谐振功率放大器动态特性分析

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1、第二章射频电子系统中的放大器设计2.2高频谐振功率放大器（2.2.1～2.2.6）上节内容回顾与扩展谐振功率放大器功能：将直流功率转换为交流信号功率。主要指标：输出功率与效率分析方法：折线近似分析法。(大信号)工作状态：丙类大信号的非线性状态（非线性失真）上节内容回顾与扩展谐振功率放大器的主要技术指标高效率、大输出功率。谐波、杂散波。4甲、乙、丙类三种工作状态下的转移特性分析为了实现丙类工作，基极偏量电压UBB应设置在功率管的截止区。上节内容回顾与扩展谐振功率放大器5丙类工作状态导通角定义为集电极电流在一个周期内导通时间的一半

2、。丙类－上节内容回顾与扩展谐振功率放大器6采用LC谐振回路滤除丙类工作时产生的众多高次谐波分量实现阻抗匹配丙类工作效率高上节内容回顾与扩展谐振功率放大器上节内容回顾与扩展谐振功率放大器原理输入、输出方程？ic从原理图可以看出，谐振高频功率放大器的特点是：1、为了提高效率，放大器常工作于丙类状态，晶体管发射结为负偏置，由VBB来保证。流过晶体管的电流为失真的脉冲波形；2、负载为谐振回路，除了确保从电流脉冲波中取出基波分量，获得正弦电压波形外，还能实现放大器的阻抗匹配。ωlowhigh3ωnω2ω0VBZ上节内容回顾与扩展谐振功率放

3、大器的折线分析法VBZ理想化晶体管的导通电压或称截止电压。gc正向传输特性的斜率该斜线称为饱和临界线，其斜率为gcr9丙类状态下的转移特性集电极电流是一串周期重复的脉冲序列，脉冲宽度小于半个周期。折线近似分析法：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。102.5丙类高频谐振放大器－性能分析iC的傅里叶级数展开:—n次谐波的分解系数假设LC谐振回路具有理想滤波特性，也即谐振回路调谐于基波，对基波呈现大的阻抗

4、，而对其他分量呈现的阻抗很小。112.5丙类高频谐振放大器－性能分析假设：谐振回路具有较好滤波特性。各谐波电压相对基波电压很小，可忽略不计。谐振电阻：直流功率：输出功率：其中损耗功率：集电极效率：集电极电源电压利用系数：因此导通角决定了上节内容回顾与扩展谐振功率放大器的折线分析法尖顶余弦电流分解系数图倍频器：2倍频器，3倍频器。谐振功率放大器的分析上节内容回顾与扩展上节内容回顾与扩展谐振功率放大器的动态特性集电极效率ηc和输出功率Po是否能最佳实现最终取决于功放的电路参数Rp和电压VBB、Vb、VCC。分析四个参数Rp和电压VC

5、C、VBB、Vb的变化对工作状态的影响，即谐振功放的动态特性，从而阐明各种工作状态的特点，为工作状态的调整提供参考。上节内容回顾与扩展谐振功率放大器的动态特性A(Vcemin，Vbemax)Q（Vcc,IQ）虚拟的静态工作点IQ=gc(VBB-VBZ)V0gd用截距法画动态负载线。用两点（A,Q）确定动态负载线。vceicVo•AVCC•QVcm1vcemingdV02.2.3高频谐振功放的动态特性1、动态负载线0VbemaxA(Vcemin，Vbemax)Q（Vcc,IQ）虚拟的静态工作点IQ=gc(VBB-VBZ)建立由Rp

6、和VCC、VBB、Vb所表示的输出动态负载曲线。（Ic与Uce的关系曲线。）vceicVo•AVCC•QVcm1vcemingdV02.2.3高频谐振功放的动态特性1、动态负载线B当RP时，2.2.3高频谐振功放的动态特性2.2.3高频谐振功放的动态特性一、负载特性vBEiC•VBB•VBZvbeiCgCVbm•vbemaxiCmaxvceiCVCC•Qvcemin1Vcesgd•vbemax•••过压区临界区欠压区vbemaxA1A5A3A4A2•V0V0V0RP变化对集电极余弦脉冲的影响2.2.3高频谐振功放的动态特性一、负

7、载特性2.2.3高频谐振功放的动态特性一、负载特性欠压过压0临界Rp欠压过压0临界Rp欠压、过压、临界三种工作状态的特点：欠压：恒流，Vcm变化，Po较小，ηc低，Pc较大；过压：恒压，Icm1变化，Po较小，ηc可达最高；临界：Po最大，ηc较高；最佳工作状态发射机末级中间放大级恒流源恒压源2.2.3高频谐振功放的动态特性二、调制特性（1）集电极调制特性（Vcc的影响）不变不变不变不变不变不变不变负载线斜率不变或2.2.3高频谐振功放的动态特性二、调制特性（1）集电极调制特性（Vcc的影响）2.2.3高频谐振功放的动态特性二、

8、调制特性（1）集电极调制特性（Vcc的影响）2.2.3高频谐振功放的动态特性二、调制特性（1）集电极调制特性（Vcc的影响）2.2.3高频谐振功放的动态特性二、调制特性（2）基极调制特性（VBB的影响）向正向增加增加下降增加增加下降下降虚拟工作点电流下降虚拟工作