高頻諧振放大器

1、第三章第三章 高頻諧振放大器高頻諧振放大器3.1 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器 3.2 高頻功率放大器的原理和特性高頻功率放大器的原理和特性 3.3 高頻功放的高頻效應(yīng)高頻功放的高頻效應(yīng) 3.4 高頻功率放大器的實(shí)際線路高頻功率放大器的實(shí)際線路3.5 高頻功放、功率合成與射頻模塊放大器高頻功放、功率合成與射頻模塊放大器3.1 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器 3.1.1 放大電路概述放大電路概述3.1.2 放大電路組成與工作原理放大電路組成與工作原理3.1.3 放大電路性能分析放大電路性能分析3.1.5 多級(jí)諧振放大電路多級(jí)諧振放大電路3.1.4 放大電路的穩(wěn)定性放大電路的穩(wěn)定性3.1.6

2、 高頻集成放大電路高頻集成放大電路按按頻帶寬度頻帶寬度分分: :窄帶放大器窄帶放大器：以各種選頻電路作負(fù)載，例如并聯(lián)諧振：以各種選頻電路作負(fù)載，例如并聯(lián)諧振 回路、耦合諧振回路、各種濾波器等回路、耦合諧振回路、各種濾波器等寬帶放大器寬帶放大器：采用無選頻作用的電路作負(fù)載，例如高：采用無選頻作用的電路作負(fù)載，例如高 頻變壓器、傳輸線變壓器等頻變壓器、傳輸線變壓器等按按負(fù)載負(fù)載分分: :調(diào)諧放大器調(diào)諧放大器集中選頻放大器：集中選頻放大器：以石英晶體、陶瓷、聲表面濾波器負(fù)載以石英晶體、陶瓷、聲表面濾波器負(fù)載單調(diào)諧放大器：?jiǎn)握{(diào)諧放大器：輸出端接調(diào)諧回路輸出端接調(diào)諧回路雙調(diào)諧放大器：雙調(diào)諧放大器：輸入、

3、輸出端都接調(diào)諧回路輸入、輸出端都接調(diào)諧回路參差調(diào)諧放大器：參差調(diào)諧放大器：調(diào)諧回路的諧振頻率不同調(diào)諧回路的諧振頻率不同 3.1.1 高頻小信號(hào)放大電路概述高頻小信號(hào)放大電路概述 放大各種無線電設(shè)備中的高頻小信號(hào)（微弱），通常是窄帶放大器，放大各種無線電設(shè)備中的高頻小信號(hào)（微弱），通常是窄帶放大器，以各種選頻電路作負(fù)載（并聯(lián)、耦合諧振回路等），所以還具有選頻以各種選頻電路作負(fù)載（并聯(lián)、耦合諧振回路等），所以還具有選頻或?yàn)V波作用。或?yàn)V波作用。一、作用一、作用二、分類二、分類三、主要性能指標(biāo)三、主要性能指標(biāo)諧振電壓增益諧振電壓增益Au0 放大器在諧振頻率上的增益，衡量放大器在諧振頻率上的增益，衡量

4、對(duì)有用信號(hào)的放大能力。對(duì)有用信號(hào)的放大能力。通頻帶通頻帶BW0.7 放大器電壓增益下降到諧振電壓增益的放大器電壓增益下降到諧振電壓增益的 0.707倍時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率范圍。倍時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率范圍。選擇性選擇性 抑制比：抑制比： d=20lgAu0/Au(dB) 矩形系數(shù)：矩形系數(shù)：K0.1=BW0.1/BW0.7（1）增益要高）增益要高 （2）選擇性要好）選擇性要好 （3）工作要穩(wěn)定可靠）工作要穩(wěn)定可靠 （4）噪聲要?。┰肼曇∷摹⒁笏?、要求 由于小信號(hào)諧振放大器放大的信號(hào)幅度很小，電路中用于放大的器由于小信號(hào)諧振放大器放大的信號(hào)幅度很小，電路中用于放大的器件工作在線性范圍，因而它們件工作在線性

5、范圍，因而它們屬于線性放大器屬于線性放大器，通常，通常采用線性模型的采用線性模型的等效電路分析法等效電路分析法。五、分析法五、分析法4、信號(hào)輸入與輸出為實(shí)現(xiàn)阻抗匹配、滿足最大功率傳輸均采用變信號(hào)輸入與輸出為實(shí)現(xiàn)阻抗匹配、滿足最大功率傳輸均采用變 壓器耦合。壓器耦合。1、采用分壓式穩(wěn)定偏置電路；采用分壓式穩(wěn)定偏置電路；2、V工作在甲類放大狀態(tài)；工作在甲類放大狀態(tài)；3、輸出端采用并聯(lián)諧振電路，起選頻作用，輸出端采用并聯(lián)諧振電路，起選頻作用，V的集電極采用部分的集電極采用部分 接入，以提高諧振回路的有載接入，以提高諧振回路的有載Q值；值；3.1.2 放大電路組成與工作原理放大電路組成與工作原理一、電

