丁類集成寬放

關(guān)于丁類集成寬放3.4丁類諧振功率放大器主要要求：

了解提高放大器效率的方法。了解丁類諧振功放的工作原理。第2頁,共32頁，2024年2月25日，星期天一、提高功放效率的方法提高功放效率的方法：

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tuCEO1.減小θ2.減小iCuCE丙類；有限制各種高效率諧振功放的設(shè)計基礎(chǔ)例如丁類要減小PC第3頁,共32頁，2024年2月25日，星期天提高功放效率的方法：

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tuCEO1.減小θ2.減小iCuCE要減小PC一、提高功放效率的方法使放大器工作于開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)晶體管導(dǎo)通iC≠0時，uCE最小，約為零；而當(dāng)uCE≠0時，晶體管截止，iC=0。因此，iCuCE很小，理想情況下效率可達(dá)100%。思路第4頁,共32頁，2024年2月25日，星期天二、丁類諧振功率放大器有電壓開關(guān)型和電流開關(guān)型兩類+ui–+ub1––ub2++uo–RLCAL電壓開關(guān)型丁類功放原理圖+VCCV1V2V1、V2兩管同類型且特性相同兩管的激勵電壓ub1和ub2大小相等，極性相反。兩管的負(fù)載是L、C、RL構(gòu)成的串聯(lián)諧振回路第5頁,共32頁，2024年2月25日，星期天+ui–+ub1––ub2++uo–RLCAL電壓開關(guān)型丁類功放原理圖+VCCV1V2工作原理：設(shè)ui為足夠大的正弦波，則兩管輪流飽和導(dǎo)通。當(dāng)V1管飽和導(dǎo)通時，uA=VCC–UCE(sat)當(dāng)V2管飽和導(dǎo)通時，uA=UCE(sat)因此uA為方波電壓，其幅值為[VCC–2UCE(sat)]

tuAOVCCUCE(sat)二、丁類諧振功率放大器第6頁,共32頁，2024年2月25日，星期天+ui–+ub1––ub2++uo–RLCAL電壓開關(guān)型丁類功放原理圖+VCCV1V2工作原理：當(dāng)回路調(diào)諧于輸入信號頻率，且Q值足夠高時，只有uA中的基波分量能在回路中產(chǎn)生電流io，因此負(fù)載RL上得到不失真的輸出電壓uo

。

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tuoOiouo二、丁類諧振功率放大器第7頁,共32頁，2024年2月25日，星期天+ui–+ub1––ub2++uo–RLCAL電壓開關(guān)型丁類功放原理圖+VCCV1V2工作原理：io只能由V1和V2管分別導(dǎo)通時的iC1

、iC2合成。iC1

、iC2為半波電流

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tiC2OiC1iC2二、丁類諧振功率放大器第8頁,共32頁，2024年2月25日，星期天+ui–+ub1––ub2++uo–RLCAL電壓開關(guān)型丁類功放原理圖+VCCV1V2工作原理：可見：丁類諧振功放中的兩管均工作于開關(guān)狀態(tài)，它們均為半周導(dǎo)通、半周截止。導(dǎo)通時，電流為半個正弦波，但管壓降約為零；截止時，管壓降很大，當(dāng)電流為零，因此管耗很小，功放效率很高。

tuAOVCCUCE(sat)io

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tiC2OiC1iC2二、丁類諧振功率放大器第9頁,共32頁，2024年2月25日，星期天丁類諧振功放的問題及其措施：高頻工作時，由于管子結(jié)電容和電路分布電容的影響，uA的波形有一定的上升沿和下降沿，因而產(chǎn)生較大的動態(tài)管耗。頻率越高，動態(tài)管耗在總管耗中的影響越大，致使效率大大下降。因此丁類諧振功放的效率受到管子開關(guān)特性的限制。戊類諧振功放：在丁類諧振功放的基礎(chǔ)上改進。采用

