高頻諧振功率放大器設(shè)計(jì)

1、.課課程程設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)任任務(wù)務(wù)書書學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)：專業(yè)班級(jí)： 電信 0705 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 工作單位：工作單位： 信息工程學(xué)院 題題 目目 五：五：高頻諧振功率放大器設(shè)計(jì)初始條件：初始條件：具較扎實(shí)的電子電路的理論知識(shí)及較強(qiáng)的實(shí)踐能力；對電路器件的選型及電路形式的選擇有一定的了解；具備高頻電子電路的基本設(shè)計(jì)能力及基本調(diào)試能力；能夠正確使用實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行電路的調(diào)試與檢測。要求完成的主要任務(wù)：要求完成的主要任務(wù)：（包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求）1、采用晶體管完成一個(gè)高頻諧振功率放大器的設(shè)計(jì)2、電源電壓 vcc 12v，采用 nxo100 環(huán)形鐵氧體磁芯

2、，3、工作頻率 f06mhz 4、負(fù)載電阻 rl 75 時(shí)， 輸出功率 p0100mw， 效率 605、完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告（應(yīng)包含電路圖，清單、調(diào)試及設(shè)計(jì)總結(jié)） 。時(shí)間安排：時(shí)間安排： 二十周一周，其中 3 天硬件設(shè)計(jì)，4 天軟、硬件調(diào)試及答辯。指導(dǎo)教師簽名：指導(dǎo)教師簽名： 年年 月月 日日系主任（或責(zé)任教師）簽名：系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年年 月月 日日.目目 錄錄1 proteus 簡介 .12 高頻諧振功率放大器的設(shè)計(jì).32.1 高頻諧振功率放大器概述.32.2 高頻諧振功率放大器的工作原理.53 電路的仿真.114 心得總結(jié).125 附件.136 參考文獻(xiàn).157 本科生課程設(shè)計(jì)成績

3、評(píng)定表.16.1 proteus 簡簡介介proteus 軟件是來自英國 labcenter electronics 公司的 eda 工具軟件。proteus軟件有十多年的歷史，在全球廣泛使用，除了其具有和其它 eda 工具一樣的原理布圖、pcb 自動(dòng)或人工布線及電路仿真的功能外，其革命性的功能是，他的電路仿真是互動(dòng)的，針對微處理器的應(yīng)用，還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實(shí)現(xiàn)軟件源碼級(jí)的實(shí)時(shí)調(diào)試，如有顯示及輸出，還能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等，您不需要?jiǎng)e的，proteus 為您建立了完備的電子設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境！尤其重要的是 proteus li

4、te 可以完全免費(fèi)，也可以花微不足道的費(fèi)用注冊達(dá)到更好的效果；功能最強(qiáng)的 proteus 專業(yè)版也非常便宜，人人用得起，對高校還有更多優(yōu)惠。proteus 組合了高級(jí)原理布圖、混合模式 spice 仿真,pcb 設(shè)計(jì)以及自動(dòng)布線來實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)。此系統(tǒng)受益于15年來的持續(xù)開發(fā),被電子世界在其對 pcb 設(shè)計(jì)系統(tǒng)的比較文章中評(píng)為最好產(chǎn)品“the route to pcb cad” 。proteus 產(chǎn)品系列也包含了我們革命性的 vsm 技術(shù),用戶可以對基于微控制器的設(shè)計(jì)連同所有的周圍電子器件一起仿真。用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如 led/lcd、鍵盤、rs232終端等動(dòng)態(tài)外設(shè)模型來對設(shè)計(jì)

5、進(jìn)行交互仿真。proteus 是目前最好的模擬單片機(jī)外圍器件的工具，真的很不錯(cuò)。可以仿真51 系列、avr，pic 等常用的 mcu 及其外圍電路（如 lcd，ram，rom，鍵盤，馬達(dá)，led，ad/da，部分 spi 器件，部分 iic 器件，.） 其實(shí) proteus 與 multisim 比較類似，只不過它可以仿真 mcu！當(dāng)然，軟件仿真精度有限，而且不可能所有的器件都找得到相應(yīng)的仿真模型，用開發(fā)板和仿真器當(dāng)然是最好選擇，可是估計(jì)初學(xué)者有的可能性比較小吧？如果你在學(xué)51 單片機(jī)，如果你想自己動(dòng)手做做 lcd，led，ad/da，直流馬達(dá)，spi，iic，鍵盤，.的小實(shí)驗(yàn)的話，試一下吧，

