通信電子線路第二章PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1通信電子線路第二章通信電子線路第二章功率放大器功率放大器與其它放大器相比與其它放大器相比 相同點(diǎn)：相同點(diǎn)：均在輸入信號(hào)作用下，將直流電源的直流功率轉(zhuǎn)換為輸出信號(hào)功率。均在輸入信號(hào)作用下，將直流電源的直流功率轉(zhuǎn)換為輸出信號(hào)功率。 不同點(diǎn)：不同點(diǎn)：性能要求和運(yùn)用特性不同。性能要求和運(yùn)用特性不同。 一、功率放大器的性能要求一、功率放大器的性能要求1. 安全。安全。輸出功率大，管子大信號(hào)極限條件下運(yùn)用。輸出功率大，管子大信號(hào)極限條件下運(yùn)用。 2. 高效率。高效率。 第1頁/共85頁 用用c 集電極效率集電極效率 (Collector Efficiency) 衡量轉(zhuǎn)換效率：衡量轉(zhuǎn)換效率： Coo

2、DocPPPPP Po 輸出信號(hào)功率輸出信號(hào)功率 (Output Signal Power)；PD 電源提供的功率；電源提供的功率；PC 管耗管耗 (Power Dissipation)式中：式中：Po 一定一定，c 高高PD 小小PC 小小 可選可選 PCM 小小的管子，以降低成本；同時(shí)減少能源消耗。的管子，以降低成本；同時(shí)減少能源消耗。 第2頁/共85頁3. 失真小。失真小。輸出功率越大，相應(yīng)的動(dòng)態(tài)電壓電流越大，器件特性非線性引起的非線性失真也越大。除采用反饋技術(shù)外，還必須限制輸出功率。輸出功率越大，相應(yīng)的動(dòng)態(tài)電壓電流越大，器件特性非線性引起的非線性失真也越大。除采用反饋技術(shù)外，還必須限制

3、輸出功率。 作為作為放大器放大器，功率增益功率增益是重要的性能指標(biāo)，但與上述是重要的性能指標(biāo)，但與上述三個(gè)要求三個(gè)要求相比，相比，安全、高效和小失真安全、高效和小失真是是第一位第一位的。的。功率增益功率增益可用可用增加前置級(jí)的級(jí)數(shù)增加前置級(jí)的級(jí)數(shù)或或提高相應(yīng)的增益提高相應(yīng)的增益來來彌補(bǔ)彌補(bǔ)。 二、功率管的運(yùn)用特點(diǎn)二、功率管的運(yùn)用特點(diǎn)1. 功率管的運(yùn)用狀態(tài)功率管的運(yùn)用狀態(tài) 根據(jù)根據(jù)功率管功率管在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)導(dǎo)通時(shí)間的不同，在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)導(dǎo)通時(shí)間的不同，功率管運(yùn)用狀態(tài)功率管運(yùn)用狀態(tài)可分為可分為甲類、乙類、甲乙類、丙類甲類、乙類、甲乙類、丙類等多種。等多種。第3頁/共85頁功率管運(yùn)用狀態(tài)功率管運(yùn)

4、用狀態(tài)通常靠通?？窟x擇靜態(tài)工作點(diǎn)選擇靜態(tài)工作點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。來實(shí)現(xiàn)。 甲類：甲類：功率管在一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通功率管在一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通 (如小信號(hào)放大如小信號(hào)放大)。 乙類：乙類：功率管僅在半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通。功率管僅在半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通。 甲乙類：甲乙類：管子在大于半個(gè)周期小于一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通。管子在大于半個(gè)周期小于一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通。丙類：丙類：功率管小于半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通。功率管小于半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通。 第4頁/共85頁2. 不同運(yùn)用狀態(tài)下的不同運(yùn)用狀態(tài)下的C管子的運(yùn)用狀態(tài)不同，相應(yīng)的管子的運(yùn)用狀態(tài)不同，相應(yīng)的Cmax 也不同。也不同。 CoocPPP 減小減小 PC 可提高可提高C。 假設(shè)假設(shè)集電極瞬時(shí)電流和電壓集電極瞬

5、時(shí)電流和電壓分別為分別為 iC 和和 vCE，則，則 PC 為為 2oCECCd21tviP 第5頁/共85頁討論：討論：若減少若減少 PC，則要減少，則要減少 iC vCE 途徑途徑 1：由由甲類甲類甲乙類甲乙類乙類乙類丙類丙類，減小管子在信號(hào)周期內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間，即增大，減小管子在信號(hào)周期內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間，即增大 iC 0 的時(shí)間。的時(shí)間。 途徑途徑 2：使管子運(yùn)用在開關(guān)狀態(tài)使管子運(yùn)用在開關(guān)狀態(tài) ( (又稱丁類又稱丁類) )；管子在管子在半個(gè)周期內(nèi)飽和導(dǎo)通半個(gè)周期內(nèi)飽和導(dǎo)通，另半個(gè)周期內(nèi)截止另半個(gè)周期內(nèi)截止。飽和導(dǎo)通時(shí)，飽和導(dǎo)通時(shí)，vCE vCE (sat) 很小，因此導(dǎo)通的半個(gè)周期內(nèi)，瞬時(shí)管耗很

6、小，因此導(dǎo)通的半個(gè)周期內(nèi)，瞬時(shí)管耗 iC vCE 處在很小的值上。處在很小的值上。截止時(shí)，截止時(shí)，不論不論 vCE 為何值，為何值，iC 趨于趨于 0，iC vCE 也處在零值附近。結(jié)果也處在零值附近。結(jié)果 PC 很小，很小，C 顯著增大。顯著增大。 第6頁/共85頁1. 電路電路(1) 輸入端：輸入端： RB偏置電阻偏置電阻CB旁路電容旁路電容Tr1耦合變壓器耦合變壓器(2) 輸出端：輸出端： Tr2耦合變壓器，對(duì)交流，耦合變壓器，對(duì)交流，Tr2起阻抗變換作用，起阻抗變換作用，L2LRnR 甲類、乙類功放的電路組成及功率性能甲類、乙類功放的電路組成及功率性能 一、甲類變壓器耦合功放一、甲類變

7、壓器耦合功放第7頁/共85頁二、乙類推挽功率放大器二、乙類推挽功率放大器 乙類工作時(shí)，為了在負(fù)載上合成完整的正弦波，必須采用兩管輪流導(dǎo)通的推挽乙類工作時(shí)，為了在負(fù)載上合成完整的正弦波，必須采用兩管輪流導(dǎo)通的推挽 (Push-Pull) 電路。電路?？捎卸喾N實(shí)現(xiàn)方案：可有多種實(shí)現(xiàn)方案：(1) 變壓器耦合乙類推挽功放變壓器耦合乙類推挽功放(2) 互補(bǔ)推挽功放互補(bǔ)推挽功放第8頁/共85頁第第 2 章章 諧振功率放大器諧振功率放大器 諧振功放諧振功放是一種用諧振系統(tǒng)作為匹配網(wǎng)絡(luò)的功率放大器，一般工作在是一種用諧振系統(tǒng)作為匹配網(wǎng)絡(luò)的功率放大器，一般工作在丙類（或丁類、乙類）丙類（或丁類、乙類），主要用在

