TongXinDianLu4

1、高頻電子線路（四）高頻電子線路（四）華南師范大學華南師范大學 光子中醫(yī)學實驗室光子中醫(yī)學實驗室二零一四年二零一四年觀心觀心n觀察自己的心n心如明鏡：時時勤拂拭，勿使惹塵埃n不怕念起，就怕覺遲n西游記：n人物比喻n斜月三星洞作業(yè)講評n1.2 n對于諧振回路：諧振回路總電阻、回路空載Q值、有載的Q值指什么？n諧振回路總電阻：LC回路。將電感損耗電阻的等效并聯(lián)電阻、信號源（或前級輸出）電阻和負載（或后級輸入）電阻變換到諧振回路的等效電阻合并后的總電阻。n回路空載Q值：LC回路。此時回路的電阻只有電感損耗電阻的等效并聯(lián)電阻。n有載的Q值：LC回路。此時回路的電阻為諧振電阻（回路總電阻）。n電感的阻抗變

2、換。n關(guān)鍵：變換的方向。如果求匹配條件，則隨意定；如果求回路的有關(guān)參數(shù)，則應針對回路討論，變換的方向為回路。已知：f0、Q0、N、N1、N2、C、Rs、RL，求回路電感L，有載Q值，通頻帶。n求電感L：從f0、C可求。n有載Q值。nQ0的意義：電感的損耗電阻。nRs、RL的等效電阻。CLRe0RsRLKHzQfBWQRRQQKRRRRKRRnRKRRnRKCQReeeeSLesSSLLLe9 .108 .422 .73/256161256256117107 . 00002122000回路總電阻：CLRe0RsRLn1.3n回路總電容：C=CS+C1(C2+CL)/(C1+C2+CL)=18.3

3、pFn諧振頻率：MHzLCf6 .41210n回路的總電阻： nQ0的意義：電感的損耗電阻。nRs、RL的等效電阻。CLRe0RsRLCLRe0RsRLMHzQfBWQRRQQKRRRRKRRnRCCCCnRKRRKLQReeeeSLeLLLLLSSe48. 11 .2887. 5/459131)(109 .2007 . 00002211000回路總電阻：的接入系數(shù)n1.6n求電阻網(wǎng)絡的噪聲系數(shù)：NF=1/GPA n輸入端：等效為Us與Rs。n輸出端：用戴維南定理。n開路電壓U0=UsR2/(Rs+R1+R2)n等效電阻R0=(R1+Rs)/R2sssAOAiPAAOssAiRRRRRRPPG

4、NFRUPRUP22110202)(1144n1.8n噪聲幾個相關(guān)指標的轉(zhuǎn)換。nNF=SNRi/SNRo)3 .20(10808. 11107. 110213121011dBSNRNFSNRNFGGNFGNFNFNFTTNFiPAPAPAe丙類功放復習ubuBEuCECRLucUBBUCCn導通角小于90，UBB為負。n重點理解： iC是鐘形脈沖，而uC是連續(xù)的基波諧振電壓。n原因：LC諧振回路作用。n設(shè)輸入信號是余弦信號，自己畫出uBE,uCE,uc, iC的波形。n提示：輸入與輸出回路的方程。ubuBEuCECRLucUBBUCC0qUonuBEUbm t UBB0quCEUcm tUCC

5、 0qiC t 0uCUcm t導通角rarbqqcos1costrba掌握掌握r, a, b, 的關(guān)系的關(guān)系bratr為振幅ubuBEuCECRLucUBBUCCn導通角由什么決定？n由輸入回路參數(shù)決定。iC斜率 gUBB00quBEUonuBEUbmiCICm0qq t tiC斜率 gUBB00quBEUonuBEUbmiCICm0qq t tqcos1CmbmIgUbmBBonUUU arccosqbmBBonUUUcos ICm=gUbm (1cosq)輸入回路輸入回路n導通角與C的關(guān)系n越小效率越高，與（Ic1m/IC0）=g1()正比n導通角與輸出功率的關(guān)系RIPCm)(21212