6、路結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)一、電路結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)下偏置電阻下偏置電阻高頻旁路電容高頻旁路電容高頻旁路電高頻旁路電容容上偏置電上偏置電阻阻特點(diǎn)：特點(diǎn)：二、直流通路二、直流通路三、交流通路三、交流通路3.1.3 放大電路性能分析放大電路性能分析一、一、 晶體管的高頻晶體管的高頻Y參數(shù)等效電路參數(shù)等效電路可以得到晶體管可以得到晶體管Y參數(shù)等效電路的參數(shù)等效電路的Y參數(shù)方程：參數(shù)方程：crebiebUYUYI coebfecUYUYI mboebbbbjj1jbbeceC r gYCC rmfebbb1jegYC rbrebbbj1jceCYCrbiebbbj1jeeCYC rbieUYcreUYcoeUYbfeUY輸

7、入導(dǎo)輸入導(dǎo)納納輸出導(dǎo)輸出導(dǎo)納納反向傳輸導(dǎo)反向傳輸導(dǎo)納納正向傳輸導(dǎo)正向傳輸導(dǎo)納納二、放大器的性能參數(shù)二、放大器的性能參數(shù)輸入導(dǎo)納輸入導(dǎo)納Yi、輸出導(dǎo)納輸出導(dǎo)納Yo、電壓放大倍數(shù)、電壓放大倍數(shù)K、通頻帶通頻帶B0.707、矩形系數(shù)矩形系數(shù)Kr0.11. 輸入導(dǎo)納輸入導(dǎo)納YiYicrebiebUYUYI LoebfecYYUYU LoefereiebbiYYYYYUIY bbiUIY 理想情況下，理想情況下，Yre=0ieiYY 二、放大器的性能參數(shù)二、放大器的性能參數(shù)輸入導(dǎo)納輸入導(dǎo)納Yi、輸出導(dǎo)納輸出導(dǎo)納Yo、電壓放大倍數(shù)、電壓放大倍數(shù)K、通頻帶通頻帶B0.707、矩形系數(shù)矩形系數(shù)Kr0.12.

8、輸出導(dǎo)納輸出導(dǎo)納YoYocoebfecUYUYI iescrebYYUYU iesfeieoe0iccoYYYYYUIYs 0iccosUIY 理想情況下，理想情況下，Yre=0oeoYY 二、放大器的性能參數(shù)二、放大器的性能參數(shù)輸入導(dǎo)納輸入導(dǎo)納Yi、輸出導(dǎo)納輸出導(dǎo)納Yo、電壓放大倍數(shù)、電壓放大倍數(shù)K、通頻帶通頻帶B0.707、矩形系數(shù)矩形系數(shù)Kr0.13. 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)KVbcVUUK cLoebfeUYYUY LoefebcVYYYUUK 3. 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)KYre= 0b0UUK 3. 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)K諧振時(shí)放大器電壓增益諧振時(shí)放大器電壓增益: : Lj

9、1CjgYpYpYppUUK0ie22oe21fe21b0 0ie22oe21fe21b0ggpgpYppUUK Loe1fe2b0YYpYpUUK L22021LYpLj1Cjgp1Y 其中：其中：b0UUK LoebfecYYUYU 021cUppU 13c13121UUNNp 13o13452UUNNp LY 1p2pieLYY 令令goeCoegieCie5. 通頻帶通頻帶 LC21f0 Lg1Q0L 其中：其中：L0707. 0QfB ie22oe21CpCCpC 其中：其中：ie220oe21gpggpg 而而：6. 矩形系數(shù)矩形系數(shù)95. 9BWBWK7 . 01 . 01 .

10、0 4. 諧振頻率諧振頻率1p2pgoeCoegieCie回顧整理回顧整理回顧整理回顧整理g回顧整理回顧整理gg回顧整理回顧整理CCpCpCieoe 22211、回回路路總總電電容容： CLf130212 、諧諧振振頻頻率率：oeCp21ieCp221300013LQg 、回回路路固固有有電電導(dǎo)導(dǎo)為為：022214ggpgpgieoe 、回回路路總總電電導(dǎo)導(dǎo)：oegp21iegp22LQfB0707. 06 、通頻帶：、通頻帶： gLQQL13015 值：值：、有載、有載 gYppAfeou217、放放大大器器增增益益：13121NNp 13452NNp gg解：解：根據(jù)已知條件可知根據(jù)已知條

11、件可知, ,能夠忽略中和電容和能夠忽略中和電容和Y Yrere的影響。得：的影響。得： 2222122000.35180.035142202oeieCp Cp CpF 回路總電容為C3-1200022465 10202 107.37480fgSQ 固有諧振電導(dǎo)為C22120262360.3555 100.0350.4 107.374 1014.6oeiep gp ggS 回路總電導(dǎo)為g 例例1： 一晶體管組成的單回路中頻放大器，如圖所示。已知一晶體管組成的單回路中頻放大器，如圖所示。已知fo=465kHz，晶體管經(jīng)中和后的參數(shù)為：晶體管經(jīng)中和后的參數(shù)為：gie=0.4mS,Cie=142pF，