6、不會(huì)讓你失望的！ 用51 不管你是用匯編或是 c 編程當(dāng)然要用 keil 啦，uvisoin3 有不少新特性呢！ 使用 keil c51 v7.50 + proteus 6.7 可以像使用仿真器一樣調(diào)試程序，一般而言，微機(jī)實(shí)驗(yàn)中用萬利仿真器+電工系自己做的實(shí)驗(yàn)板的實(shí)驗(yàn)都可以做得到吧！ 當(dāng)然，硬件實(shí)踐還是必不可少的！本方案只是在沒有硬件的情況下讓你能像 pspice 仿真模擬/數(shù)字電路那樣仿真 mcu 及外圍電路。另外，即使有硬件，在程序編寫早期用軟件仿真一下也不錯(cuò)的！ proteus 與其它單片機(jī)仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機(jī) cpu 的工作情況，也能.仿真單片機(jī)外圍電路或沒有單片機(jī)參與

7、的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調(diào)試時(shí)，關(guān)心的不再是某些語句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過程和結(jié)果。對于這樣的仿真實(shí)驗(yàn)，從某種意義上講，是彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。(1)proteus 的工作過程運(yùn)行 proteus 的 isis 程序后，進(jìn)入該仿真軟件的主界面。在工作前，要設(shè)置 view 菜單下的捕捉對齊和 system 下的顏色、圖形界面大小等項(xiàng)目。通過工具欄中的 p(從庫中選擇元件命令)命令，在 pick devices 窗口中選擇電路所需的元件，放置元件并調(diào)整其相對位置，元件參數(shù)設(shè)置，元器件間連線，編寫程序；在 s

8、ource 菜單的definecode generation tools 菜單命令下，選擇程序編譯的工具、路徑、擴(kuò)展名等項(xiàng)目；在 source 菜單的 add/removesource files 命令下，加入單片機(jī)硬件電路的對應(yīng)程序；通過 debug 菜單的相應(yīng)命令仿真程序和電路的運(yùn)行情況。 (2)proteus 軟件所提供的元件資源 proteus 軟件所提供了 30 多個(gè)元件庫，數(shù)千種元件。元件涉及到數(shù)字和模擬、交流和直流等。 (3)proteus 軟件所提供的儀表資源 對于一個(gè)仿真軟件或?qū)嶒?yàn)室，測試的儀器儀表的數(shù)量、類型和質(zhì)量，是衡量實(shí)驗(yàn)室是否合格的一個(gè)關(guān)鍵因素。在 proteus 軟

9、件包中，不存在同類儀表使用數(shù)量的問題。proteus 還提供了一個(gè)圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號(hào)，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來，其作用與示波器相似但功能更多。 (4)proteus 軟件所提供的調(diào)試手段 proteus 提供了比較豐富的測試信號(hào)用于電路的測試。這些測試信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。對于單片機(jī)硬件電路和軟件的調(diào)試，proteus 提供了兩種方法：一種是系統(tǒng)總體執(zhí)行效果，一種是對軟件的分步調(diào)試以看具體的執(zhí)行情況。對于總體執(zhí)行效果的調(diào)試方法，只需要執(zhí)行 debug 菜單下的 execute 菜單項(xiàng)或 f12 快捷鍵啟動(dòng)執(zhí)行，用 debug 菜單下的 pause animation

