第3章 高频功率放大器电路ppt课件.ppt

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1、第3章高频功率放大器电路1内容3.1高频功率放大器概述3.2谐振功率放大器的工作原理3.3谐振功率放大器的特性分析3.4谐振功率放大器电路与设计3.5丁类和戊类谐振功率放大器3.6集成射频功率放大器及其应用简介3.7宽带高频功率放大器2高频功率放大器是各种无线电发射机的重要组成部分，主要用来对载波信号或高频已调波信号进行功率放大，其输出功率小到几毫瓦，大到几百瓦，上千瓦，甚至兆瓦量级。在高频功率放大领域内扮演重要角色的是高频谐振功率放大器。本章主要介绍高频谐振功放的基本原理、动态特性、功率和效率等指标和高频谐振功放电路的实际设计，并简要介绍了集成和宽带高频功放与有关技术。3.1高频功率放

2、大器概述33.2谐振功率放大器的工作原理图3.1高频谐振功率放大器原理电路图3.2.1基本工作原理4设输入信号，从图3.1(c)电路可见，晶体管基极与发射机之间的电压为：（3.2）VBB本身包含正负号。晶体管集电极与发射极之间的电压为：（3.1）（3.4）（3.5）（3.6）（3.3）5图3.2谐振功率放大器激励电压与集电极电流脉冲波形6图3.3谐振功率放大器中电流电压波形73.2.2谐振功率放大器的近似分析图3.4晶体管特性曲线折线化及集电极电流脉冲波形8式中，gc为折线化转移特性曲线的斜率。输入回路和输出回路可以重新写为：（3.7）（3.8）（3.9）定义一个周期内导通角度的1/2为

3、导通角（见图3.4）。由图所示的几何关系，即当t=时，iC=0，可以写出：（3.10）9需要注意的是，VBB可正可负，即就是图3.4中的长度。将uBE代入式（3.7），并利用式（3.10）可得：（3.11）（3.12）由图3.4可见，当t=0时，iC=iCmax，由式（3.11）可得：10这样，式（3.13）是以和iCmax为自变量的iC的表达式。上式实质上就是式（3.3）尖顶电流脉冲的数学表达式，利用傅立叶级数可展开为：（3.13）其中IC0为直流分量，Icnm为基波及各次谐波的振幅。应用数学中求傅立叶级数的方法可以求出各个分量，它们都是的函数。（3.14）11（3.15）

4、（3.16）12同理，（3.17）（3.18）13一般情况下，（3.19）（3.20）式中，称为余弦脉冲电流分解系数，其大小是导通角的函数。14图3.5余弦脉冲电流分解系数153.2.3输出功率与效率放大器输出的交流功率等于集电极基波电流分量在负载Re上的平均功率，即：电源输入的直流功率PD等于集电极直流分量IC0与VCC的乘积，即：集电极耗散功率PC等于直流功率PD与交流功率Po之差，即：定义集电极效率为：（3.21）（3.22）（3.24）（3.23）16其中，称为集电极电压利用系数，。称为波形系数。是导通角的函数，且是单调的，其关系如图3.5所示。在的条件下，可求得不同工作类型

5、时放大器的效率：甲类工作状态：乙类工作状态：丙类工作状态：17例3.1在图3.1(c)所示谐振功率放大器电路中，VCC=30V，测得IC0=100mV，Ucm=28V，=70º，求该功率放大器的iCmax、Po、PD、PC、C和回路谐振阻抗Re。解：由图可查得因此由式(3.15)可求得由式(3.17)可求得由式(3.21)可求得由式(3.22)可求得由式(3.23)可求得由式(3.24)可求得由式(3.5)可求得183.3谐振功率放大器的特性分析谐振功率放大器的输出功率、效率及集电极耗散等都与集电极负载回路的谐振阻抗、输入信号的幅度、基极偏置电压以及集电极电源电压的大小密切相关。为了

6、得到大功率、高效率的输出，必须对谐振功率放大器的工作状态进行分析。3.3.1谐振功率放大器的工作状态与负载特性动态特性是指当加上激励信号及接上负载阻抗时，晶体管集电极电流ic与电极电压uBE或uCE的关系曲线，它在iC~uBE或iC~uCE坐标系统中是一条曲线。其作法与小信号放大器不同。当晶体管的特性用折线近似时，动态特性曲线即为直线。据式（3.11）1.高频功放的动态特性19又根据可得由上式可知，iC与uCE是直线关系，两点决定一条直线，因此只要在输出特性上求出谐振功率放大器的两个瞬时工作点，它们的连线就是晶体管放大区的动特性曲线。（3.25）在A点没有进入饱和区时，动态特性曲线的斜率

7、为：动态特性不仅与Re有关，而且与有关。20图3.6高频谐振功率放大器的动特性曲线212.谐振功率放大器的工作状态由图3.6可知，若改变电路参数，瞬时工作点的位置可能发生移动。因此，根据A点的位置不同，谐振功率放大器有欠压、临界和过压三种工作状态。图3.7三种状态下的动特性及集电极电流波形223.负载特性图3.8电流波形随变化的特性三种状态下的动特性及集电极电流波形图3.9谐振功率放大器的负载特性负载特性是指当保持晶体管及VCC、