第二章諧振功率放大器20131

1、2 2 諧振功率放大器諧振功率放大器一、一、 概述概述二、丙類諧振功率放大器二、丙類諧振功率放大器三、丙類諧振功放工作狀態(tài)的分析三、丙類諧振功放工作狀態(tài)的分析四、諧振功率放大器線路四、諧振功率放大器線路 五、晶體管倍頻器五、晶體管倍頻器諧振功率放大器1、引入諧振功放的必要性、引入諧振功放的必要性2、諧振功率放大器的分類：、諧振功率放大器的分類： 線性線性諧振功放諧振功放 ( 或或 或或 ) 放大已調幅波放大已調幅波 丙類丙類諧振功放諧振功放 ( ) 放大高頻等幅波放大高頻等幅波載波、調頻波、調相波載波、調頻波、調相波等等 高效率功放（高效率功放（ , ,功率管工作在開功率管工作在開關狀態(tài)）關狀

2、態(tài)）一、一、 概述概述18090901809090甲類甲類乙類乙類甲乙類甲乙類丙類丙類開關狀態(tài)，丁茂類開關狀態(tài)，丁茂類按電流的流通角劃分放大器種類二、丙類諧振功率放大器1. 原理電路及各元件作用原理電路及各元件作用 原理電路原理電路 Lr、Cr：輸出并諧回路諧振電阻輸出并諧回路諧振電阻C1、C2：高頻旁路電容與隔直作用高頻旁路電容與隔直作用 Lr、Cr并諧回路的作用：并諧回路的作用：選頻；完成阻抗匹配選頻；完成阻抗匹配 實際電路輸入回路中實際電路輸入回路中有輸入諧振回路有輸入諧振回路L1C1，并聯(lián)，并聯(lián)諧振電阻諧振電阻為為Re1RessmcosvtV L Lr r、C Cr r并諧回路的作用：

3、并諧回路的作用： 1 1、選頻；、選頻； 2 2、完成阻抗匹配，把外界電抗性負載轉、完成阻抗匹配，把外界電抗性負載轉為功率管的應配負載為功率管的應配負載 實際電路輸入回路中有輸入諧振回路實際電路輸入回路中有輸入諧振回路L L1 1C C1 1，并聯(lián)諧振電阻為并聯(lián)諧振電阻為R Re1e1 2.工作原理：工作原理： 在在vs產生激勵電流為產生激勵電流為is=Ismcost作用下作用下, ,看各極電壓電流波看各極電壓電流波形形: : ic的波形為一串余弦脈沖的波形為一串余弦脈沖c0cmax0( )Ii cnmcmaxn( )Ii01n，稱為電流分解分數(shù)稱為電流分解分數(shù) ib的波形為一串余弦脈沖的波形

4、為一串余弦脈沖 工作原理描述：工作原理描述：在在is為余弦信號的激勵下，丙類諧振為余弦信號的激勵下，丙類諧振 vce的波形為余弦波的波形為余弦波 因負載是具有選頻作用的因負載是具有選頻作用的Lr、Cr并諧回路；并諧回路； 所以所以 vce =Vcm cost （其中（其中Vcm= Ic1mRe）其中其中功放的功放的ib，ic均是余弦脈沖，而均是余弦脈沖，而vb,vc是完整的余弦波。是完整的余弦波。（因為輸入輸出均為（因為輸入輸出均為LC選頻網(wǎng)絡）選頻網(wǎng)絡） 管外特性方程管外特性方程：bmsmblmelCmClme()VIIRVIRCECCcmcosvtVV vb的波形為余弦波的波形為余弦波 v

5、BE=VBB+vb=VBB+Vbmcost 結論結論：maxmax00max11coscos1 cossincossincosccccctiiitiiI II Ic0c0c1c1是是的的周周期期函函數(shù)數(shù)，可可以以做做傅傅里里葉葉展展開開=（=（ ） （ （ ）= =（1-cos ）1-cos ）（ ） （ （ ）= =（1-cos ）1-cos ）高頻功放的性能分析3. 能量關系能量關系 若若 ，則，則90=101190902（）=， （）=1（ ）g稱波形系數(shù)，稱波形系數(shù)，1902（）=gCD0PPP 1010cD( )1/(22)1)gPPcmcc/VV=實現(xiàn)高效率功放的途徑 P PD D

6、和激勵信號相同時，甲、乙、丙類功放比和激勵信號相同時，甲、乙、丙類功放比較：（較：（P PC C為下圖中為下圖中CECE和和i ic c的陰影部分乘積）的陰影部分乘積） 為進一步得到更大輸出功率和更高效率，為進一步得到更大輸出功率和更高效率，可利用可利用管子工作在開關狀態(tài)管子工作在開關狀態(tài)，使管子飽和，使管子飽和導通期間始終維持導通期間始終維持V VCECE在最小值在最小值（V VCECE(sat)0(sat)0，使，使P PC C趨于零）則大大提高趨于零）則大大提高效率，這種稱為效率，這種稱為丁類高效率諧振功放丁類高效率諧振功放，效，效率超過率超過90%90%，它是兩管工作，所以諧波輸出，它

