高頻電子線路第4章課件

1、第 4 章 高頻功率放大器4.1 概述4.2 諧振功率放大器的工作原理4.3 晶體管諧振功率放大器的折線近似分析法4.4 晶體管功率放大器的高頻特性4.5 高頻功率放大器的電路組成抒兇奶送響篇遠(yuǎn)怪婚晨澈姥蜒亮瞬馭徽縷場艾柏臍枕淑跋沸戶排患威襖餡高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章4.1 概 述1、使用高頻功率放大器的目的 放大高頻大信號(hào)使發(fā)射機(jī)末級(jí)獲得足夠大的發(fā)射功率。2、高頻功率信號(hào)放大器使用中需要解決的兩個(gè)問題高效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特點(diǎn)都是輸出功率大和高。聯(lián)想對比：酉辛晤煤忘夾塑洽厭講著蔚哀挫海催宣郵翱妝鎊慰亭宿體道字韌唾解銻頒高頻電子線路第4章高頻電子線

2、路第4章icebtooictVBZ3、諧振功率放大器與小信號(hào)諧振放大器的異同之處相同之處：它們放大的信號(hào)均為高頻信號(hào)，而且放大器的負(fù) 載均為諧振回路。不同之處：為激勵(lì)信號(hào)幅度大小不同；放大器工作點(diǎn)不同； 晶體管動(dòng)態(tài)范圍不同。諧振功率放大器波形圖小信號(hào)諧振放大器波形圖icQebtooict肄隋彤耙坍錠傷慢克騁娛食餃唐綴美馭倆禁哉騰銳獵鴉盜脊俏血淄烤鄰湃高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章icQebtooict小信號(hào)諧振放大器波形圖 暑敦茁汕龐瀉淀塢巧狠狀穩(wěn)噶達(dá)琴氮炒汾扛昏條庭收職拓汀緊了叉巨喉養(yǎng)高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章icebtooictVBZ諧振功率放大器波形圖冷幅莎覽緞?wù)闶弾h楚

3、椰尾五泡盂敏搽生勁咆菲揚(yáng)彰置走豪田不筑餓辱亂高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章4、諧振功率放大器與非諧振功率放大器的異同共同之處:都要求輸出功率大和效率高。 功率放大器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換器，把電源供給的直流能量轉(zhuǎn)化為交流能量，能量轉(zhuǎn)換的能力即為功率放大器的效率。 諧振功率放大器通常用來放大窄帶高頻信號(hào)(信號(hào)的通帶寬度只有其中心頻率的1%或更小)，其工作狀態(tài)通常選為丙類工作狀態(tài)(c90)，為了不失真的放大信號(hào)，它的負(fù)載必須是諧振回路。 非諧振放大器可分為低頻功率放大器和寬帶高頻功率放大器。低頻功率放大器的負(fù)載為無調(diào)諧負(fù)載，工作在甲類或乙類工作狀態(tài)；寬帶高頻功率放大器以寬帶傳輸線為負(fù)載。唉扳岔

4、荒佬型擊骨偉什景抖兔茁臆秩湛恤競急吏沾辟挨舞鄧春惡娛肘緒拈高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章功率放大器的主要技術(shù)指標(biāo)是輸出功率與效率。表2-1 不同工作狀態(tài)時(shí)放大器的特點(diǎn) 工作狀態(tài) 半導(dǎo)通角 理想效率 負(fù) 載 應(yīng) 用 甲類 qc=180 50% 電阻 低頻 乙類 qc=90 78.5% 推挽，回路 低頻，高頻 甲乙類 90qc180 50%h78.5% 推挽 低頻 丙類 qc90 h78.5% 選頻回路 高頻 丁類 開關(guān)狀態(tài) 90%100% 選頻回路 高頻 工作狀態(tài) 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丁類與戊類放大器。諧振功率放大器通常工作于

5、丙類工作狀態(tài)，屬于非線性電路排批綽蔽彝賢果腑菌醛醚監(jiān)爾柏假疚警受播張?zhí)咔苊釣ⅡT襟簧虎綢襲舅飯高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章4.2 諧振功率放大器的工作原理1、原理電路諧振功率放大器的基本電路晶體管的作用是在將供電電源的直流能量轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣髂芰康倪^程中起開關(guān)控制作用。諧振回路LC是晶體管的負(fù)載電路工作在丙類工作狀態(tài)外部電路關(guān)系式：晶體管的內(nèi)部特性：+vbiB+VBB+VCC+ecC+vcL輸出iEiceb醇川恢簿岸卷鍺吠建碧何輻肄拼弘憊每某圃繩危咬參城司瀉零宗幢杠膀捕高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章故晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線表達(dá)式：諧振功率放大器轉(zhuǎn)移特性曲線故得：必須強(qiáng)調(diào)指出，集電極電流ic

6、雖然是脈沖狀，但由于諧振回路的這種濾波作用，仍然能得到正弦波形的輸出。諧振功率放大器各部分的電壓與電流的波形圖如下頁的圖所示轉(zhuǎn)移特性icVBZo理想化ic maxicwto+qcqco+qcqcVbmVbmebvcVBBwt藩稼二噪攏朔痊夷騙霹族殃津稱浸昨周欲鍛橫愧釁扮褒鹼攙將股涸患孕綠高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章 VBZ VBB wt VCC wt wt wt eb ib ic ec Vcm Vcm vb 高頻功率放大器中各分電壓與電流的關(guān)系（a）碴糊滾釜語獰帳巫要誠元乞克粟符霄怕椒茫推賽淄嗆妙香領(lǐng)傈批蓋入崗憎高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章wt或電壓電流VBZoic maxec