8、無線電發(fā)射機(jī)中，用來對(duì)，主要用在無線電發(fā)射機(jī)中，用來對(duì)載波或已調(diào)波載波或已調(diào)波進(jìn)行功率放大。進(jìn)行功率放大。 用途：對(duì)載波或已調(diào)波進(jìn)行功率放大用途：對(duì)載波或已調(diào)波進(jìn)行功率放大 構(gòu)成：匹配網(wǎng)絡(luò)為諧振系統(tǒng)構(gòu)成：匹配網(wǎng)絡(luò)為諧振系統(tǒng)應(yīng)用狀態(tài)：丙類（或丁類、乙類）應(yīng)用狀態(tài)：丙類（或丁類、乙類）第9頁/共85頁 2.1 諧振功率放大器的工作原理諧振功率放大器的工作原理 在諧振功率放大器中，它的管外電路由在諧振功率放大器中，它的管外電路由直流饋電電路直流饋電電路和和濾波匹配網(wǎng)絡(luò)濾波匹配網(wǎng)絡(luò)兩部分組成。兩部分組成。 丙類諧振功率放大器丙類諧振功率放大器 1. 電路組成電路組成 ZL 外接負(fù)載外接負(fù)載，呈阻抗性，

9、用，呈阻抗性，用 CL 與與 RL 串聯(lián)等效電路表示。串聯(lián)等效電路表示。 Lr 和和 Cr 匹配網(wǎng)絡(luò)匹配網(wǎng)絡(luò)，與，與 ZL 組成并聯(lián)諧振回路。調(diào)節(jié)組成并聯(lián)諧振回路。調(diào)節(jié) Cr 使回路諧振在輸入信號(hào)頻率。使回路諧振在輸入信號(hào)頻率。 第10頁/共85頁 VBB基極偏置電壓基極偏置電壓，設(shè)置在功率管的截止區(qū)，以實(shí)現(xiàn)丙類工作。，設(shè)置在功率管的截止區(qū)，以實(shí)現(xiàn)丙類工作。2. 集電極電流集電極電流 ic 若忽略基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)及管子結(jié)電容的影響，則在輸入信號(hào)電壓若忽略基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)及管子結(jié)電容的影響，則在輸入信號(hào)電壓 tVtvsbmbcos)( 的作用下，根據(jù)的作用下，根據(jù) ，tVVtvVvsbmBBbB

10、BBEcos)( 在靜態(tài)轉(zhuǎn)移特性曲線在靜態(tài)轉(zhuǎn)移特性曲線 (icvBE)上畫出的集電極電流波形是一串周期重復(fù)的脈沖序列，脈沖寬度小于半周上畫出的集電極電流波形是一串周期重復(fù)的脈沖序列，脈沖寬度小于半周第11頁/共85頁用用付里葉級(jí)數(shù)付里葉級(jí)數(shù)可將電流脈沖序列分解為可將電流脈沖序列分解為平均分量、基波分量平均分量、基波分量和和各次諧波分量各次諧波分量之和之和，即，即 tItIIiiIisc2msc1m0Cc2c1C0Ccos2cos 3. 輸出電壓輸出電壓 vo (1) 對(duì)基波分量對(duì)基波分量 由于集電極諧振回路調(diào)諧在輸入信號(hào)頻率上，因而它對(duì)由于集電極諧振回路調(diào)諧在輸入信號(hào)頻率上，因而它對(duì) iC 中

11、的基波分量呈現(xiàn)的阻抗最大，且為純電阻，稱為中的基波分量呈現(xiàn)的阻抗最大，且為純電阻，稱為諧振電阻諧振電阻，在高，在高 Q 回路中，其值回路中，其值 Re 近似為近似為ttiItiI dcos1d21-Cc1m-C0C 其中：第12頁/共85頁LtrL2r20eRCLRLR 式中，式中，LrLrtCCCCC 回路總電容回路總電容 trs0/1CL 回路諧振角頻率回路諧振角頻率 Lr0e/ RLQ 回路有載品質(zhì)因數(shù)回路有載品質(zhì)因數(shù) (2) 對(duì)非基波分量對(duì)非基波分量 諧振回路對(duì)諧振回路對(duì) iC 中的其它分量呈現(xiàn)的阻抗均很小，中的其它分量呈現(xiàn)的阻抗均很小，平均分量和各次諧波分量平均分量和各次諧波分量產(chǎn)生

12、的電壓均可忽略。產(chǎn)生的電壓均可忽略。 第13頁/共85頁 結(jié)論：結(jié)論：回路上僅有由基波分量產(chǎn)生的電壓回路上僅有由基波分量產(chǎn)生的電壓vc，因而在負(fù)載上可得到所需的不失真信號(hào)功率。，因而在負(fù)載上可得到所需的不失真信號(hào)功率。 小結(jié)：小結(jié)：丙類諧振功率放大器的功能丙類諧振功率放大器的功能 (1) 選頻：選頻：利用諧振回路的選頻作用，可將失真的集電極電流脈沖變換為不失真的輸出余弦電壓。利用諧振回路的選頻作用，可將失真的集電極電流脈沖變換為不失真的輸出余弦電壓。 (2) 阻抗匹配：阻抗匹配：諧振回路將含有電抗分量的外接負(fù)載變換為諧振電阻諧振回路將含有電抗分量的外接負(fù)載變換為諧振電阻 Re，而且調(diào)節(jié)，而且調(diào)

13、節(jié) Lr 和和 Cr 還能保持回路諧振時(shí)使還能保持回路諧振時(shí)使 Re 等于放大管所需的集電極負(fù)載值，實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。等于放大管所需的集電極負(fù)載值，實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。 所以，諧振功率放大器中，諧振回路起到所以，諧振功率放大器中，諧振回路起到選頻選頻和和匹配負(fù)載匹配負(fù)載的雙重作用。的雙重作用。 第14頁/共85頁4. 丙類功放的功率特性分析丙類功放的功率特性分析 (1) 丙類功放的問題丙類功放的問題 若提高集電極效率，管子導(dǎo)通時(shí)間減?。坏鹑籼岣呒姌O效率，管子導(dǎo)通時(shí)間減??；但引起 iC 中基波分量幅度中基波分量幅度 Icm 減小，從而導(dǎo)致輸出功率減小。減小，從而導(dǎo)致輸出功率減小。 (2) 解決方法解

14、決方法 將基極偏置電壓將基極偏置電壓 VBB 向負(fù)值方向增大，減少管子導(dǎo)通時(shí)間。向負(fù)值方向增大，減少管子導(dǎo)通時(shí)間。 增大集電極脈沖高度，即提高輸入激勵(lì)電壓幅度增大集電極脈沖高度，即提高輸入激勵(lì)電壓幅度 Vbm，使減小導(dǎo)通時(shí)間的同時(shí)維持輸出功率不變。使減小導(dǎo)通時(shí)間的同時(shí)維持輸出功率不變。第15頁/共85頁 后果：后果：加到基極上的最大反向電壓加到基極上的最大反向電壓(VBBVbm)可能使功率管發(fā)射結(jié)反向擊穿。可能使功率管發(fā)射結(jié)反向擊穿。 在維持輸出功率的條件下，一味地減管子導(dǎo)通時(shí)間來提高在維持輸出功率的條件下，一味地減管子導(dǎo)通時(shí)間來提高集電極效率的做法往往是不現(xiàn)實(shí)的。為進(jìn)一步提高效率，可采用開關(guān)