7、是兩管工作，所以諧波輸出小。但頻率升高時效率下降。開關轉換瞬小。但頻率升高時效率下降。開關轉換瞬間，兩管可能同時導通或同時斷開，造成間，兩管可能同時導通或同時斷開，造成二次擊穿二次擊穿, ,易損壞管子。為克服其缺點，在易損壞管子。為克服其缺點，在電路上加以改進，提出了戊類高效率功放，電路上加以改進，提出了戊類高效率功放，是單管工作在開關狀態(tài)，選擇適當負載網(wǎng)是單管工作在開關狀態(tài)，選擇適當負載網(wǎng)絡參數(shù)，使瞬態(tài)響應最佳。絡參數(shù)，使瞬態(tài)響應最佳。 丁類諧振功率放大器丁類諧振功率放大器思考題諧振功放與非諧振功放相比，有哪些異同點？諧振功放與非諧振功放相比，有哪些異同點？相同點：它們都要求安全高效地輸出足

8、夠大的不失相同點：它們都要求安全高效地輸出足夠大的不失真功率。真功率。不同點：不同點：(1)(1)在諧振功放中，為了提高效率都在在諧振功放中，為了提高效率都在丙類丙類工作狀態(tài)工作狀態(tài)，或者工作在更高效率的，或者工作在更高效率的丁類和戊類丁類和戊類。在這種情況下，功率管集電極電流為嚴重失真的在這種情況下，功率管集電極電流為嚴重失真的脈沖序列波形脈沖序列波形(2)(2)為實現(xiàn)不失真放大，必須限定輸人信號為為實現(xiàn)不失真放大，必須限定輸人信號為單一頻單一頻率率的高頻正弦波（即載波信號）或者在的高頻正弦波（即載波信號）或者在高頻附近高頻附近占有很窄頻帶的己調波信號占有很窄頻帶的己調波信號。 例10175

9、( )=0.29( )=0.455 ，已知，工作在臨界狀態(tài)的某高頻功率放大器，工作在臨界狀態(tài)的某高頻功率放大器，Vcc=24VVcc=24V，集電極電壓利用系數(shù)集電極電壓利用系數(shù)=0.9=0.9，集電極電流流通角，集電極電流流通角功放管集電極電流的脈沖幅度功放管集電極電流的脈沖幅度cmax5Ai計算：計算：1 1、集電極電壓、集電極電壓V Vcmcm、集電極電流、集電極電流I Ic0c0、I Ic1c12 2、輸出功率、輸出功率P Po o、集電極轉換效率、集電極轉換效率3 3、直流輸入功率、直流輸入功率P PD DccC0cmax0C1cmax1C1C111C00DC0CC(1).9 24=

10、21.6V=( )=5 0.29=1.45A=( )=5 0.455=2.28A11(2)Po=2.28 21.624.622( )111( )222( )10.4550.970.6%20.29(3)=V=cmcmcccmVVVVIiIiI VWIgIPI 由由 0 1.45 24=34.8W例206PWCCC0DCC某高頻諧振功率放大器工作于臨界狀態(tài)，輸出功率，電源電壓V =24V，集電極直流電流I =300mA，電壓利用系數(shù)=0.95，求直流電源功率P，集電極功耗P，效率及負載電阻ReccDC0ccC1CDC1C11C0cC1:.95 24=22.8VP0.3 247.21Po=62PPP

11、o7.261.22Po2 60.52622.81110.526( )0.9583.3%2220.3Re=cmcmcccmcmcmVVVVI VWI VWWIAVIgIVVI解由于 0電源功率 根據(jù)題意 集電極功耗 負載電阻 cC122.8=43.30.526I 三、三、丙類諧振功放工作狀態(tài)的分析丙類諧振功放工作狀態(tài)的分析1.工作狀態(tài)的工作狀態(tài)的劃分方法劃分方法按工作區(qū)劃分按工作區(qū)劃分欠壓狀態(tài)：管子導通時，動態(tài)線處于放大區(qū)欠壓狀態(tài)：管子導通時，動態(tài)線處于放大區(qū)臨界狀態(tài)：管子導通時，動態(tài)線達到臨界飽和區(qū)臨界狀態(tài)：管子導通時，動態(tài)線達到臨界飽和區(qū)過壓狀態(tài)：管子導通時，動態(tài)線進入飽和區(qū)過壓狀態(tài)：管子導

12、通時，動態(tài)線進入飽和區(qū)動態(tài)線1 1、什么是動態(tài)線？、什么是動態(tài)線？ 在非諧振功率放大器中，為了分析放大器在非諧振功率放大器中，為了分析放大器的性能，可以在三極管的輸出特性曲線上作的性能，可以在三極管的輸出特性曲線上作（三極管集電極的電壓與電流的關系曲線三極管集電極的電壓與電流的關系曲線）。）。由于集電極的負載為純阻，負載線為一條直由于集電極的負載為純阻，負載線為一條直線。線。 在在諧振功率放大器諧振功率放大器中，由于集電極的負載中，由于集電極的負載為為LCLC網(wǎng)絡，三極管集電極的網(wǎng)絡，三極管集電極的電壓與電流是互電壓與電流是互相影響相影響，互為確定的。精確的分析需要求解，互為確定的。精確的分析

