高频电子线路第五章(new).ppt

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1、高频与射频线路第五章高频功率放大器学习内容掌握高频功率放大器的工作原理；掌握高频功率放大器的折线近似分析法；掌握高频功率放大器的电路组成原则与匹配网络的计算；了解倍频器的工作原理。5.1概述放大高频大信号获得足够大的发射功率无线发射机无线接收机高效率输出高功率输出低频功放高频功放工作频率音频高频、射频带宽超宽带窄带、宽带负载纯电阻LC谐振回路工作状态甲类或乙类丙类高频（谐振）功放与低频功放的区别高频小信号放大器高频功放电路性质线性非线性应用射频放大器、功放推动级发射机末端功率放大放大器类型甲类丙类集电极输出波形与输入信号一

2、致余弦脉冲作用信号波形放大、传输将电源的能量尽可能以信号的形式输出主要技术指标增益、噪声输出功率、效率高频功放与高频小信号放大器的比较β0高频功放工作在大信号非线性状态，晶体管的小信号等效电路的分析方法已不适用，所以分析方法一般利用晶体管的静态特性曲线，通常所说的静态特性曲线是指低频区。低频区：中频区：高频区：5.2谐振功率放大器工作原理故高频区或中频区的分析和计算是相当困难,本节将从低频区的静态特性来解析晶体管的高频功放的工作原理。+－+－+－+－高频放大器的工作状态：功放基本电路当，即，集电极电路导通，放大器工作，在这

3、一小段时间对应相角，称为集电极电流流通角。vBiCiC这一小段时间对应相角把这段相角记为,称为流通角，所以称为半流通角，也称截止角或通角。00甲类：集电极整个周期都导通，甲类放大器工作状态0Class-AAmplifier30乙类：集电极只有半个周期导通，乙类放大器工作状态03Class-BAmplifiervBiCiC003Class-CAmplifier丙类放大器工作状态丙类：集电极少于半个周期导通，放大器静态工作点决定工作状态余弦脉冲5.2.1获得高效率所需要的条件功放主要技术要求：高输出功率和高效率设法降低就可以提

4、高功放的效率功放工作于丙类的原因根据能量守恒定律：（5.2.1）式中：直流电源供给的直流功率；交流输出信号；集电极耗散功率。效率：（5.2.2）由上式可得：举例：如果（甲类放大器），由上式可得；如果（丙类放大器），由上式可得。（5.2.3）结论：对同一个晶体管，集电极耗散相同的条件下，当由20％提高到75％时，输出功率提高12倍。当然，此时输入直流功率要相应提高，增加输出功率。甲类放大器：乙类放大器：丙类放大器：晶体管发射极电压与电流瞬时功率为和的乘积+－如果使只有在最低的时候通过，则集电极耗散功率会大为减小，因此当集电极

5、电流为脉冲状时，集电极耗散功率可以达到最小。大时，小，小，效率高余弦脉冲可以看作是多个频率分量的叠加是周期信号可分解为傅里叶级数：可视为这些波形信号的叠加（5.2.7）例题5.2.1表明回路阻抗：各次谐波与基频相比可忽略（短路）和不变，增大减小，效率更高若取值过小，输出功率的绝对值太小；输出功率与效率是矛盾，根据实验折中，通常取：丙类功放各部分电压与电流关系在流通角内：设输入信号的振幅为：即：当时，推得：（5.3.8）（5.3.4）（5.3.6）（5.3.7）当时，将式（5.3.6）与式（5.3.7）相减：（5.3.9）（

6、5.3.10）将上两式相除，推得：（5.3.11）晶体管发射极电流尖顶余弦脉冲的数学表达式丙类功放基本电路为了提高功放效率，在基极回路加入了反向偏置电压，从而使放大器处于丙类。集电极输出的波形不再是余弦信号，而是余弦脉冲,包含很多谐波，失真很大。选频作用：LC回路谐振于基频，将集电极电流脉冲变换为输出基频余弦信号；阻抗匹配作用：使负载阻抗与放大器所需要的最佳阻抗相匹配，以保证放大器传输到负载的功率最大，即它起着匹配网络的作用。余弦脉冲可以看作是多个频率分量的叠加是周期信号可分解为傅里叶级数：可视为这些波形信号的叠加（5.2

7、.7）通过LC回路,滤去无用分量，只留下分量LC回路选频/滤波频谱示意图LC回路轻微失谐，造成滤波器的中心频率偏移，会使有用频率幅度降低，而无用频率幅度可能升高，从而使增益下降且输出波形产生失真；LC回路严重失谐，LC的导纳变大（阻抗变小），使回路电流增大，而且电压集中在晶体管上，因此晶体管容易烧毁。5.2.2功率关系可分解为傅里叶级数：功放基本电路直流电源供给的直流功率：（5.2.7）（5.2.8）集电极输出等效电路LC回路可吸取的基频功率为：（5.2.10）故，放大器的集电极效率为：（5.2.12）即，LC回路阻抗值为

8、：（5.2.11）式中，称为集电极电压利用系数；称为波形系数。5.3.1晶体管特性曲线理想化及表达式折线法是将电子器件的特性曲线理想化，用一组折线代替晶体管静态特性曲线后进行分析和计算。理想化折线（虚线）icgc0VBZic过压区临界线欠压区0gcr晶体管转移特性晶体管输出特性和不一样5.3晶体管谐振功