3-1丙类谐振功放的工作原理及特性分析.

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若回路谐振电阻为Re,则
其中,Ucm为基波电压振幅。 晶体管集射间的电压为:
可见,利用谐振回路的选频作用,可以将失真的集 电极脉冲电流变换为不失真的余弦电压输出。
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谐振功放工作原理小结: 设置VBB< UBE(on) ,使晶体管工作于丙类。当输入信号 较大时,可得集电极余弦电流脉冲。将LC回路调谐在信号频
Q UCE O
O
t
优点: 静态IC=0,管耗小效率高。效率约为78.5%。 缺点:输出脉冲电流,波形严重失真。
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3、甲乙类:工作点设置在放大区靠近截止点的位置; 晶体管导通的时间大于半个周期,在输入信号的大半个 周期内导通,有集电极电流ic产生,如图。 IC Q O UCE O t iC
优点:静态IC 0,管耗小,效率高。效率约为50%<η<78.5%。 缺点:严重失真。
低频 低频,高频 低频 高频 高频
谐振功率放大器通常工作于丙类状态,属于非线性电路
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3.1 丙类(C类)谐振功放的工作原理
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一、基本电路原理
iB
iC
+

1、电路组成
晶体管 谐振回路 输入回路 偏置电路
+ ui – +
VBB
+
uBE

uCE

L C
+ uc
RL –

VCC
+
图3.1.3丙类谐振功放原理 电路
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用傅里叶级数展开得
ic I c0 ic1 ic 2 ic3 icn
式中: Ico为直流电流分量
iC1为基波分量;
iC1=Icm1COSωct
iC2为二次谐波分量;iC2=Icm2COS2ωct iCn为n次谐波分量; iCn=IcmnCOSnωct
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… …
… …
当集电极回路调谐在输入信号频率ω上时(即与高频输入信号
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4、丙类:工作点设置在截止区以内; 晶体管导通的时间小于半个周期,在输入信号的小半个 周期内导通,有集电极电流ic产生,如图。
<
优点:静态IC=0,管耗小,效率高。效率η>78.5%。 缺点:输出电流波形严重失真。
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功率放大器一般分为甲类、乙类、甲乙类、丙类等工作方 式,为了进一步提高工作效率还提出了丁类与戊类放大器。
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4.工作状态 1、甲类:工作点设置在放大区;
输入信号ui在整个周期都有集电极电流ic产生,如图。 IC
Q O UCE O t
iC
优点:无失真,波形好,; 缺点:静态IC较大,管耗大,效率低。转换效率约为50%。
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2、乙类:工作点设置在截止点上;
晶体管只在输入信号的半个周期内导通,有集电极电流 ic产生,如图。 IC iC
第3章 高频功率放大器
1
3.1 丙类(C类)谐振功率放的工作原理 3.2 谐振功放的性能分析 3.3 谐振功率放大器电路 3.4 丁(D)类和戊(E)类谐振功率放大器 3.5 集成高频功率放大器及其应用简介 3.6 宽带高频功率放大器电路
2
学习目的:
1、高频功率放大器的电路组成
2、谐振功率放大器的工作原理
宽带高频功率放大器: 以传输线变压器为负载,因此又称为
非谐振功率放大器。
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1、使用高频功率放大器的目的 放大高频大信号使发射机末级获得足够大的发射功率。 2、放大的实质: 实质是一种能量转换。将电源提供的直流功率转变成
交流信号功率输出。
3、高频功率信号放大器使用中需要解决的两个问题
①高效率输出
②高功率输出
率上,就可将余弦电流脉冲变换为不失真的余弦电压输出。
iC iB
+ ui –
+ uBE – C + – – + VBB VCC
谐振功放原理电路
+ uCE
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
+
L
RL
uc

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二、 输出功率与效率 1.放大器的输出功率PO 2.集电极直流电源供给功率PD 3.集电极耗散功率PC 4.放大器效率ηc 其中 为集电极电压利用系数。
VCC、VBB为集电极和基极的直流电源电压。为使晶体 管工作在丙类状态,VBB应小于晶体管的导通电压uBE(on), 在没有输入信号时,晶体管处于截止状态,ic=0。
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L、C为滤波匹配网络,与RL 构成并联谐振回路,作为晶体 管集电极负载。 完成以下功能:
*选频滤波
*阻抗匹配 由于RL比较大,所以,谐振回路的品质因数比较小; 但不影响谐振回路对谐波成分的抑制作用。
的基波谐振时): 谐振回路对基波电流而言等效为一纯电阻Re ; 对其他各次谐波,回路因失谐呈现很小的电抗,可看成短路; 直流分量只能通过回路电感线圈,直流电阻较小,可看成短路。
这样,脉冲电流ic流经谐振回路
时只有基波电流才产生压降。
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ic I c0 I c1m cos(wt ) I c 2m cos(2wt ) I cnm cos(nwt)
表 2-1 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 不同工作状态时放大器的特点 理想效率 50% 78.5% 50%<<78.5% >78.5% 90%~100% 负 载 应 用
电阻 推挽,回路 推挽 选频回路 选频回路
仿真1
仿真2
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uBE uBE(on) –VBB iB uim
t
t iC
t uc U cm U cm V CC t
高频功率放大器中各分电压与电流的关系
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2、电流、电压波形 设输入一高频余弦信号为
则 当uBE的瞬时值大于基射间导通 电压UBE(on) 时,晶体管导通,产生 基极脉冲电流iB,相应产生集电极 脉冲电流ic,如图所示。基极电流和 集电极电流为周期性非正弦函数。
I C1m g1 ( ) I C 0m
集电极电流利用系数,又称波形系数。
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三、 余弦电流脉冲的分解
略去uCE对iC的影响, 将转移特性折线化
iC gc (uBE UBE(on))
iC 0
uBE U BE(on)
uBE U BE(on)
uBE VBB U im cos( t)
3、高频功率放大器的外部特性
3
高频(谐振)功率放大器在发射机中的位置
从图中可见,高频功放是无线发射机的重要组成部分
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在无线电广播和通信发射机中,为了获得大功率的高 频信号,必须采用高频功率放大器。 高频功率放大器按工作频带的宽窄可分:
窄带高频功率放大器: 通常以LC并联谐振回路作负载,又称为
谐振功率放大器。
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