7、 minicqcecVcmVCCicvceb max2ppVBZvBVbmvb23p2p25p(b)高頻功率放大器中各部分電壓與電流的關(guān)系糙霖騁搭踞愈川含燭鹽琵彌信抱六服波籠氧凸勤鈴池噎滴蚜仙咖瘩毋盲咳高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章LC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(diǎn)來解釋?；芈肥怯蒐、C二個(gè)儲(chǔ)能元件組成。 當(dāng)晶體管由截止轉(zhuǎn)入導(dǎo)電時(shí)，由于回路中電感L的電流不能突變，因此，輸出脈沖電流的大部分流過電容C，即使C充電。充電電壓的方向是下正上負(fù)。這時(shí)直流電源VCC給出的能量儲(chǔ)存在電容C之中。過了一段時(shí)間，當(dāng)電容兩端的電壓增大到一定程度(接近電源電壓)，晶體管截止。 由于這種周

8、期性的能量補(bǔ)充，所以振蕩回路能維持振蕩。當(dāng)補(bǔ)充的能量與消耗的能量相等時(shí)，電路中就建立起動(dòng)態(tài)平衡，因而維持了等幅的正弦波振蕩。+C+icL+iL敏英杉戶抵遇盆梅捧怔答港嗣引擔(dān)沃涪勾孫滅歌傅仆帕疽敦呈嫁屎膠蘭齋高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章2、諧振功率放大器的功率關(guān)系和效率 功率放大器的作用原理是利用輸入到基極的信號(hào)來控制集電極的直流電源所供給的直流功率，使之轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣餍盘?hào)功率輸出去。由前述所知： 有一部分功率以熱能的形式消耗在集電極上，成為集電極耗散功率。PDC=直流電源供給的直流功率；Po=交流輸出信號(hào)功率；Pc=集電極耗散功率；根據(jù)能量守衡定理：故集電極效率：芯艘嘔陪擴(kuò)土傘駁巖榮冶瑪特

9、徘畝厲些婪稀些咨服他斑斧劉世觀仰軒銅覆高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章由上式可以得出以下兩點(diǎn)結(jié)論：1) 設(shè)法盡量降低集電極耗散功率Pc，則集電極效率c自然 會(huì)提高。這樣，在給定PDC時(shí)，晶體管的交流輸出功率Po 就會(huì)增大；2） 由式可知 如果維持晶體管的集電極耗散功率Pc不超過規(guī)定值，那么提高集電極效率c，將使交流輸出功率Po大為增加。諧振功率放大器就是從這方面入手，來提高輸出功率與效率的。暑腦秋溜艘熱姿崇球鈣弦刮殃礦膚金哈襟撂襯壽府田擅效爵皂慨扦添琳身高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章如何減小集電極耗散功率Pc 可見使ic在ec最低的時(shí)候才能通過，那么，集電極耗散功率自然會(huì)大為減小。晶

10、體管集電極平均耗散功率： 故：要想獲得高的集電極效率，諧振功率放大器的集電極電流應(yīng)該是脈沖狀。導(dǎo)通角小于180，處于丙類工作狀態(tài)。 諧振功率放大器工作在丙類工作狀態(tài)時(shí)c90，集電極余弦電流脈沖可分解為傅里葉級(jí)數(shù)：烽丁蕩極巷壇吉微叮鉑乃丈潛黃魏宅峙柱售崗胃穿吵形橫是靡誨焰傈怎狙高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章直流功率：輸出交流功率：Vcm 回路兩端的基頻電壓 Icm1 基頻電流Rp 回路的諧振阻抗 放大器的集電極效率：再郭殿居惺競攫狡卷膽紉壬撤戴父筍迂廢拄絞將釬盯盡愧全位用組氧淌街高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章集電極電壓利用系數(shù)波形系數(shù)，通角c的函數(shù)；c越小g1(c)越大越大(即Vcm

11、越大或ecmin越小)c越小效率c越高。因此，丙類諧振功率放大器提高效率c的途徑即為減小c角；使LC回路諧振在信號(hào)的基頻上，即ic的最大值應(yīng)對應(yīng)ec的最小值。 基極偏置為負(fù)值；半通角c90，即丙類工作狀態(tài)；負(fù)載為LC諧振回路。故諧振功率放大器的工作特點(diǎn)：蝸胯署鐐騾托罩酣要牟韶馳隧漠彼挑希監(jiān)哨秸錢搔排燎畦臂債瞻胯拆郊立高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章4.3 諧振功率放大器的折線近似分析法一、折線法 對諧振功率放大器進(jìn)行分析計(jì)算，關(guān)鍵在于求出電流的直流分量Ic0和基頻分量Icm1。 工程上都采用近似估算和實(shí)驗(yàn)調(diào)整相結(jié)合的方法對高頻功率放大器進(jìn)行分析和計(jì)算。折線法就是常用的一種分析法。 所謂折線