6、0q (q)0.550.500.450.400.350.300.250.200.150.100.050 0.05 0.10020 40 60 80 100120140 160180q /g1(q)2.01.91.81.71.61.51.41.31.21.11.0020 406080 100 120 140 160 180q /1023尖頂余弦脈沖的分解系數(shù)()與波形系數(shù)g1() n甲類、乙類、丙類功放是按照 劃分。三者中，甲類的集電極效率 。n丙類功放的導通角越小，則集電極效率 。n當回路等效電阻R和脈沖高度ICM固定時，甲、乙、丙三類功放中， 的輸出功率最小。n丙類功放集電極電流是 ，流過L

7、C選頻回路等效電阻R的電流是 。 丙類諧振功放的丙類諧振功放的性能分析性能分析：當輸入為單頻余弦信號，那么輸出振幅當輸入為單頻余弦信號，那么輸出振幅Ucm與輸入振幅與輸入振幅Ubm 、以及其他參數(shù)的關(guān)系？、以及其他參數(shù)的關(guān)系？根據(jù)諧振功放輸入回路、 輸出回路和晶體管轉(zhuǎn)移特性的表達式。分析UBB、UCC、 Ubm、 R對Ucm、輸出功率、效率的影響。高頻功放的工作狀態(tài)高頻功放的工作狀態(tài)n根據(jù)高頻諧振功率放大器的工作是否進入飽和區(qū):n若晶體管在任何時刻都工作在放大狀態(tài)，稱為放大器工作在欠壓狀態(tài)（欠壓區(qū)）欠壓狀態(tài)（欠壓區(qū)）。在放大區(qū)。n若晶體管工作時有部分時間進入飽和區(qū)，稱放大器工作在過壓狀態(tài)過壓狀

8、態(tài)。在飽和區(qū)。n若剛剛進入飽和區(qū)的邊緣，稱放大器工作在臨臨界狀態(tài)界狀態(tài)。gcr過過壓壓區(qū)區(qū)欠壓區(qū)欠壓區(qū)BEu 晶體管實際特性和理想折線iC斜率 gUBB00Ubm tuBEuBEiCICm0 tiCA0CBD斜率 gdUCCuCEQuCE0q tUcm 輸入回路：uBE=UBB+ub=UBB+Ubmcos0t輸出回路： uCE=UCC+uc= =UCC - Ucmcos0t 對應輸入特性與輸輸入特性與輸出特性之間的出特性之間的關(guān)系關(guān)系iC斜率 gUBB00Ubm tuBEuBEiCICm0 tiCA0CBD斜率 gdUCCuCEQuCE0q tUcmgcr輸出電壓uCE隨集電極電流iC變化的軌

9、跡線稱為動態(tài)線, 又稱為交流負載線。截止區(qū)和飽和區(qū)內(nèi)的動態(tài)線分別和輸出特性中截止線和臨界飽和線重合.放大區(qū)內(nèi)的動態(tài)線是一條其延長線經(jīng)過Q點的負斜率線段AB。 截止線：BD臨界飽和線動態(tài)線iC斜率 gUBB00Ubm tuBEuBEiCICm0 tiCA0CBD斜率 gdUCCuCEQuCE0q tUcmgcr截止線：BD臨界飽和線動態(tài)線RgRdd)cos1)(11qq與R、兩個參數(shù)都有關(guān)系)cos1 ()(/)cos1 (11qqqcmCmcmCmdUIUIg由斜率定義：確定動態(tài)線的方法：確定Q點，以及gd。iC斜率 gUBB00Ubm tuBEuBEiCICm0 tiCA0CBD斜率 gdU

