高頻功率放大器

1、-第二章 高頻功率放大器 思考題與習(xí)題 一、填空題 2-1、為了提高效率，高頻功率放大器多工作在或狀態(tài)。 2-2、為了兼顧高的輸出功率和高的集電極效率，實(shí)際常取c = 。 2 -3、根據(jù)在發(fā)射機(jī)中位置的不同，常將諧振功率放大器的匹配網(wǎng)絡(luò)分為、三種。 4.1-1 丙類 丁類4.1-2 60804.1-3 輸入、輸出、級(jí)間耦合二 思考題 2-1、 諧振功率放大器工作于欠壓狀態(tài)。為了提高輸出功率，將放大器調(diào)整到臨界狀態(tài)。可分別改變哪些參量來實(shí)現(xiàn).當(dāng)改變不同的量時(shí)，放大器輸出功率是否一樣大. 2-2、為什么高頻功率放大器一般要工作于乙類或丙類狀態(tài).為什么采用諧振回路作負(fù)載.諧振回路為什么要調(diào)諧在工作頻

2、率. 2-3、為什么低頻功率放大器不能工作于丙類.而高頻功率放大器可以工作于丙類. 2-4、 丙類高頻功率放大器的動(dòng)態(tài)特性與低頻甲類功率放大器的負(fù)載線有什么區(qū)別.為什么會(huì)產(chǎn)生這些區(qū)別.動(dòng)態(tài)特性的含意是什么. 2-5、一諧振功放的特性曲線如圖題2-5所示,試為以下各題選取一正確答案： (1)該功放的通角為：(a)90。； (b)=90。；(c)90o。 (2)放大器的工作狀態(tài)系：(a) 由Ec、EB決定；(b)由Um、Ubm決定；(c)由uBEma*、uCEmin決定。 (3)欲高效率、大功率,諧振功放應(yīng)工作于：(a)欠壓狀態(tài)；(b)臨界狀態(tài)；(c) 過壓狀 態(tài) (4)當(dāng)把圖P4.l中的A點(diǎn)往上

3、移動(dòng)時(shí),放大器的等效阻抗是：(a)增大；(b)不變；(c)減小。相應(yīng)的工作狀態(tài)是：(a)向欠壓狀態(tài)變化；(b)向過壓狀態(tài)變化；c不變。 圖思2-52-6. 采用兩管并聯(lián)運(yùn)用的諧振功率放大器,當(dāng)其中一管損壞時(shí),發(fā)現(xiàn)放大器的輸出功率約減小到原來的1/4,且管子發(fā)燙,試指出原來的工作狀態(tài)。 2-7高頻功率放大器當(dāng)ub=Ubcosct時(shí),uc=Ucmcos5ct,試答復(fù)以下問題： (1)假設(shè)放大器工作在欠壓狀態(tài),為了使輸出功率最大,應(yīng)調(diào)整哪一個(gè)參數(shù)?如何調(diào)整? (2)假設(shè)放大器工作在欠壓狀態(tài),在保持P。不變的前提下為進(jìn)一步提高效率,應(yīng)如何改 變電路參數(shù)? (3)為實(shí)現(xiàn)基極調(diào)幅,放大器應(yīng)調(diào)整在什么狀態(tài)?

4、為實(shí)現(xiàn)集電極調(diào)幅,放大器又應(yīng)調(diào) 整在何狀態(tài)? (4)假設(shè)放大器工作在過壓狀態(tài),分別調(diào)整哪些參數(shù)可退出過壓?如何調(diào)整? (5)為實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的線性放大,應(yīng)如何調(diào)整電路參數(shù)和工作狀態(tài)? (6)為實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入的限幅放大,又應(yīng)如何調(diào)整參數(shù)及工作狀態(tài)? 2-8*諧振功放的動(dòng)特性曲線如圖題2-8所示。試答復(fù)以下問題: (1)判別放大器的工作類型,并說明工作在何種狀態(tài)。 (2)為了使輸出功率最大,應(yīng)如何調(diào)整負(fù)載RL,并畫出此時(shí)的動(dòng)特性曲線。 (3)確定調(diào)整后的最大輸出功率與原輸出功率的比值Pom*/Po。 圖思2-8 2-9*諧振功率放大器及功放管的輸出特性如圖題2-9所示。u b=1.2cost V,測(cè)得