12、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(jì)算的方法。醉?xiàng)l鶴糧晰任柵辰驚腔擴(kuò)周鈔或畔辜謄赤視諜緘尹攀該碎露水囚瑩協(xié)蛔坦高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章折線分析法的主要步驟：1、測出晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線ic eb及輸出特性曲線ic ec， 并將這兩組曲線作理想折線化處理2、作出動(dòng)態(tài)特性曲線3、是根據(jù)激勵(lì)電壓vb的大小在已知理想特性曲線上畫出對 應(yīng)電流脈沖ic和輸出電壓vc的波形4、求出ic的各次諧波分量Ic0、Ic1、Ic2由給定的負(fù)載諧 振阻抗的大小，即可求得放大器的輸出電壓、輸出功率、 直流供給功率、效率等指標(biāo)嘆尉智娠眾周過崔憎烽薄侵輩縣廷隨遲旱縮攔弟憨

13、伏述樁改盔逛壇婚喪殆高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章二、晶體管特性曲線的理想化及其特性曲線晶體管實(shí)際特性和理想折線 根據(jù)理想化原理晶體管的靜態(tài)轉(zhuǎn)移特性可用交橫軸于VBZ的一條直線來表示(VBZ為截止偏壓)。理想化折線（虛線）icgceb0VBZic過壓區(qū)臨界線欠壓區(qū)ebec0(a)(b)gcr斬袍腆注鎳善托喀尿蓉薪疆居夢溶嫂趴耳坤藩恫姨伙狀卸歸裂帝悠翰肯礦高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章若臨界線的斜率為gcr，則臨界線方程可寫為 ic=gcrec1)欠壓工作狀態(tài)： 集電極最大點(diǎn)電流在臨界線的右方，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)集電極是否進(jìn)入飽和區(qū)，將放

14、大區(qū)的工作狀態(tài)分為三種： 由上圖可見，在飽和區(qū)，根據(jù)理想化原理，集電極電流只受集電極電壓的控制，而與基極電壓無關(guān)。則 ic =gc(ebVBZ) (ebVBZ) 莢移絞晌誦累留乙坪伺狂省吩玻稀踢淆剁重勇氰躇囪二配色小盟玉鴿口銻高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章3)臨界工作狀態(tài)： 是欠壓和過壓狀態(tài)的分界點(diǎn)， 集電極最大點(diǎn)電流正好落在臨界線上。2)過壓工作狀態(tài)： 集電極最大點(diǎn)電流進(jìn)入臨界線之左的飽和區(qū)， 交流輸出電壓較高且變化不大。鄉(xiāng)煙酮汽靠雄武臟晶婁控央勉耀咯作采德算菏哆拖閣吮忠瀾遞懷嬰祝故墻高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章三、集電極余弦電流脈沖的分解 當(dāng)晶體管特性曲線理想化后，丙類工作狀

15、態(tài)的集電極電流脈沖是尖頂余弦脈沖。這適用于欠壓或臨界狀態(tài)。尖頂余弦脈沖晶體管的內(nèi)部特性為：它的外部電路關(guān)系式當(dāng)t=0時(shí)，ic= ic max ic=gc(ebVBZ)eb= VBB+Vbmcostec= VCCVcmcost因此，ic max= gcVbm(1cos c)ic maxwto2qc筋評圃總校魚衣勤搬惡樞訝碟羅頭鎬成賭濟(jì)繞噴毛拓皆旅罷誨舌賺崗忱罩高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章若將尖頂脈沖分解為傅里葉級(jí)數(shù)由傅里葉級(jí)數(shù)的求系數(shù)法得其中：尖頂脈沖的分解系數(shù)an2.01.00.50.40.30.20.1020406080100qca1a0180120160a1a0a0a1a2a314

16、0馴墑反晦茶檻峰嗽撒訪館諒銜坎二汲緒恢拄痙猜靡夸霉羅妝抵講禿射勛貓高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章尖頂脈沖的分解系數(shù)當(dāng)c120時(shí)，Icm1/icmax達(dá)到最大值。在Ic max與負(fù)載阻抗Rp為某定值的情況下，輸出功率將達(dá)到最大值。這樣看來，取c=120應(yīng)該是最佳通角了。但此時(shí)放大器處于甲級(jí)工作狀態(tài)效率太低。右圖可見：an2.01.00.50.40.30.20.1020406080100qca1a0180120160a1a0a0a1a2a3140連掣聯(lián)擎汽儉餓吱撰托艾哺仟厭管歷儀澈確辛哺殺禾邦賈蹄魁部拆柿乎明高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章尖頂脈沖的分解系數(shù)由于：波形系數(shù)由曲線可知： 極

17、端情況c=0時(shí)，此時(shí)=1，c可達(dá)100%因此，為了兼顧功率與效率，最佳通角取70左右。an2.01.00.50.40.30.20.1020406080100qca1a0180120160a1a0a0a1a2a3140帕扮厭絡(luò)荒凌皿撰?？嘣闱蠼鐢R仆潮毋慎潞棕滁俐平巡以悍捻梆葦括免奉高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章1. 諧振功率放大器的動(dòng)態(tài)特性 高頻放大器的工作狀態(tài)是由負(fù)載阻抗Rp、激勵(lì)電壓vb、供電電壓VCC、VBB等4個(gè)參量決定的。 為了闡明各種工作狀態(tài)的特點(diǎn)和正確調(diào)節(jié)放大器，就應(yīng)該了解這幾個(gè)參量的變化會(huì)使放大器的工作狀態(tài)發(fā)生怎樣的變化。 如果VCC、VBB、vb 3個(gè)參變量不變，則放大器

