物理學院高頻電子線路g3-3.ppt

1、第二節(jié) 高頻功率放大器的原理與特性,集電極電流：,輸出電壓：,丙諧振功率放大器,輸出功率：,集電極電源供給的直流功率：,集電極損耗功率Pc：,動態(tài)線的斜率：,導通角：,2 高頻功放的工作狀態(tài),高頻諧振功率放大器根據(jù)晶體管是否進入飽和區(qū)可以分為欠壓、 臨界和過壓三種狀態(tài) 。 在動態(tài)線上以uBEmax 或uCEmin與動態(tài)線的交點A判別。,A1工作在欠壓狀態(tài) A2工作在臨界狀態(tài) A3工作在過壓狀態(tài),二、 高頻諧振功率放大器的工作狀態(tài),（1）欠壓狀態(tài),在信號激勵的周期內(nèi)，晶體管始終工作在放大區(qū)和截止區(qū)。 Uc較小，所以稱為欠壓。ic近似為余弦脈沖， Uc 越大輸出功率越大。, Ub變化對Uc、Icm

2、ax影響大。 斜率變化， Icmax幾乎不變，但影響Uc 。,（2）過壓狀態(tài),在信號激勵的周期內(nèi)，晶體管分別工作在飽和區(qū)、放大區(qū)和截止區(qū)。動態(tài)線和臨界飽和線有一段重合,在過壓狀態(tài)，斜率變化，輸出電壓的幅值Uc變化不大。,ic的頂部出現(xiàn)凹陷并在D點達到最小。凹陷越大IC0，IC1越小。 Uc較大，所以稱為過壓。,（3）臨界狀態(tài),在信號激勵的周期內(nèi)，晶體管始終工作在放大區(qū)和截止區(qū)。 ic近似為余弦脈沖。與欠 壓狀態(tài)相比ic略有降低。Uc有所增加。 在臨界狀態(tài)輸出功率最大，效率接近最高，對應(yīng)的負載電阻RL稱為最佳負載電阻，高頻功放一般工作在此狀態(tài)。,三種狀態(tài)的特點： 臨界狀態(tài)的特點是輸出功率最大，效

3、率接近最高， 是最佳工作狀態(tài)，發(fā)射機末級一般設(shè)計成此狀態(tài)。 過壓狀態(tài)特點是負載阻抗變化時，輸出電壓變化小，電壓幅值較大，弱過壓時效率最高，發(fā)射機的中間級和集電極調(diào)幅電路采用此狀態(tài)。 欠壓狀態(tài)的輸出功率和效率都較低，集電極耗損功率較大，負載阻抗變化時，輸出電壓隨之變化，除基極調(diào)幅電路外較少采用。,三、 高頻功放的外部特性 外部特性是指功放的性能隨外部參數(shù)變化的規(guī)律。討論 UCC, UBB, Ub, RL變化對性能的影響。,以上參數(shù)變化會影響動態(tài)線的斜率、導通角、uCEmin、uBEmax，影響功放的工作狀態(tài)和性能。,1高頻功放的負載特性,負載特性是指UBB，Ub，UCC一定，放大器性能隨負載電阻

4、RL變化的特性。,（1）RL增加功放的工作狀態(tài)變化如下：,動態(tài)線的斜率：,欠壓臨界過壓,（2）欠壓狀態(tài)到臨界狀態(tài) RL電流但變化較小， 同時RL電壓，隨RL增加。 （3）臨界狀態(tài)到過壓狀態(tài)， RL電壓，但電壓變化較小， RL電流，且電流變化較大。,UBEmax,臨界點：P1達到最大， 較大，Pc 較小。放大器接近最佳性能。對應(yīng)的RL值稱為匹配負載，用RLcr表示。,（4）匹配負載,2高頻功放的振幅特性 高頻功放的振幅特性是指只改變激勵信號振幅Ub時, 放大器電流、 電壓、 功率及效率的變化特性。,（1）Ub 增加功放的工作狀態(tài)變化如下：,欠壓臨界過壓,3. 高頻功放的調(diào)制特性,U CC 、RL

5、、Ub 不變，放大器性能隨 U BB的變化特性。,（1）基極調(diào)制特性,基極調(diào)幅電路 由基極調(diào)制特性可知基極調(diào)幅應(yīng)工作在欠壓區(qū)。,（2）集電極調(diào)制特性,U BB 、RL、Ub 不變，放大器性能隨 U CC的變化特性。,在B點。,UCC，工作狀態(tài)：過壓、臨界、欠壓。,集電極調(diào)幅電路 由集電極調(diào)制特性可知集電極調(diào)幅應(yīng)工作在過壓區(qū)。,4. 高頻功放的調(diào)諧特性,調(diào)諧特性是指Uc,Ic1,Ic0隨回路電容C變化的特性。,失諧時諧振回路阻抗ZL的模下降，工作狀態(tài)向臨界及欠壓狀態(tài)變化，Ic1,Ic0增加Uc減小。,可按此規(guī)律調(diào)諧電路。用Ic0指示。,失諧時P0增加，PI下降，Pc增大 注意功放管的安全。,1、

6、 放大器工作在欠壓狀態(tài)，隨著負載電阻RL的增大而向臨界狀態(tài)過渡時，放大器的交流輸出電壓Uc將，輸出功率PI將，iCmax將，IC0,IC1將，P0將，將。,2、放大器工作在臨界狀態(tài)，隨著負載電阻RL的增大而向過壓狀態(tài)過渡時，放大器的交流輸出電壓Uc將，輸出功率PI將，iCmax將，IC0,IC1將，P0將，將。,3、一個諧振功率放大器，若要求輸出電壓平穩(wěn)，工作狀態(tài)應(yīng)選在，若要求輸出功率PI最大,工作狀態(tài)應(yīng)選在，若要求兼顧輸出功率和效率，工作狀態(tài)應(yīng)選在，若進行基極調(diào)幅時，工作狀態(tài)應(yīng)選在，若進行集電極極調(diào)幅時，工作狀態(tài)應(yīng)選在。,例21 若設(shè)諧振功率放大器原來工作在臨界狀態(tài)，后來發(fā)現(xiàn)該放大器的性能發(fā)生變化，P1明顯下降，反而增加，不過UCC,Uc,uBEmax卻保持不變，試問此時放大器工作在什么狀態(tài)？并分析其性能變化的原因。,解：,1、仍工作在臨界狀態(tài),UCEmin,uBEmax沒有改變,2、UBB,Ub發(fā)生改變，使導通角變小。,第三節(jié) 高頻功率放大器的高頻效應(yīng),一、高頻晶體管的電流放大倍數(shù),1、 ，低頻工作區(qū)，可以不考慮晶體管電抗元件對外電路的影響。,2、 ，中頻工作區(qū)，需要考慮晶體管結(jié)容對外電路的影響，f上升，電流放大倍數(shù)下降。,3、 ，高頻工作區(qū)，需要考慮晶體管結(jié)容、引線電感、基區(qū)載流子渡越時間造成的不良影響。,二、少數(shù)載流子的渡越時間效應(yīng),在中頻區(qū)和高頻區(qū)功率增益按每倍頻程6d