高频电子线路(谐振功率放大器).ppt

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1、第2章谐振功率放大器2.1谐振功率放大器的工作原理2.2谐振功率放大器的性能特点2.3谐振功率放大器电路第2章谐振功率放大器谐振功放是一种用谐振系统作为匹配网络的功率放大器，一般工作在丙类（或丁类），主要用在无线电发射机中，用来对载波或已调波进行功率放大。用途：对载波或已调波进行功率放大构成：匹配网络为谐振系统应用状态：丙类（或丁类）2.1谐振功率放大器的工作原理在谐振功率放大器中，它的管外电路由直流馈电电路和滤波匹配网络两部分组成。2.1.1丙类谐振功率放大器1.电路组成ZL——外接负载，呈阻抗性，用CL与RL串联等效电路表示。Lr和Cr——匹配网络，与ZL组成并联谐

2、振回路。调节Cr使回路谐振在输入信号频率。VBB——基极偏置电压，设置在功率管的截止区，以实现丙类工作。2.集电极电流ic若忽略基区宽度调制效应及管子结电容的影响，则在静态转移特性曲线(ic～vBE)上画出的集电极电流波形是一串周期重复的脉冲序列，脉冲宽度小于半个周期。用付里叶级数可将电流脉冲序列分解为平均分量、基波分量和各次谐波分量之和，即3.输出电压vc(1)对基波分量由于集电极谐振回路调谐在输入信号频率上，因而它对iC中的基波分量呈现的阻抗最大，且为纯电阻,基波电流分量产生的相应基波电压的幅度将很大(2)对非基波分量谐振回路对iC中的其它分量呈现的阻抗均很小，平均

3、分量和各次谐波分量产生的电压均可忽略。结论：回路上仅有由基波分量产生的电压vc，因而在负载上可得到所需的基本不失真的信号功率。式中，——回路总电容——回路谐振角频率——回路有载品质因数小结：丙类谐振功率放大器的功能(1)选频：利用谐振回路的选频作用，可将失真的集电极电流脉冲变换为不失真的输出余弦电压。(2)阻抗匹配：谐振回路将含有电抗分量的外接负载变换为谐振电阻Re，而且调节Lr和Cr还能保持回路谐振时使Re等于放大管所需的集电极负载值，实现阻抗匹配。所以，谐振功率放大器中，谐振回路起到选频和匹配负载的双重作用。4.丙类功放的功率特性分析(1)丙类功放效率提升问题若提高

4、集电极效率，可使管子导通时间减小；但引起iC中基波分量幅度Icm减小，从而导致输出功率减小。(2)解决方法①将基极偏置电压VBB向负值方向增大，减少管子导通时间。②增大集电极脉冲高度，即提高输入激励电压幅度Vbm，使减小导通时间的同时维持输出功率不变。③后果：加到基极上的最大反向电压(VBB－Vbm)可能使功率管发射结反向击穿。在维持输出功率的条件下，一味地减管子导通时间来提高集电极效率的做法往往是不现实的。为进一步提高效率，可采用开关工作的谐振功率放大器——丁类。2.1.2丁类和戊类谐振功率放大器1.丁类简介(1)电路Tr次级两绕组相同，极性相反。T1和T2特性配对，

5、为同型管。(2)原理若vi足够大，则vi＞0时，T1饱和导通，T2截止，vi＜0，T2饱和导通，T1截止，A点幅值：vA=vA1vA2=该电压加到L、C、R串联谐振回路上，若谐振回路工作在输入信号角频率上，且其Q值足够高，则可近似认为通过回路的电流iL是角频率为的余弦波，RL上获得基本不失真输出功率。(3)性能特点①T1、T2尽管导通电流很大，但相应的管压降很小()，管耗小，放大器的效率高。②考虑结电容、分布电容等影响，实际波形如vA虚线所示，管子动态管耗增大，丁类功放效率受限。2.戊类放大器为了克服这个缺点，在开关工作的基础上采用一个特殊设计的集电极，保证vCE为

6、最小值的一段期间内，才有集电极电流流通。2.实现原理在丙类谐振放大器中，将输出谐振回路调谐在输入信号频率的n次谐波上，则输出谐振回路上仅有iC中的n次谐波分量产生的高频电压，而其它分量产生的电压均可忽略，因而RL上得到了频率为输入信号频率n倍的输出信号功率。2.1.3倍频器1.概念倍频器(FrequencyMultiplier)：将输入信号的频率倍增n倍的电路。3.倍频电路②滤波。谐振回路需滤除高于n和低于n的各次分量。低于n的分量幅度较大，滤除较难。倍频次数越高，对谐振回路提出的滤波要求越苛刻，不易实现。(2)变容二极管等构成参量倍频器，适用于倍频次数较高时。(1)三

7、极管倍频器倍频次数不能太高，一般为二倍或三倍频。原因：①效率。集电极电流脉冲中包含的谐波分量的幅度随着n的增加而迅速减小。倍频次数过高，倍频器的输出功率和效率就会过低。2.2谐振功率放大器的性能特点2.2.1近似分析方法1.概述非谐振功率放大器：集电极负载为纯电阻，在特性曲线上作负载线，画出激励信号下的集电极电流和电压求出功率性能丙类谐振功率放大器：集电极负载为包含电抗元件的谐振回路，使得集电极电压，电流波形不同。但二者又互为确定。要精确分析谐振功放，要解非线性方程，繁琐。2.谐振功放的近似分析方法——准静态分析法(1)方法基于下面的两个