高頻電子線路(第五章 高頻功率放大器)

1、1解：解：211uuuD1212DDuuuu11( )dDig S t u*22( )dDig S t u*1212( )( )dDdDiiig S t ug S t u*1( ( )( )dDgS tS t u2221122444(coscos3cos5)(coscos)35dmmgtttVtVt將上式展開，輸出電流中的頻率分量包括直流，2212,(2 -1),(1,2,3.)nnn第五章高頻功率放大器電路性質(zhì)：非線性放大器種類：丙類基礎(chǔ)知識：折線分析法2本章的知識結(jié)構(gòu)n5.1 概述n5.2 工作原理（重點）n5.3 功率放大器的折線分析法（重點）一定要徹底吃透一定要徹底吃透3本章知識的特點

2、n知識特點變量較多、題型非常靈活多變?nèi)龢O管不再單純處于工作區(qū)必須熟練掌握折線法n學(xué)習(xí)方法一定要把教材177頁/208頁的波形圖徹底理解先畫圖再做題，理清變量關(guān)系。熟練掌握的關(guān)系和表達(dá)式與cCicosmax4max(1 cos)Ccbmcig VcosBZBBcbmVVV5.1 概述n（1）使用高頻功放的目的n（2）功率放大器使用中需解決的兩個問題n（3）高頻功率放大器的種類n（4）高頻功放與小信號放大器的比較n（5）高頻功放與低頻功放的區(qū)別n（6）工作狀態(tài)n（7）高頻功放的主要技術(shù)指標(biāo)5（1）使用高頻功放的目的音頻放大器調(diào)制器激勵放大輸出功率放大載波振蕩器天線開關(guān)高頻放大混頻器中頻放大與濾波解

3、調(diào)器音頻放大器話筒本地振蕩器揚聲器變頻器從圖中可見，高頻功放是無線發(fā)射機(jī)的重要組成部分從圖中可見，高頻功放是無線發(fā)射機(jī)的重要組成部分無線發(fā)射機(jī)無線接收機(jī)目的：放大高頻大信號,使發(fā)射機(jī)末級獲得足夠大的發(fā)射功率。6（2）功率放大器使用中需解決的兩個問題高效率輸出高效率輸出高功率輸出高功率輸出高頻功率放大器和低頻功率放大器的共同高頻功率放大器和低頻功率放大器的共同特點都是輸出功率大和效率高。特點都是輸出功率大和效率高。聯(lián)想對比：聯(lián)想對比：7（3）高頻功率放大器的種類n諧振功率放大器（學(xué)習(xí)重點）特點是負(fù)載是一個諧振回路，功率放大增益可以很大，一般用于末級；不易于自動調(diào)諧。n寬帶功率放大器（了解即可）特

4、點是負(fù)載是傳輸線變壓器，可在很寬的頻帶內(nèi)對高頻信號進(jìn)行功率放大；功率增益有限，一般用于中小功率級。8（4）高頻功放與高頻小信號放大器的比較）高頻功放與高頻小信號放大器的比較高頻小信號高頻小信號放大器放大器高頻功放高頻功放電路性質(zhì)電路性質(zhì)線性線性非線性非線性應(yīng)用場合應(yīng)用場合發(fā)射機(jī)送給功放的信號發(fā)射機(jī)送給功放的信號接收機(jī)天線送來的信號接收機(jī)天線送來的信號發(fā)射機(jī)末端發(fā)射機(jī)末端放大器類型放大器類型甲類甲類丙類丙類集電極輸出波形集電極輸出波形與輸入信號一致與輸入信號一致余弦脈沖余弦脈沖設(shè)計的目的設(shè)計的目的信號波形放大、傳輸信號波形放大、傳輸將電源的能量盡可能將電源的能量盡可能以信號的形式輸出以信號的形式

5、輸出最關(guān)心的指標(biāo)最關(guān)心的指標(biāo)電壓增益電壓增益效率效率9iCvBtooiCtVBZ相同之處相同之處：它們放大的信號均為高頻信號，而且放大器的負(fù)它們放大的信號均為高頻信號，而且放大器的負(fù) 載均為諧振回路。載均為諧振回路。不同之處不同之處：諧振功率放大器諧振功率放大器波形圖波形圖小信號諧振放大器小信號諧振放大器波形圖波形圖iCQvBtooiCt（4）高頻功放與高頻小信號放大器的比較）高頻功放與高頻小信號放大器的比較10激勵信號幅度大小不同；激勵信號幅度大小不同； 放大器工作點不同；放大器工作點不同；晶體管動態(tài)范圍不同。晶體管動態(tài)范圍不同。（5）高頻（諧振）功放與低頻功放的區(qū)別）高頻（諧振）功放與低頻

6、功放的區(qū)別低頻功放低頻功放高頻功放高頻功放工作頻率工作頻率音頻音頻射頻射頻應(yīng)用場合應(yīng)用場合接收機(jī)末端接收機(jī)末端發(fā)射機(jī)末端發(fā)射機(jī)末端負(fù)載負(fù)載純電阻純電阻LC諧振回路諧振回路放大器類型放大器類型甲類或乙類甲類或乙類丙類丙類相同之處相同之處：要求輸出功率大、效率高。要求輸出功率大、效率高。不同之處不同之處：工作頻率、相對頻寬、放大器負(fù)載、放大器的工工作頻率、相對頻寬、放大器負(fù)載、放大器的工作狀態(tài)不同。作狀態(tài)不同。11（6）工作狀態(tài)）工作狀態(tài)三極管三極管四種工作狀態(tài)四種工作狀態(tài) 根據(jù)正弦信號整個周期根據(jù)正弦信號整個周期內(nèi)三極管的導(dǎo)通情況劃分內(nèi)三極管的導(dǎo)通情況劃分乙類：乙類：導(dǎo)通角等于導(dǎo)通角等于180甲

