高频电子线路第六章PPT课件
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vBE V BB V bm cots
(b)
iC
v bEmax
t
1. iC 与vBE同相，与vCE反相；
2. iC 脉冲最大时，vCE最小；
1
Pc T
T
0 iCvCEdt
3. 导通角和vCEmin越小，Pc越小；
电路正常工作（丙类、谐振）时， 外部电路关系式：
vBE V BB V bm cots
丙类(C类) 放大器的效 率最高，但 是波形失真 也最严重。
i C I c 0 I c 1 s m t i I c n 2 s m 2 i t n I c n s m n i t n
low 0 ω 2ω 3ω
nω high
通过谐振负载，从丙类余弦周期脉冲里恢复 基波完整周期信号。
窄带谐振放大器
特性
iC
集电极余弦脉冲电流：
iC =gc(vBE–VBZ) (vBE ＞VBZ)
t
VBB
理想化
t
-
q c
0 V BZ
0
+q c
v be
-
q c
o
+q c
v
be
V bm
vBE V BB V bm cots
=gc(Vbmcosωt–VBZ－VBB)
=gcVbm (cosωt–cos qc)
当t= qc时，iC= 0
有源器件 丙类
谐振回路
输入回路
晶体管
输出回路
3
5
Tr1
T
2
L1
4
C
yL
Tr2
6. 谐振（高频）功放与非谐振（低频）功放的比较
相同: 要求输出功率大，效率高 线性(大信号)
不同:工作频率与相对频宽不同,谐振与非谐振
低频(音频): 20Hz～20kHz
fmax 1000 f m in
BW 20k 2 f0 10k
高频区：0.2fTf 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 θc的关系，以便于电路设计和调试时，对放大器工 作状态的选择指明方向。
T
0 VCCiCdt
vi= 0
vi= V0sinωt
降低静态功耗，即减小静态电流。
4. 工作状态分类
(a)甲类 class-A amplifier
(b)乙类 class-B amplifier
(c)甲乙类 class-AB amplifier
(d)丙类 class-C amplifier
5. 效率与失真矛盾的解决
2. 要解决的问题
提高输出功率 减小失真（线性度） 管子的保护 提高效率
直流电输源出提功供率的直 率流 = PP功 o
3. 提高效率的途径
直流电输源出提功供率的直 率流 = PP功 o =
Po
Po
PT
P (直流)电 = P o(交 源 流 )功 P T ( 功 直 率 率 流 ) 功
P
1 T
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与匹配
网络的计算 4. 掌握传输线变压器的工作原理 5. 了解倍频器的工作原理
6. 理解放大器的欠压、临界、过压三种工作状态
整体概述
概况一
点击此处输入相关文本内容 点击此处输入相关文本内容
考虑到谐振功率放大器工作于丙类（非线性、 大信号）状态，采取图解法与数学解析分析相折中 的办法：折线近似分析法。
iC=gcrvCE 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 B / iC 转移
12g1(qc)
电压利用系数 V cm V CC
波形系数
g1(qc )
Icm1 Ic0
一般利用晶体管的静态特性曲线，但由于晶体管的 静态特性曲线与频率有关，如右图所示了 与 f 之间的 关系。而通常所说的静态特性曲线是指低频区：
低频区： f 0.5fβ
中频区： 0.5fβf 0.2fT
β0
概况二
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概况三
点击此处输入相关文本内容 点击此处输入相关文本内容
1. 功率放大电路的主要特点 非线性(大信号)
⑴ 允许轻微非线性波形失真。
输出功率
Po Vo2mIo2m12Vom Iom
要想Po大，应使Vom 和Iom都要大。 ABQ 功率三角形
⑵ 管子工作在接近极限状态。
coqsc
VBBVBZ Vbm
iC costcoqsc iCmax 1coqsc
当t=0时，iC= iC max = gcVbm(1–cos qc)
取决于脉冲高度iC max与通角qc
iC costcoqsc iCmax 1coqsc
iCIc0Icm 1cotsIcm c2o2st Icm ncon st
vCE V CC V cm cots
iCIc0Icm 1cotsIcm c2o2st Icm ncon st
直流功率：P==VCC Ic0
输出交流功率：
Po
12Vcm
Icm1
Vc2m 2Rp
1 2
Ic2m1Rp
集电极效率：
vCE V CC V cm co ts
c
Po P
12Vcm Icm1 VCCIc0
提高输出功率 减小失真（线性度） 管子的保护 提高效率 遗留问题：（1） 丙类导通角<180o，何时最优？ （2） 放大、临界、饱和，何处最优？
直流电输源出提功供率的直 率流 = PP功 o =
Po
Po
Pc
Pc T1
T
0 iCvCEdt
丙类工作状态。
i B / iC 转移
特性
iC 图 6.2.1 高频功率放大器的基本电路
高频（射频）: 高频窄带信号 （以调幅为例 ）
已调信号 v o ( t) V o1 m m fco tc so t s
low
ω
high
AM广播信号: 53wk.baidu.comkHz～1605kHz，BW=10kHz
f max 3 f min
BW 10k 1 f0 100k0 100
7. 功放设计中各方面的折中关系
VBB
理想化
t
- qc
o V BZ
vbe - qc 0 +qc
+ q0c
vbe
V bm
t
vBE V BB V bm cots
电流、电压波形
vCE
V cm vv CC E E V CC V cm cots
或电压 电流
iC i vCE min
c max
0 qc
V BZ
V CC
