集電極電流脈沖寬度培訓(xùn)資料

集電極電流脈沖寬度是集電極直流電源電壓，是基極偏置電壓；為旁路電容，為電源濾波電容；L、C組成并聯(lián)諧振回路，作為集電極負(fù)載回路（或匹配網(wǎng)絡(luò)），該回路又稱為槽路，負(fù)載回路既可以實(shí)現(xiàn)選頻濾波的功能，又實(shí)現(xiàn)阻抗匹配；4.2.1

放大后的信號(hào)通過(guò)變壓器耦合到負(fù)載上(圖(a))或通過(guò)天線(圖（b))向空間輻射。回路的諧振總電阻。圖（c）中的為L(zhǎng)、C

圖4.2.1丙類諧振放大器的電路組成

（放大器工作原理動(dòng)畫(huà)）當(dāng)時(shí)為甲類狀態(tài)；當(dāng)時(shí)為乙類狀態(tài)；當(dāng)時(shí)為丙類狀態(tài)。稱為晶體管的導(dǎo)通電壓。4.2.1放大器的工作狀態(tài)由偏置電壓的大小決定2．電路特點(diǎn)：①電路工作在丙類狀態(tài)。高，流過(guò)晶體管的電流為余弦脈沖；②諧振回路做負(fù)載。其作用是：阻抗匹配，選出余弦脈沖中的基波分量二．工作原理：，且若激勵(lì)電壓所以電路工作在丙類狀態(tài)。4.2.1圖4.2.1丙類諧振放大器的電路組成

電路的工作波形如圖4.2.2所示。晶體管的集電極電流為周期性的余弦脈沖。實(shí)際上，工作在丙類狀態(tài)的晶體管各極電流、、均為周期性余弦脈沖，均可以展開(kāi)為傅立葉級(jí)數(shù)。4.2.1（集電極電流電壓圖解法分析動(dòng)畫(huà)）其中式中，、、、…、分別為集電極電流的直流分量、基波分量、以及各高次諧波分量的振幅。4.2.1……的傅立葉級(jí)數(shù)展開(kāi)式為其中，、、…、為余弦脈沖分解系數(shù)，的關(guān)系曲線。

圖4.2.3給出了導(dǎo)通角與各分解系數(shù)、、…、

由圖可清楚地看到各次諧波分量隨導(dǎo)通角變化的趨勢(shì)。諧波次數(shù)越高，振幅就越小。因此，在諧振功率放大器中只需研究直流功率與基波功率。見(jiàn)附錄二。

圖4.2.3余弦脈沖分解系數(shù)曲線

（余弦脈沖分解系數(shù)曲線動(dòng)畫(huà)）顯然，只要知道電流脈沖的最大值和導(dǎo)通角、就可以計(jì)算、、…、。輸出，即：當(dāng)回路諧振于時(shí)，在回路兩端得到的最大4.2.1為回路等效總電阻，（負(fù)載等效值）式中

結(jié)論：丙類諧振功率放大器，流過(guò)晶體管的各極電流均為余弦脈沖，但利用諧振回路的選頻作用，其輸出電壓仍能反映輸入電壓的變化規(guī)律，即輸出信號(hào)基本上是不失真的余弦信號(hào)，實(shí)現(xiàn)線性放大的功能。圖4.2.4諧振功率放大器的各極電壓、電流波形

4.2.1丙類諧振功率放大器的電流、電壓波形如圖7.2.4所示。（高頻工作時(shí)晶體管電壓電流波形動(dòng)畫(huà)）二．諧振功率放大器的質(zhì)量指標(biāo)

在保證功放管安全工作的條件下，在允許失真的范圍內(nèi)，高效率地輸出足夠大的信號(hào)功率，因此，高頻功率放大器的主要技術(shù)指標(biāo)有：1．電源電壓提供的直流輸入功率4.2.1對(duì)功率放大器的要求是：2．輸出高頻交流功率

3．集電極損耗功率根據(jù)能量守恒定律，集電極損耗功率應(yīng)為4．集電極效率②當(dāng)器件確定時(shí)，一定，增大增大。③當(dāng)增大的時(shí)候（或者減小的時(shí)候），減?。凰栽龃髸r(shí)，讓靜態(tài)工作點(diǎn)降低是提高和的重要途徑。一定時(shí)，越大，越大。結(jié)論：①當(dāng)4.2.24.2.2諧振功率放大器的近似分析方法

