高频电路李第3章.pptVIP

本章导读 高频功率放大电路在系统中起何作用？ 功率放大电路的工作状态和分析方法与小信号放大电路有何不同？ 高频功率放大器的输出功率和效率与哪些因素有关？ 如何提高效率？高效率功率放大器的类型有哪些？它们工作特点是什么？ 第3章 高频功率放大电路 丙(C)类谐振功率放大器的工作原理、特性及理论上的分析方法。 丙(C)类谐振功率放大器的欠压、临界、过压三种工作状态。 丙(C)类谐振功率放大器的负载特性、放大特性、集电极和基极调制特性。 滤波匹配网络的设计。 直流电路的串馈和并馈两种形式。 ?功能 高频功率放大器的主要功能是用小功率的高频输入信号去控制高频功率放大器，将直流电源供给的能量转换为大功率高频能量输出， 它主要应用于各种无线电发射机中。 特点： 为了获得大功率，则输入信号为大信号，则放大这种信号的放大器工作于非线性状态。 根据放大管集电极电流导通时间的长短，功放分为甲类、乙类、丙类等。 高频功率放大器的工作状态？ 丙类：在输入信号的整个周期中，只有小于输入信号正半周集电极有电流流通，此时电流导通角小于90o QC VBB Uon 信号失真放大 由图3.3可知，当 时 电流导通 甲类：在输入信号的整个周期中，集电极都有电流流通的放大器称为甲类放大器，此时电流导通角为180o； QA UBBUim+Uon 信号无失真放大 乙类：在输入信号的整个周期中，只有输入信号正半周集电极有电流流通，此时电流导通角为90o； QB VBB=Uon 信号失真放大 * 不同工作状态的功率放大器的特点 半流通角 工作状态 理想效率 负载情况 甲 类 50% 纯电阻，选频回路 乙 类 78.5% 推挽电路，选频回路 甲乙类 50%~78.5% 推挽电路，选频回路 丙 类 78.5% 选频回路 丁 类 开关工作状态 90%~100% 选频回路 甲类能够对信号无失真放大，而乙类以及丙类放大信号时出现了失真！ 而放大器的一个非常重要的指标就是信号的失真度！！！ ? ? ? ? ? ? 傅立叶级数 其频谱为 丙类功率放大器输出电流 结论：丙类功放无失真放大信号的条件是：加入带通滤波器将丙类功放非线性状态所产生谐波成分滤除。 通过滤波器后的电流为： 思考：为什么低频功放不能工作在丙类状态？？？ 以音频放大为例，若工作在丙类状态，则其频谱为 基波 二次谐波 三次次谐波 …… 会产生频谱混叠，不能够无失真恢复原低频信号。 3.1 丙(C)类谐振功率放大器的工作原理 图 3-1 晶体管高频功率放大器的原理电路 滤波以及阻抗变换 输入信号 基极静态偏置 集电极静态偏置 丙类功放的组成：放大器＋带通滤波器 3.1.1 电路组成及工作原理 晶体管转移特性曲线 晶体管输出特性曲线 临界饱和线 欠压区 过压区 设输入信号是频率ω的单频余弦信号，即 可得基极回路电压为 图3.3 谐振功率放大器的转移特性与输入电压、输出电流波形 晶体管输出电流为周期脉冲形状，将其命名为集电极余弦脉冲电流，用傅里叶级数展开为 Ic0：集电极余弦电流脉冲的直流分量 Ic1m：为集电极余弦电流脉冲的基波分量振幅 Icnm：为集电极余弦电流脉冲的n次谐波分量振幅 当集电极LC并联回路调谐在输入信号频率ω上时，集电极余弦电流脉冲iC的基波分量产生较大的压降；LC回路的电感L对直流呈现很小的阻抗并且可以看作短路，各高次谐波对LC回路呈现的阻抗很小并且可以看作短路，因此直流分量、各高次谐波分量不会在LC回路两端产生压降。由图3.1可得集电极回路电压为： 式中， 是输出电压的振幅。 3.1.2 集电极余弦电流脉冲的分解 将 代入 得： 由图3.3可知，当 时 则： 当ω t=0时 则 将上两式代入集电极电流的表达式，并整理得： 将 展开为傅里叶级数 其中： 式中，α0(θ)、 α1(θ) 、…、 αn(θ)分别称为余弦电流脉冲的直流分解系数、一次谐波分解系数以及n次谐波分解系数，其大小是导通角θ的函数。 定义波形系数为 (a) 分解系数 (b) 波形系数 图3.4 尖顶余弦脉冲的分解系数