高频电子线路第三章.ppt

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1、第三章高频功率放大电路第一节概述高频功率放大电路的三个最主要的技术指标是：输出功率、效率和非线性失真。根据放大器集电极电流在输入信号周期内的导通时间，高频功放分为：1、A（甲）类：在输入信号的整个周期内集电极都有电流流通；2、B（乙）类：只有在输入信号的半个周期内集电极有电流流通；3、C（丙）类：在小于输入信号半个周期内集电极有电流流通。根据被放大信号的相对频带的宽窄：1、窄带高频功放：；丙类，LC谐振回路为选频网络；2、宽带高频功放：；甲类，传输线变压器为匹配网络。第二节线性高频功率放大器A类和推挽电路形式的B类高

2、频功放工作在线性放大状态，其输出信号能准确复现非等幅已调输入信号的包络或相位。A类：常用作前级功率放大，保证信号的包络不失真；B类：常用作末级功率放大，保证输出功率和效率。一、A类线性高频功率放大器第三节丙类谐振功率放大电路一、工作原理假定输入信号是单频正弦波,输出回路调谐在输入信号的相同频率上。uBE=VBB+ub=VBB+Ubmcosω0tuCE=VCC+uc=VCC-Ic1mRΣcosω0t=VCC-Ucmcosω0tPD=VCCIC0PC=PD-Po增大输入信号振幅和降低静态工作点是实现大功率高效率的两条重要

3、途径。PD=VCCIC0在Ucm=VCC时效率最高：在乙类工作状态时,集电极电流是在半个周期内导通的尖顶余弦脉冲,可以用傅氏级数展开为:功率放大电路是大信号工作,而在大信号工作时必须考虑晶体管的非线性特性,这样将使分析比较复杂。为简化分析,可以将晶体管特性曲线理想化,即用一条或几条直线组成折线来代替,称为折线近似分析法。集电极电流iC的分段表达式：iC=g(uBE-Uon)uBE≥Uon0uBE＜Uon如果将输入信号在一个周期内的导通情况用对应的导通角度2θ来表示,则称θ为导通角。可见,0°≤θ≤180°。在放大区

4、,iC=g(VBB+Ubmcoswt-Uon)当ωt=θ时,iC=0，可求得:当ωt=0时,iC=ICm,可求得:IC0=ICmα0(θ),Ic1m=ICmα1(θ),Ic2m=ICmα2(θ),…其中α0(θ),α1(θ),α2(θ),…被称为尖顶余弦脉冲的分解系数。波形系数若定义集电极电压利用系数ξ=Ucm/VCC,可以得到集电极效率和输出功率的另一种表达式:增大ξ和g1的值是提高效率的两个措施,增大α1是增大输出功率的措施。然而,增大g1与增大α1是互相矛盾的。导通角θ越小,g1越大,效率越高,但α1却越小

5、,输出功率也就越小。所以要兼顾效率和输出功率两个方面,选取合适的导通角θ。若取θ=70°,此时的集电极效率可达到85.9%,而θ=120°时的集电极效率仅为64%左右。因此,一般以70°作为最佳导通角,可以兼顾效率和输出功率两个重要指标。例3.1在图3.2.3中,若Uon=0.6V,g=10mA／V,ICm=20mA,又VCC=12V,求当θ分别为180°,90°和60°时的输出功率和相应的基极偏压VBB,以及θ为60°时的集电极效率。(忽略集电极饱和压降)解：由图3.2.4可知:α0(60°)=0.22,α1(1

6、80°)=α1(90°)=0.5,α1(60°)=0.38因为Ucm=VCC=12V所以,当甲类工作时(θ=180°),当乙类工作时(θ=90°),当丙类工作时(θ=60°),二、性能分析若丙类谐振功放的输入是振幅为Ubm的单频余弦信号,那么输出单频余弦信号的振幅Ucm与Ubm有什么关系?Ucm的大小受哪些参数影响?iC=-gd(uCE-U0)因为Ic1m=ICmα1(θ)，1负载特性若VBB、VCC和Ubm三个参数固定,RΣ发生变化,动态线、Ucm以及Po、η等性能指标会有什么变化呢?这就是谐振功放的负载特性。晶

7、体管工作在饱和区、放大区和截止区。根据输出电压振幅大小的不同,这三种工作状态分别称为欠压状态、临界状态和过压状态,而放大区和饱和区又可分别称为欠压区和过压区。随着RΣ的逐渐增大,动态线的斜率逐渐减小,由欠压状态进入临界状态,再进入过压状态。在临界状态时,输出功率Po最大,集电极效率η接近最大,所以是最佳工作状态。2放大特性若VBB、VCC、RΣ三个参数固定,输入Ubm变化,此时输出Ucm以及Po、η等性能指标随之变化的规律被称为放大特性。3调制特性(1)基极调制特性若VCC、RΣ和Ubm固定,输出电压振幅Ucm随基

8、极偏压VBB变化的规律被称为基极调制特性。基极调制的目的是使Ucm随VBB的变化规律而变化,所以功放应工作在欠压状态,才能使VBB对Ucm有控制作用。(2)集电极调制特性若VBB、RΣ和Ubm固定,输出电压振幅Ucm随集电极电压VCC变化的规律被称为集电极调制特性。在欠压状态时,当VCC改变时,Ucm几乎不变。在过压状态时,Ucm随VCC而单调