一．近似分析方法

近似分析方法（又稱為準(zhǔn)靜態(tài)分析法），所作的近似如下：

近似一：諧振回路具有理想的選頻濾波特性，其上只能產(chǎn)生基波電壓，而其它分量的電壓均可忽略。因而，盡管集電極電流為脈沖波，但是集電極電壓卻是余弦的。

同理，放大器輸入端也接有諧振回路，因而，盡管基極電流為脈沖波，但是加到基極上的電壓卻是余弦波，它們可分別表示為

近似二：功率管的特性用輸入和輸出靜態(tài)特性曲線表示，其高頻效應(yīng)可忽略。根據(jù)和設(shè)定的，便可確定所需的集電極諧振回路的諧振總電阻值4.2.2時(shí)，可先設(shè)定四個(gè)電量、、、的數(shù)值，并將按在上述兩個(gè)近似條件下，分析諧振功率放大器性能間隔給定不同的數(shù)值（例如）則和便是確定的數(shù)值，如圖4.2.5（a）所示。圖4.2.5諧振功率放大器的近似分析方法

為工作路，負(fù)載線)，它是指輸入信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)，由管子的集電極電流與集電極電壓共同決定的動(dòng)態(tài)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。根據(jù)不同間隔上的和值，在以為參變量的輸出特性曲線上找出對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)點(diǎn)和由此確定的值。動(dòng)態(tài)線(DynamicLine）：動(dòng)態(tài)點(diǎn)的連線稱為諧振功率放大器的動(dòng)態(tài)線(又稱（1）動(dòng)態(tài)線在橫軸上的截距是，而非，這是區(qū)別于乙類放大器之處。

（2）在輸入信號(hào)變化一周的過(guò)程中，由晶體管的集電極電流與集電極電壓共同決定的動(dòng)態(tài)點(diǎn)沿著A→B→C→D→C→B→A軌跡移動(dòng)。即動(dòng)態(tài)線是條曲線，管子經(jīng)歷了導(dǎo)通→截止→導(dǎo)通的過(guò)程。4.2.2從圖示的動(dòng)態(tài)線可以看出以下幾點(diǎn)：（諧振功率放大器的近似分析方法動(dòng)畫(huà)）（3）集電極電壓的最大值。若，則在選擇功放管時(shí)，應(yīng)保證集電極與發(fā)射極間4.2.2的擊穿電壓。

（4）丙類放大器是非線性放大器，不適合放大振幅變化的已調(diào)信號(hào)。如圖4.2.6所示。顯然，當(dāng)幅度變化時(shí)，電流導(dǎo)通角不同，造成輸出電流的基波分量振幅不同（與之間是非線性的關(guān)系），使輸出電壓的幅度與輸入電壓的包絡(luò)不成正比，產(chǎn)生了失真。圖4.2.6調(diào)幅波（AM）通過(guò)丙類放大器

7.2.2二．丙類諧振功率放大器的工作狀態(tài)圖4.2.7諧振功率放大器的工作狀態(tài)

4.2.2集電極電流脈沖的寬度主要取決于和的大小，參見(jiàn)圖4.2.2。也就近似一定，幾乎不隨的大小而變化。集電極電流脈沖的最大值由與的交點(diǎn)確定。時(shí)當(dāng)一定時(shí)，集電極電流脈沖寬度（和）當(dāng)圖4.2.7諧振功率放大器的工作狀態(tài)

臨界線：放大管輸出特性曲線上由放大區(qū)進(jìn)入飽和區(qū)的點(diǎn)稱為臨界點(diǎn)?；?yàn)榕R界線的斜率，為臨界線方程。4.2.2臨界點(diǎn)的連線為臨界線，臨界線上滿足，cb端的PN結(jié)導(dǎo)通vBE到達(dá)最大值后，就再也不會(huì)增加了

（1）欠壓（Undervoltage）狀態(tài)的交點(diǎn)交與臨界線的右側(cè)，與交點(diǎn)