特殊設(shè)計的輸出回路，以保證uCE為

最小值的一段時間內(nèi)才有iC流通。第10頁,共32頁，2024年2月25日，星期天3.4丁類高頻功率放大電路總結(jié)丁類功率放大電路如圖所示:V1、V2各飽和導(dǎo)通半周，盡管導(dǎo)通電流很大，但相應(yīng)的管壓降很小，這樣每管的管耗就很小，放大器的效率也很高。丁類放大電路中，三極管處于開關(guān)狀態(tài);在理想情況下，丁類高頻功率放大電路的效率可達(dá)100%，實際情況下也可達(dá)90%左右。第11頁,共32頁，2024年2月25日，星期天3.5集成高頻功率放大電路及應(yīng)用簡第12頁,共32頁，2024年2月25日，星期天微帶線又稱微帶傳輸線決定電性能：絕緣板的介電系數(shù)和厚度H、帶狀導(dǎo)體寬度W實際使用時,微帶線是采用雙面敷銅板,在上面作出各種圖形,構(gòu)成電感、電容等各種微帶元件,從而組成諧振電路、濾波器以及阻抗變換器等。第13頁,共32頁，2024年2月25日，星期天典型應(yīng)用電路第14頁,共32頁，2024年2月25日，星期天

圖3.5.3是TW-42超短波電臺中發(fā)信機高頻功放部分電路圖。此電路采用了日本三菱公司的高頻集成功放電路M57704H。TW-42電臺是采用頻率調(diào)制,工作頻率為4577MHz～458MHz,發(fā)射功率為5W。由圖3.5.3可見,輸入等幅調(diào)頻信號經(jīng)M57704H功率放大后,一路經(jīng)微帶線匹配濾波后,再經(jīng)過V115送多節(jié)LC的π型網(wǎng)絡(luò),然后由天線發(fā)射出去；另一路經(jīng)V113、V114檢波,V104、V105直流放大后,送給V103調(diào)整管,然后作為控制電壓從M57704H的第②腳輸入,調(diào)節(jié)第一級功放的集電極電源,可以穩(wěn)定整個集成功放的輸出功率。第二三級功放的集電極電源是固定的138V。M57704應(yīng)用電路說明第15頁,共32頁，2024年2月25日，星期天3.6寬帶高頻功率放大器寬帶高頻功率放大電路采用非調(diào)諧寬帶網(wǎng)絡(luò)作為匹配網(wǎng)絡(luò),能在很寬的頻帶范圍內(nèi)獲得線性放大。常用的寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)是傳輸線變壓器,它可使功放的最高頻率擴展到幾百兆赫甚至上千兆赫,并能同時覆蓋幾個倍頻程的頻帶寬度。由于無選頻濾波性能,故寬帶高頻功放只能工作在非線性失真較小的甲類或乙類狀態(tài),效率較低。所以,寬帶高頻功放是以犧牲效率來換取工作頻帶的加寬。第16頁,共32頁，2024年2月25日，星期天3.6.1傳輸線變壓器第17頁,共32頁，2024年2月25日，星期天普通變壓器上、下限頻率的擴展方法是相互制約的。為了擴展下限頻率,就需要增大初級線圈電感量,使其在低頻段也能取得較大的輸入阻抗,如采用高導(dǎo)磁率的高頻磁芯和增加初級線圈的匝數(shù),但這樣做將使變壓器的漏感和分布電容增大,降低了上限頻率；為了擴展上限頻率,就需要減小漏感和分布電容,減小高頻功耗,如采用低導(dǎo)磁率的高頻磁芯和減少線圈的匝數(shù),但這樣做又會使下限頻率提高。傳輸線變壓器是基于傳輸線原理和變壓器原理二者相結(jié)合而產(chǎn)生的一種耦合元件。它是將傳輸線(雙絞線、帶狀線或同軸線等)繞在高導(dǎo)磁率的高頻磁芯上構(gòu)成的,以傳輸線方式與變壓器方式同時進行能量傳輸。3.6.1傳輸線變壓器第18頁,共32頁，2024年2月25日，星期天利用圖3.6.1所示一種簡單的1∶1傳輸線變壓器,可以說明這種特殊變壓器能同時擴展上、下限頻率的原理。在圖3.6.1中,(a)圖是結(jié)構(gòu)示意圖,(b)圖和(c)圖分別是傳輸線方式和變壓器方式的工作原理圖,(d)圖是用分布電感和分布電容表示的傳輸線分布參數(shù)等效電路。在以傳輸線方式工作時,信號從①、③端輸入,②、④端輸出。如果信號的波長與傳輸線的長度可以相比擬,兩根導(dǎo)線固有的分布電感和相互間的分布電容就構(gòu)成了傳輸線的分布參數(shù)等效電路。若傳輸線是無損耗的,則傳輸線的特性阻抗Zc=傳輸線變壓器第19頁,共32頁，2024年2月25日，星期天其中ΔL、ΔC分別是單位線長的分布電感和分布電容。當(dāng)Zc與負(fù)載電阻RL相等,則稱為傳輸線終端匹配。在此無耗、匹配情況下,若傳輸線長度l與工作波長λ相比足夠小(l＜λmin／8)時,可以認(rèn)為傳輸線上任何位置處的電壓或電流的振幅均相等,且輸入阻抗Zi=Zc=RL,故為1∶1變壓器?？梢?此時負(fù)載上得到的功率與輸入功率相等且不因頻率的變化而變化。在以變壓器方式工作時,信號從①、②端輸入,③、④端輸出。由于輸入、輸出線圈長度相同,從圖(c)可見,這是一個1∶1的反相變壓器。傳輸線變壓器第20頁,共32頁，2024年2月25日，星期天當(dāng)工作在低頻段時,由于信號波長遠(yuǎn)大于傳輸線長度,分布參數(shù)很小,可以忽略,故變壓器方式起主要作用。由于磁芯的導(dǎo)磁率高,所以雖傳輸線較短也能獲得足夠大的初級電感量,保證了傳輸線變壓器的低頻特性較好。當(dāng)工作在高頻段時,傳輸線方式起主要作用,在無耗匹配的情況下,上限頻率將不受漏感、分布電容、高導(dǎo)磁率磁芯的限制。而在實際情況下,雖然要做到嚴(yán)格無耗和匹配是很困難的,但上限頻率仍可以達(dá)到很高。由以上分析可以看到,傳輸線變壓器具有良好的寬頻帶特性。傳輸線變壓器第21頁,共32頁，2024年2月25日，星期天