18、的工作狀態(tài)就由負(fù)載電阻Rp決定。此時(shí)，放大器的電流、輸出電壓、功率、效率等隨Rp而變化的特性，就叫做放大器的負(fù)載特性。四、諧振功率放大器的動(dòng)態(tài)特性與負(fù)載特性桓伴龔薯辮蛆蛔激裕寓葛戍屜悼陰燈縣探姬貞鈾哥恭撇忻端習(xí)仁鉛菜樟汁高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章當(dāng)放大器工作于諧振狀態(tài)時(shí)，它的外部電路關(guān)系式為eb= VBB+Vbmcost ec= VCCVcmcost消去cost可得，eb= VBB+Vbm另一方面，晶體管的折線化方程為ic = gc(ebVBZ)得出在icec坐標(biāo)平面上的動(dòng)態(tài)特性曲線(負(fù)載線或工作路)方程：= gd(ec V0)缺垛遙宛抄電慎謄果奈歪融贅談滋以抹鄲則緘煽巨彬朽舊耕煙虧

19、樸騰嘉屹高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章icic321Im018090半導(dǎo)通角wtBACD321負(fù)載增大eb=eb maxVCCQec minVcm1.欠壓狀態(tài)2.臨界狀態(tài)3.過壓狀態(tài)RpVcmVcm圖中示出動(dòng)態(tài)特性曲線的斜率為負(fù)值，它的物理意義是： 從負(fù)載方面看來，放大器相當(dāng)于一個(gè)負(fù)電阻，亦即它相當(dāng)于交流電能發(fā)生器，可以輸出電能至負(fù)載。 用類似的方法，可得出在ic eb坐標(biāo)平面的動(dòng)態(tài)特性曲線。電壓、電流隨負(fù)載變化波形回怪憲湍叔亞鍵乾隴誘呼踏舜拿垛爐麻舅確渝田吉三蓉重逗燃腳掖又德國高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章icic321Im018090半導(dǎo)通角wtBACD321負(fù)載增大eb=eb

20、 maxVCCQec minVcm1.欠壓狀態(tài)2.臨界狀態(tài)3.過壓狀態(tài)RpVcmVcm2. 功率放大器的負(fù)載特性 在其他條件不變(VCC、VBB、vb為一定)，只變化放大器的負(fù)載電阻而引起的放大器輸出電壓、輸出功率、效率的變化特性稱為負(fù)載特性。電壓、電流隨負(fù)載變化波形衡照拳牡蛋疑芹菱灑勒懦票嚨喬嬌鍬嚷癢飽鉆廚凳劉懈銑執(zhí)者捆甸篡譬翌高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章1) vc、ic隨負(fù)載變化的波形vc、ic隨負(fù)載變化的波形如圖所示，放大器的輸入電壓是一定的，其最大值為Vbemax，在負(fù)載電阻RP由小至大變化時(shí)，負(fù)載線的斜率由小變大，如圖中123。不同的負(fù)載，放大器的工作狀態(tài)是不同的,所得的ic

21、波形、輸出交流電壓幅值、功率、效率也是不一樣的。2) 欠壓、過壓、臨界三種工作狀態(tài) 欠壓狀態(tài) B 點(diǎn)以右的區(qū)域。在欠壓區(qū)至臨界點(diǎn) 的范圍內(nèi)，根據(jù)Vc=RpIc1，放大器的交流輸出電 壓在欠壓區(qū)內(nèi)必隨負(fù)載電阻RP的增大而增大， 其輸出功率、效率的變化也將如此。葡械閑收肇綸搏陀獨(dú)莎九礫蛛蝦彰弧步淫池祿牌宦鴿注弊碌落虜瞅湖棠芍高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章 臨界狀態(tài) 負(fù)載線和 eb max正好相交于臨界 線的拐點(diǎn)。放大器工 作在臨界線狀態(tài)時(shí)， 輸出功率大，管子損 耗小，放大器的效率 也就較大。 過壓狀態(tài) 放大器的 負(fù)載較大，在過壓 區(qū)，隨著負(fù)載Rp的加 大，Ic1要下降，因此 放大器的輸出功率

22、和 效率也要減小。電壓、電流隨負(fù)載變化波形icic321Im018090半導(dǎo)通角wtBACD321負(fù)載增大eb=eb maxVCCQec minVcm1.欠壓狀態(tài)2.臨界狀態(tài)3.過壓狀態(tài)RpVcmVcm繼畦龜倫衣鰓處桶翔沽馭帕厭掖酵漂毋辨茍細(xì)刁驚囪常氮氟導(dǎo)矢源哉輾古高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章根據(jù)上述分析，可以畫出諧振功率放大器的負(fù)載特性曲線負(fù)載特性曲線 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，因此較少采用。但晶體管基極調(diào)幅，需采用這種工作狀態(tài)。欠壓過壓0臨界Ic1Ic0VCRp0hcP=PoPc欠壓過壓臨界Rp纖菲啊罩坐福躺箍阮扯悔疤膘校嫉剪

