王勇高頻課件第一章

高頻電子線路吉林大學(xué)通信工程學(xué)院1目錄緒論第1章功率電子線路第2章諧振功率放大器第3章正弦波振蕩器

第4章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻第5章角度調(diào)制與解調(diào)2通信系統(tǒng)的組成緒論語(yǔ)音圖像話筒攝像機(jī)功率放大及調(diào)制空間電纜功率放大及解調(diào)揚(yáng)聲器顯像管人3無(wú)線模擬發(fā)送、接收系統(tǒng)方框圖第1章第1章第45章第45章第3章第2章4無(wú)線電通信波段5第1章功率電子線路

1.1功率放大器概述1.2功率放大器的電路組成和工作特性1.3乙類推挽功率放大器1.4整流與直流穩(wěn)壓電路6

功率放大器的特點(diǎn)：

(1)給負(fù)載提供足夠大的功率。(2)大信號(hào)工作。(3)分析方法以圖解法為主。(4)非線性失真矛盾突出。(5)提高效率成為重要的關(guān)注點(diǎn)。(6)功率器件的安全問(wèn)題必須考慮。1.1功率放大器概述7

1.功率放大器的主要指標(biāo)（1）輸出功率Po功率放大器應(yīng)輸出足夠大的輸出功率Po以推動(dòng)負(fù)載工作。（2）效率ηC功率放大器的效率定義為功率放大器的輸出信號(hào)功率Po與直流電源供給功率放大器功率PD之比,用ηC表示，即直流電源供給的功率PD晶體管的管耗PC(PC=PD-Po)結(jié)論：對(duì)于功率放大器，提高效率是一個(gè)重要問(wèn)題。8（3）非線性失真

功率放大器為了獲得足夠大的輸出功率，需要大信號(hào)激勵(lì)，從而使信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍往往超出晶體管的線性區(qū)域，導(dǎo)致輸出信號(hào)失真。因此減小非線性失真，成為功率放大器的又一個(gè)重要問(wèn)題。概括起來(lái)說(shuō)，要求功率放大器在保證晶體管安全運(yùn)用的情況下，獲得盡可能大的輸出功率、盡可能高的效率和盡可能小的非線性失真。

92功率放大器的分類功率放大器根據(jù)功放管導(dǎo)通時(shí)間的長(zhǎng)短（或集電極電流流通時(shí)間的長(zhǎng)短或?qū)ń堑拇笮。?。分?種工作狀態(tài):甲類（A）、乙類（B）、甲乙類（AB）、丙類（C）10（1）甲類工作狀態(tài)。在整個(gè)周期內(nèi)晶體管集電極電流始終是流通的,即導(dǎo)通角θ等于180°

特點(diǎn)：A類工作時(shí)非線性失真小，但注意：直流工作點(diǎn)Q的位置較高(ICQ大)，效率太低，且沒(méi)有收到信號(hào)時(shí)，電源仍供給功率(ICQ≠0)，這些功率將轉(zhuǎn)化為無(wú)用的管耗。11（2）乙類工作狀態(tài)。晶體管的發(fā)射結(jié)在輸入信號(hào)的半個(gè)周期正向運(yùn)用,在另外半個(gè)周期反向運(yùn)用,晶體管半周導(dǎo)電半周截止。集電極電流只在半周內(nèi)隨信號(hào)變化,而在另外半個(gè)周期截止,即導(dǎo)通角θ等于90°。特點(diǎn)：非線性失真雖大(波形只有半周)，但工作點(diǎn)Q選在截止點(diǎn)，直流電流為零，故效率很高，只要在電路結(jié)構(gòu)上加以彌補(bǔ)，非線性失真是可以減小的。12（3）甲乙類工作狀態(tài)。它是介于甲類和乙類之間的工作狀態(tài),靜態(tài)工作點(diǎn)Q較低，靠近截止區(qū)，即發(fā)射結(jié)處于正向運(yùn)用的時(shí)間略超過(guò)半個(gè)周期,小于一個(gè)周期,即導(dǎo)通角θ大于90°小于180°13（4）丙類工作狀態(tài)。工作點(diǎn)Q選在截止區(qū)內(nèi)，晶體管發(fā)射結(jié)處于正向運(yùn)用的時(shí)間小于半個(gè)周期,集電極電流流通的時(shí)間還不到半個(gè)周期,即導(dǎo)通角θ小于90°。主要用于高頻功率放大器中。14在相同激勵(lì)信號(hào)作用下，丙類功放集電極電流的流通時(shí)間最短，一個(gè)周期平均功耗最低，而甲類功放的功耗最高。

η甲<η甲乙<η乙<η丙。

理想情況下，甲類功放的最高效率為50%，乙類功放的最高效率為78.5%，丙類功放的最高效率可達(dá)85%～90%。但丙類功放要求特殊形式的負(fù)載，不適用于低頻。低頻功率放大器只使用前3種工作狀態(tài)。151.2功率放大器的電路組成和工作特性乙類推挽功率放大器的工作原理1.電路結(jié)構(gòu)16

