諧振功率放大器原理分析實用教案

1、會計學1諧振功率諧振功率(gngl)放大器原理分析放大器原理分析第一頁，共44頁。l1、射頻、射頻(sh pn)功率放大器功率放大器的用途的用途需對輸出功率、激勵電平、功耗、失真、效率、需對輸出功率、激勵電平、功耗、失真、效率、尺寸、重量尺寸、重量(zhngling)等進行綜合考慮。等進行綜合考慮。發(fā)射機框圖發(fā)射機框圖第1頁/共44頁第二頁，共44頁。第2頁/共44頁第三頁，共44頁。l2、射頻功率、射頻功率(gngl)放大器的分類放大器的分類l按工作頻帶分為：窄帶射頻功放、寬帶射頻功放按工作頻帶分為：窄帶射頻功放、寬帶射頻功放l窄帶高頻功率窄帶高頻功率(gngl)放大器通常以放大器通常以LC

2、并聯(lián)諧振回路作負載，并聯(lián)諧振回路作負載，l因此又稱為諧振功率因此又稱為諧振功率(gngl)放大器。放大器。l按電流導(dǎo)通角不同分為：甲類、甲乙類、乙類、丙類。按電流導(dǎo)通角不同分為：甲類、甲乙類、乙類、丙類。l射頻功放大多工作于丙類，采用諧振回路做負載。射頻功放大多工作于丙類，采用諧振回路做負載。l按工作狀態(tài)分為：線性放大和非線性放大按工作狀態(tài)分為：線性放大和非線性放大l射頻功放通常工作于非線性放大狀態(tài)，具有較高的效率。射頻功放通常工作于非線性放大狀態(tài)，具有較高的效率。第3頁/共44頁第四頁，共44頁。第4頁/共44頁第五頁，共44頁。l3、射頻功率、射頻功率(gngl)放大器的主要技術(shù)指標放大器

3、的主要技術(shù)指標VCEOICMPCM高效率、大輸出功率。諧波高效率、大輸出功率。諧波(xi b)、雜散波、雜散波。第5頁/共44頁第六頁，共44頁。dccdccdcdccPPPPPPP10集電極效率集電極效率:CccPP)1(0輸出的交流功率：輸出的交流功率：0dccPPP能量守恒：能量守恒： 電源提供的功率：電源提供的功率：Pdc集電極耗散功率：集電極耗散功率：Pc輸出輸出(shch)的交流功率：的交流功率：P0第6頁/共44頁第七頁，共44頁。甲、乙、丙三種甲、乙、丙三種(sn zhn)狀態(tài)時的晶體管集電極電流波形狀態(tài)時的晶體管集電極電流波形甲類乙類丙類dccdccdcdccPPPPPPP1

4、0集電極效率集電極效率:第7頁/共44頁第八頁，共44頁。固態(tài)(gti)器件與電真空器件功率量級比較圖第8頁/共44頁第九頁，共44頁。第9頁/共44頁第十頁，共44頁。l4、射頻功率、射頻功率(gngl)晶體管的選擇與保護晶體管的選擇與保護VCEOICMPCM功放管的保護功放管的保護(boh)1、一般不能空載上電。、一般不能空載上電。2、加散熱片。、加散熱片。第10頁/共44頁第十一頁，共44頁。第11頁/共44頁第十二頁，共44頁。第12頁/共44頁第十三頁，共44頁。第13頁/共44頁第十四頁，共44頁。工作頻率 相對帶寬 工作狀態(tài)負載效率低頻功放 低（20Hz-30KHz） 寬甲類、推

5、挽乙類無調(diào)諧負載阻性低高頻功放高（一個工作頻率 ） 窄 百分之零點幾到百分之幾丙類選頻網(wǎng)絡(luò)高l5、射頻、射頻(sh pn)功放的分析方法功放的分析方法第14頁/共44頁第十五頁，共44頁。l5、射頻、射頻(sh pn)功放的分析方法功放的分析方法第15頁/共44頁第十六頁，共44頁。l5、射頻、射頻(sh pn)功放的分功放的分析方法析方法第16頁/共44頁第十七頁，共44頁。l5、射頻、射頻(sh pn)功放的分析方法功放的分析方法第17頁/共44頁第十八頁，共44頁。例：例：3DA21型晶體管的靜態(tài)型晶體管的靜態(tài)(jngti)特性曲線特性曲線VBZ理想化晶體管的導(dǎo)通電壓或稱截止電壓。理想化