13、需要求解非線性微分方程。非線性微分方程。 2.如何求如何求動態(tài)線動態(tài)線依據(jù)依據(jù)：管外特性方程：管外特性方程 方法方法：近似靜態(tài)特性分析方法：近似靜態(tài)特性分析方法 分析：分析：1、動態(tài)線、動態(tài)線 2、集電極電流、集電極電流 3、所需負載、所需負載Re=Vcm/Ic1m 4、放大器功率性能、放大器功率性能 取定取定 四個值，由管外方程計算四個值，由管外方程計算得到不同時間得到不同時間 對應的對應的V VBEBE 和和 V VCECE值。根據(jù)各個對應的值。根據(jù)各個對應的V VBEBE和和V VCECE值，值，在功率管的輸出特性曲線上（將其中的參變在功率管的輸出特性曲線上（將其中的參變量量i iB B

14、改為改為V VBEBE），找出相應的各動態(tài)點，它們），找出相應的各動態(tài)點，它們的連線即為放大器的動態(tài)線?？梢?，動態(tài)線的連線即為放大器的動態(tài)線?？梢?，動態(tài)線是描述是描述V VBEBE和和V VCECE的移動軌跡。的移動軌跡。 、BBbmcccmVVVV、 、 、 、. . . . . .t=0 15 30 45動態(tài)線與波形： 結論結論： 動態(tài)線動態(tài)線由一根曲線（因負載是電抗性質）與一根線段由一根曲線（因負載是電抗性質）與一根線段構成，構成， 動態(tài)線與橫軸交在小于動態(tài)線與橫軸交在小于VCC地方（因地方（因 ） 集電極電流集電極電流是一是一串串余弦脈沖（或一串凹陷脈沖）余弦脈沖（或一串凹陷脈沖） 過

15、壓狀態(tài)過壓狀態(tài)電流出現(xiàn)凹陷原因電流出現(xiàn)凹陷原因是集電極負載是諧振回路所是集電極負載是諧振回路所致致90 定義：若定義：若 不變不變，放大器隨，放大器隨 變化變化的特性的特性3.工作狀態(tài)分析工作狀態(tài)分析討論討論 對工作狀態(tài)的影對工作狀態(tài)的影響響 負載特性負載特性CCBBbmecm、 （或）VVVRV稱為負載特性。稱為負載特性。CCBBbm、VVVeR 負載特性分析負載特性分析 畫出負載特性曲線：畫出負載特性曲線： 結論：實際負載應取在弱過壓狀態(tài)。結論：實際負載應取在弱過壓狀態(tài)。（因（因 趨近趨近可見可見Ic1m、IC0在欠壓區(qū)在欠壓區(qū)下降慢，在過壓區(qū)明顯下降慢，在過壓區(qū)明顯下降；下降；Vcm變化

16、趨勢卻變化趨勢卻相反相反最小值，功率管最安全，最小值，功率管最安全， 仍提高、仍提高、 P0 也較大）也較大） 調制特性調制特性i 集電極的調制特性集電極的調制特性 定義定義：若：若 不變，放大器隨不變，放大器隨 的變化特性。的變化特性。 集電極調制特性集電極調制特性分析分析 畫出調制特性曲線畫出調制特性曲線 結論結論： 欲想改變欲想改變VCC能有效控制能有效控制VCm實現(xiàn)集電極調制實現(xiàn)集電極調制，則放，則放大器應大器應工作在過壓狀態(tài)工作在過壓狀態(tài)； 集電極調制特性集電極調制特性是實現(xiàn)集電極調幅的原理依據(jù)是實現(xiàn)集電極調幅的原理依據(jù)。（集電極調幅參閱高電平調制電路）（集電極調幅參閱高電平調制電路

17、）ii 基極的調制特性 定義定義：若：若 不變，放大器隨不變，放大器隨 的變化特性。的變化特性。 基極調制特性基極調制特性分析分析bmBBcccmminVVVC0C1CEIIIIVBEmaxBEmax當當一一定定，時時，脈脈寬寬，欠欠壓壓進進入入過過壓壓狀狀態(tài)態(tài) 畫出調制特性曲線畫出調制特性曲線 改變改變 欲想有效控制欲想有效控制 實現(xiàn)實現(xiàn)基極調制，則放大器應工作在欠壓基極調制，則放大器應工作在欠壓狀態(tài)；狀態(tài)； 基極調制特性是基極調制特性是實現(xiàn)基極調幅實現(xiàn)基極調幅的原理依據(jù)的原理依據(jù)。（因基極調幅非線性。（因基極調幅非線性失真大；需激勵信號功率大；所以失真大；需激勵信號功率大；所以一般不采用）

