[工学]第 3 章 高频功率放大器.ppt

第 3 章 高频功率放大器的结构与实现 3.1 概述 3.2 谐振功率放大器的结构和原理 3.3 实际丙类谐振功放的原理分析 3.4 谐振功放的耦合和设计原则 3.5 丙类倍频器 3.6* 宽带高频功率放大器 3.7* 功率合成与功率分配电路 3. 窄带功放 高频功率放大器可以分为窄带和宽带功率放大器两类。窄带和宽带是指有用信号的带宽大小。一般来说，信号最低频率fimin与最高频率fimax满足2fiminfimax关系时，放大电路被称为窄带放大器，如第二章讲述的高频小信号谐振放大器就是一例，本章讲述的C类(也称丙类)功放也是一例。 3.2.1 非饱和下的丙类功放分析 非饱和是指放大管在导通时间内只处于管子的放大区，而没有进入饱和区的工作情况。如将iC 波中的虚实线合起来就有了一个完整的正弦波，设此完整正弦波的振幅为Icm ，那么： 3.2.1 非饱和下的丙类功放分析 图3-2-1（a）中的高频扼波圈，对直流信号相当于短路。因此，晶体管电压vC E (t)的直流分量以及隔直电容C0上的直流电压分量都应为VCC 。若C0的容量很大，则： (3-2-2) 另外，从电路结构也能得知，由VCC 提供的直流电流Idc只能流经放大管到地，也就意味着iL (t)的直流成分为零，的直流成分与Idc相同。由波形经傅里叶级数分解后可得： (3-2-3) 若R、L、C、C0组成的总阻抗远小于RFC的感抗，则的交流成分只能通过C0和并联谐振回路到地。这时： 3.2.1 非饱和下的丙类功放分析 (3-2-5) 若频带选通电路，即并联谐振电路的L、C谐振于输入信号频率?s，且R相对不太小的话，输出信号vo(t)可近似表示为： (3-2-6) 而谐波电流则通过L、C被释放掉了，不形成有效的输出电压分量。 3.2.1 非饱和下的丙类功放分析 3.2.1 非饱和下的丙类功放分析 例题3.2.1：设计一个C类放大器。采用N沟道增强型VMOSFET管子作为电路的增益元件，要求电路向负载R提供25W的功率，放大器效率为85% ，忽略管子可变电阻区带来的影响。工作频率为50MHz，电源电压为正12伏。 3.2.1 非饱和下的丙类功放分析 解：根据题意画出相应电路如图3-2-3所示。图中CD对交流短路，C和L谐振于工作频率。在忽略可变电阻区的影响条件下，可令：Vom=VDD=12V，那么R=122/(2?25)=2.88?。 由式（3-2-11）可得：? =73.5 o（也可由附录C的g1得到）。 又将ID 1m=2Po /Vom代入式(3-2-5)可得放大管的最大漏极电流ID max=7.884(A)。 由式（3-2-2）有vD max=VDD+Vom=24V。 若设R、L、C回路的品质因素Q=5，则有： 3.2.1 非饱和下的丙类功放分析 L=R/(?Q)=1.83?10-3(?H) C=1/(L?2)=5.526?10-3(?F) 若取RFC的感抗? RFC ? 25?ZL?，则： 若取 ，则： D类谐振功率放大器 8 输出负载线 在前述各公式的假设条件下，也可写出如下关系： (3-2-12) (3-2-13) 可见：在?? ? ?st ?? 范围内，与vCE (t)的关系在放大区仍可能是直线关系。 * 作用：高效地实现能量变换和控制。 种类： 根据应用领域和处理对象不同 (1) 功率放大电路： 放大器的一类。用于通信、音像等电子设备。 (2) 电源变换电路： 对电源能量进行特定变换。用于电源设备、电子系统、工业控制。 3.1 概述 1 功率放大器 与其它放大器相比 相同点： 均在输入信号作用下，将直流电源的直流功率转换为