6、晶體管的導(dǎo)通電壓或稱截止電壓。gc 正向傳輸特性正向傳輸特性(txng)的斜率的斜率VBZ在飽和區(qū)，集電極電流在飽和區(qū)，集電極電流(dinli)只受集電極電壓只受集電極電壓的控制，而與基極電壓無關(guān)。的控制，而與基極電壓無關(guān)。該斜線稱為飽和臨界線該斜線稱為飽和臨界線在放大區(qū)，根據(jù)理想化原理，集電極電流與集電極電壓無關(guān)。那么，各條特性曲線均為平行于在放大區(qū)，根據(jù)理想化原理，集電極電流與集電極電壓無關(guān)。那么，各條特性曲線均為平行于 Uce軸的水平線。軸的水平線。第18頁/共44頁第十九頁，共44頁。l5、射頻、射頻(sh pn)功放的分析方法功放的分析方法0ff5 . 0工作ff5 . 0工作第19

7、頁/共44頁第二十頁，共44頁。第20頁/共44頁第二十一頁，共44頁。匹配網(wǎng)絡(luò)(wnglu)也會引起損耗：傳輸效率為：實際放大器的效率為：第21頁/共44頁第二十二頁，共44頁。基本原理圖基本原理圖第22頁/共44頁第二十三頁，共44頁。工程實踐1LQLre(n=2,3,)ern L工作頻率近似等于諧振回路的諧振頻率 ALC1第23頁/共44頁第二十四頁，共44頁?；芈分C振(xizhn)電阻因為因為(yn wi)VBB為略正、零或負電壓，就需較大幅度的為略正、零或負電壓，就需較大幅度的Vb才可將管子打通。所以丙類功放是在大信號輸入時工作的。才可將管子打通。所以丙類功放是在大信號輸入時工作的。

8、第24頁/共44頁第二十五頁，共44頁。丙類的工作效率可提高丙類的工作效率可提高(t go)到到75%！ VBB可正可負！可正可負！dccdccdcdccPPPPPPP10集電極效率集電極效率:ic第25頁/共44頁第二十六頁，共44頁。ic設(shè)單音激勵信號設(shè)單音激勵信號 tVvbbcos輸入回路方程輸入回路方程 tVVvVvbBBbBBbecos輸出回路方程輸出回路方程 cCCcevVv諧振回路對 呈現(xiàn)阻抗 ，對 ， ，可近似認為短路(阻抗近似為零)。 PR23脈沖電流 的周期與輸入信號的周期是相同的，可分解成無數(shù)多個正弦波之和：ci第26頁/共44頁第二十七頁，共44頁。012coscos2

9、cccciIItIt輸入回路方程輸入回路方程 tVVvVvbBBbBBbecos輸出回路方程輸出回路方程 cCCcevVvictVVvVvbBBbBBbecostVVvcmcccecos012coscos2cccciIItIt第27頁/共44頁第二十八頁，共44頁。tVVvVvbBBbBBbecostVVvcmcccecos2.2.1高頻諧振功放的基本工作高頻諧振功放的基本工作(gngzu)原理原理ic電源輸入(shr)的直流功率(平均功率) 放大器輸出(shch)的交流功率：波形系數(shù) g1第28頁/共44頁第二十九頁，共44頁。BZbecBZbeBZbeccVviVvVvgi0)(例：例：3