15、工作的集電極效率的做法往往是不現(xiàn)實(shí)的。為進(jìn)一步提高效率，可采用開關(guān)工作的諧振功率放大器諧振功率放大器丁類。丁類。 第16頁/共85頁 丁類和戊類諧振功率放大器丁類和戊類諧振功率放大器 1. 丁類簡介丁類簡介 (1) 電路電路 Tr 次級(jí)兩繞組相同，極性相反。次級(jí)兩繞組相同，極性相反。 T1 和和 T2 特性配對(duì)，為特性配對(duì)，為同型管同型管。(2) 原理原理 若若 vi 足夠大，則足夠大，則vi 0時(shí)時(shí)，T1 飽和導(dǎo)通，飽和導(dǎo)通，T2 截止，截止， CE(sat)CCA1vVv vi 0，T2 飽和導(dǎo)通，飽和導(dǎo)通，T1 截止，截止，第17頁/共85頁CE(sat)A2vv A 點(diǎn)幅值：點(diǎn)幅值：

16、vA = vA1 vA2 =CE(sat)CC2vV 該電壓加到該電壓加到 L、C、R 串聯(lián)諧振回路上，若諧振回路工作在輸入信號(hào)角頻率上，串聯(lián)諧振回路上，若諧振回路工作在輸入信號(hào)角頻率上， 且其且其 Q 值足夠高，則可近似認(rèn)為通過回路的電流值足夠高，則可近似認(rèn)為通過回路的電流 iL 是角頻率為是角頻率為 的余弦波，的余弦波，RL 上獲得不失真輸出功率。上獲得不失真輸出功率。 第18頁/共85頁(3) 性能特點(diǎn)性能特點(diǎn) T1、T2 盡管導(dǎo)通電流很大，但相應(yīng)的管壓降很小盡管導(dǎo)通電流很大，但相應(yīng)的管壓降很小( )CE(sat)v ，管耗小，放大器的效率高。，管耗小，放大器的效率高。(90% 以上以上

17、) 考慮結(jié)電容、分布電容等影響，實(shí)際波形如考慮結(jié)電容、分布電容等影響，實(shí)際波形如 vA 虛線虛線所示，管子動(dòng)態(tài)管耗增大，丁類功放效率受限。所示，管子動(dòng)態(tài)管耗增大，丁類功放效率受限。 2. 戊類放大器戊類放大器 為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，在開關(guān)工作的基礎(chǔ)上采用一個(gè)特殊設(shè)計(jì)的集電極，保證為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，在開關(guān)工作的基礎(chǔ)上采用一個(gè)特殊設(shè)計(jì)的集電極，保證 vCE 為最小值的一段期間內(nèi)，才有集電極電流流通，這是正在發(fā)展的為最小值的一段期間內(nèi)，才有集電極電流流通，這是正在發(fā)展的戊類放大器戊類放大器。 第19頁/共85頁2. 實(shí)現(xiàn)原理實(shí)現(xiàn)原理 在丙類諧振放大器中，將輸出諧振回路調(diào)諧在輸入信號(hào)頻率的在丙類諧振放大器

18、中，將輸出諧振回路調(diào)諧在輸入信號(hào)頻率的 n 次諧波上，則輸出諧振回路上僅有次諧波上，則輸出諧振回路上僅有 iC 中的中的 n次諧波分量產(chǎn)生的高頻電壓，而其它分量產(chǎn)生的電壓均可忽略，因而次諧波分量產(chǎn)生的高頻電壓，而其它分量產(chǎn)生的電壓均可忽略，因而 RL 上得到了頻率為輸入信號(hào)頻率上得到了頻率為輸入信號(hào)頻率 n 倍的輸出信號(hào)功率。倍的輸出信號(hào)功率。 倍頻器倍頻器 1. 概念概念 倍頻器倍頻器 (Frequency Multiplier)：將輸入信號(hào)的頻率倍增將輸入信號(hào)的頻率倍增 n 倍的電路。倍的電路。第20頁/共85頁 濾波。濾波。諧振回路需濾除高于諧振回路需濾除高于 n 和低于和低于n 的各次

19、分量。低于的各次分量。低于 n 的分量幅度較大，濾除較難。倍頻次數(shù)越高，對(duì)諧振回路提出的濾波要求越苛刻，不易實(shí)現(xiàn)。的分量幅度較大，濾除較難。倍頻次數(shù)越高，對(duì)諧振回路提出的濾波要求越苛刻，不易實(shí)現(xiàn)。 (2) 變?nèi)荻O管、階躍二極管變?nèi)荻O管、階躍二極管構(gòu)成構(gòu)成參量倍頻器參量倍頻器，適用于倍頻次數(shù)較高時(shí)。，適用于倍頻次數(shù)較高時(shí)。 (1) 三極管倍頻器三極管倍頻器 倍頻次數(shù)不能太高，一般為倍頻次數(shù)不能太高，一般為二倍或三倍頻二倍或三倍頻。原因：原因： 效率。效率。集電極電流脈沖中包含的諧波分量的幅度隨著集電極電流脈沖中包含的諧波分量的幅度隨著 n 的增加而迅速減小。倍頻次數(shù)過高，倍頻器的輸出功率和效

20、率就會(huì)過低。的增加而迅速減小。倍頻次數(shù)過高，倍頻器的輸出功率和效率就會(huì)過低。 作業(yè)：作業(yè)：第21頁/共85頁2.2 諧振功率放大器的性能特點(diǎn)諧振功率放大器的性能特點(diǎn) 近似分析方法近似分析方法 1. 概述概述 非諧振功率放大器：非諧振功率放大器：集電極負(fù)載集電極負(fù)載為為純電阻，在特性曲線上作負(fù)載線，畫出激勵(lì)信號(hào)下的集電極電流和電壓純電阻，在特性曲線上作負(fù)載線，畫出激勵(lì)信號(hào)下的集電極電流和電壓求出功率性能求出功率性能 丙類諧振功率放大器：丙類諧振功率放大器：集電極負(fù)載為包含電抗元件的諧振回路，使得集電極電壓，電流波形不同。但二者又互為確定集電極負(fù)載為包含電抗元件的諧振回路，使得集電極電壓，電流波形

21、不同。但二者又互為確定(vCE 由由 iC 產(chǎn)生，而產(chǎn)生，而 vCE 通過基極寬度調(diào)制效應(yīng)影響通過基極寬度調(diào)制效應(yīng)影響 iC)。第22頁/共85頁要精確分析諧振功放，要解非線性方程，繁瑣要精確分析諧振功放，要解非線性方程，繁瑣。 2. 諧振功放的近似分析方法諧振功放的近似分析方法準(zhǔn)靜態(tài)分析法準(zhǔn)靜態(tài)分析法 (1) 方法基于下面的兩個(gè)假設(shè)方法基于下面的兩個(gè)假設(shè) 假設(shè)一：假設(shè)一：諧振回路具有諧振回路具有理想的濾波特性理想的濾波特性，只能產(chǎn)生基波電壓（在倍頻器中，只能產(chǎn)生特定次數(shù)的諧波電壓），其它分量的電壓均可忽略。，只能產(chǎn)生基波電壓（在倍頻器中，只能產(chǎn)生特定次數(shù)的諧波電壓），其它分量的電壓均可忽略。

22、 所以，盡管集電極電流為脈沖波，但所以，盡管集電極電流為脈沖波，但集電極電壓集電極電壓卻是卻是余弦余弦的。同理，放大器輸入端也有諧振回路，盡管基極電流為脈沖波，但的。同理，放大器輸入端也有諧振回路，盡管基極電流為脈沖波，但基極電壓基極電壓是是余弦余弦的，的，可表示為：可表示為：tVVvtVVv coscoscmCCCEbmBBBE (2-2-1)第23頁/共85頁 假設(shè)二：假設(shè)二：功率管的特性用功率管的特性用輸入輸入和和輸出靜態(tài)特性曲線輸出靜態(tài)特性曲線表示，其表示，其高頻效應(yīng)高頻效應(yīng)可忽略。分析時(shí)的輸出特性曲線，其參變量采用可忽略。分析時(shí)的輸出特性曲線，其參變量采用 vBE，而不是通常的，而不