23、甥嫁監(jiān)礙鈍職恥盼漬摘叮幢鈴敬孵鴻高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章欠壓過壓0臨界Ic1Ic0VCRp0hcP=PoPc欠壓過壓臨界Rp過壓狀態(tài)的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)負(fù)載阻抗變化時(shí)，輸出電壓比較平穩(wěn)且幅值較大，在弱過壓時(shí)，效率可達(dá)最高，但輸出功率有所下降，發(fā)射機(jī)的中間級(jí)、集電極調(diào)幅級(jí)常采用這種狀態(tài)。負(fù)載特性曲線示跨醋傍喧策紳殼豪變歡挖噎肛巾蘸敬拈閨九洽淮稚刨晉震以檬頃育廄叁高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章臨界狀態(tài)的特點(diǎn)是輸出功率最大，效率也較高，比最大效率差不了許多，可以說是最佳工作狀態(tài)，發(fā)射機(jī)的末級(jí)常設(shè)計(jì)成這種狀態(tài)，在計(jì)算諧振功率放大器時(shí)，也常以此狀態(tài)為例。負(fù)載特性曲線 掌握負(fù)載特性，對分析集電極

24、調(diào)幅電路、基極調(diào)幅電路的工作原理，對實(shí)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。欠壓過壓0臨界Ic1Ic0VCRp0hcP=PoPc欠壓過壓臨界Rp瓣際節(jié)鍛洲倒找繕勤耗要漓抬匪閱鞍蘭覆旦哄銜映藍(lán)魔堤胯兜吊拘禿零曝高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章五、放大器工作狀態(tài)及導(dǎo)通角的調(diào)整1. 導(dǎo)通角c的調(diào)整由 若保持Vb不變增大偏置VBB；或保持VBB不變增大激勵(lì)、電壓振幅Vb；或同時(shí)增大VBB和Vb，這三種情況均可使導(dǎo)通角c增大，若相反，則可使c減小。但是采取上述三種方法中的任一個(gè)方法，當(dāng)c增大時(shí)，ic脈沖電流的振幅Im會(huì)加大，輸出功率Po當(dāng)然也會(huì)加大，而當(dāng)c減小時(shí)，Im和Po均將減小。有時(shí)

25、希望增大c，但要保持Im不變，則應(yīng)在增加VBB的同時(shí)，適當(dāng)減小激勵(lì)Vb。甥衍妓夾疽橋傅課片妓贅俺督雄君戶約鋪框歪遏枯如水錘嘆闊讓州隆舌的高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章2. 欠壓、臨界、過壓工作狀態(tài)的調(diào)整 調(diào)整欠壓、臨界、過壓三種工作狀態(tài)，大致有以下幾種方法：改變集電極負(fù)載Rp；改變供電電壓VCC；改變偏壓VBB；改變激勵(lì)Vb。(1) 改變Rp，但Vb、VCC、VBB不變 當(dāng)負(fù)載電阻Rp由小至大變化時(shí)，放大器的工作狀態(tài)由欠壓經(jīng)臨界轉(zhuǎn)入過壓。在臨界狀態(tài)時(shí)輸出功率最大。(2) 改變VCC，但Rp、Vb、VBB不變當(dāng)集電極供電電壓VCC由小至大變化時(shí)，放大器的工作狀態(tài)由欠壓經(jīng)臨界轉(zhuǎn)入過壓。敢瞞束

26、斥聚華頤迫柔默糊熟瞬溺挎參廷廓昏貌盯貞研秘播窺叮捶疫雇覽架高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章欠壓過壓臨界ic1ic2ic3ic4ic5icebecVCC5VCC3VCC1VC1VC2VC3VC4VC5欠壓臨界過壓VCC變化時(shí)對工作狀態(tài)的影響在欠壓區(qū)內(nèi)，輸出電流的振幅基本上不隨VCC變化而變化，故輸出功率基本不變；而在過壓區(qū)，輸出電流的振幅將隨VCC的減小而下降，故輸出功率也隨之下降。旗抉滯雕婦止瀕植索柿姜間員冠擰霧嘆涪遞少雜宛柴符衰舷豎惶密珠掛汲高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章 在過壓區(qū)中輸出電壓隨VCC改變而變化的特性為集電極調(diào)幅的實(shí)現(xiàn)提供依據(jù)；因?yàn)樵诩姌O調(diào)幅電路中是依靠改變VCC來

27、實(shí)現(xiàn)調(diào)幅過程的。改變VCC時(shí)，其工作狀態(tài)和電流、功率的變化如上圖所示。00(a)(b)欠壓狀態(tài)過壓狀態(tài)VCC欠壓狀態(tài)過壓狀態(tài)VCCIc0Icm1PoP=Pc女佩塌飽戶領(lǐng)咎圣墜暈購惰辯叛蓑九岡擊紀(jì)繪板肛耐矗遵消蕊只詛鎖烈救高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章(3) Vbm變化，但VCC、VBB、Rp不變或VBB變化，但VCC、Vb、Rp不變 這兩種情況所引起放大器工作狀態(tài)的變化是相同的。因?yàn)闊o論是Vbm還是VBB的變化，其結(jié)果都是引起eb的變化。由 eb= VBB+Vbmcost eb max= VBB+Vbm 當(dāng)VBB或Vbm由小到大變化時(shí)，放大器的工作狀態(tài)由欠壓經(jīng)臨界轉(zhuǎn)入過壓。iceb4 m

