第五章高频功率放大器
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第五章高频功率放大器
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
fT f
高频区：0.2fTf fT
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
频率 f 0 ） 百分之零点几 到百分之几
丙类
选频网 高 络
第五章高频功率放大器
与高频小信号调谐放大器比较：
共同点：放大的都是高频信号，且负载均为谐振网络
不同点：
高频功 率放大 器
高频小 信号放 大器
放大 谐振网络的作用 对象
高频 从失真的集电极电流 大信 脉冲中选出基波、滤 号 除谐波，从而得到不
有
ic VBE
vce常 数
-•VBB
C
V•BZ
VBE C C
icgcV BB V bm cots V BZ C
Vb
Vbm
第五章高频功率放大器
2.集电极电流ic
i c g c V B V B bc mt o V B s Z
第五章高频功率放大器
6.1.1 功放的分类
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。
高频功放百度文库点：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。
第五章高频功率放大器
6.1.3 高频功放的技术指标和分析方法 技术指标：
功率与效率
分析方法：
放大器处于非线性工作状态，高频小信号谐振放 大器的一套线性模型在这里已完全不能用，只能用图 解法或折线近似分析法来分析功率放大器。
分析方法
优点
图解法 利用电子器件的特性曲线来 从客观实际出发， 对它的工作状态进行计算 计算结果比较准确
折线近 似分析 法
将电子器件的特征曲线用折 物理概念清楚，分 线段来表示，然后对放大器 析工作状态方便 的工作状态进行分析计算
第五章高频功率放大器
缺点
对工作状态的 分析不方便， 手续较复杂
计算准确度较 低
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。
第五章高频功率放大器
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 。
按工作频率分： 低频功率放大器
高频功率放大器
第五章高频功率放大器
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。
失真的信号输出
高频 抑制干扰信号 小信 号
工作 状态 丙类
甲类
分析方 法
图解法 或者解 析近似 分析法
线性等 效电路
质量指标 功率和效率
增益、通频带、 选择性、稳定 性和噪声系数
第五章高频功率放大器
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
6.1.4 高频功放与其他放大器的比较
与低频功放的比较：
共同点：输出功率大、效率高
不同点：
工作频率 相对带宽 工作状态 负载 效率
低频 低 功放 （20Hz-
30KHz）
宽
f max / f min 1000
甲类、甲 无调谐 低 乙类、推 负载 挽乙类
高频 高（一个
窄
功放 工作中心 f / f0
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。
第五章高频功率放大器
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
第五章高频功率放大器
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
第五章高频功率放大器
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
第六章 高频功率放大器
第五章高频功率放大器
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
第五章高频功率放大器
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
第五章高频功率放大器
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ηc ，其定义为：
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
fT f
高频区：0.2fTf fT
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
频率 f 0 ） 百分之零点几 到百分之几
丙类
选频网 高 络
第五章高频功率放大器
与高频小信号调谐放大器比较：
共同点：放大的都是高频信号，且负载均为谐振网络
不同点：
高频功 率放大 器
高频小 信号放 大器
放大 谐振网络的作用 对象
高频 从失真的集电极电流 大信 脉冲中选出基波、滤 号 除谐波，从而得到不
有
ic VBE
vce常 数
-•VBB
C
V•BZ
VBE C C
icgcV BB V bm cots V BZ C
Vb
Vbm
第五章高频功率放大器
2.集电极电流ic
i c g c V B V B bc mt o V B s Z
第五章高频功率放大器
6.1.1 功放的分类
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。
高频功放百度文库点：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。
第五章高频功率放大器
6.1.3 高频功放的技术指标和分析方法 技术指标：
功率与效率
分析方法：
放大器处于非线性工作状态，高频小信号谐振放 大器的一套线性模型在这里已完全不能用，只能用图 解法或折线近似分析法来分析功率放大器。
分析方法
优点
图解法 利用电子器件的特性曲线来 从客观实际出发， 对它的工作状态进行计算 计算结果比较准确
折线近 似分析 法
将电子器件的特征曲线用折 物理概念清楚，分 线段来表示，然后对放大器 析工作状态方便 的工作状态进行分析计算
第五章高频功率放大器
缺点
对工作状态的 分析不方便， 手续较复杂
计算准确度较 低
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。
第五章高频功率放大器
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 。
按工作频率分： 低频功率放大器
高频功率放大器
第五章高频功率放大器
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。
失真的信号输出
高频 抑制干扰信号 小信 号
工作 状态 丙类
甲类
分析方 法
图解法 或者解 析近似 分析法
线性等 效电路
质量指标 功率和效率
增益、通频带、 选择性、稳定 性和噪声系数
第五章高频功率放大器
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
6.1.4 高频功放与其他放大器的比较
与低频功放的比较：
共同点：输出功率大、效率高
不同点：
工作频率 相对带宽 工作状态 负载 效率
低频 低 功放 （20Hz-
30KHz）
宽
f max / f min 1000
甲类、甲 无调谐 低 乙类、推 负载 挽乙类
高频 高（一个
窄
功放 工作中心 f / f0
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。
第五章高频功率放大器
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
第五章高频功率放大器
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
第五章高频功率放大器
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
第六章 高频功率放大器
第五章高频功率放大器
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
第五章高频功率放大器
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
第五章高频功率放大器
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ηc ，其定义为：