12、goe=55S，Coe=18pF，Yfe=36.8mS,Yre=0，回路等效電容，回路等效電容C=200pF，中頻變壓器的接入系數(shù)，中頻變壓器的接入系數(shù)p1=N1/N=0.35，p2=N2/N=0.035,回路無載品質(zhì)因數(shù)回路無載品質(zhì)因數(shù)Q0=80，設(shè)下級(jí)也為同一晶，設(shè)下級(jí)也為同一晶體管，參數(shù)相同。試計(jì)算：體管，參數(shù)相同。試計(jì)算： （1）回路有載品質(zhì)因數(shù)）回路有載品質(zhì)因數(shù) QL和和 3 dB帶寬帶寬 B0.7;（2）放大器的電壓增益；）放大器的電壓增益；3-120600.731206111122465 10202 1040.414.6 10465311.5140.4|0.350.03536.8

13、 1030.8814.6 100.3531.61510.65LLfenb cb cfQfdBBkHzQp pyKNpCCCpFNNp C品質(zhì)因數(shù)g帶寬諧振增益g中和電容 例例1： 一晶體管組成的單回路中頻放大器，如圖所示。已知一晶體管組成的單回路中頻放大器，如圖所示。已知fo=465kHz，晶體管經(jīng)中和后的參數(shù)為：晶體管經(jīng)中和后的參數(shù)為：gie=0.4mS,Cie=142pF，goe=55S，Coe=18pF，Yfe=36.8mS,Yre=0，回路等效電容回路等效電容C=200pF，中頻變壓器的接入系數(shù)，中頻變壓器的接入系數(shù)p1=N1/N=0.35，p2=N2/N=0.035,回路無載品質(zhì)因數(shù)

14、回路無載品質(zhì)因數(shù)Q0=80，設(shè)下級(jí)也為同一晶，設(shè)下級(jí)也為同一晶體管，參數(shù)相同。試計(jì)算：體管，參數(shù)相同。試計(jì)算： （1）回路有載品質(zhì)因數(shù)）回路有載品質(zhì)因數(shù) QL和和 3 dB帶寬帶寬 B0.7;（2）放大器的電壓增益；）放大器的電壓增益；解：解： 例例2：?jiǎn)握{(diào)諧回路放大器如圖所示。設(shè)負(fù)載：?jiǎn)握{(diào)諧回路放大器如圖所示。設(shè)負(fù)載是與該放大器完全相同的下一級(jí)放大器，是與該放大器完全相同的下一級(jí)放大器，BJT的參數(shù)為：的參數(shù)為：gie=1.1103S，goe=1.110-4S，|yfe|0.08S，Cie=25pF，Coe=6pF，N12=16圈圈，N1320圈圈， N454圈圈， L13=1.5uH，C=

15、12pF，Q0=100。 求：求：f0，Aou，BW0.7解：解：2 . 0NNp8 . 0NNp1345213121，接接入入系系數(shù)數(shù)： 1、負(fù)載是與該放大器完全相同的下一級(jí)放大器，所以、負(fù)載是與該放大器完全相同的下一級(jí)放大器，所以gL=gie，CL=CieMHz4 .31CL21fpF17CCpCpC130L22oe21 S1048. 1ggpgpgS34LQ1g85gyppA240L22oe21000fe21ou回回路路總總電電導(dǎo)導(dǎo)：回回路路空空載載時(shí)時(shí)的的電電導(dǎo)導(dǎo)為為：倍倍、 MHzQfBWQggQLgQLgQeee37.12311307 .0000000 ，、第二版第二版: :P12

16、9 3-1 3-4作業(yè)：作業(yè)：第一版第一版: :P111 3-1 3-23.1.4 高頻諧振放大器的穩(wěn)定性高頻諧振放大器的穩(wěn)定性一、諧振放大器穩(wěn)定性分析一、諧振放大器穩(wěn)定性分析在前面對(duì)小信號(hào)諧振放大器的分析中把三極管當(dāng)成單向化器件對(duì)待在前面對(duì)小信號(hào)諧振放大器的分析中把三極管當(dāng)成單向化器件對(duì)待, ,但是但是實(shí)際上三極管的高頻小信號(hào)模型是雙向傳輸?shù)膶?shí)際上三極管的高頻小信號(hào)模型是雙向傳輸?shù)摹６?、二?提高放大器穩(wěn)定性的方法提高放大器穩(wěn)定性的方法（1）選擇高頻性能好的三極管。）選擇高頻性能好的三極管。 通常通常Cb c (即即C )越小越好。越小越好。（2）中和法。）中和法。在晶體管外部接一個(gè)中和電容

