第2章高频功率放大器.ppt

第2章 高频功率放大器 ? 2.1 概述 2.2 谐振功率放大器基本工作原理 2.3 丙类谐振功率放大器的工作状态分析 2.4 谐振功率放大器电路 2、工作原理 在丙类工作时，EBU′B，在这种偏置条件下，集电极电流iC为余弦脉冲，其最大值为iCmax，电流流通的相角为2θ，通常称θ为集电极电流的通角，丙类工作时，θπ/2 。把集电极电流脉冲用傅氏级数展开，可分解为直流、基波和各次谐波，因此，集电极电流iC可写为 iC=IC0+ic1+ic2+…  =IC0+Ic1mcosωt+Ic2mcos2ωt+… 上式中，IC0为直流电流，Ic1m、Ic2m分别为基波、二次谐波电流幅度。 谐振功率放大器的集电极负载是一高Q的LC并联振荡回路，如果选取谐振角频率ω0等于输入信号ub的角频率ω，那么，尽管在集电极电流脉冲中含有丰富的高次谐波分量，但由于并联谐振回路的选频滤波作用，振荡回路两端的电压可近似认为只有基波电压，即 uc=Ucmcosωt=Ic1mRecosωt 上式中，Ucm为uc的振幅；Re为LC回路的谐振电阻。 晶体管集电极、发射极间电压uCE等于 uCE=EC-uc=EC-Ｕcmcosωt ub、iC、ic1、uc、uCE之间的时间关系波形如下图所示。 晶体管的输出特性，在放大区忽略基调效应的情况下，可认为特性曲线是一组与横轴平行的水平线。在饱和区，用这些特性曲线从放大区进入饱和区的临界点相连起来的一条直线加以近似，这条直线叫临界线，其斜率用Scr表示，如图2.4(b)所示。这样，在饱和区晶体管特性的表示式可写为 (1)当ωt=θ时，iC=0，则 (4) 根据傅立叶级数展开公式，iC中的直流分量为 2.3.2 动特性曲线——图解分析法 1、概念 动特性曲线是在晶体管的特性曲线上画出的谐振功率放大器瞬时工作点的轨迹。 小信号电压放大器是纯电阻负载，晶体管仅仅在放大区工作，因此可近似等效为一个线性元件。小信号电压放大器瞬时工作点的轨迹就是负载线，是一条直线。 谐振功率放大器是非线性工作，各个区域的特性曲线方程不同，因此各个区域工作点的移动规律也不同，所以称其为动特性曲线，以示与负载线的区别。 2、画法 （1）在放大区 可见，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。 根据式uBE=EB+ub=EB+Ubmcosωt, uCE=EC-uc=EC-Ｕcmcosωt ，取ωt=0，则有 确定B点。在丙类状态工作时，EBU′B，甚至可能为负值，因此B点的确定可以采用将放大区特性曲线按比例向下延伸，先找到假想的UBE=EB的特性曲线，从而确定B点(见图2.6)。连C B ，与横轴交于A点，CA直线即为放大区的动特性。 （2）在截止区 截止区(iC=0)的动特性是横轴上的一段，其端点D可这样确定：取ωt=π，则 2.3.3 谐振功率放大器的工作状态 谐振功率放大器的工作状态是根据uBE=uBEmax、uCE=uCEmin时瞬时工作点C在静特性曲线上所处位置确定的。 当C点落在输出特性(对应uBEmax的那条)的放大区时，为欠压状态； 当C点正好落在临界点上时，为临界状态； 当C点落在饱和区时，为过压状态。 谐振功率放大器的工作状态必须由EC、EB、Ubm、Ucm四个参量决定，缺一不可，其中任何一个量的变化都会改变C点所处的位置，工作状态就会相应地发生变化。 1、当Re比较小时，Ucm=Ic1m·Re也比较小，C点处在输出特性的放大区，谐振功率放大器在欠压状态工作，集电极电流为余弦脉冲，相应的动特性、集电极电流iC波形如图2.7中①所示。 2、当Re增大时，Ucm增大，uCEmin减