D类射频功率放大器电路.ppt

《D类射频功率放大器电路.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、3.2.5D类射频功率放大器电路B、C类射频功率放大器是通过减小功率管的导通时间，即减小导通角来提高效率的。但是，的减小是有限度的。因为减小时，虽效率提高了，但基波振幅Icm却减小了，从而使输出功率下降，二者相互制约。从上述分析中可以看出，功率消耗在管子上的原因是集电极电流iC流过功率管时，功率管集射极间电压uCE不为零。功率管的管耗PT为（3.2.15）由式（3.2.15）可知，功率管导通期间iC0，若uCE=0，则PT=0。功率管截止期间若uCE0，iC=0，则同样有PT=0。管耗PT为零以后，效率

2、就可以达到100％。D类射频功率放大器电路的基本设计思想是，要求功率管在导通时，饱和管压降为零；截止时，流过功率管的电流为零。显然，这时的功率管处于开关工作状态，而A、B、C类射频功率放大器的功率管处于放大工作状态。D类射频功率放大器可分为电压型D类放大器和电流型D类放大器两种形式。电压型D类放大器的集电极电压为矩形波。电流型D类放大器的集电极电流为矩形波。晶体管D类射频功率放大器的典型电路结构和波形如图3.2.6所示，两个性能基本相同的晶体管连接成推挽形式，它们分别由两个同名端相反的变压器激励，输出通过LC串联谐振回

3、路接到负载RL上。与B类推挽功放不同的是，输入信号ui为方波形式，功率管导通时为饱和导通，导通时管子两端的电压为饱和压降VCES。在输入信号ui的作用下，两管轮流导通。A点的电压波形和频率与输入信号ui相同，也为方波形式，如图3.2.6（b）所示，该电路为电压型D类放大器。A点电压uA(t)的基波分量uA1(t)为（3.2.16）uA1(t)作为LCRL串联回路的信号源，LC谐振于输入信号的频率，如果回路的有载Q值足够大，则负载电流iL应为基波电流。忽略LC的损耗（设其空载Q0值很大），则有（3.2.17）负载电流iL

4、是由晶体管VT1和VT2分别导通时的集电极电流iC1和iC2反向合成而得，即iL=iC1iC2。负载电流iL的幅度ILm与iC1和iC2电流脉冲的幅度相同。放大器输出到负载RL上的功率Po为（3.2.18）流过电源VCC的直流电流为晶体管VT1的集电极电流iC1的平均分量，其平均电流Idc为（3.2.19）电源供给功率Pdc为（3.2.20）则集电极效率C为（3.2.21）由式（3.2.21）可以看出，晶体管饱和压降VCES越小，电源电压VCC越高，则效率就越高。晶体管D类射频放大器在应用时有两个问题需要注意，一是

5、晶体管的饱和压降会随频率的升高而增大。另一个问题是晶体管的开关时间。当输入电压发生跳变使晶体管导通时，晶体管的输出电流iC存在一个延迟时间td和上升时间tr；而当输入电压跳变使晶体管截止时，输出电流iC存在一个存储时间ts和下降时间tf。当晶体管的这些开关延迟时间与信号的周期相比变得不可忽略，两只晶体管的轮流导通、截止变得不理想，而且在开关转换瞬间，可能会出现同时导通或同时截止的现象。这样，一方面会增加损耗降低效率，另一方面也会增大管子损坏机率。晶体管的开关时间限制了D类射频放大器工作频率和效率的提高。图3.2.6中的

6、晶体管也可以采用两只FET功率管代替，组成FETD类射频功率放大器电路。功率管可采用N沟道增强型MOS场效应管（NEMOSFET），VGS(th)＞0。对于功率管NEMOSFET，导通时漏源极间仅有一个很小的导通电阻Ron，因此VDS≈0；而截止时基本上是iD=0，接近理想开关状态。D类射频功率放大器采用单电源双管工作时，由于LC串联回路中的电容C不足够大，很难在VT1截止以后给VT2供电，并促使VT2饱和。若改为双电源供电，则又增加了电路的复杂性。同时，由于功率管极间电容和电路中的分布电容，将使功率管在导通至截止和截

7、止至导通的开关转换期间uDS（或uCE）和iD（或iC）均不为零，从而使实际的效率降低。3.2.6E类射频功率放大器电路E类射频功率放大器电路的设计思想是：①功率管截止时，使集电极电压uCE的上升沿延迟到集电极电流iC=0以后才开始；②功率管导通时，迫使uCE=0以后，才开始出现集电极电流iC，使功率管从导通至截止或从截止至导通的开关期间，功率管的功耗最小。因此，在图3.2.7中功率管集电极并联一只电容C1，由C1来满足功率管的开关要求。图中L2、C2为串联谐振回路，Q值应足够高。集电极扼流圈电感L1应足够大，使流经过

8、它的电流ICC恒定。Co为功率管的输出电容。图3.2.7采用单管开关工作的E类射频功率放大器电路E类射频功率放大器的输出功率Po、电源供给功率Pdc、效率和电容C1的数值，可以用如下经验公式计算，即100％（理想状态）3.2.7射频功率放大器电路的阻抗匹配网络1．阻抗匹配网络的基本要求在射频功率放大器中，阻抗匹配网络是为了实现有