10、菜單項(xiàng)或 pause 鍵暫停系統(tǒng)的運(yùn)行；或用 debug 菜單下的 stop animation 菜單項(xiàng)或 shift-break 組合鍵停止系統(tǒng)的運(yùn)行。.2 高高頻頻諧諧振振功功率率放放大大器器的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)2.1 高頻諧振功率放大器概述高頻諧振功率放大器概述高頻電子線路中,放大器按電流導(dǎo)通角的不同,而工作于 a、b、c 狀態(tài)。a 類放大器電流的導(dǎo)通角為 180,b 類放大器電流的導(dǎo)通角約 90,c 類放大器電流的導(dǎo)通角則小于90。a 類工作狀態(tài)的效率為 50 %,b 類工作狀態(tài)的最大效率為 78.5 %,而 c 類工作狀態(tài)的效率隨導(dǎo)通角設(shè)置的不同而不同,但在導(dǎo)通角的選擇上,提高集電極效率與增

11、大輸出功率之間是存在矛盾的。在具體電子線路設(shè)計(jì)時(shí),為了兼顧效率與功率,選擇最佳導(dǎo)通角的問題上,本設(shè)計(jì)給出了最佳導(dǎo)通角的經(jīng)驗(yàn)值取 70左右,給出了最佳導(dǎo)通角的經(jīng)驗(yàn)值取 6575,這是高頻電子線路專著的說法。然而,在具體設(shè)計(jì)中最佳導(dǎo)通角設(shè)置在 70左右時(shí),放大器的工作是否處于最佳狀態(tài)? 即使放大器已處于最佳狀態(tài),也只知其然,而不知其所以然,對不同的電路條件,又該怎樣設(shè)置導(dǎo)通角呢? 本文提出了最佳導(dǎo)通角的理論定義,并通過嚴(yán)格的理論分析,給出了其求解方程及具體解,從而使對高頻電子線路中諧振功率放大器的最佳導(dǎo)通角的認(rèn)識(shí)從感性上升到理性,在最佳導(dǎo)通角的選擇上,首次實(shí)現(xiàn)了從依靠經(jīng)驗(yàn)結(jié)論到依靠科學(xué)理論 結(jié)合實(shí)

12、際結(jié)果的飛躍,為具體設(shè)計(jì)中控制導(dǎo)通角提供了理論依據(jù)。本課程設(shè)計(jì)是進(jìn)一步理解諧振功率放大器的工作原理及負(fù)載阻抗和激勵(lì)信號(hào)電壓變化對其工作狀態(tài)的影響。掌握諧振功率放大器的調(diào)諧特性、放大特性和負(fù)載特性。高頻諧振功率放大器用于各種無線電發(fā)送設(shè)備中，對高頻載波或高頻已調(diào)波進(jìn)行功率放大。窄帶高頻功率放大器：以諧振回路為負(fù)載，所以又稱諧振功率放大器。寬帶高頻功率放大器：采用非選頻性負(fù)載，如傳輸線變壓器或其他寬帶匹配電路。目的：能夠使電信號(hào)能夠有效地進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。特點(diǎn)：高頻、大信號(hào)、非線性工作。要求：輸出功率大（pe=po+pc） 、轉(zhuǎn)換效率高。高頻功率放大器是通信系統(tǒng)中發(fā)送裝置的重要組件。按其工作頻帶的寬

13、窄劃分為窄帶高頻功率放大器和寬帶高頻功率放大器兩種，窄帶高頻功率放大器通常以具有選頻濾波作用的選頻電路作為輸出回路，故又稱為調(diào)諧功率放大器或諧振功率放大器；寬帶高頻功率放大器的輸出電路則是傳輸線變壓器或其他寬帶匹配電路，因此又稱為非調(diào)諧功率放大器。高頻功率放大器是一種能量轉(zhuǎn)換器件，它將電源供給的直流能量轉(zhuǎn)換成為高頻交流輸出。在 “低頻電子線路”課程中已知，放大器可以按照電流導(dǎo)通角的不同，將其分為甲、.乙、丙三類工作狀態(tài)。甲類放大器電流的流通角為 360o，適用于小信號(hào)低功率放大。乙類放大器電流的流通角約等于 180o；丙類放大器電流的流通角則小于 180o。乙類和丙類都適用于大功率工作。丙類工

