高频5-1浅析.ppt

5.1　概述 5.2　谐振功率放大器的工作原理 5.3　晶体管谐振功率放大器的 折线近似分析法 5.4　晶体管功率放大器的高频特性 5.5　高频功率放大器的电路组成 Chapter5 谐振功率放大器 5.10 晶体管倍频器 * 5.1　概　述 1、使用谐振功率放大器的目的 放大高频大信号，使发射机末级获得足够大的发射功率。 * 2、功率信号放大器使用中需要解决的两个问题： ①高效率输出　　　　②高功率输出 联想对比： 谐振功率放大器与高频小信号谐振放大器； 谐振功率放大器与低频功率放大器； * 3、谐振功率放大器与小信号谐振放大器的异同之处 相同之处：它们放大的信号均为高频信号，而且放大器的负载均为谐振回路。 不同之处：激励信号幅度大小不同； 放大器工作点不同； 晶体管动态范围不同。 谐振功率放大器 波形图 小信号谐振放大器 波形图 * 小信号谐振放大器 波形图 2?c是在一周期内的集电极电流流通角，因此，?c可称为半流通角或截止角(即?t=?c时，电流被截止)。为方便起见，以后将?c简称为通角。 2?c * 谐振功率放大器 波形图 2?c * 共同之处:都要求输出功率大和效率高。 功率放大器实质上是一个能量转换器，把电源供给的直流能量转化为交流能量，能量转换的能力即为功率放大器的效率。 　　功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。 4、高频功率放大器与低频功率放大器的异同之处 不同之处：工作频率与相对频宽不同； 　　　　　放大器的负载不同； 　　　　　放大器的工作状态不同。 * 5、工作状态 功率放大器一般分为甲类、乙类、甲乙类、丙类等工作方式，为了进一步提高工作效率还提出了丁类与戊类放大器。 谐振功率放大器通常工作于丙类工作状态，属于非线性电路。 * 　　谐振功率放大器通常用来放大窄带高频信号,其工作状态通常选为丙类工作状态(?c＜90?)，为了不失真的放大信号，它的负载必须是谐振回路。 　　非谐振功率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，工作在甲类或乙类工作状态；宽带高频功率放大器以宽带传输线为负载。 　　 * 1、原理电路 谐振功率放大器的基本电路 (1)晶体管的作用是在将供电电源的直流能量转变为交流能量的过程中起开关控制作用。 (2)谐振回路LC是晶体管的负载。 (3)电路工作在丙类工作状态。 5.2　谐振功率放大器的工作原理 * 外部电路关系式： 晶体管的内部特性： * 根据晶体管的转移特性曲线可得： 谐振功率放大器转移特性曲线 故得： 必须强调指出： 集电极电流ic虽然是脉冲状，但由于谐振回路的这种滤波作用，仍然能得到正弦波形的输出。 * LC回路能量转换过程 回路的这种滤波作用也可从能量的观点来解释。 回路是由L、C二个储能元件组成。 　 当晶体管由截止转入导通时，由于回路中电感L的电流不能突变，因此，输出脉冲电流的大部分流过电容C，即使C充电。充电电压的方向是下正上负。这时直流电源VCC给出的能量储存在电容C之中。过了一段时间，当电容两端的电压增大到一定程度(接近电源电压)，晶体管截止，电容通过电感放电，下一周期到来重复以上过程。 　 2、LC回路的能量转换过程 * 由于这种周期性的能量补充，所以振荡回路能维持振荡。当补充的能量与消耗的能量相等时，电路中就建立起动态平衡，因而维持了等幅的正弦波振荡。 * （a） 3、电流与电压波形： * (b) t w 或电压 电流 o V BZ V CC V － BB V bm V cm v bE max q i C i c max c i C v CE v BE v CE min 1. iC 与vBE同相，与vCE反相； 2. iC 脉冲最大时，vCE最小； 3. 导通角和vCEmin越小，Pc 越小； * 4、谐振功率放大器的功率关系和效率 功率放大器的作用原理是利用输入到基极的信号来控制集电极的直流电源所供给的直流功率，使之转变为交流信号功率输出去。 有一部分功率以热能的形式消耗在集电极上，成为集电极耗散功率。为了表示晶体管放大器的转换能力，引入集电极效率ηc。 P==直流电源供给的直流功率； Po=交流输出信号功率； Pc=集电极耗散功率； 根据能量守衡定理： 故集电极效率： * 由上式可以得出以下两点结论： 2） 由式 可知 　　如果维持晶体管的集电极耗散功率Pc不超过规定值，那么提高集电极效率?c，将使交流输出功率Po大为增加。 谐振功率放大器