7、類：甲類：一個周期內(nèi)均導(dǎo)通一個周期內(nèi)均導(dǎo)通甲乙類：甲乙類：導(dǎo)通角大于導(dǎo)通角大于180丙類：丙類：導(dǎo)通角小于導(dǎo)通角小于18012（6）工作狀態(tài)）工作狀態(tài)表2-1 不同工作狀態(tài)時放大器的特點 工作狀態(tài) 半導(dǎo)通角 理想效率 負(fù) 載 應(yīng) 用 甲類 c=180 50% 電阻 低頻 乙類 c=90 78.5% 推挽，回路 低頻，高頻 甲乙類 90c180 50%h78.5% 推挽 低頻 丙類 c90 h78.5% 選頻回路 高頻 丁類 開關(guān)狀態(tài) 90%100% 選頻回路 高頻 功率放大器一般分為甲類、乙類、甲乙類、丙類等工功率放大器一般分為甲類、乙類、甲乙類、丙類等工作方式，為了進(jìn)一步提高工作效率還提出了

8、丁類與戊類放作方式，為了進(jìn)一步提高工作效率還提出了丁類與戊類放大器。大器。低頻功率放大器的負(fù)載為無調(diào)諧負(fù)載，工作在甲類或乙低頻功率放大器的負(fù)載為無調(diào)諧負(fù)載，工作在甲類或乙類工作狀態(tài)；類工作狀態(tài)； 諧振功率放大器通常用來放大窄帶高頻信號諧振功率放大器通常用來放大窄帶高頻信號( (信號的通信號的通帶寬度只有其中心頻率的帶寬度只有其中心頻率的1%1%或更小或更小) )，其工作狀態(tài)通常選為其工作狀態(tài)通常選為丙類工作狀態(tài)丙類工作狀態(tài)( ( c c9090 ) )，為了不失真的放大信號，它的負(fù)，為了不失真的放大信號，它的負(fù)載必須是諧振回路。載必須是諧振回路。13（7）高頻功放的主要技術(shù)指標(biāo)n主要指標(biāo)：輸出

9、功率效率（將電源能量轉(zhuǎn)換成輸出信號能量的能力）n大家應(yīng)當(dāng)了解的工程指標(biāo)諧波場強(qiáng)n20的場強(qiáng)與0的場強(qiáng)之比小于萬分之二n在發(fā)射機(jī)1km處20的場強(qiáng)小于50(uV/m)諧波功率（小于25mW）145.2 諧振功率放大器工作原理n5.2.1 獲得高效率所需要的條件n（1）為什么諧振功率放大器要處于丙類？P記直流電源輸出功率為oP功放輸出交流信號的功率為cP晶體管集電極消耗的功率為ocPPP根據(jù)能量守恒定律，有oococPPPPPh效率不難看出，設(shè)法降低不難看出，設(shè)法降低Pc可以提高功放的效率可以提高功放的效率!15Pc與iC和vC的關(guān)系+vC -iCPc的瞬時功率為iC和vC的乘積。16甲類、乙類、

10、丙類放大器的演示17為什么在丙類時Pc 最小?可見丙類放大器的Pc最小，效率最高。18直流電源直流電源VCC給出的能量儲存在電容給出的能量儲存在電容C之中。之中。高頻功放提高效率的途徑：n（1）工作在丙類工作狀態(tài)；n（2）在（1）的前提下， iC最大， vC最?。ǘ叩瓜啵?。19（2）諧振功放的基本電路CvBv為什么必須以為什么必須以LC回路作為負(fù)載？回路作為負(fù)載？首先，為了提高功首先，為了提高功放效率，在基極回放效率，在基極回路加入了反向偏置路加入了反向偏置電壓電壓VBB，從而使，從而使放大器處于丙類。放大器處于丙類。因此集電極輸出的波形不再是余弦信號，而是余弦脈沖。因此集電極輸出的波形不再

11、是余弦信號，而是余弦脈沖。20vBBZViC近似為近似為vBBZViCCi)(0BZBVv 當(dāng)()()cBBZBBZg vVvV當(dāng)”后的截止電壓是晶體管特征“折線化BZV2cg 是跨導(dǎo)（即第 段折線的斜率）（2）諧振功放的基本電路tVVvbmBBBcos設(shè)考慮在流通角內(nèi)考慮在流通角內(nèi))cos(BZbmBBcCVtVVgi得21余弦脈沖可以看作是多個頻率分量的疊加tiC也是周期信號顯然CiC0cm1cm2cmncoscos 2cosCiIItItIn ttt)(cos1應(yīng)該輸出的波形tIcmt0CI直流分量tIcm2cos2疊加后的結(jié)果可以看成是這些波形的Ci22通過LC回路,濾去無用分量，只留