T1為NPN型晶體管,與RL組成射極輸出器;T2為PNP型晶體管,與RL也組成射極輸出器。采用±VCC兩組電源供電。2.工作原理靜態(tài)時(shí),T1、T2都不可能導(dǎo)通,處于截止?fàn)顟B(tài),靜態(tài)工作電流ICQ=0。動(dòng)態(tài)時(shí),當(dāng)輸入信號(hào)正半周,T1導(dǎo)通,T2截止,在RL上給出上半周信號(hào);當(dāng)輸入信號(hào)負(fù)半周,T1截止,T2導(dǎo)通,在RL上給出下半周信號(hào)。在輸入信號(hào)一個(gè)周期里,T1、T2交替工作,在負(fù)載RL上合成一個(gè)完整的輸出波形。173.性能分析（圖解法）畫(huà)負(fù)載線：充分激勵(lì)，盡限運(yùn)用時(shí)：18求性能指標(biāo)：盡限運(yùn)用時(shí)：19盡限運(yùn)用時(shí):電源電壓利用系數(shù):非盡限運(yùn)用20求最大管耗:2122功率管選擇:23

iC1、iC2在開(kāi)始導(dǎo)通的一段時(shí)間里增長(zhǎng)很慢,當(dāng)iC1與iC2相互交替時(shí),（iC1－iC2）的波形和正弦波形相差較大。1.3乙類推挽功率放大電路一、交越失真（交叉失真）結(jié)論：乙類推挽放大器所特有的失真——交越失真。

24

消除交越失真給兩只晶體管的發(fā)射結(jié)加很小的正偏壓,讓兩只晶體管各有一個(gè)很小的電流ICQ流過(guò)。既可以基本上消除交越失真,又不會(huì)對(duì)效率有很大的影響。加正偏壓后,對(duì)應(yīng)負(fù)載電流（iC1－iC2）的波形。25

甲乙類：由于正偏壓較小,靜態(tài)電流很小,所以一般其分析計(jì)算按乙類功率放大器對(duì)待。二極管偏置電路：T0為推動(dòng)級(jí)（驅(qū)動(dòng)級(jí)、激勵(lì)級(jí)、前置級(jí)）甲類D1、D2兩端電壓為T1、T2所需的偏置電壓，克服交越失真。26甲乙類推挽功率放大器加正向偏置的常用形式如圖所示。

(a)R為T2、T3提供偏置電壓，C保證基極B1、B2交流等電位。(b)T4、T5為二極管為功率管提供偏置，二極管交流電阻很小，二極管具有溫度補(bǔ)償作用→高熱穩(wěn)定性(C)VBE倍增偏置電路：T1、R1、R2組成。27

雙電源供電功放,當(dāng)無(wú)輸入信號(hào)時(shí),靜態(tài)輸出電位為零,負(fù)載RL可直接連到功放電路輸出端,不需要輸出耦合電容,因此這種電路又稱OCL（OutputCapacitorLess）電路。優(yōu)點(diǎn)（1）調(diào)R1、R2比值→調(diào)偏置（2）R1引入電壓反饋，使“輸出電阻”很小，不影響交流傳輸。（3）具有熱補(bǔ)償作用。28二、單電源供電的互補(bǔ)推挽電路（OTL）

靜態(tài)：O點(diǎn)電位，電容C的直流電壓為VCC/2，動(dòng)態(tài)：當(dāng)T1導(dǎo)通、T2截止時(shí)，VCC給負(fù)載RL提供電流；當(dāng)T1截止、T2導(dǎo)通時(shí)，電容C充當(dāng)T2的電源。C足夠大，電容電壓可以保持基本恒定VCC/2。負(fù)載得到的交流電壓振幅的最大值為結(jié)論：?jiǎn)坞娫垂╇婋娐返刃閂CC/2和-VCC/2的雙電源供電電路29三、準(zhǔn)互補(bǔ)推挽電路組成復(fù)合管的原則有以下幾點(diǎn)：(1)電流流向要一致。(2)各極電壓必須保證所有管子工作在放大區(qū)。(3)因?yàn)閺?fù)合管的基極電流iB等于第一個(gè)管子的iB1，所以復(fù)合管的性質(zhì)取決于第一個(gè)晶體管的性質(zhì)。30R1和R2作用：分流反向飽和電流而加的電阻目的：提高功放的溫度穩(wěn)定性。準(zhǔn)互補(bǔ)功率放大器31四、保護(hù)電路

管耗PC過(guò)大將導(dǎo)致功放管損壞,限制管耗可有效地保護(hù)功放管。限制管耗的常用方法是限制流過(guò)功效管集電極的電流（即輸出電流Io）正常情況下,保護(hù)電路不起作用。321.4整流與直流穩(wěn)壓電路

直流穩(wěn)壓電源的基本任務(wù)是將電力網(wǎng)交流電壓變換為電子設(shè)備所需要的穩(wěn)定的直流電源電壓。33一、整流濾波電路

利用二極管的單向?qū)щ娦阅芸蓪?shí)現(xiàn)整流。常用的整流電路有半波整流、全波整流、橋式整流和倍壓整流。1.半波整流34加濾波電容的半波整流濾波電路平均分量為輸出整流電流輸出整流電壓增大→紋波電壓減小→濾波能力提高352全波整流電路363.橋式整流電路37加濾波電容的橋式整流電路38三種整流濾波電路性能比較1.輸出整流電壓：全波、橋式比半波大2.輸出整流電流：3.紋波電壓：全波、橋式比半波小4.二極管承受的最大反向電壓（二極管對(duì)耐壓的要求）：半波：2V2m；全波：2V2m；橋式：V2m

流過(guò)二極管的平均電流（二極管最大整流電流）；半波：全波、橋式結(jié)論：全波和橋式性能比半波電路好，而橋式比全波簡(jiǎn)單，應(yīng)用最廣。39二、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路目的：