5.3.2 甲乙类单电源互补电路 (OTL OTL) OTL 静态时 1 、基本电路
RC3 D1 vi R2 D2 T3 R1 VK VCC VCC/2 t Re Ce VCC K C T2 RL T1 vo 调节R2使：VK=VCC/2 电容C上的电压 Vc =VCC/2 输入信号时： 输入信号时 Vi为负半周，T1导通, T2截止， Vo为正半周。 Vi为正半周，T1截止，T2导通， 电容C放电，相当于电源， 电容C放电，相当于电源 因为电容C很大，其上电压可 认为不变。 Vo为负半周。
VCCVom V PT 1 = π RL 4 RL
PT = V CC = PV Po 2 V om V π RL 2 RL
2 om
2 om
dPT 1 =0 最大管耗： dVom
PT 1(max)
Vom =
2
π
VCC
2 1 VCC 2 = 2 = 2 Po (max) = 0.2 Po (max) π RL π
输出功率最大时的管耗
Vom ≈ VCC
2 VCC 4 π P1 = = 0.137Po(max) T 2RL 2π
1 T /2 PT 1 = ∫ vCE iC dt T 0 2 VCC 4 π 1 T /2 Vom sin ωt = ∫ (VCC Vom sin ωt ) dt P = T 0 RL 2π T RL
第五章高频功率放大器答案
第五章 高频功率放大器（一）选择题1． 高频功率放大器输出功率是指____D____。
A ）信号总功率B ）直流信号输出功率C ）二次谐波输出功率D ）基波输出功率2． 高频功率放大器功率增益是指_____B__________。
A ）基极激励功率与集电极输出功率之比B ）集电极输出功率与基极激励功率之比C ）不能确定3． 丙类高频功率放大器晶体三极管作用是______B__________。
A ）开关作用B ）按照输入信号变化的规律，将直流能量转变为交流能量C ）A 和B4． 丙类高频功率放大器中两电源的作用_____B___和___C_____。
A ）U BB 是能量的来源B ）U CC 是能量的来源C ）U BB 保证晶体管工作在丙类D ）U CC 保证晶体管工作在丙类5． 为使高频功率放大器有较高的效率，应工作____B____状态，角度___C_____。
A ） 乙类B ） 丙类C ） 小于90°D ） 大于90°（三）判断题1．丙类高频功率放大器原工作于临界状态，由于外接负载的变化而使e R 增加，致使放大器工作于过压状态。
现若将输入信号b U 减小，使放大器仍工作在临界状态，这时放大器的输出与原来相同。
（ × ）2．丙类高频功率放大器的输出功率为e c R I P 21021 ，CC U 、BB U 、b U 一定时，e R 越大，则0P 也越大。
（ × ）3．在谐振功率放大器的输出级中，匹配网络的阻抗变化作用时将负载转换为放大器所要求的最佳负载电阻。
（ √ ）4．丙类高频功率放大器，若要求输出电压平稳，放大器应选择临界工作状态。
（ × ）5．原工作于临界状态的丙类高频放大器，当其负载断开，0C I 减小，1C I 减小，0P 减小。
（ √ ）6．不可以用高频功放构成倍频器。
（× ）（四）问答题和计算题1．甲类、乙类、丙类功率放大器各有什么特点?试详细比较。
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谐振功率放大器的基本工作原理
1、原理电路
u ()
＋
ibB V ＋
uce
ub
ube － －
ic －
uc CL
＋
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VEBbB
VCECc
R
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vBE VBB Vbm cost
iC gc (vBE VBZ )
( t 2k ) C )
则
iC gc (VBB Vbm cost VBZ )
第5章 高频功率放大器
1、熟练掌握高频谐振功率放大器的工作原理、特性分 析 2、正确理解馈电电路和匹配网络在高频谐振功率放大 器中的应用 3、了解丙类倍频器的工作原理 4、了解传输线变压器的工作原理
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§5.1 概述
一、高频功率放大器的分类
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二、高频功率放大器与高频小信号放大器的比较
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输出特性的理想化
在高频功率放大器中，又常根据集电极电流是否进 入饱和区，将它的工作状态分为三种： 欠压工作状态：集电极电流最大点电流在直线1的右 方，交流输出电压较低； 过压工作状态：集电极电流最大点电流在直线1的左 方饱和区，交流输出电压较高； 临界工作状态：集电极电流最大点电流在直线1上。
Ik iC max k (C ) 波形分解系数
Ico
ic
m
ax
sin (1
cos cos )
ic maxa0 ( )
I
c1
ic
max
sin cos (1 cos )
ic maxa1( )
Icn
ic
m
ax
2
sin
n
n cos 2n sin (n2 1)(1 cos
c
cosn os )
当t C时，iC 0
则