確定了集電極電流脈沖的高度。顯然，集電極電流波形如圖7.2.7（b）中曲線①所示，為尖頂?shù)挠嘞颐}沖。4.2.2所示的動(dòng)態(tài)線①所示。如圖4.2.7（a）（較?。ɑ蜉^?。┑那闆r），稱為欠壓工作狀態(tài)。圖4.2.7諧振功率放大器的工作狀態(tài)

（2）臨界（Critical）狀態(tài)的交點(diǎn)交在臨界線上，與

對(duì)應(yīng)的集電極電流脈沖波形如圖4.2.7（b）中曲線②所示，仍然是尖頂?shù)挠嘞颐}沖。4.2.2的動(dòng)態(tài)線②（較大（或較大）。如圖4.2.7（a）所示與交點(diǎn)意味著動(dòng)態(tài)線的斜率減小，這時(shí)正好落在靜態(tài)曲線的臨界點(diǎn)上，這時(shí)放大器的工作工作狀態(tài)稱為臨界狀態(tài)。圖7.2.7諧振功率放大器的工作狀態(tài)

（3）過(guò)壓（Overvoltage）狀態(tài)與的交點(diǎn)交在臨界線的左側(cè)，4.2.2如圖4.2.7（a）所示的動(dòng)態(tài)線③。繼續(xù)增大（或繼續(xù)增大）的情況，由于仍是那個(gè)靜態(tài)特性曲線，所以對(duì)應(yīng)與的動(dòng)態(tài)點(diǎn)必定進(jìn)入飽和區(qū)，并在E點(diǎn)（對(duì)應(yīng)的點(diǎn)）轉(zhuǎn)折，這種工作狀態(tài)稱為過(guò)壓狀態(tài)。

對(duì)應(yīng)的集電極電流脈沖波形如圖4.2.7（b）中曲線③所示，是頂部凹陷的電流脈沖，E點(diǎn)對(duì)應(yīng)電流脈沖的圖4.2.7諧振功率放大器的工作狀態(tài)

波形才會(huì)

電流脈沖出現(xiàn)凹陷是由于集電極負(fù)載性質(zhì)造成的。它的負(fù)載是具有選頻作用的LC并聯(lián)諧振回路，其上只能產(chǎn)生基波余弦電壓，因而只有沿動(dòng)態(tài)線畫(huà)出的出現(xiàn)中間凹陷。4.2.2值，點(diǎn)對(duì)應(yīng)凹陷脈沖的值。圖4.2.7諧振功率放大器的工作狀態(tài)

4.2.3諧振功率放大器的外部特性

由諧振功率放大器的原理分析知：所以，當(dāng)晶體管確定后，放大器的工作狀態(tài)及，，，，與，四個(gè)參量有關(guān)，同時(shí)也影響，也就唯一地確定了。

4.2.3，當(dāng)，，這四個(gè)參量一定時(shí)，工作狀態(tài)一．負(fù)載特性⑵對(duì)工作狀態(tài)的影響：同時(shí)電路的工作狀態(tài)經(jīng)歷了從欠壓狀態(tài)到臨界狀態(tài)又到過(guò)壓狀態(tài)的變化。⑴定義：不變時(shí)，，，變化時(shí)對(duì)放大器工作，，狀態(tài)及，的影響。升高的時(shí)候，可以得到同樣升高，圖4.2.7負(fù)載變化對(duì)放大器工作狀態(tài)的影響⑶對(duì)的影響：欠壓狀態(tài)到臨界狀態(tài)：略微減小，卻幾乎不變，和也幾乎不變。臨界狀態(tài)到過(guò)壓狀態(tài)：迅速下降，曲線出現(xiàn)凹陷，和也迅速下降。如圖4.2.8所示。圖4.2.8負(fù)載變化對(duì)電流脈沖的影響