12、下Icm1cost分量23回路失諧可能造成什么后果?n從輸出信號和三極管兩個角度來分析對輸出來說，如果LC回路失諧，相當(dāng)于濾波器的中心頻率偏移，會使有用頻率幅度降低，而使無用頻率得到放大，從而使輸出波形產(chǎn)生失真；對三極管來說，如果LC回路失諧，根據(jù)第三章知識，則LC的導(dǎo)納變大（阻抗變?。?，使回路電流增大，而且電壓集中在三極管上，三極管可能由于功率過大而燒毀。24（3）電路圖中各變量關(guān)系及波形分析分析第一步：輸入信號有反向偏置電壓，從而輸出為余弦脈沖分析第一步：輸入信號有反向偏置電壓，從而輸出為余弦脈沖BBVbvBvvBBZViCBBVt0t0iC tBvbmV輸入信號振幅記為25分析第二步：把

13、集電極余弦電流脈沖看成一系列電流源的疊加分析第二步：把集電極余弦電流脈沖看成一系列電流源的疊加Ci0等效0CItIcmcos1tIcm2cos2BBVbvBvCi為了分析更清晰，先假設(shè)沒有抽頭為了分析更清晰，先假設(shè)沒有抽頭由于由于LC的選頻作用的選頻作用ovtVomcosovCCV26BBVbvBvCi分析第三步：分析第三步：VCC減去減去vo得到集電極電壓得到集電極電壓vCovtVomcosCvttVVvVvomCCoCCCcosCCVCCVovvC)(o振幅的振幅vVVvomcmC27vB、iC、vC的相位關(guān)系28 VB Z VB B t VC C t t t iB iC VC Vc m

14、Vc m Vb m VB BvCv分析第四步：把輸入信號，集電極電流，集電極電壓對齊畫出分析第四步：把輸入信號，集電極電流，集電極電壓對齊畫出29 t 或電壓 電流 VBZ o iCmax vCmin iC c vC Vcm VCC iC vc vBmax 2 VBB vB Vbm vb 232 25(b) CvCvBvCi有陰影的波形為分析第五步：把輸入信號，集電極電流，集電極電壓分析第五步：把輸入信號，集電極電流，集電極電壓畫到同一個坐標(biāo)中（從圖中可以讀出很多關(guān)系）畫到同一個坐標(biāo)中（從圖中可以讀出很多關(guān)系）可以看出，可以看出，vBmax最大時，最大時，iC最大值最大值iCmax，vC最小值

15、最小值vCmin3031晶體管內(nèi)部特性：Ci)(0BZBVv 當(dāng))(BZBBZBCVvVvg當(dāng)外部電路關(guān)系：cosBBBbmvVVt tVVvcmCCCcos（4）對2個問題的解釋n問題一（可能會引起同學(xué)們困惑的問題）為什么iC的波形時有時無,而輸出的波形vo卻能是連續(xù)的?n問題二（有的題目已知條件不給c,而解題中又需要c ）半流通角c通常取多大比較合適?32問題一：為什么iC的波形時有時無,而輸出的波形vo卻能是連續(xù)的?n如果能從頻譜的角度來理解最好，即iC是有很多余弦分量相加而成的，經(jīng)過濾波器將其他分量濾除，剩下的自然是一個基頻余弦分量Icm1cost。n另外一種理解方法是：LC具有儲能作

16、用，當(dāng)iC為0時，由于C上電壓不能突變，所以在LC之間來回充放電。3334LC回路能量轉(zhuǎn)換過程回路能量轉(zhuǎn)換過程回路的這種濾波作用也可從能量的觀點來解釋?；芈返倪@種濾波作用也可從能量的觀點來解釋?；芈肥怯苫芈肥怯蒐、C二個儲能元件組成。二個儲能元件組成。 由于這種周期性的能量補充，所以振蕩回路能維持振由于這種周期性的能量補充，所以振蕩回路能維持振蕩。當(dāng)補充的能量與消耗的能量相等時，電路中就建立起蕩。當(dāng)補充的能量與消耗的能量相等時，電路中就建立起動態(tài)平衡，因而維持了等幅的正弦波振蕩。動態(tài)平衡，因而維持了等幅的正弦波振蕩。 + C + + ic L + iL （1 1）截止進(jìn)入導(dǎo)通時：）截止進(jìn)入導(dǎo)通

17、時：L L的電流不能突的電流不能突變，對變，對C C充電。直流電源充電。直流電源VCC給出的能量給出的能量儲存在電容儲存在電容C之中。之中。（2 2）晶體管截止：）晶體管截止：C C上電壓不能突變，上電壓不能突變，通過通過L L進(jìn)行放電。進(jìn)行放電。問題二：半流通角c通常多大合適?n如果c取值過大，趨向甲類放大器，則效率太低；n如果c取值過小，效率雖然提高了，但輸出功率的絕對值太?。ㄒ驗閕C脈沖太低）；n這是一對矛盾，根據(jù)實驗折中，人們通常取070c3536P記直流電源輸出功率為oP功放輸出交流信號的功率為cP晶體管集電極消耗的功率為ocPPP根據(jù)能量守恒定律，有5.2.2 功率關(guān)系和效率5.2