14、作狀態(tài)的輸出功率和效率是三種工作狀態(tài)中最高者。高頻功率放大器大多工作于丙類。但丙類放大器的電流波形失真太大，因而不能用于低頻功率放大，只能用于采用調(diào)諧回路作為負(fù)載的諧振功率放大。由于調(diào)諧回路具有濾波能力，回路電流與電壓仍然極近于正弦波形，失真很小。除了以上幾種按電流流通角來分類的工作狀態(tài)外，又有使電子器件工作于開關(guān)狀態(tài)的了類放大和戊類放大。丁類放大器的效率比丙類放大器的還高，理論上可達(dá) 100，但它的最高工作頻率受到開關(guān)轉(zhuǎn)換瞬間所產(chǎn)生的器件功耗(集電極耗散功率或陽極耗散功率）的限制。如果在電路上加以改進(jìn)，使電子器件在通斷轉(zhuǎn)換瞬間的功耗盡量減小，則工作頻率可以提高。這就是戊類放大器。我們已經(jīng)知道

15、，在低頻放大電路中為了獲得足夠大的低頻輸出功率，必須采用低頻功率放大器，而且低頻功率放大器也是一種將直流電源提供的能量轉(zhuǎn)換為交流輸出的能量轉(zhuǎn)換器。高頻功率放大器和低頻功率放大器的共同特點(diǎn)都是輸出功率大和效率高，但二者的工作頻率和相對頻帶寬度卻相差很大，決定了他們之間有著本質(zhì)的區(qū)別。低頻功率放大器的工作頻率低，但相對頻帶寬度卻很寬。例如，自 20 至 20000 hz，高低頻率之比達(dá) 1000 倍。因此它們都是采用無調(diào)諧負(fù)載，如電阻、變壓器等。高頻功率放大器的工作頻率高（由幾百 khz 一直到幾百、幾千甚至幾萬 mhz） ，但相對頻帶很窄。例如，調(diào)幅廣播電臺(tái)（5351605 khz 的頻段范圍）

16、的頻帶寬度為 10 khz，如中心頻率取為 1000 khz，則相對頻寬只相當(dāng)于中心頻率的百分之一。中心頻率越高，則相對頻寬越小。因此，高頻功率放大器一般都采用選頻網(wǎng)絡(luò)作為負(fù)載回路。由于這后一特點(diǎn)，使得這兩種放大器所選用的工作狀態(tài)不同：低頻功率放大器可工作于甲類、甲乙類或乙類（限于推挽電路）狀態(tài)；高頻功率放大器則一般都工作于丙類（某些特殊情況可工作于乙類） 。近年來，寬頻帶發(fā)射機(jī)的各中間級(jí)還廣泛采用一種新型的寬帶高頻功率放大器，它不采用選頻網(wǎng)絡(luò)作為負(fù)載回路，而是以頻率響應(yīng)很寬的傳輸線作負(fù)載。這樣，它可以在很寬的范圍內(nèi)變換工作頻率，而不必重新調(diào)諧。綜上所述可見，高頻功率放大器與低頻功率放大器的共

17、同之點(diǎn)是要求輸出功率大，效率高；它們的不同之點(diǎn)則是二者的工作頻率與相對頻寬不同，因而負(fù)載網(wǎng)絡(luò)和工作狀.態(tài)也不同。高頻功率放大器的主要技術(shù)指標(biāo)有：輸出功率、效率、功率增益、帶寬和諧波抑制度（或信號(hào)失真度）等。這幾項(xiàng)指標(biāo)要求是互相矛盾的，在設(shè)計(jì)放大器時(shí)應(yīng)根據(jù)具體要求，突出一些指標(biāo)，兼顧其他一些指標(biāo)。例如實(shí)際中有些電路，防止干擾是主要矛盾，對諧波抑制度要求較高，而對帶寬要求可適當(dāng)降低等。功率放大器的效率是一個(gè)突出的問題，其效率的高低與放大器的工作狀態(tài)有直接關(guān)系。放大器的工作狀態(tài)可分為甲類、乙類和丙類等。為了提高放大器的工作效率，它通常工作在乙類、丙類，即晶體管工作延伸到非線性區(qū)域。但這些工作狀態(tài)下的