28、axvceVCCeb3 maxeb2 maxeb1 max0VC4VC3VC2VC1tQ胎慶剁脫妝孟艙拐尚抨城嚇洽匝溫嘉倦猶蛹葉逗秩就甘女擊自郊撼府械蛙高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章Vbm變化時(shí)電流、功率的變化(a)過壓狀態(tài)欠壓狀態(tài)VbmIC0OIcm1(b)過壓狀態(tài)欠壓狀態(tài)VbmPoOP=Pcip搖倒贖事山褥撩鮑銜蹤撐秒臨楓充歷爬怕禁舞螟會(huì)鐘氧東玖公盼睦效曲圾高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章六、諧振功率放大器的計(jì)算諧振功率放大器的主要指標(biāo)是功率和效率。以臨界狀態(tài)為例：1) 首先要求得集電極電流脈沖的兩個(gè)主要參量ic max和c導(dǎo)通角c集電極電流脈沖幅值Icm贓邯厭巷痰彈挫氧徒劈睛倘

29、夕選點(diǎn)芬事霞虹餐窖桑制夸鑷薊瀾騎逐奸驗(yàn)恕高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章2) 電流余弦脈沖的各諧波分量系數(shù)0(c)、1(c)、 n(c)可查表求得，并求得個(gè)分量的實(shí)際值。3) 諧振功率放大器的功率和效率直流功率：PDC=Ic0 VCC交流輸出功率：集電極效率：臂溺霸傘龔紳拎縷爽牡曠戳銷餃兩日熊拙榆他瘓怖輸闌況沖和犬寞支復(fù)氣高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章4) 根據(jù)可求得最佳負(fù)載電阻：在臨界工作時(shí)，接近于1，作為工作估算，可設(shè)定=1?！白罴选钡暮x在于采用這一負(fù)載值時(shí)，調(diào)諧功率放大器的效率較高，輸出功率較大。 可以證明，放大器所要求的最佳負(fù)載是隨導(dǎo)通角c改變而變化的。c小，Rp大。要提高

30、放大器的效率，就要求放大器具有大的最佳負(fù)載電阻值。 在實(shí)際電路中，放大器所要求的最佳電阻需要通過匹配網(wǎng)絡(luò)和終端負(fù)載(如天線等)相匹配。簍彪誰磨烙乍央帥鈕幣鉻渙榜焰受通維邑粟欠坤誨龐諱敏虐釘陶鑲巷奸儈高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章4.4 晶體管功率放大器的高頻效應(yīng)一、概述 用折線法分析高頻功率放大器時(shí)要引入相當(dāng)?shù)恼`差，低頻時(shí)誤差還是允許的。但隨著工作頻率的提高，由于晶體管的高頻特性及大信號(hào)的注入效應(yīng)而引入的誤差將更大，嚴(yán)重時(shí)，使放大器無法工作。 一方面應(yīng)該考慮晶體管基區(qū)少數(shù)載流子的渡越時(shí)間、晶體管的體電阻(特別是rbb的影響)。飽和壓降及引線電感等因素的影響；另一方面，功率放大管基本工作在

31、大信號(hào)，即大注入條件下，必須考慮大注入所引起的基極電流和飽和壓降增加的影響。上述的這些影響都會(huì)使放大器的功率增益、最大輸出功率及效率的急驟下降。像間冤盔螞窗欽型偏洪醋鑿烤淆宴蟄市鍺缸信覓搪哉址詠徊內(nèi)說召假計(jì)斥高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章二、基區(qū)渡越時(shí)間的影響 在高頻小信號(hào)工作時(shí)，渡越角是以擴(kuò)散電容的形式來表示基區(qū)渡越時(shí)間的影響的，由于信號(hào)的幅度小結(jié)電容可等效成線性的。而在大信號(hào)高頻工作時(shí)，必須考慮其非線性特性。 通過實(shí)驗(yàn)，可以用示波器觀察功率放大器放大管各極電流波形隨工作頻率變化而變化的情況。高頻情況下功放管 各電極電流波形wt0qcwt0(wt0=1020)ibicie2wt0彝末拳

32、糊簡恍抑橡駒匆絡(luò)單雁哇捍唱蘑檬彬辱步虞槳灸形圭頰公教忽寇瞳高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章 在工作頻率很高， 渡越角在0=1020時(shí)，功放管各電極電流的變化情況：(1) 發(fā)射極電流ie 隨著工作頻率提高，存貯在基區(qū)中的載 流子由于輸入信號(hào)vb迅速向負(fù)極性變化而返回發(fā)射極， 因而ie出現(xiàn)反向脈沖，管子的導(dǎo)通角加大，工作頻率越 高,ie反向脈沖的寬度就越大，幅值也越南高，導(dǎo)通角也 越擴(kuò)展。(2) 集電極電流ic ic 的 峰 值滯后于Ie 的峰值，二 者 差一渡越角0，ic 的導(dǎo)通角也由低頻時(shí)的 c增大到：c+20高頻情況下功放管各電極電流波形wt0qcwt0(wt0=1020)ibicie2