5、uo的振幅Um=12V。測(cè)得uo的振幅Uom=12V。 (1)畫出動(dòng)特性曲線,說明電路的工作狀態(tài)。 (2為了提高輸出功率,將電感抽頭A點(diǎn)向上移動(dòng)。當(dāng)移到中間點(diǎn)時(shí)，放大器剛好工作在臨界狀態(tài),試畫出此時(shí)的動(dòng)特性曲線。 (3)求臨界狀態(tài)下的Po。 (4)假設(shè)負(fù)載RL不慎開路,試問放大器的工作狀態(tài)、輸出電壓和輸出功率有何變化? 圖思2-9 2-10.一諧振功率放大器,原來工作在臨界狀態(tài),后來發(fā)現(xiàn)該放大器性能變化：Po明顯下降,而c反而增加,但Ec、Ucm、uBEma*不變。試問此時(shí)放大器工作在什么狀態(tài)?導(dǎo)通時(shí)間是增大還是減小?并分析其性能變化的原因。 2-11.有一諧振功放,設(shè)計(jì)時(shí)希望其工作于臨界狀態(tài)

6、,然而實(shí)測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)其輸出功率Po僅達(dá)設(shè)計(jì)值之20%,集電極交流電壓振幅Ucm=0.3EC,而集電極直流電流則略大于設(shè)計(jì)值,試問該功放實(shí)際工作于什么狀態(tài)?其原因可能是什么? 三、習(xí)題 2-1.設(shè)一諧振功放,其通角分別為180o、90o和60o。 (1)假設(shè)上述三種情況下,放大器均工作于臨界狀態(tài),且Ec、icma*一樣,試在同一圖上畫出各自的動(dòng)特性,并分別計(jì)算它們的效率之比以及輸出功率之比(皆取=180o時(shí)為1)。 (2)放大器的Ec、Re、uBEma*均一樣,但僅當(dāng)=180o時(shí)工作于臨界,重復(fù)(1)題之計(jì)算。 2-2 *高頻功率放大器，晶體管的理想化輸出特性如圖題2-2所示。Vcc=12V, Vb

7、b=0.4V, ub=0.3costV, uc=10costV 試：1作動(dòng)態(tài)特性，畫出ic與uce的波形,并說明放大器工作于什么狀態(tài)? 2求直流電源Vcc提供直流輸入功率P=、高頻輸出功率Po、集電極損耗功率Pc、集電極效率c。 圖題2-22-3.一諧振功放的輸出功率Po=5W,Ec=24V。 (1)當(dāng)集電極效率=60%時(shí),求其集電極功耗Pc和集電極電流直流分量Ico； (2)假設(shè)保持Po不變,將提高到80%,問此時(shí)Pc為多少? 2-4.一諧振功放,偏壓EB等于截止電壓UB,分別用圖題-4所示的正弦波和方波兩種輸入信號(hào)作鼓勵(lì)。假設(shè)保持兩種情況下的鼓勵(lì)電壓振幅、電源電壓Ec一樣,且均工作于臨界狀

8、態(tài),求此兩種情況下的集電極效率之比：正：方。 圖題2-4 2-5.一諧振功放原工作于臨界,=75o,假設(shè)保持鼓勵(lì)信號(hào)的幅度不變,但頻率降低一半。問：此時(shí)將工作于何種狀態(tài)?并求兩者輸出功率之比,即PO倍： Po放。 2-6.一諧振功放的晶體管轉(zhuǎn)移特性如圖題2-6所示。 (1)作放大器時(shí),給定icm=500mA, =70o,求EB Ubm的值； (2)作三倍頻器時(shí),假設(shè)icm=500 rnA,試求三次諧波輸出最大時(shí)的EB Ubm值。 圖題2-6 圖題2-7 2-7.晶體三極管的轉(zhuǎn)移特性如圖題2-7(a)所示,管子飽和壓降UCES1V。不計(jì)基調(diào)效應(yīng),用該晶體管構(gòu)成的諧振功率放大器如圖題2-7 (b)

