通信电子线路第二章课件.ppt

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1、第2章射频功率放大器（或：高频功率放大器）第2章射频功率放大器回顾以前所学：2.1概述功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。电压增益：电流增益：ββ+1三种组态的基本放大电路CECCCB1.谐振（高频）功放与非谐振（低频）功放的比较相同:要求输出功率大，效率高非线性(大信号)不同:低频（音频）:20Hz～20kHz高频（射频）:（以调幅为例）已调信号lowhighωAM广播信号:535kHz～1605kHz，BW=10kHz高频窄带信号（1）工作频率与相对频宽不同,2.1概述（2）工作状态，负载不同谐振放大器：丙类工作状态(＜90)，为了不失真的放大信号，它的负载必须是谐振回

2、路。非谐振放大器：可分为低频功率放大器和宽带高频功率放大器。低频功率放大器的负载为无调谐负载，工作在甲类或乙类；宽带高频功率放大器以宽带传输线为负载。2。功率放大电路的主要特点输入为大信号要求输出功率尽可能大,管子工作在接近极限状态效率要高非线性失真要小BJT的散热问题(管子的保护)(a)甲类class-Aamplifier(b)乙类class-Bamplifier(c)甲乙类class-ABamplifier(d)丙类class-Camplifier3.分类2.1概述流通角:一个周期内有电流流通的相角.2.1概述4.要解决的问题减小失真（线性度）管子的保护提高输出功率提高效率丙类(C类)放大

3、器的效率最高，但是波形失真也最严重。4.效率与失真矛盾的解决ωlowhigh3ωnω2ω02.1概述4.效率与失真矛盾的解决有源器件谐振回路窄带谐振放大器丙类通过谐振负载，从丙类余弦周期脉冲里恢复基波完整周期信号。32154Tr1Tr2CLyLT输入回路输出回路晶体管2.1概述2.1概述功能：将直流功率转换为交流信号功率。主要指标：输出功率与效率工作状态：丙类大信号的非线性状态（非线性失真）分析方法：折线近似分析法。(大信号)高频谐振功率放大器2.2谐振功率放大器的工作原理2.2.1获得高效率所需要的条件2.2.2功率关系特性曲线（复习）1、输入特性曲线3、转移特性曲线2、输出特性曲线2.2.

4、1获得高效率所需要的条件Vbmvbewt小信号谐振放大器与丙类谐振功率放大器的区别之处在于：工作状态分别为小信号甲类与大信号丙类。因此，采用负电源作基极偏置。wtiC0-qc+qcVBB0-qc+qcvbe转移特性iCVBZo理想化图2.2.1高频功率放大器的基本电路失真5、输入电压和输入电流表达式可见，输入电压的波形不失真图1非线性工作的晶体三极管集电极电流与静态工作点和输入信号大小的关系(a)静态工作点处于放大区(b)tw或电压电流0VBZVCCV－BBVbmVcmvbEmaxqiCicmaxciCvCEvBEvCEmin1.iC与vBE同相，与vCE反相；2.iC脉冲最大时，vCE最小；

5、3.导通角和vCEmin越小，Pc越小；2.2.1获得高效率所需要的条件工作波形分析1）、输入电压：一个频率为ωs的正弦（或者余弦）信号2）、输入电流：一部分导通，一部分截止，严重的非线性失真3）、输出电流：输入电流的波形一致，严重的非线性失真4）、输出电压：由于采用谐振回路作负载，在负载两端只有等于谐振频率的信号能够在谐振回路两端产生一个较大的输出电压，其他的频率的信号由于处于失谐状态，在负载两端产生的电压很小，可以忽略，故输出了一个频率为ωs的余弦信号，输出电压不失真。谐振回路在这里起了相当大的作用。2.2.2功率关系电路正常工作（丙类、谐振）时，外部电路关系式：谐振回路直流功率：输出交流

6、功率：集电极效率：集电极电压利用系数波形系数2.2.2功率关系2.3晶体管谐振功率放大器的折线近似分析法2.3.2集电极余弦电流脉冲的分解2.3.3高频功率放大器的动态特性与负载特性2.3.4各极电压对工作状态的影响2.3.1晶体管特性曲线的理想化及其解析式2.3晶体管谐振功率放大器的折线近似分析法β00.5fβfβ0.2fTfT为了对高频功率放大器进行定量分析与计算，关键在于求出电流的直流分量Ic0与基频分量Icm1。最好能有一个明确的数学表达式来显示二者与通角θc的关系，以便于电路设计和调试时，对放大器工作状态的选择指明方向。考虑到谐振功率放大器工作于丙类（非线性、大信号）状态，采取图解法

7、与数学解析分析相折中的办法：折线近似分析法。2.3晶体管谐振功率放大器的折线近似分析法2.3.1晶体管特性曲线的理想化及其解析式图2.3.1晶体管的输出特性及其理想化iC=gcrvCE欠压临界过压End图2.3.2晶体管静态转移特性及其理想化iC=gc(vBE–VBZ)(vBE＞VBZ)2.3.1晶体管特性曲线的理想化及其解析式vBEVbmvbewtwtiC0-qc+qcVBBo-qc+qcvbe