23、是通常的 iB。 (2) 分析步驟分析步驟 由式由式 2-2-1 確定確定 vBE 和和 vCE：先設(shè)定先設(shè)定VBB、Vbm、VCC、Vcm 四個(gè)電量數(shù)值四個(gè)電量數(shù)值，并將，并將t 按等間隔按等間隔 (t = 0，15，30 ，) 給定不同的數(shù)值，則給定不同的數(shù)值，則 vBE 和和 vCE 便確定便確定(圖圖 a)。 tVVvtVVv coscoscmCCCEbmBBBE (2-2-1)第24頁/共85頁 由輸出特性畫由輸出特性畫 iC：根據(jù)不同間隔上的根據(jù)不同間隔上的 vBE 和和vCE 值，在輸出特性曲線上值，在輸出特性曲線上（以（以 vBE 為參變量）為參變量）找到對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)點(diǎn)，由此可以

24、確定找到對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)點(diǎn)，由此可以確定 iC 值的波形，其中動(dòng)態(tài)點(diǎn)的連線稱為值的波形，其中動(dòng)態(tài)點(diǎn)的連線稱為諧振功率放大器諧振功率放大器的的動(dòng)態(tài)線動(dòng)態(tài)線。 (a) (b)不到不到VCC，因，因?yàn)閷?dǎo)通角小于為導(dǎo)通角小于 .第25頁/共85頁(3) 功率性能分析功率性能分析 諧振電阻諧振電阻 用付里葉變換對(duì)用付里葉變換對(duì) iC 脈沖波進(jìn)行分解，求出其中的平均分量脈沖波進(jìn)行分解，求出其中的平均分量 IC0 和基波分量和基波分量 Ic1m。由此可以確定所需的集電極諧振回路諧振電阻。由此可以確定所需的集電極諧振回路諧振電阻 Re。 c1mcme/ IVR 功率性能功率性能 DoCoDCm1Ccmo0CCCD/

25、2/PPPPPIVPIVP (4) 討論討論 四變量四變量VBB、Vbm、VCC、Vcm 不同，不同，iC 的波形和數(shù)值就不同，由此求得的的波形和數(shù)值就不同，由此求得的 Re 及相應(yīng)的功率性能就不同。應(yīng)了解四變量的影響。及相應(yīng)的功率性能就不同。應(yīng)了解四變量的影響。 第26頁/共85頁 欠壓、臨界和過壓狀態(tài)欠壓、臨界和過壓狀態(tài) 1. VBB、Vbm、VCC 不變，不變，iC 隨隨 Vcm 的變化規(guī)律的變化規(guī)律 (1) iC 的寬度：的寬度：由圖所示由圖所示，主要取決于，主要取決于 VBB、Vbm，VBB、Vbm 一定，一定，iC 脈寬近似確定，與脈寬近似確定，與 Vcm 關(guān)系不大。關(guān)系不大。 第

26、27頁/共85頁(2) iC 的值：的值： 由由 tVVvtVVvcoscoscmCCCEbmBBBE；當(dāng)當(dāng) t = 0 時(shí)，時(shí)， cmCCCEminCEbmBBBEmaxBE,VVVvVVvv 當(dāng)當(dāng) VBB、Vbm 即即 vBEmax 為為定值定值時(shí)，時(shí)，VcmvCEmin 動(dòng)態(tài)點(diǎn)A左移第28頁/共85頁 情況情況 A ：Vcm 的取值，使所對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)點(diǎn)處在放大區(qū)。的取值，使所對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)點(diǎn)處在放大區(qū)。 情況情況 A ：Vcm 增大，使增大，使 t = 0 所對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)點(diǎn)處在臨界點(diǎn)，所對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)點(diǎn)處在臨界點(diǎn)，iCmax 略微減小。略微減小。 情況情況 A ：Vcm 繼續(xù)增大，使繼續(xù)增大，使 t

27、 = 0 所對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)點(diǎn)處在飽和區(qū)，所對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)點(diǎn)處在飽和區(qū)，iC 迅速減小，電流脈沖出現(xiàn)凹陷，且隨迅速減小，電流脈沖出現(xiàn)凹陷，且隨 Vcm 增大，凹陷加深。增大，凹陷加深。 結(jié)論：結(jié)論：當(dāng)當(dāng)VBB、Vbm、VCC固定不變，固定不變，Vcm由小增大時(shí)，由小增大時(shí)，CEv 由大變小，故由大變小，故動(dòng)態(tài)線左移動(dòng)態(tài)線左移。 第29頁/共85頁2. 欠壓、臨界、過壓欠壓、臨界、過壓 欠壓欠壓 (Undervoltage)：vCEmin 對(duì)應(yīng)的對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)點(diǎn)動(dòng)態(tài)點(diǎn)處于處于放大區(qū)放大區(qū)。 臨界臨界 (Critical)：vCEmin 對(duì)應(yīng)的對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)點(diǎn)動(dòng)態(tài)點(diǎn)處于放大區(qū)和飽和區(qū)之間的處于放大區(qū)和飽和區(qū)之間的臨

28、界點(diǎn)臨界點(diǎn)。 過壓過壓(Overvoltage)：vCEmin 對(duì)應(yīng)的對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)點(diǎn)動(dòng)態(tài)點(diǎn)處于處于飽和區(qū)飽和區(qū)。 3. iC平均分量平均分量IC0 與基波分量與基波分量Ic1m ttiItiI dcos1d21-Cc1m-C0C 第30頁/共85頁由此可求功率性能。由此可求功率性能。 由于丙類工作，在管子導(dǎo)通期間，由于丙類工作，在管子導(dǎo)通期間，iC 和和 cost 均為正值，因此，均為正值，因此，iC 脈沖越寬，高度越高脈沖越寬，高度越高，IC0 和和 Ic1m 就越大就越大。如果出現(xiàn)凹陷，則凹陷越深，。如果出現(xiàn)凹陷，則凹陷越深，IC0 和和 Ic1m 就越小就越小。作業(yè)作業(yè) 2-5，2-8 四

29、個(gè)電量對(duì)性能影響的定性討論四個(gè)電量對(duì)性能影響的定性討論 一、負(fù)載特性一、負(fù)載特性 1. 含義：諧振功放的負(fù)載特性含義：諧振功放的負(fù)載特性是指是指 VBB、Vbm 和和 VCC 一定，放大器性能隨一定，放大器性能隨 Re 的變化特性。的變化特性。 2. 特性特性 第31頁/共85頁Re 的增加勢(shì)必將引起的增加勢(shì)必將引起 Vcm 增大增大( )c1mecmIRV ReVcmvCEmin放大器欠壓放大器欠壓過壓過壓 iC 由由接近余弦變化的電流脈沖接近余弦變化的電流脈沖轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)橹虚g有凹陷的脈沖波中間有凹陷的脈沖波。第32頁/共85頁據(jù)此可以畫出據(jù)此可以畫出 Ic0 和和 Ic1m 隨隨 Re 變

