北方民族大学集成电路设计基础第3章.ppt

本章的重点： 1、丙类谐振功率放大器的工作原理及其特点。 2、丙类谐振功率放大器的三种工作状态。 3、丙类谐振功率放大器的电路组成。 4、传输线变压器。 本章的难点： 1、谐振功率放大器的特性分析。 2、丙类谐振功率放大器的效率分析和电路设计。 调制特性分为集电极调制和基极调制两种。 集电极调制：是指 、 、 一定，放大器随 变化的特性。 基极调制： 是指 、 、 一定，放大器随 变化的特性。 　　谐振功率放大器的放大特性是指 　 、 　、　 　 一定，放大器性随 　变化的特性。 滤波匹配网络是介于功率管的外接负载之间的电路。 举例一：设计一个L型匹配网络。已知工作频率　 ，功放临界电阻 　 ，天线端电阻 　 。 　　功率合成是实现多个功率放大器联合工作的技术。 　　主要作用：一个功率放大器不能满足输出功率要求时，可以用功 率合成电路将多个相同的功率放大器合成，获得更大要求的输出功率。 3.6.1　传输线变压器 一、传输线变压器的结构特点 　传输线变压器是一种绕在磁环上的传输线。 二、传输线变压器的功能 功能主要体现在三个方面： (1) 1：1的倒相 (2) 平衡与不平衡电路的转换（对称与不对称电路的转换） (3) 阻抗变换 3、阻抗变换 3.6.2　功率合成技术 解：据 可知，要采用后一种L型匹配网络。 据 得 三、滤波匹配网络的设计 举例二、　图示丙类谐振放大器输出级电路。已知天线等效电阻　　　　　，天线电容　　　　，集电极必需的等效负载电阻　　　　　，集电极输出等效电容　　　　，放大器中心工作频率为　　　　。试确定阻抗变换网络元件　　　　　　　 　　　　　及　　的值。 解：首先使　与　谐振于30MHz，可得 据前面L型滤波匹配网络的结论，有 总结一下丙类谐振功率放大器的特点： 1、丙类谐振功率放大器是由丙类放大器和LC谐振回路组成的。 2、谐振回路要完成选频和匹配的作用。 3、丙类放大器的基极偏置电压是设在截止区，甚至设置为负偏压。 4、谐振功率放大器输出的电流波形是一个脉冲波，最佳工作状态是临界状态。 5、谐振回路的品质因数Q即不能高，也不能低。一般在1～10之间。 例一 50MHz，25W谐振功放 例二 160MHz，10W谐振功放 实例： 例三 175MHz，10W VMOS管谐振功放 例四 470MHz，4～14W 谐振功放 3.5　集成高频功率放大器及其应用简介（略） 3.6　宽带高频功率放大器 　　谐振功率放大器主要是用于高效率地、高功率地放大窄带的、工作频率不变的高频信号。而对于带宽较宽，工作频率变化的高频信号，就不适用了。主要原因就是谐振回路无法实现。 　　但在实际应用中，需要高功率地放大宽带的高频信号也是常用的。 　　宽带高频功率放大电路采用非调谐宽带网络作为匹配网络, 能在很宽的频带范围内获得线性放大。常用的宽带匹配网络是传输线变压器。由于无选频滤波性能, 故宽带高频功放只能工作在非线性失真较小的甲类或乙类状态, 效率较低。所以, 宽带高频功放是以牺牲效率来换取工作频带的加宽。 　　这就是用功率合成的技术来实现。 25Ｗ 50Ｗ 50Ｗ 100Ｗ 25Ｗ 25Ｗ 25Ｗ (四路25W合成一路100W) 下图就是一个功率合成组成的示意图 Rb Ra Rd Rc A D C B 设想： 1、在A、B两端输入等值功率时，可在C端RC负载上或在D端Rd负载上获得两输入功率的合成。 2、并在一定的条件下，两输入端彼此隔离，互相不影响工作。 实现这个功能的电路就是一个混合网络。 而这个混合网络的核心就是传输线变压器。 1 3 4 2 4 1 3 2 结构图 传输线变压器原理图 特点：1、传输线变压器输入端和输出端的端口电压相等； 　　　2、传输线变压器的线路电流大小相等、方向相反。 1、传输线变压器等效于1：1倒相变压器 4 1 3 2 注意：传输线变压器的工作频率的条件限制 a、上限频率：受传输线长度的限制，长度越短，上限频率越高。 b、下限频率：受1—2端间绕组电感量限制，电感量越大，下限频率越低。 2、 平衡与不平衡转换 4 1 3 2 4 1 3 2 4 1 3 2 图3.6.4 4：1阻抗变换器 特性阻抗 　　特性阻抗：传输线上的任一点电压与电流的比值。对于无损耗传输线，其为一常量。 第3章 高频功率放大器 　　高频功率放大器主要用来对高频信号进行功率放大。它主要分有：窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器。