18、一般不采用） 結論結論： iii 集電極調幅與基極調幅集電極調幅與基極調幅a) 集電極調幅電路：集電極調幅電路： ；丙類諧振功放；丙類諧振功放的集電極調制特性是實現(xiàn)集電極調幅的原理依據(jù)。的集電極調制特性是實現(xiàn)集電極調幅的原理依據(jù)。 BBVbmVCCCC+tvt（）（）VV 電壓電流波形電壓電流波形 電路工作原理電路工作原理 平均功率平均功率 b) 基極調幅電路基極調幅電路 電路與工作原理電路與工作原理其中其中(PD)0 、(PO)0 、(PC)0是載波狀態(tài)功率是載波狀態(tài)功率;丙類諧振功放的基極調制是基極丙類諧振功放的基極調制是基極調幅的原理依據(jù)調幅的原理依據(jù) 放大特性放大特性定義：若定義：若V

19、CC、VBB、Re不變，放大器隨不變，放大器隨Vbm變化特性。變化特性。 平均功率平均功率式中式中(PD)0 、(P0)0、(PC)0是載波狀態(tài)平均功率是載波狀態(tài)平均功率 放大特性分析放大特性分析 畫出放大特性曲線畫出放大特性曲線 結論結論 欲想改變欲想改變Vbm有效控制有效控制Vcm實現(xiàn)放大實現(xiàn)放大，則放大器，則放大器應工作在欠應工作在欠壓狀態(tài)壓狀態(tài)；它可以放大高頻等幅波（載波、調頻波、調相波）；它可以放大高頻等幅波（載波、調頻波、調相波） 欲想改變欲想改變Vbm，使，使Vcm基本不變基本不變實現(xiàn)限幅實現(xiàn)限幅，則放大器應，則放大器應工作工作在過壓狀態(tài)在過壓狀態(tài)。例3：一個丙類諧振功放，設計在

20、臨界狀態(tài)，現(xiàn)P0和c均不能達到設計要求，應如何進行調整？ P0不能達到設計要求，表明放大器沒有工作在臨界狀態(tài)。 放大器可能工作在欠壓或過壓狀態(tài)下,增大Re，如果P0增加，則放大器工作在欠壓，此時分別增加Re，Vbm，或VBB均可使放大器從欠壓進入到臨界狀態(tài)。 如果增大Re，P0反而減小，則放大器工作在過壓狀態(tài)，此時增大Vcc可以使放大器從過壓進入到臨界狀態(tài)。例4：一諧振放大器，原來工作在臨界狀態(tài)，后來發(fā)現(xiàn)該放大器的輸出功率下降，但效率反而提高，而VCC，Vcm及VBEmax不變，問是什么原因造成的，此時放大器工作在什么狀態(tài)？cmBEmaxCEminBEmaxcm1011max11m2cmcme

21、OeOVV121=2CCCCCCVVVVgVgIIVVRPRP ，及及不不變變， ，不不變變因因此此放放大大器器的的工工作作狀狀態(tài)態(tài)不不變變= =不不變變 = =（ ） 現(xiàn)現(xiàn) 提提高高了了（ ）（ ）= = 增增大大了了，表表明明 減減小小了了。（ ）工工作作狀狀態(tài)態(tài)不不變變， 臨臨界界點點的的不不變變而而 減減小小了了， （ ）將將減減小小，減減小小要要使使不不變變，則則只只有有增增加加 ，而而下下降降了了要要減減小小通通角角 ，有有兩兩個個BEmax1bmBBBBbmBBbmVVVVVVV 途途徑徑、減減小小， 2 2、減減小小題題意意要要求求只只能能在在減減小小的的同同時時，增增大大。

22、四、諧振功率放大器線路 1. . 直流饋電直流饋電 饋電原則：饋電原則： 對直流呈短路對直流呈短路 對基波分量呈現(xiàn)最大阻抗對基波分量呈現(xiàn)最大阻抗 對其他諧波分量基本呈現(xiàn)短路對其他諧波分量基本呈現(xiàn)短路 按電流流通路徑劃分饋電電路形式按電流流通路徑劃分饋電電路形式集電極饋電電路集電極饋電電路基電極饋電電路基電極饋電電路 基極、集電極回路中，電流的直流分量和基波分量基極、集電極回路中，電流的直流分量和基波分量 有各自的正常通路有各自的正常通路 高頻信號不能流過高頻信號不能流過直流電源直流電源 集電極饋電集電極饋電（串饋、并饋）（串饋、并饋）若功率管若功率管C-E結、結、 、 LC回路三者是串聯(lián)回路三

23、者是串聯(lián)(或并聯(lián)或并聯(lián))，則稱為集電極串饋（或并饋）電路則稱為集電極串饋（或并饋）電路 集電極集電極串、并饋串、并饋電路形式電路形式 串并饋電電路的異同點串并饋電電路的異同點ii 不同點：不同點： 并饋并饋：LC回路兩端均是直流低電位端，且有一端接地；回路兩端均是直流低電位端，且有一端接地； 串饋串饋：LC回路兩端均是直流高電位端，且沒有一端接地；回路兩端均是直流高電位端，且沒有一端接地； 饋電附加元件（饋電附加元件（ LC 、 ） 并饋并饋： LC 、 加在加在LC回路交流高電位端，造成分布參數(shù)并回路交流高電位端，造成分布參數(shù)并 到到LC回路上，影響頻率穩(wěn)定?；芈飞?，影響頻率穩(wěn)定。 串饋串饋