傳輸線變壓器的功能

1、平衡不平衡電路的轉(zhuǎn)換第22頁,共32頁，2024年2月25日，星期天與普通變壓器一樣,傳輸線變壓器也可以實現(xiàn)阻抗變換,但由于受結(jié)構(gòu)的限制,只能實現(xiàn)某些特定阻抗比的變換。圖3.6.4給出了一種4∶1傳輸線阻抗變換器的原理圖。圖3.6.5給出了一種1∶4傳輸線阻抗變換器的原理圖。2、阻抗變換第23頁,共32頁，2024年2月25日，星期天利用多個功率放大電路同時對輸入信號進行放大,然后設(shè)法將各個功放的輸出信號相加,這樣得到的總輸出功率可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單個功放電路的輸出功率，這就是功率合成技術(shù)。利用功率合成技術(shù)可以獲得幾百瓦甚至上千瓦的高頻輸出功率。理想的功率合成器不但應(yīng)具有功率合成的功能,還必須在其輸入端使與其相接的前級各率放大器互相隔離,即當(dāng)其中某一個功率放大器損壞時,相鄰的其它功率放大器的工作狀態(tài)不受影響,僅僅是功率合成器輸出總功率減小一些。圖3.6.6給出了一個功率合成器原理方框圖。3.6.2功率合成第24頁,共32頁，2024年2月25日，星期天功率合成器的原理框圖第25頁,共32頁，2024年2月25日，星期天由圖可見,采用7個功率增益為2,最大輸出功率為10W的高頻功放,利用功率合成技術(shù),可以獲得40W的功率輸出。其中采用了三個一分為二的功率分配器和三個二合一的功率合成器。功率分配器的作用在于將前級功放的輸出功率平分為若干份,然后分別提供給后級若干個功放電路。利用傳輸線變壓器可以組成各種類型的功率分配器和功率合成器,且具有頻帶寬、結(jié)構(gòu)簡單、插入損耗小等優(yōu)點,然后可進一步組成寬頻帶大