17、在晶體管外部接一個(gè)中和電容CN來抵消內(nèi)部反饋有害來抵消內(nèi)部反饋有害的影響。的影響。N1N2iUCb cCN1I2I如果中和電路使如果中和電路使 和和 相等，此相等，此時(shí)，正反饋的影響被抵消。起到使放時(shí)，正反饋的影響被抵消。起到使放大器穩(wěn)定工作的作用。大器穩(wěn)定工作的作用。2I1I根據(jù)電橋平衡有：根據(jù)電橋平衡有：20cb010n0LjCj1LjCj1 中和條件：中和條件：1nbc1c2b2NCLCLNCN1N2iUCb cCN1I2I中和法的局限性：中和法的局限性： 中和電容中和電容Cn只能在某一個(gè)頻率點(diǎn)起到完全中和的作用，對(duì)只能在某一個(gè)頻率點(diǎn)起到完全中和的作用，對(duì) 其它頻率只能有部分中和作用。其

18、它頻率只能有部分中和作用。 如果再考慮到分布參數(shù)的作用和溫度變化等因素的影響，如果再考慮到分布參數(shù)的作用和溫度變化等因素的影響， 則中和電路的效果是很有限的。則中和電路的效果是很有限的。 中和法應(yīng)用較少，一般用在某些收音機(jī)電路中。中和法應(yīng)用較少，一般用在某些收音機(jī)電路中。某收音機(jī)實(shí)際電路某收音機(jī)實(shí)際電路共射共射共基級(jí)聯(lián)電路共基級(jí)聯(lián)電路V1V2 VT2管的管的Cbc不構(gòu)成正反饋，而不構(gòu)成正反饋，而VT1管由于負(fù)載阻抗很小，導(dǎo)致該級(jí)增益很管由于負(fù)載阻抗很小，導(dǎo)致該級(jí)增益很低，低，VT1和和VT2之間處于嚴(yán)重失配狀態(tài)，也不會(huì)構(gòu)成自激振蕩。之間處于嚴(yán)重失配狀態(tài)，也不會(huì)構(gòu)成自激振蕩。（3）失配法）失配法

19、 是一種通過適當(dāng)降低放大器的增益，提高放大器的穩(wěn)定性的是一種通過適當(dāng)降低放大器的增益，提高放大器的穩(wěn)定性的方法。常采用共射方法。常采用共射共基級(jí)聯(lián)電路共基級(jí)聯(lián)電路三、三、 中和法與失配法比較中和法與失配法比較 中和法：中和法： 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，增益高簡(jiǎn)單，增益高 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 只能在一個(gè)頻率上完全中和，不適合寬帶只能在一個(gè)頻率上完全中和，不適合寬帶 因?yàn)榫w管離散性大，實(shí)際調(diào)整麻煩，不適于因?yàn)榫w管離散性大，實(shí)際調(diào)整麻煩，不適于 批量生產(chǎn)。批量生產(chǎn)。 采用中和對(duì)放大器由于溫度等原因引起各種參采用中和對(duì)放大器由于溫度等原因引起各種參 數(shù)變化沒有改善效果。數(shù)變化沒有改善效果。 失配法：失配法：

20、優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：性能穩(wěn)定，能改善各種參數(shù)變化的影響；性能穩(wěn)定，能改善各種參數(shù)變化的影響； 頻帶寬，適合寬帶放大，適于波段工作；頻帶寬，適合寬帶放大，適于波段工作； 生產(chǎn)過程中無需調(diào)整，適于大量生產(chǎn)。生產(chǎn)過程中無需調(diào)整，適于大量生產(chǎn)。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：增益低。增益低。 3.1.5 多級(jí)諧振放大器多級(jí)諧振放大器目的目的：提高增益（各級(jí)增益相乘）；改善頻率選擇性。：提高增益（各級(jí)增益相乘）；改善頻率選擇性。一、同步調(diào)諧多級(jí)放大器（單級(jí)級(jí)連構(gòu)成）一、同步調(diào)諧多級(jí)放大器（單級(jí)級(jí)連構(gòu)成）電壓放大倍數(shù)：電壓放大倍數(shù)：Au=Au1Au2Aun Au1n （每一級(jí)都相同）（每一級(jí)都相同）各級(jí)放大器的諧振頻率相同各級(jí)放大

21、器的諧振頻率相同通頻帶：通頻帶：1/021nnLfBQ1/0.11/100121nnK矩形系數(shù)：矩形系數(shù)：隨著隨著n的增加，總帶寬將減小，矩形系數(shù)有所改善。的增加，總帶寬將減小，矩形系數(shù)有所改善。二、參差調(diào)諧放大器二、參差調(diào)諧放大器 將若干個(gè)單級(jí)諧振放大器級(jí)連將若干個(gè)單級(jí)諧振放大器級(jí)連, ,但每個(gè)諧振放大器的調(diào)諧頻率不同，稱但每個(gè)諧振放大器的調(diào)諧頻率不同，稱為參差調(diào)諧放大器。參差調(diào)諧放大器可以增加帶寬，同時(shí)又得到邊沿較陡為參差調(diào)諧放大器。參差調(diào)諧放大器可以增加帶寬，同時(shí)又得到邊沿較陡峭的頻率特性。因此，它用于寬帶和高選擇性的場(chǎng)合。峭的頻率特性。因此，它用于寬帶和高選擇性的場(chǎng)合。fofo1fo2

