高频电路基础课件：第3章 高频功率放大器.pptx

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1、第3章高频功率放大器高频电路基础2021/8/8高频电路基础2概述功率放大器的作用发射、功率输出设备功率放大器的分类非开关工作状态：A类、B类、C类开关工作状态：D类、E类、F类功率放大器的要求输出功率电源效率功率增益、阻抗匹配谐波抑制度2021/8/8高频电路基础3C类谐振功率放大器原理电路晶体管：将激励信号转换为输出电流谐振回路：滤波作用；阻抗匹配作用激励信号：电压较大，使晶体管工作在非线性区2021/8/8高频电路基础4工作状态2021/8/8高频电路基础5尖顶余弦脉冲电流将iC傅立叶展开：其中2021/8/8高频

2、电路基础6尖顶余弦脉冲分解系数导通角2021/8/8高频电路基础7能量关系和集电极效率基波输出功率：直流输入功率：集电极耗散功率：集电极效率：其中与电流导通角有关，导通角越小集电极效率越高。但是电流导通角越小输出功率也越小，所以一般导通角取60～90度2021/8/8高频电路基础8C类谐振功放的工作状态分析动态负载线晶体管集电极电流ic与集电极电压vce共同确定的动态点的运动轨迹由晶体管输出特性曲线和外电路方程共同确定外电路是LC谐振回路，完全不同于电阻负载可以用逐点描绘法得到动态负载线，在不需要精确计算的场合也常常用折

3、线近似2021/8/8高频电路基础9折线近似的动态负载线晶体管特性近似为线性外电路方程为动态负载线2021/8/8高频电路基础10高频谐振功率放大器的工作状态2021/8/8高频电路基础11三种工作状态的特点由于输出端LC回路的滤波作用，输出电压始终为余弦波。欠压状态晶体管始终工作在线性区，输出电流为尖顶余弦脉冲。过压状态在输入电压峰值附近，晶体管进入饱和区，输出电流出现凹陷。临界状态在输入电压峰值附近，晶体管到达饱和区边缘，输出电流基本是尖顶余弦脉冲。在导通角小于90度的时候，无论在哪种状态，输出电压与输入电压的关系都

4、不是线性关系。2021/8/8高频电路基础12放大特性欠压区：输出基波电压和基波电流均随输入幅度增加而增加，输出功率也相应增加。但是由于导通角的变化，此增加是非线性的，导致输出功率的增加为非线性的。过压区：由于晶体管饱和，输出电压趋于不变；由于出现凹陷，输出基波电流也趋于不变，所以输出功率趋于不变。2021/8/8高频电路基础13临界状态下的输出2021/8/8高频电路基础14临界状态下，集电极电压的峰值为所以，临界状态下集电极输出的基波功率为基波集电极电流峰值为谐振电阻为2021/8/8高频电路基础15例1已知晶体管谐

5、振功放q=75°即求临界状态的输出功率、谐振电压以及流过晶体管的最大集电极电流。解：2021/8/8高频电路基础16例2已知某晶体管参数如下：ICM=750mA，PCM=1W，VCES=1.5V，GP(功率增益)≥13dB。要求以此设计一个C类功放，输出功率Po1=2W，电源电压VCC=24V。解：若选q=70°，则a0=0.253，a1=0.4362021/8/8高频电路基础17（晶体管安全范围）（晶体管安全范围）2021/8/8高频电路基础18保持输入vbm不变,保持电源电压VCC不变通过改变re，研究C类功放的输出

6、随负载阻抗改变的规律负载变化对于C类功放的影响2021/8/8高频电路基础19负载阻抗变小，工作状态向欠压状态移动；负载阻抗变大，工作状态向过压状态移动在欠压状态，基波电流变化缓慢，近似恒流源；在过压状态，基波电压变化缓慢，近似恒压源在临界状态，具有最高的输出功率在靠近临界的弱过压状态，具有最高的集电极效率2021/8/8高频电路基础20调制特性1、集电极调制通过改变集电极直流电压，使得放大器的输出发生改变，称为集电极调制。2021/8/8高频电路基础21集电极调制特性集电极电压VCC增大，工作状态趋于欠压区；VCC减小

7、，工作状态趋于过压区欠压区：由于晶体管的恒流特性，导致输出电压和输出电流均基本不变，输出功率亦基本不变过压区：晶体管进入饱和区，输出电压、输出电流以及输出功率受VCC控制（调制）2021/8/8高频电路基础222、基极调制通过改变基极直流偏置电压，使得放大器的输出发生改变，称为基极调制。2021/8/8高频电路基础23基极调制特性基极偏置电压VBB偏正（对于NPN晶体管而言），工作状态趋于过压区；反之，VBB偏负，工作状态趋于欠压区过压区：由于放大器的恒压特性，导致输出电压和输出电流均基本不变，输出功率亦基本不变欠压区：

8、晶体管进入线性区，输出电压、输出电流以及输出功率受VBB控制（调制）2021/8/8高频电路基础24两种调制特性的比较相同点：均可以实现控制输出功率的目的不同点：工作状态不同：基极调制工作在欠压状态，集电极调制工作在过压状态调制（控制）功率：基极调制需要的调制功率小，集电极调制需要的调制功率大效率：集电极调制的电源利