24、： LC 、 加在加在LC回路回路交流交流低電位端，不影響頻率穩(wěn)定。低電位端，不影響頻率穩(wěn)定。 CCCCCC i 共同點：共同點： 供電效果相同；供電效果相同； 均是接在高頻電位的地電位端。均是接在高頻電位的地電位端。 常用基極饋電電路常用基極饋電電路 基極饋電基極饋電若功率管的發(fā)射結、若功率管的發(fā)射結、vi、VBB三者是串聯(lián)（或并聯(lián)），三者是串聯(lián)（或并聯(lián)），則稱為基極串饋（或并饋）電路。則稱為基極串饋（或并饋）電路。 基極基極饋電形式饋電形式:有有串饋串饋與與并饋并饋兩種形式兩種形式 自給反偏壓電路的作用自給反偏壓電路的作用 放大器中引入自給反偏壓是穩(wěn)定工作點。放大器中引入自給反偏壓是穩(wěn)定工

25、作點。 丙類諧振功放引入基極自給反偏壓是穩(wěn)定工作狀態(tài)，克丙類諧振功放引入基極自給反偏壓是穩(wěn)定工作狀態(tài)，克 服非線性失真服非線性失真 振蕩器中自給偏壓的作用是穩(wěn)定輸出電壓的振幅。振蕩器中自給偏壓的作用是穩(wěn)定輸出電壓的振幅。 切不可在乙類變壓器耦合推挽功率放大電路或線性諧振切不可在乙類變壓器耦合推挽功率放大電路或線性諧振功功率放大電路中加自給反偏壓電路，否則可能導致非線性失真率放大電路中加自給反偏壓電路，否則可能導致非線性失真例例5 5試畫出一個兩級諧振功率放大器的實際線路,要求:兩級均采用NPN管，發(fā)射極直接接地第一級基極采用組合式偏置電路，提供負偏壓，與前級互感耦合；第二級基極采用零偏電路第一

26、級集電極饋電采用并聯(lián)形式，第二級集電極饋電采用串聯(lián)形式兩級間回路為T型網(wǎng)絡，輸出回路采用型網(wǎng)絡，負載為天線。T1C2Q1Q2R1R2GNDGNDGNDLc1L1VCCC3Cc2C1CbCc1Lc2L2Lc3VCC1L3VBB-5V匹配網(wǎng)絡的種類匹配網(wǎng)絡的種類型型T型型混合型混合型 2. . 匹配網(wǎng)絡匹配網(wǎng)絡 對輸出匹配網(wǎng)絡的要求對輸出匹配網(wǎng)絡的要求 將外接將外接RL 轉化成功率管集電極要求的匹配負載轉化成功率管集電極要求的匹配負載Re。 選出基波分量，濾除諧波分量。用選出基波分量，濾除諧波分量。用 、 描述濾波性能。描述濾波性能。L型型雙調諧型雙調諧型nK 設計設計LC匹配網(wǎng)絡的基本依據(jù)匹配網(wǎng)

27、絡的基本依據(jù)串并支路阻抗變換公式串并支路阻抗變換公式 常用匹配網(wǎng)絡設計常用匹配網(wǎng)絡設計i L形匹配網(wǎng)絡形匹配網(wǎng)絡 定義：用兩個異型電抗連接成定義：用兩個異型電抗連接成L形形 結構：結構：psp2epsp2eses()()RR =R1+QXX =X11+QXQ =R2psespss2epep()()R = R 1+QR1X = X 1+XQRQ =XL網(wǎng)絡阻抗變換網(wǎng)絡阻抗變換討論問題：討論問題：1. 已知已知 工作頻率工作頻率 ，欲將，欲將 變換為變換為 ， 求：電路結構求：電路結構 和和 、 LRsRoSXPX2. L 網(wǎng)絡的帶寬網(wǎng)絡的帶寬 窄帶窄帶網(wǎng)絡兩電抗元件不同性質，有選頻濾波性能網(wǎng)絡兩

28、電抗元件不同性質，有選頻濾波性能特征：特征： 兩電抗元件兩電抗元件組成組成 結構形式同結構形式同 L 設計舉例：（如圖所示設計舉例：（如圖所示L形網(wǎng)絡，已知形網(wǎng)絡，已知 ，且，且 求求xs、xp）LeR RLe及RR220111pLsssseexRxRxxQQ當當發(fā)發(fā)生生串串聯(lián)聯(lián)諧諧振振時時esRR10010RR e eL L設設計計一一個個如如下下形形式式的的L L型型網(wǎng)網(wǎng)絡絡作作為為功功率率放放大大器器的的輸輸出出電電路路已已知知工工作作頻頻率率。功功率率放放大大器器的的最最佳佳負負載載，外外接接負負載載。例例6ee6126100113103 103010033.33303030300.9