18、.2 功率關(guān)系和效率余弦電流脈沖iC可分解為傅里葉級數(shù)：C0cm1cm2cmncoscos 2cosCiIItItIn t/20/21( )TCCTIi d tT根據(jù)級數(shù)傅里葉原理/2/21,( )TCCCTPVid tT而根據(jù)電路原理 電源輸出功率/2/21( )TCCCTVi d tT0CCCVIP分析電源輸出功率第一步 :37:oP第二步 分析輸出功率0CItIcmcos1tIcm2cos2ovtVcmcosov畫出回路諧振時的等效電阻將pRLCpRopPR可以看出輸出功率 為上消耗的功率212cmopVPR023,CcmcmILIIC另外 考慮將全部被 短路，、等分量被 短路tIRcm

19、pcos1上的電流為2111122oocmcmcmpPPV IIR又可寫成38:ch第三步 分析效率11001122cmcmocmcmcCCCCCCV IPVIPVIVIh記為tCCVovvCcmVCCVCCCvV它體現(xiàn)了 的振幅對這個電壓范圍利用的程度稱為集電極電壓利用系數(shù)。1012cmCII1()()ccg僅與有關(guān) 后面將給大家證明，可記為11()2cg39集電極電壓利用系數(shù)波形系數(shù))(1cg40諧振功放的特點n（1）放大高頻大信號，屬于非線性工作狀態(tài)；n（2）基極偏置為負(fù)值， c90，丙類n（3）電流脈沖是尖頂余弦脈沖；n（4）負(fù)載是LC諧振回路。5.3 功率放大器的折線分析法n5.3.

20、1 晶體管特性曲線理想化及表達(dá)式 折線法是將電子器件的特性曲線理想化，用一組折折線法是將電子器件的特性曲線理想化，用一組折線代替晶體管靜態(tài)特性曲線后進(jìn)行分析和計算的方法。線代替晶體管靜態(tài)特性曲線后進(jìn)行分析和計算的方法。 對諧振功率放大器進(jìn)行分析計算，關(guān)鍵在于求出電對諧振功率放大器進(jìn)行分析計算，關(guān)鍵在于求出電流的直流分量流的直流分量IC0和基頻分量和基頻分量Icm1。41 理想化折線 （虛線） iC gc vB 0 VBZ iC 過壓區(qū) 臨界線 欠壓區(qū) vB vC 0 (a) (b) gcr 421、輸出特性折線化 iC 過壓區(qū) 臨界線 欠壓區(qū) vB vC 0 gcr 理想化折線 （虛線） 則臨

21、界線方程可寫為則臨界線方程可寫為 iC=gcrvC其中其中g(shù)cr臨界線的斜率，臨界線的斜率，431)1)欠壓工作狀態(tài)欠壓工作狀態(tài)： 集電極最大點電流在臨界線的右集電極最大點電流在臨界線的右方，交流輸出電壓較低且變化較大。方，交流輸出電壓較低且變化較大。 在非線性諧振功率放大器中，常常根據(jù)集電極電流是否在非線性諧振功率放大器中，常常根據(jù)集電極電流是否進(jìn)入飽和區(qū)，將放大區(qū)的工作狀態(tài)分為三種：進(jìn)入飽和區(qū)，將放大區(qū)的工作狀態(tài)分為三種：3)3)臨界工作狀態(tài)臨界工作狀態(tài)： 是欠壓和過壓狀態(tài)的分界點，是欠壓和過壓狀態(tài)的分界點， 集電極最大點電流正好落在臨界線上。集電極最大點電流正好落在臨界線上。2)2)過壓

22、工作狀態(tài)過壓工作狀態(tài)： 集電極最大點電流進(jìn)入臨界線之集電極最大點電流進(jìn)入臨界線之左的飽和區(qū)，交流輸出電壓較高且左的飽和區(qū)，交流輸出電壓較高且變化不大。變化不大。 iC 過壓區(qū) 臨界線 欠壓區(qū) vB vC 0 gcr 理想化折線 （虛線） 442、轉(zhuǎn)移特性折線化 理想化折線 （虛線） iC gc vB 0 VBZ (a) 2cg 是跨導(dǎo)（即第 段折線的斜率）Ci)(0BZBVv 當(dāng)()()cBBZBBZg vVvV當(dāng)45!不是一回事與一定要注意crcgg 理想化折線 （虛線） iC gc vB 0 VBZ iC 過壓區(qū) 臨界線 欠壓區(qū) vB vC 0 (a) (b) gcr 0iC tmaxCi

23、在第四章的折線分析法中我們已經(jīng)得到在第四章的折線分析法中我們已經(jīng)得到)cos(BZbmBBcCVtVVgibmV從括號中提出)(cosbmBZBBbmcCVVVtVgi(coscos)Ccbmcig Vt(coscos)(1 cos)(1 cos)ccbmcctg V從第四章可知它為從第四章可知它為iCmaxmax(coscos)(1 cos)cCcti462c根據(jù)傅里葉級數(shù)原理C0cm1cm2cmncoscos 2cosCiIItItIn t0C1()2CIi dtccc0Cmaxcsincos(1cos)CIiccc0Cmaxccoscos1() ()21cosCtIidt表達(dá)式帶入把上頁

