[信息与通信]高频放大器.ppt

第4章　高频功率放大电路 第4章　高频功率放大电路 　　　　　　概述 　　　4.1　丙类谐振功率放大电路的工作原理 　　　4.2　丙类谐振功率放大器的特性分析 　　　4.3　丙类谐振功率放大器的电路组成和 　　　　　　输出匹配网络 概　述 　高频功放：将高频信号进行功率放大的电路，实质是在输入高频信号的控制下，将电源的直流功率转变成高频功率。 　主要功用: 放大高频信号, 以高效率输出大功率，并且尽量保证非线性失真小。 分类：低频功放：甲类（3600导通，效率50%） 　　　乙类（1800导通，效率78.5%） 　　　甲乙类（大于 1800导通，效率75%） 　高频功放： 丙类（ 小于1800导通，效率92%） 　　丁类、戊类（开关型，理论上效率100％） 　特点：工作频率高，相对带宽小，大信号非线性状态，采用选频网络作为负载（故称谐振功率放大器）。 技术指标：输出功率、效率、功率增益、带宽、谐波抑制度。 4.1　丙类谐振功率放大电路的工作原理 一、丙类谐振功率放大电路的结构 　　图4-1所示的是高频谐振功率放大器的原理线路图。 　构成：电源、偏置电路、晶体管、谐振回路和输入回路。。 谐振回路： 　　1、减小失真，丙、丁、戊类的电流失真大 ； 2、实现阻抗匹配。 3、对窄带系统，实现滤波； 3.电流、 电压波形 设输入信号为 则由图4-2得基极回路电压为 　　输出回路：放大器的负载为并联谐振回路，其谐振频率ω0等于激励信号频率ω时，回路对ω频率呈现一大的谐振阻抗　　，因此集电极电流基波分量在回路上产生电压；对远离ω的直流和谐波分量2 ω、3 ω等呈现很小的阻抗，因而输出很小，几乎为零。 　　因此有： 4. 高频功放的能量关系 电源功率（直流功率）=输出功率（基波功率）+集电极耗散功率 电源功率Pd为： 输出功率P0为： 　集电极损耗功率Pc为： 　集电极效率η为： 其中： 　　　　　　　　　　　　　　　　　集电极电流波形系数 　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　集电极电压利用系数 　结论：提高效率的两种途径： 提高电压利用系数ξ，通过提高谐振电阻实现，同时尽量使放大管工作在尽限运用状态； 提高波形系数g1(θ) ，降低导通角，一般取65~75度，使放大器工作在丙类工作状态。 4.2　丙类谐振功率放大器的特性分析 一、 晶体管静态特性曲线的折线化 折线化分析：用几条直线近似晶体管的实际特性曲线，然后用数学解析式写出表达式并进行分析的方法。 特点:物理概念清晰,方法简单;准确度差. 应用:工程实际 二、 高频功放管集电极的动态特性 动态特性：当基极加上输入信号并且集电极接上负载阻抗时，晶体管集电极电流ic与集电极电压uce 之间的关系。 动态特性曲线:功率放大器工作点变化的轨迹，也称动态交流负载线， 由集电极电流ic与集电极电压uce曲线构成。由于晶体管的静态特性曲线是非线性的，所以实际动态特线性曲线也是非线性的，但可以证明：当静态特性曲线折线化后，且放大器负载处于谐振状态，即负载为纯电阻，则动态特性曲线也为一条直线。 　　当负载回路处于谐振状态时，有： 由以上两式可得： 三、 高频功放的工作状态 高频谐振功率放大器根据集电极电流是否进入饱和区可以分为欠压、 临界和过压三种状态 。 　ubemax ucemin 集电结反偏 ，A点在放大区，ic基本不变， 看为恒流源； Pd=Ic0Ec基本不变， P0=Ic1mUcm/2 Ucm小，ξ= Ucm/Ec ，电压利用率低但可变，欠压状态。 ubemax =ucemin A点在临界饱和线上；临界状态。 ic最大，Ic0 、Ic1m最大， P0最大 临界电阻：临界状态时的负载电阻 记为：ROPT。 ubemax ucemin 集电结正偏 ，A点在饱和区； uce使ic迅速减少， Ic0 、Ic1m减小， Pd、 P0减小 Ucm大，ξ= Ucm/Ec ，电压利用率高，过压状态。 四、高频功放的外部特性 　　外部特性：性能随放大器外部参数变化的规律。 　　　负载电阻Rp　　 激励电压