30、化的特性。變化的特性。 Vcm = ReIc1m Po = VcmIc1m/2 PD = VCCIC0 PC = PDPo C = Po/ PD由由 IC0 和和 Ic1m 的變化就可以畫出的變化就可以畫出 Vcm、Po、PD、PC、 C 隨隨 Re 變化的曲線。變化的曲線。 第33頁/共85頁3. 討論討論 (1) 欠壓區(qū)：欠壓區(qū)：由由圖圖(a)，Re 由小增大時(shí)，由小增大時(shí)，iC 脈沖的高度略有減小，相應(yīng)的脈沖的高度略有減小，相應(yīng)的 IC0、Ic1m 也略有減小，因而由也略有減小，因而由圖圖(b)，Vcm (ReIc1m)和和 Po( e2c1mRI )近似線性增大，而近似線性增大，而第3

31、4頁/共85頁P(yáng)D(= VCCIC0) 略有減小，略有減小，C 增大，增大，PC 減小。減小。 (2) 過壓區(qū)：過壓區(qū)：隨隨 Re 增大，電流脈沖高度減小，凹陷加深，相應(yīng)的增大，電流脈沖高度減小，凹陷加深，相應(yīng)的 IC0、Ic1m 減小，結(jié)果使減小，結(jié)果使 Vcm 略有增加，略有增加，Po、PD 減小，且減小，且Po比比PD減小的慢，從而減小的慢，從而 C 略有增加，略有增加，PC 略有減小。略有減小。 第35頁/共85頁 (3) 匹配負(fù)載：匹配負(fù)載：如果如果 Re 的取值使管子工作在臨界狀態(tài)，則的取值使管子工作在臨界狀態(tài)，則 Po 最大，且最大，且 C 較大較大，PC 較小，放大器性能接近最

32、佳性能。將此時(shí)的較小，放大器性能接近最佳性能。將此時(shí)的 Re 稱為諧振功放的稱為諧振功放的匹配負(fù)載匹配負(fù)載，用，用 Reopt 表示。表示。 o2CE(sat)CCo2cmeopt)(2121PVVPVR 第36頁/共85頁二、調(diào)制特性二、調(diào)制特性 包括包括集電極調(diào)制集電極調(diào)制和和基極調(diào)制基極調(diào)制兩種特性。兩種特性。 1. 集電極調(diào)制特性集電極調(diào)制特性 (1) 含義：含義：VBB、Vbm 和和 Re一定，放大器性能隨一定，放大器性能隨 VCC變化的特性。變化的特性。 (2) 調(diào)制特性：調(diào)制特性：VBB、Vbm一定一定，則，則 VBEmax 和和 iC脈寬一定脈寬一定。而對(duì)應(yīng)于。而對(duì)應(yīng)于 VCE

33、min 的動(dòng)態(tài)點(diǎn)必定在的動(dòng)態(tài)點(diǎn)必定在 vBE = VBEmax 的那條輸出特性曲線上移動(dòng)。的那條輸出特性曲線上移動(dòng)。第37頁/共85頁 欠壓狀態(tài)：欠壓狀態(tài)：隨隨 VCC 減小減小，集電極電流脈沖高度略有減小，因而，集電極電流脈沖高度略有減小，因而 IC0 和和 Ic1m 也將略有減小，也將略有減小，Vcm( = ReIc1m)也也略有減小略有減小。 過壓狀態(tài)：過壓狀態(tài)：隨隨 VCC減小減小，集電極電流脈沖的高度降低，凹深加深，因而，集電極電流脈沖的高度降低，凹深加深，因而IC0、Ic1m、Vcm 將將迅速減小迅速減小。 第38頁/共85頁2. 基極調(diào)制特性基極調(diào)制特性 (1) 含義：含義：Vb

34、m、VCC、Re 一定，放大器性能隨一定，放大器性能隨 VBB 變化的特性。變化的特性。 (2) 調(diào)制特性：調(diào)制特性：當(dāng)當(dāng) Vbm 一定，一定，VBB 由負(fù)向正增大時(shí)，由負(fù)向正增大時(shí)，iC不僅寬度增加，而且其高度增加（因不僅寬度增加，而且其高度增加（因 VBEmax 增大），因而增大），因而 IC0 和和 Ic1m、Vcm 增大，結(jié)果使增大，結(jié)果使 VCEmin 減小，放大器由欠壓進(jìn)入減小，放大器由欠壓進(jìn)入過壓狀態(tài)過壓狀態(tài)。第39頁/共85頁 進(jìn)入過壓狀態(tài)后，隨進(jìn)入過壓狀態(tài)后，隨VBB 向正值方向增大，向正值方向增大，集電極電流集電極電流的的寬度和高度寬度和高度均增加，使凹陷加深，結(jié)果使均增加

35、，使凹陷加深，結(jié)果使 IC0 和和 Ic1m、Vcm 均將增大，但增大得十分緩慢，可認(rèn)為近似不變。均將增大，但增大得十分緩慢，可認(rèn)為近似不變。 第40頁/共85頁3. 調(diào)幅電路調(diào)幅電路 調(diào)制特性調(diào)制特性是晶體三極管調(diào)幅電路的基本特性。是晶體三極管調(diào)幅電路的基本特性。 (1) 集電極調(diào)幅原理電路集電極調(diào)幅原理電路 圖中：圖中： tVtvcbmbcos)( 輸入高頻載波電壓，輸入高頻載波電壓，c 載波頻率載波頻率第41頁/共85頁tVv cosm 調(diào)制信號(hào)電壓，調(diào)制信號(hào)電壓， 為調(diào)制頻率為調(diào)制頻率 它們與諧振功放電路的它們與諧振功放電路的不同不同僅是僅是集電極回路接入了調(diào)制信號(hào)電壓集電極回路接入了

36、調(diào)制信號(hào)電壓。 ttVtvccmo)cos()( 為為諧振回路上的輸出電壓諧振回路上的輸出電壓。 第42頁/共85頁令令)()(CC0CCtvVtV 作為放大器的作為放大器的等效集電極電源電壓等效集電極電源電壓。若要求。若要求 Vcm 按調(diào)制信號(hào)規(guī)律變化，即按調(diào)制信號(hào)規(guī)律變化，即 Vcm(t) 按按VCC(t) 的規(guī)律變換，則根據(jù)集電極調(diào)制特性，放大器必須在的規(guī)律變換，則根據(jù)集電極調(diào)制特性，放大器必須在 VCC(t) 的變化范圍內(nèi)工作在的變化范圍內(nèi)工作在過壓狀態(tài)過壓狀態(tài)。 第43頁/共85頁(2) 基極調(diào)幅原理電路基極調(diào)幅原理電路 )()(BB0BBtvVtV 基極偏置電壓基極偏置電壓 使使

37、Vcm 按按 VBB(t) 的規(guī)律變化，放大器工作在的規(guī)律變化，放大器工作在欠壓狀態(tài)欠壓狀態(tài)。 第44頁/共85頁三、放大特性三、放大特性 1. 含義：含義：當(dāng)當(dāng) VBB、VCC 和和 Re 一定一定，放大器性能隨，放大器性能隨Vbm 變化的特性。變化的特性。 2. 特性：特性：固定固定 VBB，增大，增大 Vbm 與上述固定與上述固定 Vbm 增大增大 VBB 的情況類似，它們都使的情況類似，它們都使 iC 的寬度和高度增大，放大器由欠壓進(jìn)入過壓，的寬度和高度增大，放大器由欠壓進(jìn)入過壓，圖圖 (a)。第45頁/共85頁(1) 諧振功放作為線性功放時(shí)諧振功放作為線性功放時(shí) 為了使輸出信號(hào)振幅為