24、求出的Ci算出此定積分ci0Cmax0()cc 僅與有關(guān)記為47同理可得同理可得0max01maxmax()()CCccmCccmnCncIiIiIi 1max1110max00()()()()()cmCccccCCccIigIi 可以看出前面所分析的只與有關(guān)其中：其中：)cos1)(1(sincoscossin2)()cos1(sincos)()cos1(cossin)(210ccccccnccccccccccnnnnn要求掌握要求掌握不要求掌握不要求掌握011235265()()()ccccPPg 對于特定的可以通過查教材/的附錄表查出、()nc 電流分解系數(shù)48c對高頻諧振功放效率的影響

25、余弦脈沖的分解系數(shù)余弦脈沖的分解系數(shù) n 2.0 1.0 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 20 40 60 80 100 c 1 0 180 120 160 1 0 0 1 2 3 140 11()2ccgh0121CcmIImax1max0()12()CcCcii 10()12()cc 10(),()cc 可見越大 效率越高10()0,()0,ccc 是最大但輸出功率為 顯然不行49c對高頻諧振功放效率的影響余弦脈沖的分解系數(shù)余弦脈沖的分解系數(shù) n 2.0 1.0 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 20 40 60 80 100 c 1 0 180 120 160 1

26、0 0 1 2 3 140 o1120(),cc 時最大 輸出功率最大但接近甲類放大器 效率太低。o70c為了兼顧二者通常取。o2260cos2,2ccmIt從圖中還可以看出時最大，即的振幅取到最大值。利用這一特點若將諧振回路中心頻率調(diào)到，就可把功率放大器改裝成倍頻器。5022211max1111()222ocmcmcmpCcpPV IIRiR51max12V251A65 ,?CCpCcocVRiP Ph已知，負(fù)載電阻，求例例5.1解：解：2211max1111()222ocmcmcmpCcpPV IIRiR 帶入數(shù)值，帶入數(shù)值，21(1 0.414)252.14W2oP 0max0()12

27、0.2362.83WCCCCC CcPVIV i 2.1475.6%2.83ocPPh525.3.3 高頻功放動態(tài)特性及負(fù)載特性高頻功放動態(tài)特性及負(fù)載特性1.動態(tài)特性 高頻放大器的工作狀態(tài)是由負(fù)載阻抗高頻放大器的工作狀態(tài)是由負(fù)載阻抗Rp、激勵電壓、激勵電壓vb、供電電壓供電電壓VCC、VBB等等4個參量決定的。個參量決定的。 為了闡明各種工作狀態(tài)的特點和正確調(diào)節(jié)放大器，就為了闡明各種工作狀態(tài)的特點和正確調(diào)節(jié)放大器，就應(yīng)該了解這幾個參量的變化會使放大器的工作狀態(tài)發(fā)生怎應(yīng)該了解這幾個參量的變化會使放大器的工作狀態(tài)發(fā)生怎樣的變化。樣的變化。 在考慮了負(fù)載的作用后，所獲得在考慮了負(fù)載的作用后，所獲得v

28、C、 vB與與iC的關(guān)系曲的關(guān)系曲線叫做動態(tài)特性曲線線叫做動態(tài)特性曲線 。 最常用的是當(dāng)最常用的是當(dāng)vC、 vB同時變化時，同時變化時，iCvC關(guān)系的動態(tài)關(guān)系的動態(tài)特性曲線特性曲線 。（又稱。（又稱）BBVbvBvCiovcoscmVtCvCCVtVVvVvcmCCoCCCcosBvt0tBZVBBVBvCicosBBBbmvVVt 則bmVtcos,消去聯(lián)立二式CCCBBBbmcmVvvVVV 得531.動態(tài)特性外部電路關(guān)系負(fù)載線的表達(dá)式CCCBBBbmcmVvvVVV t0tBZVBBVBvCicg斜率,()CcBBZig vV則在工作區(qū)內(nèi)代入代入)(:線稱為負(fù)載線這個線性關(guān)系畫出的直必須

29、保持的線性關(guān)系與就得到了在工作區(qū)內(nèi)CCvi)(BZcmCCCbmBBcCVVvVVVgi)(bmBZBBcmCCCcmbmcCVVVVVvVVgi整理后得負(fù)載線的斜率負(fù)載線的截距(cos)bmCcCCCcmccmVigvVVV 還可寫成54畫出負(fù)載線(cos)bmCcCCCcmccmVigvVVV dg記為負(fù)載線的斜率,0V負(fù)載線的截距記為CvCiCCV0VCCVV 0dgBv不同的,BCCviv這樣只要在工作區(qū)內(nèi)任意給定一個就可以找出它對應(yīng)的 和關(guān)系。波形幫助大家理解變量和畫出我們在這張圖畫上還可CCviiCt三極管工作三極管工作三極管截止三極管截止55()CdCoigvV負(fù)載線的Q點（注意

30、是虛擬的）CvCCV0VCi)(bmBZBBcmCCCcmbmcCVVVVVvVVgiCCV該點的橫坐標(biāo)顯然是點Q點縱坐標(biāo)得出帶入上式將QVvCCC,BZBBcCQVVgI都無關(guān)！、與，點坐標(biāo)為即cmbmpBZBBcCCVVRVVgVQ,pbmcmRVVQ即、無論如何變化 負(fù)載線延長線都會經(jīng)過 點。5690t虛擬電流57CvCiCCV0VdgBv不同的iCt三極管工作三極管工作三極管截止三極管截止負(fù)載線的A點點A0t當(dāng)minmax:CCCCcmBBBBbmvvVVAvvVVBCCvi此時v 最大，最小， 最大第三次作業(yè)n教材P241/P272頁n習(xí)題5.2(6.2)n習(xí)題5.3(6.3)n習(xí)題