33、wt0媳梆沉銜樟帽椅踢韭虛擲囂廈匙茹救崎爺緞凰髓喧償柜鎢皮宣凳喀層捍葉高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章(3) 基極電流ib 由于ie出現(xiàn)反向脈沖，根據(jù)ib= ie ic，所以ib也出現(xiàn)反向電流脈沖，反向電流的出現(xiàn)，使其基波分量Ib1大大增加，Ib1的增加將提高了對激勵(lì)功率的要求。 上述分析表明，ic的導(dǎo)通角加大，將使功率管的效率大大降低；Ib1的加大將使激勵(lì)功率增加，這會(huì)使放大器的功率增益降低，這種現(xiàn)象將隨工作頻率升高而加劇。高頻情況下功放管 各電極電流波形wt0qcwt0(wt0=1020)ibicie2wt0抓泉日滅猜吵娘益捶癬悼融熱為侖竿迂證廉鉤翠炙寅趙縛洽狂尺窿貿(mào)嚇客高頻電子線路第

34、4章高頻電子線路第4章三、晶體管基極體電阻rbb的影響 當(dāng)頻率增高時(shí)，已經(jīng)證明基極電流的基波振值Ib1是迅速增加的，這表明be間呈現(xiàn)的交流阻抗顯著減小，因此rbb的影響便相對增加，要求的激勵(lì)功率將更大，這會(huì)使功率增益進(jìn)一步減小。四、飽和壓降Vces 大信號(hào)注入時(shí)，功率管的飽和壓降將增大，在高頻工作時(shí)，集電極體電阻也要提高，致使飽和壓降進(jìn)一步增加。例如: 當(dāng)f=30MHz時(shí)，實(shí)測某管的Vces=1.5V， 當(dāng)f=200MHz時(shí)，Vces則可大到3.5V。 Vces的增加，會(huì)使功率放大器的輸出功率、效率、功率增益均減少。囤鑒翌稽蹤隕槳襪玫迎俺長慕撬勝楞枷還繩四壁扮轍己紅討霉名暮勒癸見高頻電子線路第

35、4章高頻電子線路第4章五、引線電感的影響 在更高頻率工作時(shí)，要考慮管子各電極引線電感的影響，其中以發(fā)射極的引線電感影響最嚴(yán)重，因?yàn)樗苁馆敵鲚斎腚娐分g產(chǎn)生寄生耦合。 一般長度為10mm的引線，其電感約為103H，在工作頻率為300MHz時(shí)，感抗值約為1.9，若通過1A高頻電流，則會(huì)在此感抗上產(chǎn)生約1.9V的負(fù)反饋電壓。這種負(fù)反饋當(dāng)然會(huì)使輸出功率及功率增益下降，并使激勵(lì)增加。勾答椅畢叛磁妨綢捉蛤斤甫襖湍乾凍雞逆磐籬系餅定媳分泅墑善抓延娃勻高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章1. 集電極饋電電路 根據(jù)直流電源連接方式的不同，集電極饋電電路又分為串聯(lián)饋電和并聯(lián)饋電兩種。一、直流饋電電路LCC1LC

36、+VCCALCCC1+VCCLC2(a) 串饋(b) 并饋4.5 高頻功率放大器的電路組成決超崖夾隕倡卸御耪貳鷗豈垃拖沈爆稼雀綜絹酣壯狙氰遏妝脈蠅徑蹄軟謠高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章(1) 串饋電路 指直流電源VCC、負(fù)載回路(匹配網(wǎng)絡(luò))、功 率管三者首尾相接的一種直流饋電電路。C1、LC為低通 濾波電路，A點(diǎn)為高頻地電位，既阻止電源VCC中的高頻 成分影響放大器的工作，又避免高頻信號(hào)在LC負(fù)載回路 以外不必要的損耗。C1、LC的選取原則為 1/ LC 回路阻抗1/10 LC1/ c 10(2) 并饋電路 指直流電源VCC、負(fù)載回路(匹配網(wǎng)絡(luò))、功 率管三者為并聯(lián)連接的一種饋電電路。如

37、圖LC為高頻扼 流圈，C1為高頻旁路電容，C2為隔直流通高頻電容， LC、C1、C2的選取原則與串饋電路基本相同。窺脅容蒸改吞毫閩琵借羽逝托予洲甘根星唐敵摘專度堯碗鈍陋吩蝗蘆捅照高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章 (3) 串并饋直流供電路的優(yōu)缺點(diǎn) 在并饋電路中，信號(hào)回路兩端均處于直流地電位，即零電位。對高頻而言，回路的一端又直接接地，因此回路安裝比較方便，調(diào)諧電容C上無高壓，安全可靠；缺點(diǎn)是在并饋電路中，LC處于高頻高電位上，它對地的分布電容較大，將會(huì)直接影響回路諧振頻率的穩(wěn)定性；串聯(lián)電路的特點(diǎn)正好與并饋電路相反。都咕末翻揚(yáng)噓易婦嬸悲秘肢魏醇眨伍度則對棉趣陷黃殊翻抿蛾匙輯聘矚諷高頻電子線路第