29、6225 1011955.4 1025 1033.3eLseLpespRQRxQ RRxQLxLHfCFx L 網(wǎng)絡缺點網(wǎng)絡缺點: 當兩個要阻抗變換的源和負載電阻值確定后，當兩個要阻抗變換的源和負載電阻值確定后， L L網(wǎng)絡的網(wǎng)絡的 Q 值也值也確定確定了，是了，是不能選擇不能選擇的，的， 因此，該窄帶網(wǎng)絡的因此，該窄帶網(wǎng)絡的濾波性能濾波性能不能選擇不能選擇。L匹配網(wǎng)絡支路的匹配網(wǎng)絡支路的 Q 值可以表示為值可以表示為1)()(小值大值RRQ注意：不一定是高注意：不一定是高QL網(wǎng)絡阻抗變換總結：網(wǎng)絡阻抗變換總結：電路形式：電路形式：當當 時時sRLR當當 ，則則L網(wǎng)絡如圖示網(wǎng)絡如圖示96. 1

30、112581SLRRQL網(wǎng)絡網(wǎng)絡串聯(lián)支路串聯(lián)支路電抗電抗 1.96 1223.5SSXQR1SSLLL L網(wǎng)絡網(wǎng)絡并聯(lián)支路并聯(lián)支路電抗電抗 6 .2996. 158QRXLP1PLCCC例例1-3-2 已知信號源內阻已知信號源內阻 =12 ，并串有寄生電感并串有寄生電感 = 1.2 。負載電阻負載電阻為為 =58 并帶有并聯(lián)的寄生電容并帶有并聯(lián)的寄生電容 = 1.8PF，工作頻率為工作頻率為 。設計設計 L 匹配網(wǎng)絡，使信號源與負載達共軛匹配。匹配網(wǎng)絡，使信號源與負載達共軛匹配。SRLnHGHzf5 . 1LR解：先將信號源端的解：先將信號源端的寄生電感寄生電感和負載端的和負載端的 寄生電容寄

31、生電容歸并歸并到到 L 網(wǎng)絡中網(wǎng)絡中。 2.49SLnH 3.56PCpF2. 帶寬帶寬諧振阻抗諧振阻抗2STRR 諧振，開路諧振，開路諧振，短路諧振，短路諧振阻抗諧振阻抗2TSrR回路回路帶寬帶寬eoQfBW 回路回路Q = 1/2 支路支路QTePRQX回路有載回路有載回路回路Q = 1/2 支路支路QSeTXQr回路有載回路有載1.3.4 和和 T 型匹配網(wǎng)絡型匹配網(wǎng)絡引出：當對匹配網(wǎng)絡有更高的濾波要求時，采用引出：當對匹配網(wǎng)絡有更高的濾波要求時，采用三電抗元件三電抗元件組成組成 和和 T 型匹配網(wǎng)絡型匹配網(wǎng)絡分析方法：分析方法：分解為兩個分解為兩個 L 網(wǎng)絡，網(wǎng)絡，設置一個假想中間電阻

32、設置一個假想中間電阻erRint1int1erSRRQ1int2erLRRQ兩個兩個L網(wǎng)絡的網(wǎng)絡的Q分別是分別是由于由于 是未知數(shù)，因此可以假設一個是未知數(shù)，因此可以假設一個 Q 1 或或 Q 2int erR假設假設Q 的原則：的原則：根據(jù)濾波要求，設置一個高根據(jù)濾波要求，設置一個高Q當當SRLR 時時，Q2 = Q當當SRLR 時時，Q1 = Q網(wǎng)絡的帶寬：由高網(wǎng)絡的帶寬：由高 Q 決定決定例例1-3-3：設計一個設計一個 型匹配網(wǎng)絡，完成型匹配網(wǎng)絡，完成源電阻源電阻和和負載電阻負載電阻 間的阻抗變換。間的阻抗變換。工作頻率工作頻率 MHzMHz，假設，假設大的一個有載大的一個有載 。 1

33、0SR100LR75. 3f4eQ對應對應L網(wǎng)絡的網(wǎng)絡的Q為：為：()()10011310RQR 大值小值解：用解：用L網(wǎng)絡網(wǎng)絡是否可以？是否可以？11.52eQQ回路有載回路有載Q為：為：不滿足題目要求，所以不滿足題目要求，所以必須必須用用三電抗元件三電抗元件的變換網(wǎng)絡的變換網(wǎng)絡設網(wǎng)絡由設網(wǎng)絡由 L 和和 C1、C2 組成，組成，將將L分成分成 L1 和和 L2 兩個電感。兩個電感。網(wǎng)絡網(wǎng)絡源端源端 L 網(wǎng)絡網(wǎng)絡負載端負載端 L 網(wǎng)絡網(wǎng)絡Rinter中間電阻中間電阻538. 1811001222intQRRLer首先確定首先確定此此大的大的有載有載 4 4 是在源端還是負載端是在源端還是負載