9、所示,與負(fù)載耦合的變壓器效率T=1。(1)假設(shè)放大器工作于欠壓狀態(tài),輸入電壓的ub=1.2cos2106t(V)，RL=4,求輸出功率Po、集電極效率。假設(shè)要到達(dá)輸出功率最大,負(fù)載電阻RL應(yīng)如何變化?此時(shí)的最大輸出功率等于多少? (2)假設(shè)輸入信號(hào)ub=1.2cos20.5106t(V),使放大器臨界狀態(tài)工作,LC數(shù)值不變,計(jì)算：輸出功率Po、集電極效率及相應(yīng)的負(fù)載電阻RL。 2-8.一諧振功放導(dǎo)通期間的動(dòng)特性曲線如圖題2-8中的AB段,坐標(biāo)為： A點(diǎn)(uCE=4.5V ic=600mA ) B點(diǎn) ( uCE=20V ic=0 ) 集電極直流電源Ec=24V,試求出這時(shí)的集電 極負(fù)載電阻Re及

10、輸出功率Po的值。 圖題2-8 2-9 圖題2-9是用于諧振功放輸出回路的L型網(wǎng)絡(luò),天線電阻rA=8,線圈L的品質(zhì)因數(shù)Qo=100,工作頻率f=2MHz假設(shè)放大器要求的Re=40,求L、C。 圖題2-9 2-10 一諧振功放工作于臨界狀態(tài),f=175MHz，Re=46,rA=50,Co=40pF,集電極采用如圖題3-10，所示的型網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)阻抗匹配,試計(jì)算C1、C2和L。 圖題2-10 2-11一諧振功放工作于臨界狀態(tài),電源電壓EC=24V,輸出電壓Ucm=22V,輸出功率Po=5W,集電極效率可c=55%,求： (1)集電極功耗Pc,電流Ico、Ic1m，回路諧振電阻Re。 (2)假設(shè)Re增

11、大一倍,估算Po;假設(shè)Re減小一倍,估算Po。 (3)假設(shè)增加一管組成并聯(lián)型諧振功放,且保持兩管均處于臨界工作,此時(shí)總輸出功率Po=10w,問此時(shí)的回路諧振電阻Re=? 2-12.圖題3-12所示電路的負(fù)載為RL,則輸入阻抗應(yīng)為多大? 圖題2-122-13.*諧振功率放大器電路及元件參數(shù)如圖題2-13(a)所示,晶體管特性如圖題2-13(b)所示,且EC=26V,EB=UB,icm=500mA,。問: (1)放大器這時(shí)工作于什么狀態(tài)?畫出動(dòng)特性曲線。 (2)假設(shè)在放大器輸出端接一負(fù)載電阻RL=400(如圖P4.10(a)中所示),問：此時(shí)放大器將工作在什么狀態(tài)?畫出動(dòng)特性曲線。 圖題2-13

12、2-14.*晶體三極管的轉(zhuǎn)移特性、輸出特性以及用該管構(gòu)成的諧振功率放大器如圖題2-14所示。該放大器導(dǎo)通期間的動(dòng)特性為圖中之AB段,=20。求：(1)放大器的直流偏壓EB以及鼓勵(lì)電壓振幅Ubm； 圖題2-14 (2)為使放大器輸出功率最大,負(fù)載電阻RL應(yīng)改為多大(其他條件不變)?并計(jì)算此時(shí)放大器輸出功率Po、直流電源供應(yīng)功率PE、集電極效率c。 2-15.有兩個(gè)功率放大器,采用一樣的功率管,一個(gè)是雙電源供電的乙類OTL電路,其集電極負(fù)載為RL,另一個(gè)是乙類工作的單管諧振功率放大器,在集電極上呈現(xiàn)的諧振電阻為Re。設(shè)RL=Re,且兩放大器的Ec、Ubm均一樣。 (1)假設(shè)功率管導(dǎo)通時(shí)工作在放大區(qū)