38、了使輸出信號(hào)振幅 Vcm 反映輸入信號(hào)反映輸入信號(hào) Vbm 的變化，放大器必須在的變化，放大器必須在 Vbm 變化范圍內(nèi)工作在變化范圍內(nèi)工作在欠壓狀態(tài)欠壓狀態(tài)，圖圖 (b)。第46頁/共85頁 (2) 諧振功放作為振幅限幅器諧振功放作為振幅限幅器(Amplitude Limiter) 作用：作用：將將 Vbm 在較大范圍內(nèi)的變化轉(zhuǎn)換為在較大范圍內(nèi)的變化轉(zhuǎn)換為振幅恒定的輸出信號(hào)振幅恒定的輸出信號(hào)。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：根據(jù)放大特性，放大器必須在根據(jù)放大特性，放大器必須在 Vbm 的變化范圍內(nèi)工作在的變化范圍內(nèi)工作在過壓狀態(tài)過壓狀態(tài)，或，或 Vbm 的最小值應(yīng)大于臨界狀態(tài)對(duì)應(yīng)的的最小值應(yīng)大于臨界狀態(tài)對(duì)應(yīng)的

39、 Vbm 限幅門限電壓。限幅門限電壓。 第47頁/共85頁四、四個(gè)特性在調(diào)試中的應(yīng)用四、四個(gè)特性在調(diào)試中的應(yīng)用 在調(diào)試諧振功放時(shí)，上述在調(diào)試諧振功放時(shí)，上述四個(gè)特性四個(gè)特性十分有用。十分有用。 例如，例如，一丙類諧振功放，設(shè)計(jì)在臨界狀態(tài)，若制作出后，一丙類諧振功放，設(shè)計(jì)在臨界狀態(tài)，若制作出后，Po 和和 C 均不能達(dá)到要求，則應(yīng)如何進(jìn)行調(diào)整。均不能達(dá)到要求，則應(yīng)如何進(jìn)行調(diào)整。 Po 達(dá)不到要求，表明放大器達(dá)不到要求，表明放大器沒在臨界沒在臨界。若增大。若增大 Re 能使能使 Po 增大，則根據(jù)負(fù)載特性，斷定放大器工作在增大，則根據(jù)負(fù)載特性，斷定放大器工作在欠壓狀態(tài)欠壓狀態(tài)，此時(shí)分別增大，此時(shí)分

40、別增大 Re、Vbm 和和 VBB 或同時(shí)或兩兩增大均可使放大器或同時(shí)或兩兩增大均可使放大器由欠壓由欠壓進(jìn)入進(jìn)入臨界臨界。 第48頁/共85頁若若增大增大 Re，Po 減小減小，放大器實(shí)際工作在，放大器實(shí)際工作在過壓狀態(tài)過壓狀態(tài)，可，可增大增大 VCC（同時(shí)，適當(dāng)（同時(shí)，適當(dāng)增大增大 Re 或或 Vbm 或或 VBB），需），需注意管子安全注意管子安全。 實(shí)際上放大器的工作狀態(tài)除了改變實(shí)際上放大器的工作狀態(tài)除了改變 Re 外還可以根據(jù)實(shí)際情況通過改變外還可以根據(jù)實(shí)際情況通過改變 VCC、Vbm、VBB 來判斷，不過改變來判斷，不過改變 Re 較普遍，但不論改變哪個(gè)量都必須保證回路諧振在工作頻率

41、上。較普遍，但不論改變哪個(gè)量都必須保證回路諧振在工作頻率上。 第49頁/共85頁2.3 諧振功率放大器電路諧振功率放大器電路 在諧振功率放大器中，它的管外電路由在諧振功率放大器中，它的管外電路由直流饋電電路直流饋電電路和和濾波匹配網(wǎng)絡(luò)濾波匹配網(wǎng)絡(luò)兩部分組成。兩部分組成。 直流饋電電路直流饋電電路1. 串饋與并饋串饋與并饋 考慮到濾波匹配網(wǎng)絡(luò)元件的安裝方便，考慮到濾波匹配網(wǎng)絡(luò)元件的安裝方便，饋電電路饋電電路(Power Supply Circuit) 對(duì)濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的影響。對(duì)濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的影響。直流饋電電路分為直流饋電電路分為 并饋并饋串饋串饋 第50頁/共85頁 (1) 串饋：串饋：直流電源直

42、流電源 VCC、濾波匹配網(wǎng)絡(luò)和功率管、濾波匹配網(wǎng)絡(luò)和功率管在電路形式上為在電路形式上為串接串接的一種饋電方式。的一種饋電方式。 LC高頻扼流圈高頻扼流圈，與，與 CC 構(gòu)成電源濾波電路。構(gòu)成電源濾波電路。 在信號(hào)頻率上在信號(hào)頻率上 LC 的感抗很大，接近開路；的感抗很大，接近開路；CC 的容抗很小，接近短路，目的是避免信號(hào)電流通過直流電源而產(chǎn)生級(jí)間反饋，造成工作不穩(wěn)定。的容抗很小，接近短路，目的是避免信號(hào)電流通過直流電源而產(chǎn)生級(jí)間反饋，造成工作不穩(wěn)定。cCCCEvVv 第51頁/共85頁 (2) 并饋：并饋：直流電源直流電源 VCC、濾波匹配網(wǎng)絡(luò)、濾波匹配網(wǎng)絡(luò)和和功率管功率管在電路形式上為在電

43、路形式上為并接并接的一種饋電方式。的一種饋電方式。 LC 高頻扼流圈，高頻扼流圈，CC1 隔直電容，隔直電容，CC2 電源濾波電容電源濾波電容 要求在信號(hào)頻率上，要求在信號(hào)頻率上，LC 的感抗很大，接近開路，的感抗很大，接近開路，CC1、CC2 的容抗很小，接近短路。的容抗很小，接近短路。 此時(shí)，雖然電源與濾波匹配網(wǎng)絡(luò)在形式上是并聯(lián)的，但濾波匹配網(wǎng)絡(luò)兩端電壓此時(shí)，雖然電源與濾波匹配網(wǎng)絡(luò)在形式上是并聯(lián)的，但濾波匹配網(wǎng)絡(luò)兩端電壓 vc (t) 直接反映在直接反映在 LC 上，上，因而有因而有cCCCEvVv 。與。與串饋電路串饋電路相同。相同。第52頁/共85頁(3) 串饋與并饋的比較：串饋與并饋

44、的比較： 相同點(diǎn)：相同點(diǎn)：兩種饋電方式，兩種饋電方式，VCC都能全部加到集電極上；都能全部加到集電極上；不同點(diǎn)：不同點(diǎn)：濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的接入方式。濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的接入方式。 串饋：串饋：濾波匹配網(wǎng)絡(luò)處于直流高電位上，網(wǎng)絡(luò)元件不能直接接地。濾波匹配網(wǎng)絡(luò)處于直流高電位上，網(wǎng)絡(luò)元件不能直接接地。 并饋：并饋：由于由于 CC1 隔斷直流，匹配網(wǎng)絡(luò)處于直流地電位上，網(wǎng)絡(luò)元件可直接接地，安裝比串饋方便。但隔斷直流，匹配網(wǎng)絡(luò)處于直流地電位上，網(wǎng)絡(luò)元件可直接接地，安裝比串饋方便。但 LC 和和 CC1 與與匹配網(wǎng)絡(luò)匹配網(wǎng)絡(luò)相并聯(lián)，它們的分布參數(shù)影響網(wǎng)絡(luò)調(diào)諧。相并聯(lián)，它們的分布參數(shù)影響網(wǎng)絡(luò)調(diào)諧。第53頁/共85頁2