31、5.4(6.4)58對負(fù)載線的簡要復(fù)習(xí)程：負(fù)載線表達(dá)式的推出過(1),cosCBBCvvtvv分別寫出和 的表達(dá)式 消去得到表達(dá)式(2)CBCCiviv帶入表達(dá)式即得到的表達(dá)式的形式表達(dá)式寫成將)(3)0VvgiviCdCCCcmbmcdVVgg其中負(fù)載線斜率0()()BBBZCCCcmbmVVvVVVV負(fù)載線在橫軸軸 截距(cos)CCcmcVV59從“時間t”的角度畫出并理解負(fù)載線tiCvCCCV工作區(qū)工作區(qū)截止區(qū)截止區(qū)工作區(qū)工作區(qū)截止區(qū)截止區(qū)tCitiCvCCCV工作區(qū)工作區(qū)截止區(qū)截止區(qū)工作區(qū)工作區(qū)截止區(qū)截止區(qū)vCtVCCvCtVCCvCtVCCvCtVCCvCtVCCvCiC60例題5

32、.2n一高頻諧振功放,已知n求：012V200mA2W0.9CCCCoViIP， 脈沖的直流分量，輸出功率，集電極電壓利用系數(shù)1(1)?(2)?(3)?cpcmcPRIh電源輸出功率 、功放效率、功放的負(fù)載輸出的基頻電流分量振幅半流通角61例題5.2(解)30(1) 12 200 102.4(W)CCCPVI283.3%2.4ocPPh212cmopVPR又cmCCVV根據(jù)集電極電壓利用系數(shù)定義12 0.910.8(V)cmCCVV2210.81129.16()222cmpoVRP62例題5.2(解)110.8(2) 0.37(A)370(mA)29.16cmcmpVIR110370(3) (

33、)1.85200cmcCIgI波形系數(shù)1235/2655.1(6.1)()1.85cPPg查教材的附錄表，可知若使oo49 (50 )c需或63程：負(fù)載線表達(dá)式的推出過(1),cosCBBCvvtvv分別寫出和 的表達(dá)式 消去得到表達(dá)式(2)CBCCiviv帶入表達(dá)式即得到的表達(dá)式的形式表達(dá)式寫成將)(3)0VvgiviCdCCCcmbmcdVVgg其中負(fù)載線斜率0()()BBBZCCCcmbmVVvVVVV負(fù)載線在橫軸軸 截距(cos)CCcmcVV64652. 負(fù)載特性 如果如果VCC、VBB、Vbm 3個參變量不變，則放大器的工個參變量不變，則放大器的工作狀態(tài)就由負(fù)載電阻作狀態(tài)就由負(fù)載電

34、阻Rp決定。此時，放大器的電流、輸出決定。此時，放大器的電流、輸出電壓、功率、效率等隨電壓、功率、效率等隨Rp而變化的特性，就叫做放大器的而變化的特性，就叫做放大器的負(fù)載特性。負(fù)載特性。pcmbmccmbmcdRIVgVVgg1負(fù)載線的斜率有關(guān)、的斜率與一般不變，可見負(fù)載線pcmbmcRIVg1不變。、對放大器的影響，先設(shè)我們先分析1cmbmpIVR絕對值減小。增大時，負(fù)載線斜率的則可以看出pR放大器的三種工作狀態(tài)之CiCCV0VdgmaxBvmax()()Bv當(dāng)線 藍(lán)色 與負(fù)載線 紅色 相交與工作區(qū)時壓狀態(tài)”。我們稱放大器處于“欠幅還沒有到達(dá)最大值。因為此時的輸出電壓振。則輸出振幅還可以加大

35、減小如果負(fù)載線斜率絕對值,CviCtCi欠壓狀態(tài)的66放大器的三種工作狀態(tài)之CvCiCCV0Vmaxmax()()BBvv當(dāng)線 藍(lán)色 與負(fù)載線 紅色 相交與的拐點時界狀態(tài)”。我們稱放大器處于“臨。再大就進(jìn)入飽和區(qū)了飽和區(qū)和工作區(qū)的邊界此時輸出電壓振幅到達(dá))(會降低。負(fù)載線的斜率絕對值就增大當(dāng),pRmaxBviCtCi臨界狀態(tài)的67臨界狀態(tài)的特點(1)n往往利用這些特點來解題。tiCvCCCVcmV三極管就會進(jìn)入飽和區(qū)最小值就會小于再增大如果,CsatCcmVvVCsatCCVvvmin,的最小值從圖上可以讀出對于臨界狀態(tài))(集電極飽和電壓CsatV)(cmCCCsatcmVVVV做題時常用此式