18、放大器的輸出電流與輸出電壓間存在很嚴(yán)重的非線性失真。低頻功率放大器因其信號(hào)的頻率覆蓋系數(shù)大，不能采用諧振回路作負(fù)載，因此一般工作在甲類狀態(tài)；采用推挽電路時(shí)可以工作在乙類。高頻功率放大器因其信號(hào)的頻率覆蓋系數(shù)小，可以采用諧振回路作負(fù)載，故通常工作在丙類，通過諧振回路的選頻功能，可以濾除放大器集電極電流中的諧波成分，選出基波分量從而基本消除了非線性失真。所以，高頻功率放大器具有比低頻功率放大器更高的效率。高頻功率放大器因工作于大信號(hào)的非線性狀態(tài)，不能用線性等效電路分析，工程上普遍采用解析近似分析方法折線法來分析其工作原理和工作狀態(tài)，這種分析方法的物理概念清楚，分析工作狀態(tài)方便，但計(jì)算準(zhǔn)確度較低。討

19、論的各類高頻功率放大器中，窄帶高頻功率放大器：用于提供足夠強(qiáng)的以載頻為中心的窄帶信號(hào)功率，或放大窄帶已調(diào)信號(hào)或?qū)崿F(xiàn)倍頻的功能，通常工作于乙類、丙類狀態(tài)。寬帶高頻功率放大器：用于對某些載波信號(hào)頻率變化范圍大得，超短波電臺(tái)的中間各級(jí)放大級(jí)，以免對不同 fc 的繁瑣調(diào)諧。通常工作于甲類狀態(tài)。2.2 高頻諧振功率放大器的工作原理高頻諧振功率放大器的工作原理2.2.1 基基本本電電路路組組成成組成：bjt、lc 諧振回路、饋電電源。特點(diǎn)：1、npn 高頻大功率晶體管，高 ft；改變 ubb 可以改變放大器的工作類型；2、大信號(hào)激勵(lì)：12v；3、發(fā)射結(jié)在一個(gè)周期內(nèi)只有部分時(shí)間導(dǎo)通，ib、ic 均為一系列高

20、頻脈沖；4、諧振回路作負(fù)載可以濾除高頻脈沖電流 ic 中的諧波分量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。.2.2.2 甲甲類類功功率率放放大大器器利用寬帶變壓器作耦合回路的功放稱為寬帶功放。常見的寬帶變壓器有用高頻磁芯繞制的高頻變壓器和傳輸線變壓器。寬帶功放不需要調(diào)諧回路，可在很寬的頻率范圍內(nèi)獲得線性放大。但效率較低，一般只有 20%左右。他通常作為發(fā)射極的中間級(jí)，以提供較大的激勵(lì)功率。1、靜態(tài)工作點(diǎn)晶體管 vt1 組成甲功率放大器，工作在線性放大狀態(tài)。其中 r1和 r2為基極偏置電阻；r5為直流負(fù)反饋電阻；它們共同組成分壓式偏置電路以穩(wěn)定放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)。r4為交直流負(fù)反饋電阻，可以提高放大器的輸入阻抗，穩(wěn)

21、定增益。電路的靜態(tài)工作點(diǎn)由下列關(guān)系式確定：ccbqvrrru 2 1 1 (2-1)54 rruuiibeqbqeqcq (2-2)1/cqbqii (2-3)(54rrivueqccceq (2-4)2、動(dòng)態(tài)特性所謂動(dòng)態(tài)特性，指放大器在激勵(lì)信號(hào)作用下的工作狀態(tài)，這里以負(fù)載特性為主要研究對象。 ，前級(jí)放大器的負(fù)載由后級(jí)放大器的輸入阻抗決定。以第一級(jí)甲類功放為例，它與第二級(jí)甲類功放通過變壓器進(jìn)行耦合，因此其交流輸出功率可表示為：bhopp/ (2-5)式中，hp為輸出負(fù)載上的實(shí)際功率，b為變壓器的傳輸效率，一般為85. 075. 0b。為甲類功放的負(fù)載特性。為獲得最大不失真輸出功率，靜態(tài)工作點(diǎn)

