非諧振功率放大器課件

第一章非諧振功率放大器§1-1功率放大器概述一、功放的任務(wù)與功率管安全工作條件1.

任務(wù)：功率管在安全工作的條件下，非線性失真在允許的范圍內(nèi)，高效率地輸出大的功率。2.功率管安全工作的條件PCmax≤PCM

vCEmax≤V(BR)CEOiCmax≤ICM二、功率放大器的分類

按負(fù)載性質(zhì)分純阻負(fù)載（非諧振功放）電抗性負(fù)載（諧振功放）甲類單管（變壓器耦合）乙類推挽（變壓器耦合）無輸出變壓器（OTL或OCL）集成功放寬帶高頻功率放大器（傳輸線變壓器）線性諧振功放丙類諧振功放高效率功放（丁類、戊類、己類）三、功率放大器能量關(guān)系電源供給功率集電極輸出功率集電極平均管耗集電極效率傳輸效率放大器效率四、分析方法（圖解法）1.變壓器耦合甲類單管功率放大器電路及各元件作用原理電路各元件的作用交流負(fù)載RL’

若RT1=RT2=0

若RT1，RT2≠0（或其中有一不為零）與交流放大器的區(qū)別1）確定靜態(tài)工作點(diǎn)Q求IBQ確定直流負(fù)載線2.圖解分析2.圖解分析5）匹配、充分激勵(lì)的概念匹配：工作點(diǎn)Q處在交流負(fù)載線的中心充分激勵(lì)（不匹配）：工作點(diǎn)確定→為獲得最大輸出功P’omax(不失真)→對應(yīng)最大激勵(lì)信號時(shí)的狀態(tài)匹配并充分激勵(lì)：最大輸出功率Pomax>P’omax

3.能量估算電源供給功率集電極輸出功率集電極平均管耗集電極效率4.結(jié)論1）一旦電路確定，甲類單管功放PD為恒值。若vi=0，則PCmax=PD2）匹配情況下，匹配負(fù)載值是唯一的；在匹配并充分激勵(lì)的情況下：4）欲想提高Pomax’主要受到PCM限制

3）PO大小與交流負(fù)載RL’及工作點(diǎn)Q有關(guān)

§1-2乙類推挽功率放大器一、變壓器耦合乙類推挽電路1）原理電路一、變壓器耦合乙類推挽電路（續(xù)1）2）工作原理令VBE(on)=03）元件作用Tr1完成兩管交替導(dǎo)通Tr2完成阻抗匹配和上下波形的合成，形成完整的正弦波。一、變壓器耦合乙類推挽電路（續(xù)2）5）安全工作條件提高P’omax主要受到V(BR)CEO和ICM的限制一、變壓器耦合乙類推挽電路（續(xù)4）6）非線性失真—交叉失真（或交越失真）現(xiàn)象原因：設(shè)VBE(on)=0，實(shí)際VBE(on)≠0

措施：對T1

，T2發(fā)射結(jié)適當(dāng)加入正偏壓一、變壓器耦合乙類推挽電路（續(xù)5）

(a)產(chǎn)生交叉失真(b)克服交叉失真

(c)輸出電流的波形7）存在問題及解決途徑問題：解決途徑去掉Tr2

→OTL電路一、變壓器耦合乙類推挽電路（續(xù)6）1.OTL電路（續(xù)1）2)互補(bǔ)對稱的OTL電路及工作原理原理：圖解分析：電路：A1.OTL電路（續(xù)2）3)OTL電路存在的問題措施：a)在末級兩管射極加入反饋電阻存在交叉失真采用形式:a)

R與D1,D2串聯(lián)，VB2B3≥VBE2(on)+VBE3(on)b)加一電阻R，R兩端并聯(lián)一只大容量的交流旁路電容c)恒壓偏置電路措施：可在兩管B2～B3之間加適當(dāng)正偏壓直接耦合導(dǎo)致工作點(diǎn)漂移b)采用二級電壓并聯(lián)負(fù)反饋1.OTL電路（續(xù)3）3)OTL電路存在的問題（續(xù)）難選擇到互補(bǔ)對稱管措施：采用復(fù)合管替代末級互補(bǔ)對稱管不能充分利用末級互補(bǔ)對稱管原因：推動(dòng)級T1工作在甲類，R直負(fù)=RC>R交=RC//Ri3

措施：引入自舉電路，使R交負(fù)>R直負(fù)