36、求因此有68臨界狀態(tài)的特點(2)CvCimaxBviCtmaxCimaxmin5.2.2( )CCCCbiivv從教材圖可知時CsatCVvmin,臨界狀態(tài)時而我們上面講到)(minCsatCVv也是crgmaxCCsatcriVg求出和量關(guān)系可通過臨界狀態(tài)時利用上述變做題時常用此方法做題時常用此方法minmaxCCsatCcrvVig求出和或通過69放大器的三種工作狀態(tài)之CvCiCCV0Vmax()()BEv當(dāng)線 藍(lán)色 與負(fù)載線 紅色 延長線相交于飽和區(qū)時壓狀態(tài)”。我們稱放大器處于“過使三極管進(jìn)入飽和區(qū)大此時的輸出電壓振幅過,會更加降低。負(fù)載線的斜率絕對值就繼續(xù)增大當(dāng),pRmaxBviCt出

37、現(xiàn)了凹頂過壓狀態(tài)的Ci三極管工作區(qū)三極管工作區(qū)三極管飽和區(qū)三極管飽和區(qū)70三種狀態(tài)的波形匯總 iC iC 3 2 1 Im 0 180 90 半導(dǎo)通角 t B A C D 3 2 1 負(fù)載增大 vB max VCC Q vC min Vcm 1.欠壓狀態(tài) 2.臨界狀態(tài) 3.過壓狀態(tài) Rp Vcm Vcm 再過渡到過壓狀態(tài)狀態(tài)功放由欠壓過渡到臨界的增大隨著,pR指的是輸出電壓的振幅壓的欠壓或過壓所謂的可以看出的波形從左邊,Cv71Cv,CCcBBBZpbmcmpbmcmQVgVVRVVRVVQ點坐標(biāo)為，與、都無關(guān)！即、無論如何變化 負(fù)載線延長線都會經(jīng)過 點0V功放隨時間變化的Flash演示72例

38、題5.3n一高頻諧振功放處于臨界狀態(tài),且已知n求AiVAgCcr2 . 1/5 . 0max，飽和臨界線斜率247010oCCCCMVVPW，功率管最大集電極耗散功率(1)?(2)?(3)?ocpPPRh電源輸出功率 、輸出功率 、功放效率功放的負(fù)載功率管在此參數(shù)下工作會不會燒毀73例題5.3(解)0 ) 1 (CCCIVP 0max0()CCcIi 而max0()CC CcPV i 070 ,()0.253oCc 查表可知max0()24 1.2 0.2537.3()CC CcPV iW 112ocmcmPV I所以要分別求出均未直接給出和而已知,1cmcmIV74例題5.3(解)cmV先求

39、cmVCvCimaxBviCtmaxCi)(minCsatCVv也是crgCCVmincmCCCVVv從圖中可以看出maxminCCcrivg從圖中還可看出)(6 .215 . 02 . 124maxVgiVVcrCCCcm75例題5.3(解)cm1I再求1max1()cmCcIi 170 ,()0.436occ 查表可知1max1()1.2 0.4360.52( )cmCcIiA 11121.6 0.525.6()22ocmcmPV IW5.676.7%7.3ocPPh76例題5.3(解)(5 .4152. 06 .21 )2(1cmcmpIVR(3) 7.35.61.7()10()coCM

40、PPPWPW功率管不會燒毀77功放的負(fù)載特性（即功放的負(fù)載特性（即Rp變化對功率和效率的影響）變化對功率和效率的影響）vBmaxiCvCIcm1IC0VcmRp欠壓區(qū)欠壓區(qū)過壓區(qū)過壓區(qū)臨界態(tài)臨界態(tài)過渡時功放從欠壓向臨界狀態(tài)增大當(dāng),pR略有下降但沒有凹頂弦脈沖的波形始終是標(biāo)準(zhǔn)的余max),(CCii0max01max()CCccmCcIiIi 都略有下降和10cmcII1cmpcmIRV會基本呈線性上升cmV的波形出現(xiàn)凹頂Ci過渡時功放從臨界向過壓狀態(tài)繼續(xù)增大當(dāng),pR01CcmII使和都迅速下降)(,停止工作區(qū)由于三極管進(jìn)入了飽和同時緩慢上升趨于的限制受到輸出電壓振幅,CCCCcmVVV78功放

41、的負(fù)載特性（即功放的負(fù)載特性（即Rp變化對功率和效率的影響）變化對功率和效率的影響）Icm1IC0VcmRp欠壓區(qū)欠壓區(qū)過壓區(qū)過壓區(qū)臨界態(tài)臨界態(tài)Rp欠壓區(qū)欠壓區(qū)過壓區(qū)過壓區(qū)臨界態(tài)臨界態(tài)chP=Pc在欠壓區(qū)向臨界過渡時,1而線性上升基本不變由于cmcmVI11,2ocmcmPIV輸出功率線性上升Po略有下降電源輸出功率,CC0VIPcocPPh效率基本呈線性上升coPPP三極管消耗功率基本呈線性下降在臨界向過壓變化時迅速下降而基本不變由于1,cmcmIV11,2ocmcmPIV輸出功率迅速下降C0CC,PI V電源輸出功率迅速下降coPPP三極管消耗功率平緩下降,ocPPh剛過臨界態(tài)時 由于 沒

