高频电子电路第5章高频功率放大器资料.ppt

晶体管高频工作时的特点： 发射极电流出现负脉冲，而且主脉冲高度有所下降。 2、展宽变压器工作频带的措施 （1）尽量减小线圈的漏电感与分布电容。将初、次级线圈绕在环形铁氧体的磁芯上，匝数要少，匝间距离要大。 特点： 初、次级都有一端接地（1、4或2、3）。 （1）传输线模式 结论： 欠压：恒流，Vcm变化，Po较小，ηc低，Pc较大； 过压：恒压，Icm1变化，Po较小，ηc可达最高； 临界：Po最大，ηc较高； 最佳工作状态 发射机末级 中间放大级 图6.3.7 负载特性曲线 欠压 过压 0 临 界 R p 欠压 过压 0 临 界 R p vce iC vbemax ?Q VCC ? ?Q VCC ?Q VCC ? ? ? ? iC 1. 改变ＶCC对工作状态的影响 过压 欠压 0 临 界 V CC 过压 欠压 0 临 界 V CC 集电极调幅作用是通过改变VCC来改变Ｉcm1与Ｐo才能实现的，因此，必须工作于过压区。 2. 改变Ｖbm对工作状态的影响 vce iC vbemax1 vbemax2 ?Q VCC vbemax4 ? ? ? ? iC vbemax3 ? ? 欠压 过压 0 临 界 V bm 欠压 过压 0 临 界 V bm 3. 改变ＶBB对工作状态的影响 基极调幅作用是通过改变ＶBB来改变Ｉcm1与Ｐo才能实现的，因此，必须工作于欠压区。 vbe ? VBB vbemax1 vBE iC ? VBB vbemax2 ? VBB vbemax3 vce iC vbemax1 vbemax2 ?Q VCC vbemax3 ? ? ? ? iC VBB绝对值增加等效于减少 Vbm，两者都会使vbemax产生相同的变化 例6.3.1 有一个用硅NPN外延平面型高频功率管3DA1做成的谐振功率放大器，设已知ＶCC＝24Ｖ，Ｐｏ＝２Ｗ，工作频率＝１MHz。试求它的能量关系。由晶体管手册已知其有关参数为fＴ≥70MHz ，Ap（功率增益）≥13 dB，ＩCmax＝750ｍＡ,ＶCE(sat)(集电极饱和压降)≥1.5Ｖ,ＰCM＝１W。 解： １）由前面的讨论已知，工作状态最好选用临界状态。作为工程近似估算，可以认为此时集电极最小瞬时电压 2） 解： 3）选?c=70o， 4） 未超过电流安全工作范围。 5） 6） 7） 8） 9） 图 5.4.1 在低频和高频工作时的发射极电流脉冲波形 图 5.4.2 晶体管在高频大信号工作时各极 电流脉冲波形的关系 发射结的有效激励电压小于外加激励电压，集电极电流减小。 集电极电流基波分量落后于激励电压 ，输入与输出电压的相位有附加相移。 基极电流直流分量减小，甚至可能出现反向直流电流。 各极电流不能从晶体管的静态特性曲线求出。 以上的高频功率放大器的电路仅仅是其原理图。欲使高频功率放大器正常工作于丙类某一最佳状态，与小信号谐振放大器同样，必须有正确的直流通路和交流通路。除此之外，还要尽量减少功率传输中的损耗。这就涉及其馈电线路的实现问题。 图 5.5.1 对不同频率电流的等效电路 图 5.5.2 集电极电路的两种馈电形式 图 5.5.2 集电极电路的两种馈电形式 注意：直流电源一端必须接地。 图 5.5.3 基极馈电的两种形式 图 5.5.3 几种常用的产生基极偏压的方法 图 5.5.5 放大器与负载之间用四端网络耦合 1. 输出匹配网络 ①使负载阻抗与放大器所需要的最佳阻抗相匹配，以保证放大器传输到负载的功率最大，即它起着匹配网络的作用。 ②抑制工作频率范围以外的不需要频率，即它应有良好的滤波作用。 ③有效地传送功率到负载，但同时又应尽可能地使这几个电子器件彼此隔离，互不影响。 图 5.5.6 复合输出回路 虽然阻抗变换网络类型很多，但是，都可以等效成一个标准的并联谐振回路。 下面就等效成的标准并联谐振回路分析其功率传输效率。图中，r’为等效到谐振回路的负载电阻，r1为谐振回路本身的损耗电阻。 图 5.5.10 晶体管等效电路 2. 输入匹配网络与级间耦合网络 １）中间放大级工作于过压状态，此时它等效为一个理想电压源，其输出电压几乎不随负载变化。 ２）降低级间耦合回路的效率。因为回路效率降 低，意味着回路本身损耗加大，这样就使下级输入电路的损耗功率相对来说显得不重要，也就是减弱了下级对本级工作状态的影响。 以稳定激励电压为目的，中间级应采取措施： 图 5.5.11 输入匹配网络举例 现代通信的发展趋势