4.2.3（Re變化時(shí)ic波形波形動(dòng)畫(huà)）圖4.2.9負(fù)載特性

結(jié)論：在臨界狀態(tài)：最大，較高，最佳狀態(tài)；發(fā)射機(jī)末級(jí)。弱過(guò)壓狀態(tài)：最大，接近最大，隨著，平穩(wěn)，中間放大級(jí)；4.2.3⑷負(fù)載特性曲線（對(duì)功率、效率的影響）（放大器的負(fù)載特性動(dòng)畫(huà)）欠壓狀態(tài)：比較低，比較小，且隨著的增大而增大。所以，一般不用，但基極調(diào)幅電路工作于欠壓狀態(tài)。二．放大特性⑴定義：放大特性是指保持，，一定時(shí)，放大器性能隨輸入激勵(lì)電壓的振幅變化的特性。4.2.3⑵對(duì)工作狀態(tài)的影響由零開(kāi)始增加時(shí)，隨著的增大而增大，放大器的工作狀態(tài)經(jīng)歷從欠壓區(qū)、臨界狀態(tài)、最后到過(guò)壓區(qū)的變化過(guò)程，導(dǎo)致集電極電流導(dǎo)通角均隨著以及電流脈沖最大值的增大而增大。⑶對(duì)的影響和高度都隨之增大。如圖4.2.10所示。也會(huì)隨增大，所以脈沖的寬度圖4.2.10

對(duì)集電極電流

的影響

（Vbm變化對(duì)工作狀態(tài)的影響動(dòng)畫(huà)）⑷放大特性曲線：在欠壓狀態(tài)時(shí)，隨的增大而增大，但不成線性關(guān)系。僅當(dāng)處于甲類或乙類工作狀態(tài)時(shí)固定為，此時(shí)和成線形關(guān)系。如圖4.2.11所示。圖4.2.11放大特性曲線

4.2.3（放大特性動(dòng)畫(huà)）⑸應(yīng)用：作為線性放大器和振幅限幅器。如圖4.2.12所示。圖4.2.12放大特性的應(yīng)用

4.2.3（線性放大器和振幅限幅器的作用動(dòng)畫(huà)）三．調(diào)制特性調(diào)制特性是指諧振功率放大器，在保持、不變時(shí)，放大器的性能（、、）跟隨集電極電源電壓或基極偏置電壓變化的特性，前者稱為集電極調(diào)制特性，后者稱為基極調(diào)制特性。4.2.3⑴集電極調(diào)制特性、A．定義：若和固定，輸出電壓振幅隨集電極電壓變化的規(guī)律即集電極調(diào)制特性B．對(duì)工作狀態(tài)的影響：

的變化使靜態(tài)工作點(diǎn)左右平移，從而使欠壓區(qū)內(nèi)的動(dòng)態(tài)線左右平移，動(dòng)態(tài)線的斜率不變，于是工作狀態(tài)在欠壓，臨界，過(guò)壓中轉(zhuǎn)換。（改變對(duì)工作狀態(tài)的影響動(dòng)畫(huà)）

圖4.2.13集電極調(diào)制特性

C．對(duì)的影響：隨著的增大或變小而增大或減小，但是并非線性關(guān)系。

D．調(diào)制特性：在過(guò)壓狀態(tài)時(shí)，隨而單調(diào)變化，此時(shí)，起到了控制作用，即振幅調(diào)制作用4.2.3（集電極調(diào)制特性動(dòng)畫(huà)）E．應(yīng)用：使電路工作在過(guò)壓狀態(tài)，就可以起到振幅調(diào)制作用。集電極調(diào)幅電路及其工作波形4.2.3（集電極調(diào)幅電路動(dòng)畫(huà)）B．對(duì)工作狀態(tài)的影響：當(dāng)由零開(kāi)始增加時(shí)，隨著的增大而增大，放大器的工作狀態(tài)經(jīng)歷從欠壓區(qū)、臨界狀態(tài)、最后到過(guò)壓區(qū)的變化過(guò)程，導(dǎo)致集電極電流導(dǎo)通角以及電流脈沖最大值均隨著的增大而增大。4.2.3⑵基極調(diào)制特性：，A．定義：若和固定，輸出電壓振幅隨基極偏壓變化的規(guī)律成為基極調(diào)制特性（VBB變化對(duì)工作狀態(tài)的影響動(dòng)畫(huà)）圖4.2.14基極調(diào)制特性，圖中過(guò)壓和欠壓位置顛倒了，課本正確

C．對(duì)的影響：在欠壓區(qū)