34、端？eQSLRR必定必定是是負載端負載端的的L網(wǎng)絡的有載網(wǎng)絡的有載 2eQ因為因為設負載端設負載端L網(wǎng)絡的網(wǎng)絡的Q 為為Q2 ，則，則8222eQQ由于由于 ，因此此設計，因此此設計方案是可行方案是可行的的 SerRRint2210012.58.0LCRXQ負載端負載端 L 網(wǎng)絡的網(wǎng)絡的并聯(lián)電容支路并聯(lián)電容支路為為22int8.0 1.53812.30LerXQ R負載端負載端串聯(lián)串聯(lián)電感支路電感支路為：為：對對源端源端的的 L 網(wǎng)絡，網(wǎng)絡，其每條臂的其每條臂的 Q 值值為：為：346. 21538. 1101int1erSRRQ源端源端串聯(lián)電感支路串聯(lián)電感支路有有 11int2.346 1.

35、5383.608LerXQ R源端源端并聯(lián)電容支路并聯(lián)電容支路有有11104.2632.346SCRXQ19955CPF3.75ofMHz13395CPF3.75ofMHz675. 01075. 3230.12608. 326oLfXL總電感總電感為：為：Rinter3. . 諧振功放應用實例諧振功放應用實例 實例一實例一 50MHz，25W諧振功放諧振功放實例二實例二 160MHz，10W諧振功放諧振功放實例三實例三 175MHz，10W VMOS管諧振功放管諧振功放實例四實例四 470MHz，414W 諧振功放諧振功放4. . 功率放大器調諧和調整功率放大器調諧和調整 調諧調諧調諧是把負載

36、回路調到諧振狀態(tài)調諧是把負載回路調到諧振狀態(tài)為保護晶體管，為保護晶體管，把電源電壓降到把電源電壓降到 ，使放大，使放大器在過壓狀態(tài)下進行調諧器在過壓狀態(tài)下進行調諧 ，并適當減小輸入激勵信，并適當減小輸入激勵信號幅度，號幅度，待調好后再一一恢復到額定值待調好后再一一恢復到額定值。cc13Vcc12V調諧電路舉例調諧電路舉例電路電路 方法方法五、晶體管倍頻器五、晶體管倍頻器1. . 倍頻器類型倍頻器類型 晶體管倍頻器（幾十晶體管倍頻器（幾十MHz以下）以下） 參量倍頻（參量倍頻（100兆周以上）兆周以上）2. . 晶體管倍頻原理電路、工作狀態(tài)及其特點晶體管倍頻原理電路、工作狀態(tài)及其特點 與丙類諧振

37、功放相似與丙類諧振功放相似 不同點在于不同點在于LrCr諧振在諧振在 工作狀態(tài)工作狀態(tài)：a）需很大的激勵功率，使功率管增益明顯下降）需很大的激勵功率，使功率管增益明顯下降 b）晶體管進入飽和區(qū)輸出阻抗明顯降低，致使）晶體管進入飽和區(qū)輸出阻抗明顯降低，致使 應工作在欠壓或臨界狀態(tài)應工作在欠壓或臨界狀態(tài) 一般不工作在過壓狀態(tài)的一般不工作在過壓狀態(tài)的原因原因： 電路電路：rr1nLC下降，嚴重影響濾波能力下降，嚴重影響濾波能力 特點特點： 諧振在諧振在ns上，上， n 不宜過大，否則電流太小不宜過大，否則電流太小 LC選頻網(wǎng)絡選出選頻網(wǎng)絡選出 ns分量，濾除大于或小于分量，濾除大于或小于 ns的分量

38、，的分量，若若若若 高的倍頻可以用高的倍頻可以用n個二倍頻或三倍頻電路級連個二倍頻或三倍頻電路級連 采用推挽電路：采用推挽電路： a） 若輸出電流差分，可實現(xiàn)奇數(shù)倍頻若輸出電流差分，可實現(xiàn)奇數(shù)倍頻 b） 若輸出電流之和，可實現(xiàn)偶數(shù)倍頻若輸出電流之和，可實現(xiàn)偶數(shù)倍頻 電路電路：LC回路難以選擇，所以回路難以選擇，所以n一般為一般為2或或3。要求濾波條件苛刻。要求濾波條件苛刻。 n一般采取一般采取2或或3，不宜過大，不宜過大，否則會導致：否則會導致：小結小結 1 1、放大器的效率決定放大器的工作狀、放大器的效率決定放大器的工作狀態(tài)。諧振功率放大器工作在丙類，流態(tài)。諧振功率放大器工作在丙類，流通角通

39、角9080%80%。集電極。集電極電流電流i ic c為脈沖波，但由于諧振回路的為脈沖波，但由于諧振回路的選頻濾波作用，輸出電壓仍為正弦波。選頻濾波作用，輸出電壓仍為正弦波。 2 2諧振功放的工作狀態(tài)由諧振功放的工作狀態(tài)由V VBBBB、V Vbmbm、V VCCCC和和R Re e四個四個變量決定，工作狀態(tài)分欠壓，臨界和過壓三種。變量決定，工作狀態(tài)分欠壓，臨界和過壓三種。 V VCCCC、V Vbmbm、V VBBBB不變，放大器特性隨不變，放大器特性隨R Re e變化的特變化的特性稱為負載特性。當性稱為負載特性。當R Re=e=R Reopteopt，工作在臨界狀態(tài)，工作在臨界狀態(tài)時，輸出