22、f|K| fs fs雙參差參差fofo1fo2f|K|三參差參差合成曲線更接近于矩形合成曲線更接近于矩形雙調(diào)諧放大器在臨界耦合的條件下諧振電壓增益是單調(diào)諧的雙調(diào)諧放大器在臨界耦合的條件下諧振電壓增益是單調(diào)諧的1/21/2倍。倍。e07.02QfBW 16.37 .01 .01 .0 BWBWK特點(diǎn)特點(diǎn)三、雙調(diào)諧放大器（通頻帶寬，選擇性好）三、雙調(diào)諧放大器（通頻帶寬，選擇性好）3.1.6 高頻集成放大器高頻集成放大器使用集成寬帶放大器或?qū)Ｓ酶哳l集成放大器構(gòu)筑調(diào)諧放大器使用集成寬帶放大器或?qū)Ｓ酶哳l集成放大器構(gòu)筑調(diào)諧放大器實(shí)現(xiàn)的方案為實(shí)現(xiàn)的方案為: 1、寬帶放大器、寬帶放大器+集中選頻濾波器集中選頻

23、濾波器 2、前置放大器、前置放大器+集中選頻濾波器集中選頻濾波器+寬帶放大器寬帶放大器V V1 1是預(yù)中放部分，起前置放大作用；是預(yù)中放部分，起前置放大作用；Z Z1 1是是SAWFSAWF，起集中選頻作用；，起集中選頻作用；TA7680APTA7680AP是彩電圖像中頻放大器是彩電圖像中頻放大器ICIC。聲表面波濾波器應(yīng)用實(shí)例聲表面波濾波器應(yīng)用實(shí)例第二版第二版: :P129 3-6 3-9作業(yè)：作業(yè)：第一版第一版: :P111 3-3 3-63.2.1 概述概述3.2.3 高頻功率放大器的性能指標(biāo)高頻功率放大器的性能指標(biāo)3.2.4 高頻功率放大器的高頻功率放大器的工作狀態(tài)工作狀態(tài)3.2.5

24、高頻功率放大器的高頻功率放大器的外部特性外部特性3.2.2 高頻功率放大器的工作原理高頻功率放大器的工作原理3.2 高頻功率放大器的原理和特性高頻功率放大器的原理和特性放大高頻信號(hào)，以高效輸出大功率為目的，主要應(yīng)用于各放大高頻信號(hào)，以高效輸出大功率為目的，主要應(yīng)用于各種無線電發(fā)射機(jī)中。種無線電發(fā)射機(jī)中。二、與二、與低頻低頻功率放大器的異同功率放大器的異同一、主要功能一、主要功能共同之處共同之處: :都要求輸出功率大和效率高。都要求輸出功率大和效率高。不同之處不同之處: :低頻功率放大器的負(fù)載為低頻功率放大器的負(fù)載為無調(diào)諧無調(diào)諧負(fù)載，工作在負(fù)載，工作在 甲類或乙類甲類或乙類工作狀態(tài)；工作狀態(tài)；寬

25、帶高頻功率放大器以寬帶傳輸線為負(fù)載。寬帶高頻功率放大器以寬帶傳輸線為負(fù)載。窄帶高頻功率放大器以窄帶高頻功率放大器以諧振回路諧振回路為負(fù)載，為負(fù)載，工作工作狀態(tài)通常選為狀態(tài)通常選為丙類丙類工作狀態(tài)工作狀態(tài)3.2.1 概述概述三、與高頻小信號(hào)諧振放大器的異同之處三、與高頻小信號(hào)諧振放大器的異同之處相同之處：它們放大的信號(hào)均為高頻信號(hào)，而且放大器的負(fù)相同之處：它們放大的信號(hào)均為高頻信號(hào)，而且放大器的負(fù) 載均為諧振回路。載均為諧振回路。不同之處：不同之處： 激勵(lì)信號(hào)幅度大小不同；放大器工作點(diǎn)不同；晶激勵(lì)信號(hào)幅度大小不同；放大器工作點(diǎn)不同；晶 體管動(dòng)態(tài)范圍不同。體管動(dòng)態(tài)范圍不同。icebtooictVB