22、q 應(yīng)選在交流負(fù)載線 ab 的中點(diǎn)，此時(shí)集電極的負(fù)載電阻hr稱為最佳匹配負(fù)載。集電極的輸出功率cp的表達(dá)式為hcmcmcmcruiup/21212 (2-6)式中，cmu為集電極輸出的交流電壓振幅，cmi為交流電流的振幅，它們的表達(dá)式分別為)(54)(satcecqcccmurrivu (2-7)式中，)(satceu稱為飽和壓降，一般為 1v 左右。cqcmii (2-8)如果變壓器的初級(jí)線圈匝數(shù)為 n1，次級(jí)線圈匝數(shù)為 n2，由式(2-5)、(2-6)可得.21hhbrrnn (2-9)式中，hr為變壓器次級(jí)接入的負(fù)載電阻，及第二級(jí)甲類功放的輸入阻抗。3、功率增益與電壓放大器不同的是，功放

23、應(yīng)有一定的功率增益，對于圖 2-1 所示電路，甲類功放不僅要為下一級(jí)功放提供一定的激勵(lì)功率，而且還需將前級(jí)輸入的信號(hào)進(jìn)行功率放大，功率增益pa的表達(dá)式為icpppa/ (2-10)式中，ip為功放的輸入功率，它與功放的輸入電壓振幅imu及輸入電阻ir的關(guān)系為iiimrpu2 (2-11)式中，ir可表示為4)1 (rhhrfeiei (2-12)式中，ieh為晶體管共射極組態(tài)的輸入電阻，高頻工作時(shí)，可認(rèn)為它近似等于晶體管的基區(qū)體電阻bbr。feh為晶體管共射極組態(tài)的電流放大系數(shù)，在高頻情況下它是復(fù)數(shù)，可近似取值為晶體管直流電流放大系數(shù)。2.2.3 丙丙類類功功率率放放大大器器利用選頻網(wǎng)絡(luò)作為負(fù)

24、載回路的功率放大器稱為邪真功放。根據(jù)放大器電流導(dǎo)通角的范圍可以分為甲類，乙類，丙類和丁類等功放。電流導(dǎo)通角越小，放大器的效率越高。丙類功放通常作為發(fā)射極的末級(jí)，以獲得較大的輸出功率和較大的效率。丙類功率放大器的基極偏置電壓beu是利用發(fā)射極電流的直流分量0ei在發(fā)射極直流負(fù)反饋電阻10r上產(chǎn)生的壓降來提供的，故稱為自給偏置電路。當(dāng)放大器的輸入信號(hào)iu為正弦波時(shí)，集電極電流ci為余弦脈沖波。利用諧振回路 l5c5 的選頻作用可輸出基波諧振電壓1cu、電流1ci。 1、直流電源ccv提供的直流功率0cccvivp (2-13)式中，0ci為集電極電流ci的直流分量。電流ci經(jīng)傅立葉級(jí)數(shù)分解，可得峰

25、值cmi與分解系數(shù))(n的關(guān)系式icmicnmn/)( (2-14)故有)(00cmcii (2-15)分解系數(shù))(n與的關(guān)系如圖 2-4 所示。.功放管特性曲線折線化后的輸入電壓beu與集電極脈沖電流ci的波形關(guān)系， bmbbonuvucos (2-16)式中，onu為晶體管導(dǎo)通電壓(硅管約為 0.6v，鍺管約為 0.2v)；bmu為激勵(lì)電壓(輸入電壓)的振幅。bbv為基極直流偏置電壓，一般取 00.2v。在自給偏置電路中，其值可由下式確定ecbbriv0 (2-17)式中，er為功放管發(fā)射極直流負(fù)反饋電阻，在圖 2-1 所示電路中，10rre。當(dāng)beu大于晶體管的導(dǎo)通電壓onu時(shí)，晶體管導(dǎo)