40、功率最大；工作在弱過壓狀態(tài)時，效率時，輸出功率最大；工作在弱過壓狀態(tài)時，效率最高。最高。 V Vbmbm、R Re e不變，放大器特性隨不變，放大器特性隨V VCCCC或或V VBBBB變化的變化的特性為調制特性。集電極調幅工作在過壓狀態(tài)，特性為調制特性。集電極調幅工作在過壓狀態(tài)，基極調幅工作在欠壓狀態(tài)?；鶚O調幅工作在欠壓狀態(tài)。 V VCCCC、V VBBBB、R Re e不變，放大器特性隨不變，放大器特性隨V Vbmbm變化的變化的特性為放大特性。要放大信號需工作在欠壓狀態(tài)，特性為放大特性。要放大信號需工作在欠壓狀態(tài)，要達到限幅目的需工作在過壓狀態(tài)。要達到限幅目的需工作在過壓狀態(tài)。 3 3、

41、諧振功放的饋電線路包括、諧振功放的饋電線路包括集電極和基極集電極和基極兩種饋電線路，而這兩種饋電線路又都有兩種饋電線路，而這兩種饋電線路又都有串饋和并饋串饋和并饋兩種形式。不管何種類型的饋兩種形式。不管何種類型的饋電線路，它們組成的原則是，要使直流分電線路，它們組成的原則是，要使直流分量、基波分量和各次諧波分量都有正確的量、基波分量和各次諧波分量都有正確的流通路徑。根據(jù)工程要求，正確選擇饋電流通路徑。根據(jù)工程要求，正確選擇饋電元件。元件。 4 4、輸出匹配網(wǎng)絡包括、輸出匹配網(wǎng)絡包括L L型、型、型、型、T T型和互型和互感耦合雙調諧回路感耦合雙調諧回路等形式。對等形式。對輸出匹配網(wǎng)輸出匹配網(wǎng)絡

42、的要求絡的要求是，要有是，要有良好的阻抗匹配良好的阻抗匹配作用，作用，傳輸效率要高傳輸效率要高，濾波效果要好濾波效果要好。不管哪種。不管哪種形式的匹配網(wǎng)絡，阻抗變換的基礎是串并形式的匹配網(wǎng)絡，阻抗變換的基礎是串并聯(lián)網(wǎng)絡轉換，熟練掌握串并聯(lián)網(wǎng)絡的轉換聯(lián)網(wǎng)絡轉換，熟練掌握串并聯(lián)網(wǎng)絡的轉換公式，這些網(wǎng)絡的阻抗轉換便可迎刃而解。公式，這些網(wǎng)絡的阻抗轉換便可迎刃而解。 例7 有一諧振功率放大器，已知有一諧振功率放大器，已知V VCCCC12V12V，回路諧振，回路諧振阻抗阻抗R Re e130130，集電極效率，集電極效率74.574.5，輸出功，輸出功率率P P0 0500mW500mW?，F(xiàn)在為了提高

43、?，F(xiàn)在為了提高，在保持，在保持V VCCCC、R Re e、P P0 0不變的條件下，將通角減小到不變的條件下，將通角減小到6060，并使放大器工，并使放大器工作到臨界狀態(tài)。作到臨界狀態(tài)。 （1 1）試分析放大器原來的工作狀態(tài)。）試分析放大器原來的工作狀態(tài)。 （2 2）計算）計算提高的百分比和提高的百分比和6060時的效率。時的效率。 （3 3）試求集電極損耗功率）試求集電極損耗功率P PC C減少了多少？減少了多少？ （4 4）分析采取什么措施才能達到上述目的？）分析采取什么措施才能達到上述目的？解：解：（1 1）確定放大器原來的工作狀態(tài)。）確定放大器原來的工作狀態(tài)。 當通角減小時，由于當通

44、角減小時，由于V VCCCC、R Re e、P P0 0不變不變, ,因此集因此集電極電壓利用系數(shù)電極電壓利用系數(shù)不變，不變，V VCEminCEmin= =V VCCCC(1(1) ) 也不也不變。變。 同時由于同時由于I IC1mC1m= =V VCmCm/ /R Re e不變，因而不變，因而減小時，要減小時，要求求I Icmaxcmax增加。根據(jù)題意，既然這時放大器工作在臨增加。根據(jù)題意，既然這時放大器工作在臨界狀態(tài)，那么，原來必定工作在界狀態(tài)，那么，原來必定工作在欠壓狀態(tài)欠壓狀態(tài)。(2(2）計算）計算提高的百分比和提高的百分比和6060時的效率時的效率。 首先計算欠壓狀態(tài)的集電極電流通角。由題意可首先計算欠壓狀態(tài)的集電極電流通角。由題意可知知 PCPC500mw500mw，ReRe130130，V