26、Z諧振功率放大器諧振功率放大器波形圖波形圖小信號(hào)諧振放大器小信號(hào)諧振放大器波形圖波形圖icQebtooict3.2.1 概述概述 3.2.3 高頻功率放大器的性能指標(biāo)高頻功率放大器的性能指標(biāo)3.2.4 高頻功率放大器的高頻功率放大器的工作狀態(tài)工作狀態(tài)3.2.5 高頻功率放大器的高頻功率放大器的外部特性外部特性3.2.2 高頻功率放大器的工作原理高頻功率放大器的工作原理 tiC0iC t0iC t0iC t0ICQICQ丁類狀態(tài)：丁類狀態(tài)：開關(guān)狀態(tài)開關(guān)狀態(tài)一、功率管的工作狀態(tài)一、功率管的工作狀態(tài)甲類狀態(tài)：甲類狀態(tài)：在信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)都導(dǎo)通在信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)都導(dǎo)通甲乙類狀態(tài)：甲乙類狀態(tài)：介于甲、乙

27、之間介于甲、乙之間乙類狀態(tài)：乙類狀態(tài)：僅在信號(hào)的半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通僅在信號(hào)的半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通丙類狀態(tài)：丙類狀態(tài)：在小于信號(hào)的半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通在小于信號(hào)的半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通3.2.2 諧振功率放大器的工作原理諧振功率放大器的工作原理功率放大器的主要技術(shù)指標(biāo)是輸出功率與效率。功率放大器的主要技術(shù)指標(biāo)是輸出功率與效率。提高效率的措施提高效率的措施 提高效率的根本途徑是降低功率管的耗散功率，以使直流電源提供的提高效率的根本途徑是降低功率管的耗散功率，以使直流電源提供的直流功率能更多的轉(zhuǎn)換為輸出信號(hào)功率?？刹捎靡韵聝蓚€(gè)措施：直流功率能更多的轉(zhuǎn)換為輸出信號(hào)功率?？刹捎靡韵聝蓚€(gè)措施：1 1、減小功率管的導(dǎo)通時(shí)間、減小功

28、率管的導(dǎo)通時(shí)間2 2、功率管工作在開關(guān)狀態(tài)、功率管工作在開關(guān)狀態(tài)tdviPCECC2021COODOCPPPPP輸出功率輸出功率管耗管耗電源提供直流功率電源提供直流功率飽和時(shí)飽和時(shí) CE約為零約為零 截止時(shí)截止時(shí) iC約為零約為零甲類狀態(tài)的甲類狀態(tài)的PC大于乙類狀態(tài)的大于乙類狀態(tài)的PCPC0PC0乙類狀態(tài)的乙類狀態(tài)的PC大于丙類狀態(tài)的大于丙類狀態(tài)的PC 功率放大器一般分為甲類、乙類、甲乙類、丙類等工作方式，為了進(jìn)一步功率放大器一般分為甲類、乙類、甲乙類、丙類等工作方式，為了進(jìn)一步提高工作效率還提出了丁類與戊類放大器。提高工作效率還提出了丁類與戊類放大器。不同工作狀態(tài)時(shí)放大器的特點(diǎn)不同工作狀態(tài)時(shí)

29、放大器的特點(diǎn)工作狀態(tài)工作狀態(tài)半導(dǎo)通角半導(dǎo)通角理想效率理想效率負(fù)負(fù)載載應(yīng)應(yīng)用用甲類甲類q=18050%電阻電阻低頻低頻乙類乙類q=9078.5%推挽，回路推挽，回路低頻，高頻低頻，高頻甲乙類甲乙類90 q18050% h78.5%推挽推挽低頻低頻丙類丙類q90h78.5%選頻回路選頻回路高頻高頻丁類丁類開關(guān)狀態(tài)開關(guān)狀態(tài)90%100%選頻回路選頻回路高頻高頻諧振功率放大器通常工作于丙類工作狀態(tài)，屬于非線性電路諧振功率放大器通常工作于丙類工作狀態(tài)，屬于非線性電路二、丙類諧振功率放大器工作原理二、丙類諧振功率放大器工作原理1、電路組成、電路組成uBEic-UBBUBBub ic UbmgC2、丙類狀態(tài)

30、下集電極電流波形、丙類狀態(tài)下集電極電流波形在靜態(tài)轉(zhuǎn)移特性曲線在靜態(tài)轉(zhuǎn)移特性曲線（icuBE）上畫出的集電極電流波形上畫出的集電極電流波形tUUtuUusbmBBbBBBEcos)( 根據(jù)根據(jù)忽略基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)以及管子結(jié)電容的影響忽略基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)以及管子結(jié)電容的影響tcosU)t (ubmb 在輸入信號(hào)電壓在輸入信號(hào)電壓的作用下的作用下)cosUU(gibmbmCmaxC BBBBbmUUcosU bmBBBBUUUcos )cos1(UgibmCmaxC iCmaxuBE-UBB通通角角電流導(dǎo)通角電流導(dǎo)通角尖頂余弦脈沖尖頂余弦脈沖集電極電流波形集電極電流波形iC = IC0 + ic1