42、有 下降的快 所以效率略有上升,pocRPh但隨著的進(jìn)一步增加 下降的速度加快 效率略有下降79三種狀態(tài)的小結(jié)（欠壓狀態(tài)特點） 欠 壓 過 壓 0 臨界 Icm 1 IC 0 Vcm Rp 0 hc P= Po Pc 欠 壓 過 壓 臨界 Rp 欠壓狀態(tài)的功率和效率都比較低，集電極耗散功欠壓狀態(tài)的功率和效率都比較低，集電極耗散功率也較大，輸出電壓隨負(fù)載阻抗變化而變化，因此較率也較大，輸出電壓隨負(fù)載阻抗變化而變化，因此較少采用。但少采用。但晶體管基極調(diào)幅，需采用這種工作狀態(tài)。晶體管基極調(diào)幅，需采用這種工作狀態(tài)。80三種狀態(tài)的小結(jié)（臨界狀態(tài)特點） 欠 壓 過 壓 0 臨界 Icm 1 IC 0 V

43、cm Rp 0 hc P= Po Pc 欠 壓 過 壓 臨界 Rp 臨界狀態(tài)的特點是臨界狀態(tài)的特點是輸出功率最大，效率也較高輸出功率最大，效率也較高，比最大效，比最大效率差不了許多，可以說是率差不了許多，可以說是最佳工作狀態(tài)最佳工作狀態(tài)，發(fā)射機(jī)的末級常，發(fā)射機(jī)的末級常設(shè)計成這種狀態(tài)，在計算諧振功率放大器時，也常以此狀設(shè)計成這種狀態(tài)，在計算諧振功率放大器時，也常以此狀態(tài)為例。態(tài)為例。81三種狀態(tài)的小結(jié)（過壓狀態(tài)特點） 欠 壓 過 壓 0 臨界 Icm 1 IC 0 Vcm Rp 0 hc P= Po Pc 欠 壓 過 壓 臨界 Rp 過壓狀態(tài)的優(yōu)點是，當(dāng)負(fù)載阻抗變化時，輸出電壓比較平過壓狀態(tài)的優(yōu)

44、點是，當(dāng)負(fù)載阻抗變化時，輸出電壓比較平穩(wěn)且幅值較大，穩(wěn)且幅值較大，在弱過壓時，效率可達(dá)最高在弱過壓時，效率可達(dá)最高，但輸出功率，但輸出功率有所下降，發(fā)射機(jī)的中間級、有所下降，發(fā)射機(jī)的中間級、集電極調(diào)幅級常采用這種狀集電極調(diào)幅級常采用這種狀態(tài)態(tài)。82 掌握負(fù)載特性，對分析集電極調(diào)幅電路、基極調(diào)幅電掌握負(fù)載特性，對分析集電極調(diào)幅電路、基極調(diào)幅電路的工作原理，對實際調(diào)整諧振功率放大器的工作狀態(tài)和路的工作原理，對實際調(diào)整諧振功率放大器的工作狀態(tài)和指標(biāo)是很有幫助的。指標(biāo)是很有幫助的。5.3.4 各極電壓對工作狀態(tài)的影響各極電壓對工作狀態(tài)的影響增大時僅其他條件都不變是前面我們一直在討論的pR,變小負(fù)載線斜

45、率絕對值逐漸增大功放隨著,pR功放的工作狀態(tài)從欠壓臨界過壓?,時會怎樣呢而改變電源或信號電壓不變?nèi)绻覀儽３謕R下面我們將分別討論對功放狀態(tài)的影響其他條件不變CCV,對功放狀態(tài)的影響其他條件不變bmV,對功放狀態(tài)的影響其他條件不變BBV,831.其他條件不變,VCC改變對工作狀態(tài)的影響 欠壓 過壓 臨界 iC1 iC2 iC3 iC4 iC5 iC eb ec VCC5 VCC3 VCC1 VC1 VC2 VC3 VC4 VC5 欠壓 臨界 過壓 CvmaxBvCi保持不變負(fù)載線斜率不變和由于cmbmccmbmVVgVVdg,負(fù)載線平行左移由大變小時當(dāng),CCV功放從欠壓臨界過壓84bmBZBB

46、cmCCVVVVVV0截距1.其他條件不變,VCC改變對工作狀態(tài)的影響負(fù)載線平行右移由小變大時當(dāng)反過來,CCV功放從過壓臨界欠壓CCV臨界臨界過壓區(qū)過壓區(qū)欠壓區(qū)欠壓區(qū)0CI1cmI851.其他條件不變,VCC改變對工作狀態(tài)的影響 0 0 (a) (b ) 欠 壓 狀 態(tài) 過 壓 狀 態(tài) VC C 欠 壓 狀 態(tài) 過 壓 狀 態(tài) VC C IC 0 Icm 1 Po P= Pc P i 0CCCIVP 2112opcmPR I862.其他條件不變,Vbm改變對工作狀態(tài)的影響 iC vC VCC 0 VC4 VC3 VC2 VC1 t Q cosBBBbmvVVt maxBBBbmvVV max,bmBVv當(dāng)由小變大時也由小變大max()Bv小max()Bv略大功放先欠壓再臨界max()Bv更大max()Bv最大最后進(jìn)入過壓872.其他條件不變,Vbm改變對工作狀態(tài)的影響0CIbmV臨界臨界欠壓區(qū)欠壓區(qū)過壓區(qū)過壓區(qū)1cmI88t0tBZVBBVBvCi2.其他條件不變,Vbm改變對工作狀態(tài)的影響 (a) 過壓狀態(tài) 欠壓狀態(tài) Vbm IC0 O