26、通并工作于線性放大狀態(tài)，集電極脈沖電流ci與基極脈沖電流bi成線性關(guān)系，滿足關(guān)系式bmbmfecmiihi (2-18)2、集電極輸出的基波功率omcomcmcmccruriiup/212121121211 (2-19)式中，mcu1為集電極基波電壓的振幅，mci1為集電極基波電流的振幅；or為集電極負(fù)載電阻，最佳匹配狀態(tài)下有horr ，三者間的關(guān)系為omcmcriu11 (2-20)式中，)(11cmmcii，即集電極基波電流振幅等于集電極電流振幅與基波電流分解系數(shù)之積。 3、功率增益icpppa/ (2-21)式中，ip為功放的基極基波輸入功率，它與基波輸入電流振幅mbi1、基波輸入電壓振

27、幅mbu1及輸入電阻ir的關(guān)系為imbimbmbmbiriruiup12121121/2121 (2-22)實(shí)驗(yàn)電流中，ir可表示為ieihr 。 由公式(2-19)和(2-22)可得mbmbmcmcpiuiua1111 (2-23) 4、放大器的效率)()(21)()(21 2101011011ccmccmcccmcvcvuiivupp (2-24).式中，ccmcvu/1稱為電壓利用系數(shù)。功率放大器的設(shè)計(jì)原則是在高效率下獲得較大的輸出功率。在實(shí)際運(yùn)用中，為兼顧高輸出功率和高效率原則，通常取806000。5、偏置電路及耦合回路(1)偏置電路丙類諧振功率放大器常用的三種偏置電路。利用基極電流在

28、基區(qū)體電阻bbr上的降壓作為偏置電壓。其電路簡單，但偏壓小，且易隨晶體管bbr而變，不能保持穩(wěn)定的電壓，因此一般用于大功率丙類諧振功放。利用基極電流的直流分量在br上的降壓得到偏置電壓，bc為高頻旁路電容。其優(yōu)點(diǎn)是偏置電壓隨輸入信號(hào)的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)。利用發(fā)射極電流的直流分量在er上建立偏壓，ec為高頻旁路電容。為了避免er上產(chǎn)生交流負(fù)反饋，需設(shè)置時(shí)間常數(shù)0e/ )53(rec。它可以自動(dòng)維持放大器穩(wěn)定工作，當(dāng)激勵(lì)信號(hào)加大時(shí)，負(fù)偏壓加大，似的0ei相對增加量減小。這實(shí)質(zhì)上就是直流負(fù)反饋的作用，可以是放大器工作狀態(tài)變化不大。缺點(diǎn)是由于er上建立了一定大小的直流偏壓，減小了電源電壓利用率。因此er不宜

29、取得過大，以免影響放大器的輸出功率。而且在高頻工作時(shí)，發(fā)射極很難完全接地，故在頻率很高的丙類功放中使用較少。(2)耦合電路輸入耦合回路的作用是自前級(jí)取得最大的激勵(lì)功率，而輸出耦合回路則是保證放大器的輸出功率能有效地加到負(fù)載上。丙類諧振功放的輸出回路采用變壓器耦合方式，其作用可以歸納為：實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，使負(fù)載電阻lr能與放大器的最佳負(fù)載hr匹配，以保證放大器傳輸?shù)截?fù)載的功率最大。與諧振回路配合，抑制工作頻帶范圍以外的頻率分量，使負(fù)載上只有基波分量及頻帶內(nèi)頻譜分量存在。耦合電路形式很多，本實(shí)驗(yàn)采用變壓器耦合方式，為了減小晶體管輸出阻抗對耦合回路的影響，變壓器初級(jí)采用部分接入方式耦合。回路的諧振頻率為lc210或lcf10 (2-25)諧振阻抗與變壓器線圈匝數(shù)比為 012452rrurpnnlcmlo (2-26).llqrlnn04523 (2-27).3 電電路路的的仿仿真真課程設(shè)計(jì)要求：電源電壓 vcc= +12v，采用 nxo-100 環(huán)形鐵氧體磁芯工作頻率 fo