電子線路高頻非線性部分22

第

2章諧振功率放大器2.2

諧振功率放大器的性能特點(diǎn)2.2.1近似分析方法2.2.2欠壓、臨界和過(guò)壓狀態(tài)2.2.3四個(gè)電壓量對(duì)性能影響的定性討論2.2.1近似分析方法非諧振功放丙類諧振功放集電極負(fù)載純電阻諧振回路，含電抗元件求功率性能圖解法準(zhǔn)靜態(tài)分析法要點(diǎn)求負(fù)載線求動(dòng)態(tài)線

1．使用條件——兩假設(shè)

①

諧振回路濾波特性理想，即盡管集電極、基極電流為脈沖波，但兩回路只產(chǎn)生基波(余弦)電壓，其他分量的電壓均可忽略。有

②

功率管特性用輸入和輸出靜態(tài)特性曲線表示，其參變量采用

vBE(而不是通常的

iB)

。2．分析步驟

圖2–2–1諧振功率放大器的近似分析方法(b)①求動(dòng)態(tài)點(diǎn)，畫(huà)波形；②連動(dòng)態(tài)線，畫(huà)iC

波形；③圖解積分求分量；④計(jì)算功率性能。諧振功率放大器的分析

(1)求動(dòng)態(tài)點(diǎn)，畫(huà)波形圖2–2–1諧振功率放大器的近似分析方法(a)

設(shè)定VBB、Vbm、VCC、Vcm

，將t

按等間隔(t=

0o，15o，

30o，)

給定數(shù)值，由便可確定vBE

和vCE

(圖a)。(2)連動(dòng)態(tài)線，畫(huà)iC

波形：圖2–2–1諧振功率放大器的近似分析方法(b)

根據(jù)vBE

和vCE

值，在輸出特性曲線上(以vBE

為參變量)找對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)點(diǎn)，畫(huà)動(dòng)態(tài)線(動(dòng)態(tài)點(diǎn)的連線)，由此可確定

iC

的波形。不到VCC，因?yàn)閷?dǎo)通角小于(3)

圖解積分求得分量

IC0和Ic1m

諧振電阻(4)

計(jì)算功率性能

四變量VBB、Vbm、VCC、Vcm

不同，iC

的波形和數(shù)值就不同，由此求得的Re

及相應(yīng)的功率性能就不同。應(yīng)了解四變量的影響。2.2.2欠壓、臨界和過(guò)壓狀態(tài)1．當(dāng)VBB、Vbm、VCC

不變，Vcm

由小變大，動(dòng)態(tài)點(diǎn)左移

①欠壓狀態(tài)

Vcm

的取值，使所對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)點(diǎn)均處在放大區(qū)。

②臨界狀態(tài)

Vcm

增大，使

t=

0

所對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)點(diǎn)A處在臨界點(diǎn)，iCmax

略微減小。

③過(guò)壓狀態(tài)

Vcm

繼續(xù)增大，使A(t=

0)動(dòng)態(tài)點(diǎn)處在飽和區(qū)，iC

迅速減小，電流脈沖出現(xiàn)凹陷，Vcm

增大，凹陷加深。諧振功放的工作狀態(tài)2．iC

的平均分量IC0與基波分量Ic1m

iC

脈沖越寬，高度越高，IC0

和Ic1m就越大。如果出現(xiàn)凹陷，則凹陷越深，IC0

和Ic1m

就越小。由此可求功率性能2.2.3四個(gè)電壓量對(duì)性能影響的定性討論一、負(fù)載特性

1．定義

指VBB、Vbm

和

VCC

一定，放大器性能隨Re

的變化特性。2．特性Re的增加勢(shì)必將引起

Vcm

增大(Vcm=ReIcm)

Re

Vcm

vCEmin

功放欠壓過(guò)壓

iC

波形出現(xiàn)凹陷。據(jù)此可以畫(huà)出

Ic0

和Ic1m

隨Re

變化的特性。

諧振功放的負(fù)載特性

3．

Vcm、Po、PD、PC、C

隨Re

變化的曲線圖2-2-4負(fù)載特性

Vcm=ReIc1m

，Po=VcmIc1m/2

PD=VCCIC0，PC=PD－Po

C=Po/PD3．討論

(1)

欠壓區(qū)

Re，iC

脈沖高度略有減小，相應(yīng)的IC0、Ic1m也略有減小，因而Vcm(=ReIc1m)和Po(

)近似線性增大，而PD(=VCCIC0)略有減小，C增大，PC

減小。

(2)過(guò)壓區(qū)