10、CCuCEQuCE0q tUcmQ點縱坐標：uCE=UCC時對應的“iC” ?！癷C”=g(UBB-Uon)= -UcmcosgdgIUCmbm)cos1 (qiC斜率 gUBB00Ubm tuBEuBEiCICm0 tiCA0CBD斜率 gdUCCuCEQuCE0q tUcmgcr)(CmCCcrCmUUgI工作于臨界狀態(tài)時：)cos1 (qCmdCmUgIgcr,gd,g的關(guān)系cmbmdUUgg 性能分析ngcr,gd,g的關(guān)系，斜率，計算。n負載、放大、調(diào)制特性（基極、集電極）。1、負載特性：、負載特性： UBB、UCC、 Ubm固定， 改變R對Ucm、輸出功率、效率的影響。討論等幅信號

11、的放大特性。ubuBEuCECRLucUBBUCCUBB、UCC、 Ubm固定：Q點固定，固定。 R影響動態(tài)線斜率：成反比與RgRgRddd)cos1)(11qq負載越大,負載線斜率越小iC0 tiCA2A1A30B1B2B3UCCuCEQ0Ucm1Ucm2Ucm3 tuCE0UBBuBE tUbmUBB、UCC、 Ubm固定：Q點固定，固定。 R影響動態(tài)線斜率。負載越大,負載線斜率越小.欠壓過壓臨界負載小iC0 t0IclmIC0Ucm欠壓臨界過壓 R欠壓臨界過壓RPDPoPCc0諧振功放的負載特性曲線 過壓狀態(tài)使iC的直流、基波分量降低RIUmccm10CCCDIUP cmmcUIP102

12、12、放大特性：、放大特性： UBB、UCC、 R 固定， Ubm 改變對Ucm的影響。用于討論不等幅信號的放大性能。iC0uBEuBEUbm tiC0欠壓臨界 過壓 t0欠壓 臨界 過壓UcmIclmIC0Ubm由于Ubm的變化將導致的變化, 從而使輸出特性欠壓區(qū)內(nèi)動態(tài)線的斜率發(fā)生變化，所以利用輸出特性分析放大特性不方便。非線性，因變化致gd變化cmbmdUUgg 3、調(diào)制特性：、調(diào)制特性：在功率放大的同時，可進行振幅調(diào)制。 ubuBEuCECRLucUBBUCC高頻振蕩信號載波低頻調(diào)制信號UcmIclmIC00欠壓臨界過壓UBBUBB對Ucm有控制作用（1）基極調(diào)制特性： R 、UCC、

13、Ubm 固定， UBB改變對Ucm的影響。用于討論基極振幅調(diào)制性能。UBB和ub是以串聯(lián)迭加方式處于功放的輸入回路, 所以基極調(diào)制特性與放大特性類似。（2）集電極調(diào)制特性： R 、 UBB 、 Ubm 固定， UCC改變對Ucm的影響。用于討論集電極振幅調(diào)制性能。ubuBEuCECRLucUBBUCC高頻振蕩信號載波低頻調(diào)制信號iC過壓032臨界欠壓 tiC0UCC3UCC2UCC1Q3Q2Q1uCEmin1uCE0過壓臨界欠壓UCCUcmIclmIC0UCC對Ucm有控制作用因為：R 、 UBB 、 Ubm 固定， UCC改變所以：Rd不變，Q點變Q點縱坐標：uCE=UCC時對應的“iC”

14、?！癷C”=g(UBB-Uon)，不變不變，不能實現(xiàn)調(diào)制。，若在臨界、欠壓區(qū)工作cmU例：例：某高頻功放工作在臨界狀態(tài), 已知UCC=18V, gcr=0.6 AV, =60, R=100, 求輸出功率Po、直流功率PD和集電極效率c。 解：Rd=1(60)(1-cos 60)100=19 191dgiCA0CBD斜率 gdUCCuCEQuCE0q tUcmICmgcr)cos1 ()(qCmdCmCmCCcrCmUgIUUgIAggUgUgIcrdCCcrCCcrCm45. 0)cos1 (qWRIPCmo46. 1)(21212qWUIPCCCmD78. 1)(0q%8278. 146.