31、+ ic2 +. = IC0+ Ic1mcos t + Ic2mcos2 t +.傅立葉展開傅立葉展開集電極電流波形集電極電流波形iC = IC0 + ic1 + ic2 +. = IC0+ Ic1mcos t + Ic2mcos2 t +.傅立葉展開傅立葉展開集電極電流波形集電極電流波形iC = IC0 + ic1 + ic2 +. = IC0+ Ic1mcos t + Ic2mcos2 t +.傅立葉展開傅立葉展開集電極電流波形集電極電流波形iC = IC0 + ic1 + ic2 +. = IC0+ Ic1mcos t + Ic2mcos2 t +.傅立葉展開傅立葉展開)cos1)(1n

32、(nsinncosncosnsin2)()cos1(sincos)()cos1(cossin)(2n10 )(iI)(iIiInmaxCcmnmaxC1cm0maxC0C 由傅里葉級(jí)數(shù)的求系數(shù)法得由傅里葉級(jí)數(shù)的求系數(shù)法得ic maxto2尖頂余弦脈沖尖頂余弦脈沖其中：其中：n2.01.00.50.40.30.20.102040 60 8010010180120 160100123140尖頂脈沖的分解系數(shù)尖頂脈沖的分解系數(shù)分解系數(shù)分解系數(shù)分解系數(shù)數(shù)值參見教材分解系數(shù)數(shù)值參見教材P414附錄附錄.tncosI.t2cosItcosIIicmn2cm1cm0cc 3、輸出電壓波形、輸出電壓波形由于集

33、電極諧振回路調(diào)諧在輸入信號(hào)頻率上，因而它對(duì)由于集電極諧振回路調(diào)諧在輸入信號(hào)頻率上，因而它對(duì)ic中的基波分量呈現(xiàn)的阻抗最大中的基波分量呈現(xiàn)的阻抗最大 負(fù)載上得到不失真的基波正弦電壓負(fù)載上得到不失真的基波正弦電壓.tncosI.t2cosItcosIIicmn2cm1cm0cc 諧振回路對(duì)諧振回路對(duì)iC中的其它分量呈現(xiàn)的阻抗均很小，平均分量和各次諧波分量產(chǎn)生的電壓均可忽略。中的其它分量呈現(xiàn)的阻抗均很小，平均分量和各次諧波分量產(chǎn)生的電壓均可忽略。 3、輸出電壓波形、輸出電壓波形由于集電極諧振回路調(diào)諧在輸入信號(hào)頻率上，因而它對(duì)由于集電極諧振回路調(diào)諧在輸入信號(hào)頻率上，因而它對(duì)ic中的基波分量呈現(xiàn)的阻抗最

34、大中的基波分量呈現(xiàn)的阻抗最大 負(fù)載上得到不失真的基波正弦電壓負(fù)載上得到不失真的基波正弦電壓tUtRIucmpCmc coscos1 tUUuUucmCCcCCCE cos .tncosI.t2cosItcosIIicmn2cm1cm0cc uBE-UBBuiCuCE-UCC3.2.1 概述概述 3.2.3 高頻功率放大器的高頻功率放大器的性能指標(biāo)性能指標(biāo)3.2.4 高頻功率放大器的高頻功率放大器的工作狀態(tài)工作狀態(tài)3.2.5 高頻功率放大器的高頻功率放大器的外部特性外部特性3.2.2 高頻功率放大器的工作原理高頻功率放大器的工作原理 1、功率性能指標(biāo)、功率性能指標(biāo)00CCCIUP LcmLmcc

35、mmclRURIUIP2211212121 0lCPP l0CPPP 諧振回路得到的高頻功率即輸出功率：諧振回路得到的高頻功率即輸出功率：電源供給的直流輸入功率：電源供給的直流輸入功率：晶體管集電極損耗功率：晶體管集電極損耗功率：集電極效率：集電極效率：CCCmcmcUUII0121 21 )()(II010cm1c -波形系數(shù)波形系數(shù)CCcmUU -電壓利用系數(shù)電壓利用系數(shù)3.2.3 高頻功率放大器的高頻功率放大器的性能指標(biāo)性能指標(biāo) 21 )()(II010cm1c -波形系數(shù)波形系數(shù) 越小，越小，越大，效率越大，效率越高，但越高，但太小時(shí)，太小時(shí)，1()將降低，輸出功率將下將降低，輸出功率

36、將下降。為兼顧降。為兼顧P1和和，通常選，通常選 在在 65 75范圍。范圍。 提高電壓利用系數(shù)提高電壓利用系數(shù)，即提高，即提高Ucm，通常由，通常由RL來實(shí)現(xiàn)。來實(shí)現(xiàn)。 提高波形系數(shù)提高波形系數(shù)，與與有關(guān)。有關(guān)。2、如何提高效率、如何提高效率n2.01.00.50.40.30.20.102040608010 0c10180120160100123140CCcmUU -電壓利用系數(shù)電壓利用系數(shù))(iImaxC1cm L2m1ccmm1clRI21UI21P 1) 首先要求得集電極電流脈沖的兩個(gè)主要參量首先要求得集電極電流脈沖的兩個(gè)主要參量ic max和和 ：bmBBBBUUUcos )cos1