Re

，電流脈沖高度減小，凹陷加深，相應(yīng)的IC0、Ic1m

減小，結(jié)果使Vcm

略有增加，Po、PD

減小，且

Po比

PD減小的慢，從而C

略有增加，PC

略有減小。

(3)匹配負(fù)載

Reopt

Re

=

Reopt

時(shí)，管子工作在臨界狀態(tài)，Po

最大，C

較大，PC

較小，放大器性能接近最佳。此時(shí)的Re

稱為諧振功放的匹配負(fù)載。3．討論

(3)匹配負(fù)載

Reopt

Re

=

Reopt

時(shí)，管子工作在臨界狀態(tài)，Po

最大，C

較大，PC

較小，放大器性能接近最佳。此時(shí)的Re

稱為諧振功放的匹配負(fù)載。二、調(diào)制特性圖2–2–5集電極調(diào)制特性兩種調(diào)制特性：集電極調(diào)制和基極調(diào)制特性。

1．集電極調(diào)制特性

(1)含義

VBB、Vbm

和Re一定，放大器性能隨VCC

變化的特性。(2)調(diào)制特性集電極調(diào)制特性與調(diào)幅電路

①欠壓狀態(tài)：隨VCC減小，集電極電流脈沖高度略有減小，因而IC0和Ic1m

也將略有減小，Vcm(=ReIc1m)也略有減小。

②過(guò)壓狀態(tài)：隨VCC

減小，集電極電流脈沖的高度降低，凹深加深，因而IC0、Ic1m、Vcm

將迅速減小。

(3)

集電極調(diào)幅原理電路

圖中：

——載波——調(diào)制信號(hào)為諧振回路上的輸出電壓。

與諧振功放區(qū)別：集電極回路接入調(diào)制信號(hào)電壓。圖2–2–7集電極調(diào)幅電路令VCC(t)=VCC0+v(t)

作為放大器的等效集電極電源電壓。若要求Vcm(t)

按VCC(t)

的規(guī)律變換，根據(jù)集電極調(diào)制特性，放大器必須在VCC(t)

的變化范圍內(nèi)工作在過(guò)壓狀態(tài)。

2．基極調(diào)制特性

圖2–2–6基極調(diào)制特性

(1)含義

Vbm、VCC、Re

一定，放大器性能隨VBB

變化的特性。(2)調(diào)制特性基極調(diào)制特性與調(diào)制電路當(dāng)

Vbm

一定，VBB

，iC寬度、高度

，IC0

Ic1m

、Vcm

，VCEmin

，放大器欠壓過(guò)壓。過(guò)壓后，隨VBB，iC

寬度、高度

，凹陷加深，IC0和Ic1m、Vcm

均增加緩慢，可認(rèn)為近似不變。(3)基極調(diào)幅原理電路

圖2–2–8基極調(diào)幅電路——基極偏置電壓

使

Vcm

按VBB(t)

的規(guī)律變化，放大器工作在欠壓狀態(tài)。三、放大特性圖2–2–9放大特性

1．含義當(dāng)VBB、VCC

和Re

一定，放大器性能隨

Vbm

變化的特性。

2．特性

固定VBB，增大Vbm

與上述固定Vbm

增大VBB

的情況類似，它們都使iC

的寬度和高度增大，放大器由欠壓進(jìn)入過(guò)壓，圖2–2–9(a)。諧振功放的放大特性(1)諧振功放作為線性功放圖2–2–10(a)

線性功率放大器的作用

為了使輸出信號(hào)振幅Vcm

反映輸入信號(hào)Vbm

的變化，放大器必須在Vbm

變化范圍內(nèi)工作在欠壓狀態(tài)。(2)

諧振功放作為振幅限幅器(AmplitudeLimiter)圖2–2–10(b)

振幅限幅器的作用

作用：將Vbm

在較大范圍內(nèi)的變化轉(zhuǎn)換為振幅恒定的輸出信號(hào)。

特點(diǎn)：根據(jù)放大特性，放大器必須在Vbm

的變化范圍內(nèi)工作在過(guò)壓狀態(tài)，或Vbm

的最小值應(yīng)大于臨界狀態(tài)對(duì)應(yīng)的Vbm

限幅門(mén)限電壓。

若增大Re，Po

減小，放大器實(shí)際工作在過(guò)壓狀態(tài)，可增大VCC(同時(shí)，適當(dāng)增大

Re

或Vbm

或VBB)，需注意管子安全。

實(shí)際上放大器的工作狀態(tài)除了改變

Re

外還可以根據(jù)實(shí)際情況通過(guò)改變VCC、Vbm、VBB

來(lái)判斷，不過(guò)改變Re

較普遍，但不論改變哪個(gè)量都必須保證回路諧振在工作頻率上。四、四個(gè)特性在調(diào)試中的應(yīng)用

在調(diào)