45、. 基極偏置電路基極偏置電路 (1) 作用：作用：為放大電路提供合適的偏置電壓，使功率管工作在丙類。為放大電路提供合適的偏置電壓，使功率管工作在丙類。(2) 常用類型：常用類型：三種常用的基極偏置電路三種常用的基極偏置電路。 圖圖(a)，基極偏置電壓基極偏置電壓由由 VCC 通過通過 RB1 和和 RB2 分壓提供，為保證丙類工作，其值應(yīng)小于功率管的導(dǎo)通電壓。分壓提供，為保證丙類工作，其值應(yīng)小于功率管的導(dǎo)通電壓。第54頁/共85頁圖圖 (b)、（c），），自給偏置電路。自給偏置電路。 圖圖 (b) 偏置電路：偏置電路：LB、RB、CB1。RB 產(chǎn)生壓降，提供自偏電壓；產(chǎn)生壓降，提供自偏電壓；L

46、B 避免避免 RB、CB1 對(duì)輸入濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的旁路影響對(duì)輸入濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的旁路影響圖圖 (c) 偏置電路：偏置電路：LB 產(chǎn)生壓降，提供自偏電壓；產(chǎn)生壓降，提供自偏電壓；第55頁/共85頁3. 自給偏置電路自給偏置電路(1) 自給偏壓自給偏壓 IB0 的產(chǎn)生的產(chǎn)生 以以圖圖(b) 為為例例，ib 為脈沖電流，可分解為為脈沖電流，可分解為 IB0、Ib1m、Ib2m由基爾霍夫定律得由基爾霍夫定律得21biii 電流電流 i2 通路有高頻扼流圈通路有高頻扼流圈 LB，只有直流電流可以通過，而，只有直流電流可以通過，而 ib 中的直流分量為中的直流分量為 IB0，故，故 i2 為為 IB0。ibi

47、2i1第56頁/共85頁 (2) 稱為自給偏置的原因：稱為自給偏置的原因：當(dāng)未加輸入信號(hào)時(shí)，偏置為零；當(dāng)輸入信號(hào)由小增大時(shí)，由于當(dāng)未加輸入信號(hào)時(shí)，偏置為零；當(dāng)輸入信號(hào)由小增大時(shí)，由于 IB0 相應(yīng)增大，加到相應(yīng)增大，加到 B-E 間的偏置電壓間的偏置電壓 VBE = IB0RB 均將向負(fù)值方向增大。這種偏置電壓隨輸入信號(hào)電壓振幅而變化的效應(yīng)稱為均將向負(fù)值方向增大。這種偏置電壓隨輸入信號(hào)電壓振幅而變化的效應(yīng)稱為自給偏置效應(yīng)自給偏置效應(yīng)。第57頁/共85頁(3) 自給偏置電路的作用：自給偏置電路的作用： 用于放大等幅載波信號(hào)的功率放大器，可以在輸入信號(hào)振幅變化時(shí)起到自動(dòng)穩(wěn)定輸出電壓振幅的作用。用于

48、放大等幅載波信號(hào)的功率放大器，可以在輸入信號(hào)振幅變化時(shí)起到自動(dòng)穩(wěn)定輸出電壓振幅的作用。 用于正弦振蕩器，可以提高振蕩幅度的穩(wěn)定性。用于正弦振蕩器，可以提高振蕩幅度的穩(wěn)定性。 若用于線性功率放大器，會(huì)使放大器偏離乙類工作，造成輸出信號(hào)失真，應(yīng)當(dāng)避免。若用于線性功率放大器，會(huì)使放大器偏離乙類工作，造成輸出信號(hào)失真，應(yīng)當(dāng)避免。第58頁/共85頁1. 串聯(lián)諧振回路（串聯(lián)諧振回路（P368）(1) 電路：電路：r 固有損耗電阻固有損耗電阻(2) 分析分析CLRVI 1jj)j ()(jS 式中，式中，rRRR LS。LC10 稱為稱為諧振頻率諧振頻率。此時(shí)，回路電流達(dá)到最大，并且與。此時(shí)，回路電流達(dá)到最

49、大，并且與電壓同相電壓同相。第59頁/共85頁引入?yún)?shù)引入?yún)?shù)CRRLQ00e1 有載品質(zhì)因數(shù)有載品質(zhì)因數(shù)Qe 越大，頻率選擇性越強(qiáng)，濾波效果越好。越大，頻率選擇性越強(qiáng)，濾波效果越好。.11LS0LS0LS0erRrRQrRrRrLRRrLQ rLQ00 固有品質(zhì)因數(shù)固有品質(zhì)因數(shù)第60頁/共85頁 由于由于 RS、RL 使使 Qe 小于小于 Q0，增加了通頻帶寬，要改善必須增大，增加了通頻帶寬，要改善必須增大 Qe，除選用，除選用 Q0 大的電感外，還要電壓源大的電感外，還要電壓源 RS 小，并限制小，并限制 RL。2. 并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路(1) 電路電路(2) 分析分析LCRY 1jj

50、1)j (e LSPe/RRRR )1(j1)j ()j (1)j ()j (eeLCRRIYIV 第61頁/共85頁令回路總電導(dǎo)為令回路總電導(dǎo)為 0，求得，求得諧振角頻率諧振角頻率 LC10 ，此時(shí)，輸出電壓，此時(shí)，輸出電壓 V 最大，并最大，并與與 I 同相。同相。令令CRLRQ0e0ee LPSP0e1RRRRQQ 有載品質(zhì)因數(shù)有載品質(zhì)因數(shù)CRLRQ0P0P0 固有品質(zhì)因數(shù)固有品質(zhì)因數(shù)要增大要增大 eQ SR的電流源，的電流源， LR的負(fù)載。的負(fù)載。第62頁/共85頁 濾波匹配網(wǎng)絡(luò)濾波匹配網(wǎng)絡(luò) 1. 位置：位置：對(duì)交流通路而言，濾波匹配網(wǎng)絡(luò)對(duì)交流通路而言，濾波匹配網(wǎng)絡(luò)(Filter-Ma

51、tched Network)介于功率管介于功率管 T 和外接負(fù)載和外接負(fù)載 RL 之間。之間。2. 對(duì)濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的要求（對(duì)濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的要求（3條）條） (1) 變換變換將外接負(fù)載將外接負(fù)載 RL 變換為放大管所要求的負(fù)載變換為放大管所要求的負(fù)載 Re，以保證放大器高效率地輸出所需功率。，以保證放大器高效率地輸出所需功率。 (2) 濾波濾波充分濾除不需要的高次諧波分量，以保證在外接負(fù)載上輸出所需基波功率充分濾除不需要的高次諧波分量，以保證在外接負(fù)載上輸出所需基波功率( (在倍頻器中為所需的倍頻功率在倍頻器中為所需的倍頻功率) )。第63頁/共85頁工程上用工程上用諧波抑制度諧波抑制度Hn表示