1.OTL電路（續(xù)5）5)能量估算6)調(diào)整波形出現(xiàn)交叉失真（調(diào)RW）靜態(tài)VA=

（調(diào)R1,R3）2.OCL電路1)電路：2)原理：與OTL電路相同3)與OTL不同：CL去掉，改成兩個(gè)電源VCC供電調(diào)整：（靜態(tài)時(shí)）使VA=0(V)，IL=0A二、舉例：DG4100集成功放芯片2.框圖差分輸入(單入、單出）電流串聯(lián)負(fù)反饋I電流串聯(lián)負(fù)反饋II準(zhǔn)互補(bǔ)對稱的

OTL電路vivo兩級電流負(fù)反饋放大電平移位前置電壓放大對激勵(lì)信號放大§1-4寬帶高頻功放和功率合成技術(shù)一、傳輸線變壓器1.結(jié)構(gòu)與性能結(jié)構(gòu)：分解二根導(dǎo)線（傳輸線）可為同軸線、平行線、雙絞線、高強(qiáng)度漆包線變壓器性能：一、傳輸線變壓器2.工作原理端口電壓相等例：1:1倒相器Ri

:RL=1:1Vi=V，Vo=-V流過傳輸線電流大小相等，方向相反一、傳輸線變壓器3.常用的傳輸線變壓器1)

1:1倒相器2)

1:1平衡與不平衡變換器i)1:1平衡變不平衡變換器ii)1:1不平衡變平衡變換器一、傳輸線變壓器3.常用的傳輸線變壓器（續(xù)1）3)

m:1傳輸線變壓器一般構(gòu)成原則：

n個(gè)1:1理想的傳輸線變壓器與一根短路線始端相串，終端相并稱為m:1傳輸線變壓器m=(1+n)2n

:n

個(gè)1:1理想傳輸線變壓器1:一根短路線其中一、傳輸線變壓器3.常用的傳輸線變壓器（續(xù)2）4)

1:m傳輸線變壓器一般構(gòu)成原則：

n個(gè)1:1理想的傳輸線變壓器與一根短路線始端相并，終端相串稱為1:m傳輸線變壓器m=(1+n)2n

:n

個(gè)1:1理想傳輸線變壓器1:一根短路線其中一、傳輸線變壓器4.存在問題

1)

阻抗比不能實(shí)現(xiàn)任意比值

2)

頻帶寬，諧波分量多，導(dǎo)致非線性失真可用平衡推挽抵消偶次諧波分量二、寬帶功率合成技術(shù)1.寬帶功率合成的涵義它指用傳輸線變壓器構(gòu)成混合網(wǎng)絡(luò)作為功率放大器的極間耦合網(wǎng)絡(luò)或多級這樣放大器級聯(lián)實(shí)現(xiàn)功率合成或分配的技術(shù)。用4:1或1:1傳輸線變壓器構(gòu)成混合的網(wǎng)絡(luò)稱為魔T型網(wǎng)絡(luò)。二、寬帶功率合成技術(shù)2.特點(diǎn)

1)若有幾個(gè)功放，每個(gè)對負(fù)載提供功率為P，則n個(gè)對負(fù)載提供功率為nP。

2)

n個(gè)功放之間彼此相互隔離，若其中一個(gè)損壞，不影響其他功放正常工作。

二、寬帶功率合成技術(shù)3.魔T型網(wǎng)絡(luò)

1)用4:1或1:4傳輸線變壓器構(gòu)成的魔T型網(wǎng)絡(luò)

i)魔T型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

ii)理想魔T網(wǎng)絡(luò)條件設(shè)1:4或4:1特性阻抗為R，則理想魔T網(wǎng)絡(luò)二、寬帶功率合成技術(shù)3.魔T型網(wǎng)絡(luò)（續(xù)1）

1)用4:1或1:4傳輸線變壓器構(gòu)成的魔T型網(wǎng)絡(luò)

iii)魔T網(wǎng)絡(luò)可等效為：二、寬帶功率合成技術(shù)3.魔T型網(wǎng)絡(luò)（續(xù)2）

2)用兩個(gè)1:1傳輸線變壓器構(gòu)成的魔T網(wǎng)絡(luò)i)結(jié)構(gòu)ii)

理想魔T網(wǎng)絡(luò)條件設(shè)1:1傳輸線變壓器的特性阻抗為R，則理想魔T網(wǎng)絡(luò)二、寬帶功率合成技術(shù)3.魔T型網(wǎng)絡(luò)（續(xù)3）

3)理想魔T網(wǎng)絡(luò)性能

i)功率合成同相合成反相合成同相功率合成反相功率合成二、寬