－V BB
V bm vBE
(b)
iC
v bEmax
t
1. iC 与vBE同相，与vCE反相；
2. iC 脉冲最大时，vCE最小；
1
Pc T
T
0 iCvCEdt
3. 导通角和vCEmin越小，Pc越小；
电路正常工作（丙类、谐振）时， 外部电路关系式：
vBE V BB V bm cots
丙类(C类) 放大器的效 率最高，但 是波形失真 也最严重。
i C I c 0 I c 1 s m t i I c n 2 s m 2 i t n I c n s m n i t n
low 0 ω 2ω 3ω
nω high
通过谐振负载，从丙类余弦周期脉冲里恢复 基波完整周期信号。
窄带谐振放大器
特性
iC
集电极余弦脉冲电流：
iC =gc(vBE–VBZ) (vBE ＞VBZ)
t
VBB
理想化
t
-
q c
0 V BZ
0
+q c
v be
-
q c
o
+q c
v
be
V bm
vBE V BB V bm cots
=gc(Vbmcosωt–VBZ－VBB)
=gcVbm (cosωt–cos qc)
当t= qc时，iC= 0
有源器件 丙类
谐振回路
输入回路
晶体管
输出回路
3
5
Tr1
T
2
L1
4
C
yL
Tr2
6. 谐振（高频）功放与非谐振（低频）功放的比较
相同: 要求输出功率大，效率高 线性(大信号)
不同:工作频率与相对频宽不同,谐振与非谐振
低频(音频): 20Hz～20kHz
fmax 1000 f m in
BW 20k 2 f0 10k
高频区：0.2fTf 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 θc的关系，以便于电路设计和调试时，对放大器工 作状态的选择指明方向。
T
0 VCCiCdt
vi= 0
vi= V0sinωt
降低静态功耗，即减小静态电流。
4. 工作状态分类
(a)甲类 class-A amplifier
(b)乙类 class-B amplifier
(c)甲乙类 class-AB amplifier
(d)丙类 class-C amplifier
5. 效率与失真矛盾的解决
2. 要解决的问题
提高输出功率 减小失真（线性度） 管子的保护 提高效率
直流电输源出提功供率的直 率流 = PP功 o
3. 提高效率的途径
直流电输源出提功供率的直 率流 = PP功 o =
Po
Po
PT
P (直流)电 = P o(交 源 流 )功 P T ( 功 直 率 率 流 ) 功
P
1 T
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与匹配
网络的计算 4. 掌握传输线变压器的工作原理 5. 了解倍频器的工作原理
6. 理解放大器的欠压、临界、过压三种工作状态
整体概述
概况一
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考虑到谐振功率放大器工作于丙类（非线性、 大信号）状态，采取图解法与数学解析分析相折中 的办法：折线近似分析法。
iC=gcrvCE 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 B / iC 转移
12g1(qc)
电压利用系数 V cm V CC
波形系数
g1(qc )
Icm1 Ic0
一般利用晶体管的静态特性曲线，但由于晶体管的 静态特性曲线与频率有关，如右图所示了 与 f 之间的 关系。而通常所说的静态特性曲线是指低频区：
低频区： f 0.5fβ
中频区： 0.5fβf 0.2fT
β0
概况二
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概况三
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1. 功率放大电路的主要特点 非线性(大信号)
⑴ 允许轻微非线性波形失真。
输出功率
Po Vo2mIo2m12Vom Iom
要想Po大，应使Vom 和Iom都要大。 ABQ 功率三角形
⑵ 管子工作在接近极限状态。
coqsc
VBBVBZ Vbm
iC costcoqsc iCmax 1coqsc
当t=0时，iC= iC max = gcVbm(1–cos qc)
取决于脉冲高度iC max与通角qc
iC costcoqsc iCmax 1coqsc
iCIc0Icm 1cotsIcm c2o2st Icm ncon st
vCE V CC V cm cots
iCIc0Icm 1cotsIcm c2o2st Icm ncon st
直流功率：P==VCC Ic0
输出交流功率：
Po
12Vcm
Icm1
Vc2m 2Rp
1 2
Ic2m1Rp
集电极效率：
vCE V CC V cm co ts
c
Po P
12Vcm Icm1 VCCIc0
提高输出功率 减小失真（线性度） 管子的保护 提高效率 遗留问题：（1） 丙类导通角<180o，何时最优？ （2） 放大、临界、饱和，何处最优？
直流电输源出提功供率的直 率流 = PP功 o =
Po
Po
Pc
Pc T1
T
0 iCvCEdt
丙类工作状态。
i B / iC 转移
特性
iC 图 6.2.1 高频功率放大器的基本电路
高频（射频）: 高频窄带信号 （以调幅为例 ）
已调信号 v o ( t) V o1 m m fco tc so t s
low
ω
high
AM广播信号: 53wk.baidu.comkHz～1605kHz，BW=10kHz
f max 3 f min
BW 10k 1 f0 100k0 100
7. 功放设计中各方面的折中关系
VBB
理想化
t
- qc
o V BZ
vbe - qc 0 +qc
+ q0c
vbe
V bm
t
vBE V BB V bm cots
电流、电压波形
vCE
V cm vv CC E E V CC V cm cots
或电压 电流
iC i vCE min
c max
0 qc
V BZ
V CC
－V BB
V bm vBE