第5章高頻功率放大器

1、5.3 諧振功率放大器的折線分析法諧振功率放大器的折線分析法5.1 功率放大器的概述功率放大器的概述5.2 諧振功率放大器的工作原理諧振功率放大器的工作原理掌握改變放大器導(dǎo)通角掌握改變放大器導(dǎo)通角c c的方法；的方法；掌握克服由于掌握克服由于c90c90所引起的失真的方法；所引起的失真的方法；掌握諧振功率放大器的折線分析法；掌握諧振功率放大器的折線分析法；了解諧振功率放大器的實(shí)驗(yàn)調(diào)試方法。了解諧振功率放大器的實(shí)驗(yàn)調(diào)試方法。3 提高電路效率的途徑提高電路效率的途徑1 功率放大器的目的和特點(diǎn)功率放大器的目的和特點(diǎn)2 實(shí)現(xiàn)大功率輸出的方法實(shí)現(xiàn)大功率輸出的方法功率放大器的目的：輸出大功率信號(hào)功率放大器

2、的目的：輸出大功率信號(hào)功率放大器的特點(diǎn)：功率放大器的特點(diǎn)： 電路工作在大電壓和大電流狀態(tài)電路工作在大電壓和大電流狀態(tài) 必須考慮器件的工作安全必須考慮器件的工作安全最大集電極電流最大集電極電流 ICM最大集電結(jié)功耗最大集電結(jié)功耗 PCM集電結(jié)反向擊穿電壓集電結(jié)反向擊穿電壓 BVCEOCOPPPCOPPPPPOVO=為電源供給功率；這里：P為放大器輸出功率；oP為集電結(jié)功耗。cPCO)1(=PP 上式顯示，增加輸出功率能夠通過提高電上式顯示，增加輸出功率能夠通過提高電路效率和選擇具有大的管耗來實(shí)現(xiàn)。管耗受到路效率和選擇具有大的管耗來實(shí)現(xiàn)。管耗受到三極管最大集電結(jié)管耗三極管最大集電結(jié)管耗PCM的限制

3、，因此這里通的限制，因此這里通過提高電路效率來獲得大功率輸出。過提高電路效率來獲得大功率輸出。 上式顯示，在保持輸出功率不變上式顯示，在保持輸出功率不變的情況下，降低三極管的功耗能夠提的情況下，降低三極管的功耗能夠提高電路的效率。高電路的效率。COPPPPOVOP= 集電極的瞬時(shí)功耗等于等于電流集電極的瞬時(shí)功耗等于等于電流ic和電壓和電壓uce的乘積。如果使電流的乘積。如果使電流ic只有在電壓只有在電壓uce較小時(shí)較小時(shí)存在，則能夠降低集電極的瞬時(shí)功耗。存在，則能夠降低集電極的瞬時(shí)功耗。 Q Q Q ICQ VCEQ vCE/V iC/mA vCE/V iC/mA t t 交流負(fù)載線交流負(fù)載線

4、 20 A 40 A 60 A 通過添加適當(dāng)?shù)恼妷海最惙糯笃髟谡倚盘?hào)通過添加適當(dāng)?shù)恼妷?，甲類放大器在正弦信?hào)的一個(gè)完整周期都導(dǎo)通，即導(dǎo)通角的一個(gè)完整周期都導(dǎo)通，即導(dǎo)通角c=360。 理想情況下，甲類放大器的效率理想情況下，甲類放大器的效率=50%。 去掉正偏電壓，放大器僅在正弦信號(hào)的正半周導(dǎo)通，去掉正偏電壓，放大器僅在正弦信號(hào)的正半周導(dǎo)通，這時(shí)導(dǎo)通角這時(shí)導(dǎo)通角c=180。這種放大器被稱為乙類放大器。這種放大器被稱為乙類放大器. 理想情況下，乙類放大器的效率理想情況下，乙類放大器的效率=78%。 采用雙管推挽電路，兩個(gè)三極管分別導(dǎo)通，采用雙管推挽電路，兩個(gè)三極管分別導(dǎo)通，輸出疊加一起