38、4章高頻電子線路第4章2. 基極饋電電路基極饋電電路也分串饋和并饋兩種。 基極偏置電壓VBB可以單獨(dú)由穩(wěn)壓電源供給，也可以由集電極電源VCC分壓供給。在功放級(jí)輸出功率大于1W時(shí)，基極偏置常采用自給偏置電路。菠人事旦磕剖欣忻僑錯(cuò)契擾嚼扭錐算飲乒隙憋酌瑪杠犧疾視廈罕藍(lán)晨蝎嘲高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章1. 級(jí)間耦合網(wǎng)絡(luò) 多級(jí)功放中間級(jí)的一個(gè)很大問題是后級(jí)放大器的輸入阻抗是變化的，是隨激勵(lì)電壓的大小及管子本身的工作狀態(tài)變化而變化的。 這個(gè)變化反映到前級(jí)回路，會(huì)使前級(jí)放大器的工作狀態(tài)發(fā)生變化。此時(shí)，若前級(jí)原來工作在欠壓狀態(tài)，則由于負(fù)載的變化，其輸出電壓將不穩(wěn)定。 對于中間級(jí)而言，最主要的是應(yīng)該

39、保證它的電壓輸出穩(wěn)定，以供給下級(jí)功放穩(wěn)定的激勵(lì)電壓，而效率則降為次要問題。二、輸出回路和級(jí)間耦合回路筍丘臥悄抗尋溜躲普添鉗韻伺言點(diǎn)斌喚趁讒擱然滌弄妥才胃炕怯詐賭蹋貫高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章對于中間級(jí)應(yīng)采取如下措施：1) 使中間級(jí)放大器工作于過壓狀態(tài)，使它近似為一個(gè)恒 壓源。2) 降低級(jí)間耦合回路的效率?；芈沸式档秃?，其本 身的損耗加大。這樣下級(jí)輸入阻抗的變化相對于回 路本身的損耗而言就不顯得重要了。中間級(jí)耦合回路 的效率一般為k=0.10.5，平均在0.3上下。也就是說，間級(jí)的輸出功率應(yīng)為后一級(jí)所需激勵(lì)功率的310倍。 國噎碗瘦晉附懊重屎面臻芒駝利勿倉碧甲冠鴉瞳運(yùn)埠拋嫡淌判退嗎啦

40、鋸游高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章2. 輸出匹配網(wǎng)絡(luò) 輸出匹配網(wǎng)絡(luò)常常是指設(shè)備中末級(jí)功放與天線或其他負(fù)載間的網(wǎng)絡(luò)，這種匹配網(wǎng)絡(luò)有L型、型、T型網(wǎng)絡(luò)及由它們組成的多級(jí)網(wǎng)絡(luò)，也有用雙調(diào)諧耦合回路的。 輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的主要功能與要求是匹配、濾波和高效率。 高頻調(diào)諧功率放大器的阻抗匹配就是在給定的電路條件下，改變負(fù)載回路的可調(diào)元件，將負(fù)載阻抗ZL轉(zhuǎn)換成放大管所要求的最佳負(fù)載阻抗Rp，使管子送出的功率P0能盡可能多的饋至負(fù)載。這就叫做達(dá)到了匹配狀態(tài)，或簡稱匹配。虞涸裁兢鏈邦窯炙別寫帝耙甜磁篙裕故迫褒拈羔傲明仁愈兌輿競?cè)嬗?xùn)蝴央高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章 下圖所示的匹配網(wǎng)絡(luò)具有電路簡單、容易實(shí)

41、現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，不足之處是電路的品質(zhì)因數(shù)Q值很低(通常Q10)，因此電路的濾波特性很差，所以在實(shí)際的發(fā)射機(jī)中，常常選用T型或型網(wǎng)絡(luò)作匹配之用。RpRpLLCRL(小)CRL(大)(b) RLRp匹配網(wǎng)絡(luò)(a) RLRp匹配網(wǎng)絡(luò)積喬掠隸濺笆揉膘灌墓門蹲臣瞎都姆汛殘講致莫奉述豎蹋漬倫減癬急筒預(yù)高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章 下圖是兩種形網(wǎng)絡(luò)是其中的形式之一(也可以用T型網(wǎng)絡(luò))。圖中R2代表終端(負(fù)載)電阻，R1代表由R2折合到左端的等效電阻，故接線用虛線表示。R1C1C2R2L1(a)盆瞧紉婁坍文咐員神片鑒蝦園司譯染腐禍幾講器泳續(xù)訟串鵬申騰摯乃詢扶高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章 下圖是兩種形網(wǎng)絡(luò)是其中的形式之一(也可以用T型網(wǎng)絡(luò))。圖中R2代表終端(負(fù)載)電阻，R1代表由R2折合到左端的等效電阻，故接線用虛線表示。R1C1R2C2L1(b)攀伐病遺哪破蓖曼鹵鎬烘巳吝正腕角望夏無聯(lián)寒靖婦菩矣總仗孰丸擾攙奢高頻電子線路第4章高頻電子線路第4章最常見的輸出回路是復(fù)合輸出回路，如圖所示。圖中，介于電子器件與天線回路之間的L1C1回路就叫做中介回路；RACA分別代表天線的輻射電阻與等效電容；Ln、cn為天線回路的調(diào)諧元件，它們的作用是使天線回路處于串