15、1DocPP直流饋電線路與匹配網(wǎng)絡直流饋電線路與匹配網(wǎng)絡ubuBEuCECRLucUBBUCC 輸入回路：uBE=UBB+ub=UBB+Ubmcos0t輸出回路： uCE=UCC+uc= =UCC - Ucmcos0tn不管采用何饋電形式，要求回路的方程不變。n對于集電極電源，防止高次諧波影響直流電源的穩(wěn)壓性能。n對于基極電源，采用自給偏壓方式。n匹配網(wǎng)絡：LC選頻匹配，既阻抗變換，又頻率選擇。n直流饋電線路：n串聯(lián)饋電：晶體管、直流電源、回路三部分串聯(lián)。n并聯(lián)饋電：三部分并聯(lián)。n都滿足輸入回路、輸出回路方程。ucLA UCCUCCCCcucLC UCCCc2Lc BCc1UCCUCC(a)(

16、b)LcC集電極饋電線路(a) 串聯(lián)饋電； (b) 并聯(lián)饋電 高頻扼流圈Lc和高頻短路電容Cc、Cc2的作用在于阻止高次諧波流過直流電源并為其提供短路通道, 以免高次諧波影響直流電源的穩(wěn)壓性能。 Cc1的作用在于避免集電極電源通過L與地短路。Cb2LbRbCb1CbLbReCeCbLb(a)(b)(c)諧振功放的基極偏置電路 n在無輸入信號時, 自給偏壓電路的偏置為零。 n分析be結(jié)間的直流負反饋回路。當有輸入信號,超過導通電壓,則有鐘形脈沖,含直流分量.通過電阻成為負偏壓.n(c) 沒有負偏壓， UBB=0。n(a)、(b) 隨著輸入信號的逐漸增大, 加在晶體管be結(jié)之間的偏置電壓向負值方向

17、增大，相當于UBB0。C1R1 RsC2R2V1R3 R1C3C4L1L2R4V2R5 R2C5L3C6Rs 50 (前 級 輸 出 電 阻 )C7C8C9C10UCCRL 50 兩級諧振功率放大電路兩級功放的基極饋電方式均為自給零偏壓, 集電極饋電方式均為并饋。在信號源與第一級放大器之間、第一級放大器與第二級放大器之間分別加入T型選頻匹配網(wǎng)絡(C1、C2、L1和C3、C4、L2), 在第二級放大器與負載之間加入倒L型選頻匹配網(wǎng)絡(C5、L3、C6)。寬帶高頻功率放大電路與功率合成電路n采用非調(diào)諧寬帶網(wǎng)絡作為匹配網(wǎng)絡, 能在很寬的頻帶范圍內(nèi)獲得線性放大。n由于無選頻濾波性能, 故寬帶高頻功放一

18、般工作在甲類。以犧牲效率來換取工作頻帶的加寬。n常用匹配網(wǎng)絡：傳輸線變壓器。傳輸線變壓器的特性與應用n寬頻帶特性。n結(jié)構(gòu)：將傳輸線(雙絞線、帶狀線或同軸線等)繞在高導磁率的高頻磁芯上構(gòu)成, 以傳輸線方式與變壓器方式同時進行能量傳輸。RL421RssU&3sU&Rs12341U&2U&RLsU&Rs1U&2U&1234RL低頻主要以變壓器形式傳遞能量，1：1反相變壓器高頻主要以傳輸線形式傳遞能量sU&Rs12341U&2U&RL131U&242U&RL421RssU&3n信號波長與傳輸線長度相比擬時, 兩根導線固有的分布電感和相互間的分布電容就構(gòu)成了傳輸線的分布參數(shù)等效電路。n若傳輸線無損耗，傳輸線的特性阻抗：CLZcL、C分別是單位線長的分布電感和分布電容若Zc與負載電阻RL相等, 則稱為傳輸線終端匹配。 無耗、匹配： 若傳輸線長度l與工作波長相比足夠小(lmin8)時, 傳輸線上任何位置處的電壓或電流的振幅均相等, 且輸入阻抗Zi=Zc=RL, 故為1 1變壓器。n阻抗變換特性。n常用4：1傳輸線阻抗變換器。LciLL