10、DA21型晶體管的靜態(tài)型晶體管的靜態(tài)(jngti)特性曲線特性曲線VBZ理想化晶體管的導(dǎo)通電壓理想化晶體管的導(dǎo)通電壓(diny)或稱截止電壓或稱截止電壓(diny)。gc 正向傳輸特性的斜率正向傳輸特性的斜率VBZ在飽和區(qū)，集電極電流只受集電極電壓在飽和區(qū)，集電極電流只受集電極電壓的控制，而與基極電壓無關(guān)。的控制，而與基極電壓無關(guān)。該斜線稱為飽和臨界線該斜線稱為飽和臨界線cecrCugi 在放大區(qū)，根據(jù)理想化原理，集電極電流與集電極電壓無關(guān)。那么，各條特性曲線均為平行于在放大區(qū)，根據(jù)理想化原理，集電極電流與集電極電壓無關(guān)。那么，各條特性曲線均為平行于 Uce軸的水平線。軸的水平線。第29頁/共

11、44頁第三十頁，共44頁。第30頁/共44頁第三十一頁，共44頁。第31頁/共44頁第三十二頁，共44頁。第32頁/共44頁第三十三頁，共44頁。0maxmaxmax011221coscos21cos1 sincos()1cos()cccccccCcCCCCcCcCIi d ti d ttid tii 1maxmaxmax11cos21coscoscos21cos1sincos()1cos()ccccCcCCCCcCcCIitd ttitd tii 第33頁/共44頁第三十四頁，共44頁。尖頂余弦電流分解系數(shù)圖倍頻器：倍頻器：2倍頻器，倍頻器，3倍頻器。倍頻器。第34頁/共44頁第三十五頁，共

12、44頁。一、負載一、負載(fzi)特性特性第35頁/共44頁第三十六頁，共44頁。一、負載一、負載(fzi)特性特性第36頁/共44頁第三十七頁，共44頁。建立建立(jinl)由由Rp和和VCC 、VBB、Vb所表示的輸出動態(tài)負載曲線所表示的輸出動態(tài)負載曲線。（。（Ic與與Uce的關(guān)系曲線。）的關(guān)系曲線。）vceicVoAVCCQVcm1cvcemingdV01、動態(tài)、動態(tài)(dngti)負載線負載線第37頁/共44頁第三十八頁，共44頁。建立由建立由Rp和和VCC 、VBB、Vb所表示的輸出所表示的輸出(shch)動態(tài)負載動態(tài)負載曲線。（曲線。（Ic與與Uce的關(guān)系曲線。）的關(guān)系曲線。）ccm

13、CC0cosVVV; cmbmcdVVggvceicVoAVCCQVcm1cvcemingdV01、動態(tài)、動態(tài)(dngti)負載線負載線B第38頁/共44頁第三十九頁，共44頁。建立由建立由Rp和和VCC 、VBB、Vb所表示的輸出動態(tài)負載所表示的輸出動態(tài)負載(fzi)曲線。（曲線。（Ic與與Uce的關(guān)系曲線。）的關(guān)系曲線。）vceicVoAVCCQVcm1cvcemingdV01、動態(tài)、動態(tài)(dngti)負載線負載線B甲類與低頻放大器負載線的斜率公式一致偏離1800，即非甲類工作時，負載線的斜率變化。第39頁/共44頁第四十頁，共44頁。建立由建立由Rp和和VCC 、VBB、Vb所表示的輸出

14、所表示的輸出(shch)動態(tài)負載曲線。（動態(tài)負載曲線。（Ic與與Uce的關(guān)系曲線。）的關(guān)系曲線。）vceicVoAVCCQVcm1cvcemingdV01、動態(tài)、動態(tài)(dngti)負載線負載線B1( )( )(1 cos)iccc 0()PicRR c當RP 時，第40頁/共44頁第四十一頁，共44頁。一、負載一、負載(fzi)特性特性vBEiC-VBBVBZvbeiCgCVbmvbemaxiCmaxvceiCVCCQvceminVcesgdvbemax過過壓壓區(qū)區(qū)臨界臨界(ln ji)區(qū)區(qū)欠壓區(qū)欠壓區(qū)vbemaxA1A5A3A4A2V0V0V0第41頁/共44頁第四十二頁，共44頁。一、負載一、負載(fzi)特性特性欠壓過壓0臨界RpcmV0cI1cmI欠壓過壓0臨界RppCcmRIV1欠壓、過壓、臨界欠壓、過壓、臨界(ln ji)三種工作狀態(tài)的特點：三種