13、,試畫出它們的集電極電流和集電極電壓波形,并比擬兩放大器的輸出電壓幅值； (2)增大RL和Re,使功率管進(jìn)入特性的飽和區(qū),試畫出它們的集電極電壓和電流波形。 2-16 *諧振功率放大器,基極偏置電壓EB=-0.2V,晶體管導(dǎo)通電壓UB=0.6V,臨界飽和線斜率Scr=0.4S。放大器的電源電壓為Ec=24V。集電極回路負(fù)載諧振電阻Re=50,鼓勵(lì)電壓振幅Ubm=1.6V,輸出功率Po=lW。 試求：集電極電流最大值icmaz,輸出電壓幅度Ucm,集電極效率c；放大器工作在什么狀態(tài)? 當(dāng)Re變?yōu)楹沃禃r(shí),放大器可以工作于臨界狀態(tài)?這時(shí)輸出功率Po、集電極效率c分別等于多少? 2-17*諧振功率放大

14、器調(diào)整在臨界狀態(tài),輸出功率為25W,通角=60o電源電壓Ec=30V,功放管的臨界飽和線的斜率Scr=1.8A/V。分解系數(shù)o(60o和160o)可查表確定。 (1)求電源提供功率PE、效率市和管耗PC。 (2)求匹配網(wǎng)絡(luò)應(yīng)提供的最正確負(fù)載電阻兒Recr。 (3)假設(shè)負(fù)載回路發(fā)生失諧,有何危險(xiǎn)? 2-18*一晶體管諧振功率放大器,設(shè)Vcc=24V,Ico=250mA,Po=5W,電壓利用系數(shù)=0.95。試求P=、c、R p、Iclm和c。 2-19晶體管諧振功率放大器工作于臨界狀態(tài),Rp=200,Ico =90mA,Vcc=30V,。c=90o。試求Po和c。 2-20諧振功率放大器的Vcc、

15、Ucm和諧振電阻Rp保持不變,當(dāng)集電極電流的通角由100o減少為60o時(shí),效率將怎樣變化?變化了多少?相應(yīng)的集電極電流脈沖的振幅怎樣變化?變化了多少? 2-21*一3DA4高頻功率晶體管的飽和臨界限跨導(dǎo)gcr=0.8S,用它做成諧振功率放大器,選定Vcc=24V,。c=70o,IcM=4.2A,并工作于臨界工作狀態(tài),試計(jì)算:Rp、P=P。、Pc和c。 2-22高頻功率放大器的欠壓、臨界、過壓狀態(tài)是如何區(qū)分的?各有什么特點(diǎn)?當(dāng)Vcc、Ubm、Vbb、和Rp四個(gè)外界因素只變化其中一個(gè)因素時(shí),功率放大器的工作狀態(tài)如何變化? 2-23*高頻功率放大器工作于臨界狀態(tài),輸出功率Po=3W,c=70o,晶體管的gcr=0.33S,gc=0.24S,Ubz=0.65V,Vcc=24V。計(jì)算出集電極電流脈沖振幅IcM、Ico、Iclm功率P=、效率c、諧振電阻以及Vbb、Ubm等值。 2-24諧振功率放大器原來工作于臨界狀態(tài),它的通角c為70o,輸出功率為3W,效率為60%。后來由于*種原因,性能發(fā)生變化。經(jīng)實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)效率增加到68%,而輸出功率明顯下降,但Vcc、Ucm、ubema*不變,試分析原因,并計(jì)算這時(shí)的實(shí)際輸出功率和通角。 2-25諧振功率放大器原工作于欠壓狀態(tài)?，F(xiàn)在為了提高輸出功率,將放大器調(diào)整到臨界工作狀態(tài)。試問,可分別改變哪些量來實(shí)現(xiàn)?當(dāng)改變不同