5、來獲得一個(gè)完整的正弦信號(hào)。輸出疊加一起來獲得一個(gè)完整的正弦信號(hào)。 三極管門限電壓的存在使得乙類放大器存在一種特殊三極管門限電壓的存在使得乙類放大器存在一種特殊失真失真-交越失真。甲乙類放大器，交越失真。甲乙類放大器，180c360，可以，可以克服克服交越失真，但是電路效率將下降。交越失真，但是電路效率將下降。 三極管添加反向偏置電壓三極管添加反向偏置電壓-VBB，使得，使得導(dǎo)通角導(dǎo)通角c180，這種放大器被稱為丙類放，這種放大器被稱為丙類放大器。大器。 第第1種定義：種定義： 甲類放大器，導(dǎo)通角甲類放大器，導(dǎo)通角c = 360；乙類放大器，導(dǎo)通角乙類放大器，導(dǎo)通角c = 180；丙類放大器，導(dǎo)

6、通角丙類放大器，導(dǎo)通角c 180。第第2種定義（輸入信號(hào)種定義（輸入信號(hào)ui=coswt，為偶函數(shù)）：，為偶函數(shù)）： 甲類放大器，導(dǎo)通角甲類放大器，導(dǎo)通角c = 180；乙類放大器，導(dǎo)通角乙類放大器，導(dǎo)通角c = 90；丙類放大器，導(dǎo)通角丙類放大器，導(dǎo)通角c 90。 基極反偏電壓實(shí)現(xiàn)丙類放大器基極反偏電壓實(shí)現(xiàn)丙類放大器 LC并聯(lián)諧振電路消除波形失真并聯(lián)諧振電路消除波形失真 3 諧振功率放大器的功率關(guān)系諧振功率放大器的功率關(guān)系 諧振功率放大器的原理電路圖。基極反偏電源實(shí)現(xiàn)導(dǎo)諧振功率放大器的原理電路圖。基極反偏電源實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通角通角c 90；LC并聯(lián)諧振電路消除波形失真并聯(lián)諧振電路消除波形失真。 如果

7、三極管的發(fā)射結(jié)不添加直流偏置電壓，信號(hào)電壓如果三極管的發(fā)射結(jié)不添加直流偏置電壓，信號(hào)電壓us為正負(fù)交替的正弦電壓，則正弦電壓的負(fù)半周三極管將為正負(fù)交替的正弦電壓，則正弦電壓的負(fù)半周三極管將截止；正弦電壓的正半周三極管將導(dǎo)通。截止；正弦電壓的正半周三極管將導(dǎo)通。 如果三極管的發(fā)射結(jié)添加負(fù)極性直流偏置電壓，信號(hào)如果三極管的發(fā)射結(jié)添加負(fù)極性直流偏置電壓，信號(hào)電壓電壓us為正負(fù)交替的正弦電壓，則正弦電壓的負(fù)半周三極為正負(fù)交替的正弦電壓，則正弦電壓的負(fù)半周三極管將截止；正弦電壓的正半周三極管也只能部分導(dǎo)通，實(shí)管將截止；正弦電壓的正半周三極管也只能部分導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通角小于現(xiàn)導(dǎo)通角小于180，或者，或者90

8、，即實(shí)現(xiàn)丙類放大器。，即實(shí)現(xiàn)丙類放大器。 由付里葉級(jí)數(shù)，周期性的由付里葉級(jí)數(shù)，周期性的ic脈沖電流能夠分脈沖電流能夠分解成一系列正弦電流。這些正弦電流的頻率為解成一系列正弦電流。這些正弦電流的頻率為ic脈沖電流頻率的整數(shù)倍數(shù)。脈沖電流頻率的整數(shù)倍數(shù)。 周期性的周期性的ic脈沖電流能夠分解成一系列正弦脈沖電流能夠分解成一系列正弦電流。利用電流。利用LC電路的選頻能力可以濾除諧波成分，電路的選頻能力可以濾除諧波成分，只輸出與輸出信號(hào)頻率一樣的基波分量，從而克只輸出與輸出信號(hào)頻率一樣的基波分量，從而克服失真。服失真。 VBZ VBB wt VCC wt wt wt eb ib ic ec Vcm Vcm vb 0CCCIVP OCPPPic = IC0 + Icm1coswt + Icm2cos2wt + Icm3cos3wt +cm1cmO21=IVP cos012g101.0000.0000.0000.0002.0011.0000.0040.0070.0072.0020.9990.0070.0150.0152.0030.9990.0110.0220.0222.0040.9980.0140.0300.0302.00 由電路的參數(shù)和信號(hào)的參數(shù)計(jì)算導(dǎo)由電路的參數(shù)和信號(hào)的參數(shù)計(jì)算導(dǎo)通角通角c和集電極電流脈沖的幅度和集電極電流脈沖的幅度icmax 由導(dǎo)通角由導(dǎo)通角c和集電極電流脈沖幅度