VBB Vbm cosC VBZ 0
故得
cosC
VBZ VBB Vbm
iC gcVbm (cost cosC )
iC max gcVbm (1 cosC )
则
iC
iC max
cost cosC 1 cosC
周期性的余弦尖脉冲
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用傅立叶级数展开得：
iC Ik cos kt IC0 Icm1 cos t Icm2 cos 2t k 0
2、低频功率放大器工作于甲类、甲乙类或乙类状态； 高频功率放大器则一般都工作于丙类。
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§5.2 谐振功率放大器的工作原理
一、获得高效率所需要的条件
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
P PO PC
c
PO P
PO PO PC
1）在给定的 P=时，降低PC，则 c 自然会提高。这样，晶体管的交流输出功率
直流电源VCC所供给的直流功率为
P VCC IC0
回路可吸取的基频功率为
PO
1 2
Vcm
I
cm1
Vc2m 2Rp
1 2
I
2
cm1
Rp
集电极耗散功率为
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PC P PO
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放大器的集电极效率为：
C
PO P
1 2
Vcm
Icm1
VCC ICO
1 2
g1
(c
)
Vcm (集电极电压利用系数）
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§5.3、晶体管谐振功率放大器的 折线近似分析法
一、晶体管特性曲线的理想化及其解析式
折线近似分析法，是将电子器件的特性曲线理想化，每 一条特性曲线用一条或几条直线（组成折线）来代替。可 以用简单的数学解析式来代表电子器件的特性曲线。 优点是简单，缺点是准确度较低。
VCC
g1(c )
I cm1 ICO
iiCCmmaaxx（（10 cc））
（1 c）（波形系数） （0 c）
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增大ξ和g1的值是提高效率的两个措施, 增大α1是增大 输出功率的措施。然而增大g1与增大α1是互相矛盾的。 导通角θ越小, g1越大, 效率越高, 但α1却越小, 输出功率 也就越小。所以要兼顾效率和输出功率两个方面, 选取合 适的导通角θ。若取θ=70°, 此时的集电极效率可达到 85.9%, 而θ=120°时的集电极效率仅为64%左右。因此, 一般以70°作为最佳导通角, 可以兼顾效率和输出功率两 个重要指标。
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三、高频功率放大器与低频功率放大器的区别
共同点是：输出功率大和效率高
不同点是： 1、低频功率放大器的工作频率低，20Hz～20kHz，相对 频带宽。因此都是采用无调谐负载，如电阻、变压器等； 高频功率放大器的工作频率高，几百kHz～几百MHz，相 对频带窄。因此，一般都采用选频网络作为负载回路。
1、前者放大的是大信号，后者放大的是小信号 2、前者为非线性电路（分析方法为折线分析法）；后者为 线性电路（用y参数等效电路分析法） 3、前者通常工作于丙类状态，后者工作于甲类状态 4、质量指标不同：前者为输出功率大、效率高以及输出中 的谐波分量应尽量小，以免对其他频道产生干扰；后者有 增益、选择性、通频带、稳定性、噪声系数等。
ic maxan ( )
(n 1)
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2、功率关系
由于负载调谐在基波上，所以输出端只有基波分量，并且
v o
1 cost
（Rp
p2
L ，R为电感的损耗电阻） CR
vC VCC Vcm cost
vBE VBB Vbm cost
PO就会增大。
2）维持晶体管的集电极耗散不超过规定值，提高集电极效率，将使交流输出功 率大为增加。
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如何减小集电极耗散？
集电极耗散的瞬时功率为：
pC iCvC
如果使iC只有在vC最低的时候才能通过，那么集电极耗散功率 自然会大为减小。iC需是脉冲状。 电流通角2C 180o 即工作在丙类状态
临界线方程可写为：
iC gcrvC
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二、高频功率放大器的动态特性与负载特性
高频功率放大器的工作状态取决于负载阻抗Rp和电压VCC、VBB、Vbm四个参数。
负载特性曲线：如果维持三个电压参数不变，此时各种电流、 输出电压、功率和效率等随Rp而变化的曲线。
动态特性曲线：在输出特性图中, 表示输出电压vC、vB与iC的关系曲线 又称为交流负载线。由于谐振功放的负载是选频网络, 故输出交流电压vc必 然是一个完整的余弦信号。由图可以看到, 截止区和饱和区内的动态线分 别和输出特性中截止线和临界饱和线重合(其中临界饱和线斜率为gcr), 而放 大区内的动态线是一条其延长线经过Q点的负斜率线段AB。