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高频电子线路 王军 wangjun@stu.edu.cn 3.3 高频功率放大器的高频效应 1. 少数载流子的渡越时间效应 由于晶体管基区内的不平衡少数载流子向集电区扩散时需要一定的时间τ，这个时间称为“渡越时间”。在低频工作时τ远小于信号周期 ，因此它的影响不明显，集电极电流可以跟随信号的变化。但当信号频率比较高时，由于τ的影响，使ic滞后后ie到达最大值。而且当输入信号改变方向时，反向电场将把滞留在基区的少数载流子拉回发射区，形成反向发射极电流。由于晶体管的基区电阻和输入结电容的影响，也会使基极电流和集电极电流幅度下降，且基极电流超前输入电压一个相位，有明显的容性分量。 图3-25说明了功放在低频和高频工作时的情况。因此，功放的高频性能将下降，输出功率和效率都比在低频工作时要低很多。 2. 非线性电抗效应 功放管中存在集电结电容Cb‘c,这个电容是随集电结电压Ubc变化的非线性势垒电容。 4. 饱和压降的影响 晶体管工作于高频时, 实验发现其饱和压降随频率提高而加大。饱和电压的加大，使工作于临界状态的放大器的输出幅度下降，因此输出功率和效率也会降低。 在中点A，该点的平均电压应该为电源电压EC，因此从图3-33(f)中可以得到， * 汕头大学电子工程系 图3-25 载流子渡越时间对电流波形的影响 （a）低频工作时；（b）高频工作时 （1）若为负反馈：它的存在使的对高频信号呈现出低阻通道，使ib加大，rbb’上压降增大，ub‘e减小，ic减小，输出功率和效率下降。 为什么是非线性电抗？ 电容大小是受静态工作点非线性影响的一个可变电容。 非线性电抗效应的影响怎么样？ （2）若为正反馈：会带来放大器的不稳定。 3. 发射极引线电感的影响 在高频工作时，这个电感呈现出很大的阻抗，作为射级负反馈。从而减小了集电极电流、降低了输出功率和效率。 （3-49） 引入了什么反馈？ 电流串联负反馈 同样大小激励的作用下，会产生相对较小的输出电流。 降低了输出功率 降低了效率 原因是电压利用率降低了 图3-27 晶体管的饱和特性 b c e 频率比较低时： 低频时忽略掉了体电阻 高频时，由于趋肤效应，体电阻的影响将体现出来： 3.4 高频功率放大器的实际线路 不外乎要注意两个问题 (1)如何加直流偏置？ 要保证在静态时集电结和发射结都要反偏，以保证晶体管处于C类放大状态； (2)如何与前级或后级电路实现阻抗匹配？ 1． 集电极馈电线路 图3-27(a)中，晶体管、 谐振回路和电源三者是串联连接的，故称为串联馈电线路. 减小电源内阻(公共内阻)造成 的共模干扰 3.4.1 直流馈电线路 为高频信号提供通路 (基波及各次谐波) 为直流信号提供通道,而 对高频信号呈现高阻抗, 阻止高频通过. Lb和Cb组成低通滤波器 Why？ (1)电源总是有内阻的，如果不加这样的滤波电路，则各次高频分量会在电源内阻上消耗能量，从而降低能量转换效率。 (2)另外一个侧面：共模干扰和稳定性问题 串联馈电的优点是Ec、 Lb、 Cb处于高频地电位，分布电容不影响回路 Lb和Cb组成低通滤波器 　　图 3-27(b) 中晶体管、 电源、 谐振回路三者是并联连接的，故称为并联馈电线路。由于正确使用了扼流圈Lb和耦合电容Cb，图3-27(b)中交流有交流通路，直流有直流通路，并且交流不流过直流电源。 并联馈电的优点是回路一端处于直流地电位，谐振回路中L、 C元件一端可以接地，安装方便。 2． 基极馈电线路 图 3-28 基极馈电线路的几种形式 + - 自给偏压 Eb=-UCb 基极组合偏压 Eb=ER1/(R1+R2) 零偏压 Eb=0 自给偏压的优点是偏压能随激励大小变化，使晶体管的各极 电流受激励变化的影响减小，电路工作较稳定。Why? 激励增加-则发射极脉冲电流幅度增加-直流分量增加-UCB增加-使得偏置电压 (回顾上节课)Eb越负-减少脉冲幅度-相当于加了一个负反馈! 基极馈电线路也有串联和并联两种形式。 3.4.2 输出匹配网络 　　高频功放的级与级之间或功放与负载之间是用输出匹配网络连接的，一般用双端口网络来实现。该双端口网络应具有这样的几个特点: 　　(1) 以保证放大器传输到负载的功率最大，即起到阻抗匹配的作用; 　　(2) 抑制工作频率范围以外的不需要频率，即有良好的滤波作用; 　　(3) 大多数发射机为波段工作，因此双端口网络要适应波段工作的要求，改变工作频率时调谐要方便，并能在波段内保持较好的匹配和较高的效率等。常用的输出线路主要有两种类型: LC匹配网络和耦合回路。 有选频功能 1. LC匹配网络 　　图3-29是几种常用的LC匹配网络。 图 3-29 几种常见的LC匹配 (a