52、濾波性能的好壞。表示濾波性能的好壞。 設(shè)設(shè) IL1m 和和 ILnm 分別為通過外接負(fù)載分別為通過外接負(fù)載電流電流中中基波基波和和 n 次諧波次諧波分量的振幅，相應(yīng)的基波和分量的振幅，相應(yīng)的基波和 n 次諧波次諧波功率功率分別為分別為 PL 和和 PLn，則對(duì)，則對(duì) n 次諧波的次諧波的諧波抑制度諧波抑制度定義為定義為L1mmLLLlg20lg10IIPPHnnn Hn 越小，網(wǎng)絡(luò)對(duì)越小，網(wǎng)絡(luò)對(duì) n 次諧波的抑制能力越強(qiáng)。通常次諧波的抑制能力越強(qiáng)。通常n 選選 2，即，即對(duì)二次諧波的抑制度對(duì)二次諧波的抑制度。第64頁/共85頁 (3) 高效高效將功率管給出的信號(hào)功率將功率管給出的信號(hào)功率 Po

53、 高效地傳送到外接負(fù)載上，即要求網(wǎng)絡(luò)的高效地傳送到外接負(fù)載上，即要求網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率傳輸效率oLK/ PP 接近接近 1。 3. 討論討論 (1) 諧波抑制度諧波抑制度Hn和傳輸效率和傳輸效率K間的矛盾間的矛盾 在實(shí)際濾波匹配網(wǎng)絡(luò)中，提高諧波抑制度在實(shí)際濾波匹配網(wǎng)絡(luò)中，提高諧波抑制度 Hn，就會(huì)犧牲傳輸效率，就會(huì)犧牲傳輸效率K，反之亦然。，反之亦然。 (2) 說明說明 通過通過 LC 并聯(lián)諧振回路來簡要說明。并聯(lián)諧振回路來簡要說明。第65頁/共85頁 圖圖中中 L 和和 C 為濾波網(wǎng)絡(luò)為濾波網(wǎng)絡(luò)(在諧振功放中，簡稱在諧振功放中，簡稱 L 型網(wǎng)絡(luò)型網(wǎng)絡(luò))，rL 為為 L 中的中的固有損耗電阻固有損

54、耗電阻，RL 為外接為外接負(fù)載電阻負(fù)載電阻。令。令L00/ )(rLQ 為回路為回路固有品質(zhì)因數(shù)固有品質(zhì)因數(shù)，在高，在高 Q 條件下，它的條件下，它的有載品質(zhì)因數(shù)有載品質(zhì)因數(shù) Qe 近似為近似為 )(LLL0LL0eRrrQRrLQ 顯然，當(dāng)顯然，當(dāng) Q0 一定時(shí)，一定時(shí)，Qe 越小，即越小，即 RL 越大于越大于rL，相應(yīng)的，相應(yīng)的K就越大。但就越大。但 Qe 越小，回路諧振曲線越平坦，對(duì)諧波的抑制能力就越差。越小，回路諧振曲線越平坦，對(duì)諧波的抑制能力就越差。 第66頁/共85頁第67頁/共85頁4. 串、并聯(lián)阻抗轉(zhuǎn)換公式串、并聯(lián)阻抗轉(zhuǎn)換公式 若將一個(gè)由電抗和電阻相串接的電路與相并接的電路等

55、效轉(zhuǎn)換，根據(jù)若將一個(gè)由電抗和電阻相串接的電路與相并接的電路等效轉(zhuǎn)換，根據(jù)等效原理等效原理，令兩者的，令兩者的端導(dǎo)納相等端導(dǎo)納相等，即即 ssppj1j11XRXR (1) 串轉(zhuǎn)并公式串轉(zhuǎn)并公式由此得由此得 )1(2ess2s2spQRRXRR ssps2e2ss2s2sp)1(XRRXQRXXRX 第68頁/共85頁 (2) 并轉(zhuǎn)串公式并轉(zhuǎn)串公式 2eps1QRR ppssXRRX (3) 說明說明 式中式中，ppsseXRRXQ Xp 和和 Xs 為實(shí)數(shù)為實(shí)數(shù) 電容：電容： XC1 電感：電感： XL L 上述各式表明上述各式表明，Qe 取定后，取定后，Rp 和和 Rs，Xp 和和 Xs 之

56、間可以相互轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換前后的電抗性質(zhì)不變之間可以相互轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換前后的電抗性質(zhì)不變( ( Xs 和和 Xp 有相同的正負(fù)號(hào)有相同的正負(fù)號(hào)) )。 第69頁/共85頁5. 濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì) 在諧振功率放大器中，為了提高傳輸效率，回路的有載品質(zhì)因數(shù)都較小，一般在在諧振功率放大器中，為了提高傳輸效率，回路的有載品質(zhì)因數(shù)都較小，一般在 10 以下?？紤]到諧波抑制度，常用的濾波匹配網(wǎng)絡(luò)除了上述最簡單的以下。考慮到諧波抑制度，常用的濾波匹配網(wǎng)絡(luò)除了上述最簡單的 L 型型外，更多的是由三個(gè)電抗元件組成的外，更多的是由三個(gè)電抗元件組成的 、T 型型以及由它們組成的多級(jí)混合網(wǎng)絡(luò)。下面就介紹以及由

57、它們組成的多級(jí)混合網(wǎng)絡(luò)。下面就介紹濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗變換特性濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗變換特性。 假設(shè)濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的固有損耗電阻為零，即假設(shè)濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的固有損耗電阻為零，即回路傳輸效率回路傳輸效率趨近于趨近于 1，外接負(fù)載電阻外接負(fù)載電阻為為 RL，要求與，要求與 Re 和和 C0 的串接或并接阻抗相匹配，的串接或并接阻抗相匹配，C0 為為功率管的功率管的第70頁/共85頁分布電容分布電容。利用串并聯(lián)阻抗轉(zhuǎn)換公式，就可以導(dǎo)出各種濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的元件表達(dá)式。利用串并聯(lián)阻抗轉(zhuǎn)換公式，就可以導(dǎo)出各種濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的元件表達(dá)式。 例例 1: 圖圖(a)為為 T 型濾波匹配網(wǎng)絡(luò)型濾波匹配網(wǎng)絡(luò)，要求與，要求與 Re

58、 和和 C0 串接阻抗匹配，串接阻抗匹配，求各元件表達(dá)式求各元件表達(dá)式。 第71頁/共85頁)1(e22Lp2QRR e2p22Lp2p2QRXRRXC (注意注意 XC2 含負(fù)號(hào)含負(fù)號(hào)) 111LCCX/XX 解：解：將將 T 型網(wǎng)絡(luò)型網(wǎng)絡(luò)分割成兩個(gè)串接的分割成兩個(gè)串接的 L 型網(wǎng)絡(luò)型網(wǎng)絡(luò)，圖中，圖中 。再對(duì)這兩個(gè)再對(duì)這兩個(gè) L 型網(wǎng)絡(luò)型網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析。進(jìn)行分析。在后一個(gè)在后一個(gè) L 型網(wǎng)絡(luò)型網(wǎng)絡(luò)中，將中，將 XC2 和和 RL 的串接阻抗轉(zhuǎn)換為的串接阻抗轉(zhuǎn)換為 Xp2 和和 Rp2 的并接阻抗的并接阻抗，分別取值為分別取值為第72頁/共85頁 其中，其中，L2e2R/XQC0p21 XXL令令，回路并聯(lián)諧振，則，回路并聯(lián)諧振，則 L 型網(wǎng)絡(luò)型網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)的呈現(xiàn)的諧振電阻諧振電阻為為)1(e22Lp2eQRRR 且網(wǎng)絡(luò)元件的表達(dá)式為且網(wǎng)絡(luò)元件的表達(dá)式為 Le22RQXC ，e2p2p21/QRXXL 第73頁/共85頁1e2es11QRR 再來