37、(UgibmCmaxC 2) 查表得電流余弦脈沖的各諧波分量系數(shù)查表得電流余弦脈沖的各諧波分量系數(shù) 0( )、 1( )、 n( ) ，并求，并求得個(gè)分量的實(shí)際值：得個(gè)分量的實(shí)際值：3) 諧振功率放大器的功率和效率：諧振功率放大器的功率和效率：cmmclUIP121 00CCCIUP 010lC21PP 4) 求得最佳負(fù)載電阻：求得最佳負(fù)載電阻：)(iI0maxC0C )(iI1maxCm1c lcmpPUR22 3、 性能指標(biāo)的計(jì)算性能指標(biāo)的計(jì)算 W2 . 7243 . 000 CCCUIPW 2 . 162 . 7PPPl0C %3 .832 . 76PP0lC 01C21 75. 12

38、01 66 407. 0cos 419. 0)(1 239. 0)(0 查表得知：查表得知：解解mA 1255239. 0300)(Ii 00CmaxC mA 9 .5251255419. 0i )(ImaxC1m1c V 46. 2407. 05 . 05 . 0cosUUUBBBBbm 例：例：晶體管高頻功率放大器，電源晶體管高頻功率放大器，電源UCC=24V，IC0=300mA，電壓利用系數(shù)電壓利用系數(shù) =0.95, U BB=0.5V，輸出功率輸出功率Pl=6W， （1）求電源提供的功率）求電源提供的功率P0，峰值峰值iCmax 和導(dǎo)通角和導(dǎo)通角 。 （2）若偏置若偏置UBB=-0.5

39、V，求輸入信號(hào)所需的振幅，求輸入信號(hào)所需的振幅Ubm。 )(iI0maxC0C bmBBBBUUUcos 3.2.1 概述概述 3.2.3 高頻功率放大器的性能指標(biāo)高頻功率放大器的性能指標(biāo) 3.2.4 高頻功率放大器的高頻功率放大器的工作狀態(tài)工作狀態(tài)3.2.5 高頻功率放大器的高頻功率放大器的外部特性外部特性3.2.2 高頻功率放大器的工作原理高頻功率放大器的工作原理 iCuCE0uBEuBE t0 t0uCEUCCuBEmaxuCEminUcmAUBBQBCU BB - - 3.2.4 高頻功率放大器的高頻功率放大器的工作狀態(tài)工作狀態(tài)iC t0UbmiCmaxbmBBBBUUUcos )co

40、s1(UgibmCmaxC 動(dòng)態(tài)線動(dòng)態(tài)線tUUuUuscmCCcCCCE cos tUUtuUusbmBBbBBBEcos)( 1、高頻功放的動(dòng)特性（動(dòng)態(tài)線）、高頻功放的動(dòng)特性（動(dòng)態(tài)線）0 ts 2 ts tsiCuCE0uBEuBE t0 t0uCEUCCuBEmaxA1UBBQB1U BBiC t0iCmaxABA2CB22、 高頻功放的工作狀態(tài)高頻功放的工作狀態(tài)-欠壓、臨界、過壓欠壓、臨界、過壓 （1）、工作狀態(tài)）、工作狀態(tài)臨界狀態(tài)臨界狀態(tài)欠壓狀態(tài)欠壓狀態(tài)過壓狀態(tài)過壓狀態(tài)討論討論UBB、Ubm、UCC一定時(shí)，改變一定時(shí)，改變Ucm對(duì)集電極電流脈沖波形及其數(shù)值的影響。對(duì)集電極電流脈沖波形及

41、其數(shù)值的影響。Ucm（2）、高頻功放的工作狀態(tài)判斷）、高頻功放的工作狀態(tài)判斷 若滿足若滿足uCEmin uCES時(shí)，功放工作在時(shí)，功放工作在欠壓欠壓狀態(tài)狀態(tài) ; 若若uCEmin = uCES ，功放工作在，功放工作在臨界臨界狀態(tài)狀態(tài) ; 若若uCEmin RS（2）L II 型網(wǎng)絡(luò)（負(fù)載電阻型網(wǎng)絡(luò)（負(fù)載電阻 Rs 與與 Xs 串聯(lián)）串聯(lián)） 在負(fù)載電阻在負(fù)載電阻Rs小于高頻功放要求的最佳負(fù)載阻抗小于高頻功放要求的最佳負(fù)載阻抗R Lcr時(shí)，時(shí)，采用采用L-II型網(wǎng)絡(luò)，通過調(diào)整型網(wǎng)絡(luò)，通過調(diào)整 Q 值，可以將小的值，可以將小的Rs變換為大的變換為大的以獲得阻抗匹配以獲得阻抗匹配()。pRLcrpR

42、R 2psR1 QR （）ps21X1XQ （）ssXQR諧振時(shí)：諧振時(shí)：ppXX0 RPRPRP RS 高頻功放工作于臨界狀態(tài)，已知高頻功放工作于臨界狀態(tài)，已知V, 20 CCU W,1 lP工作頻率工作頻率試求試求L型匹配網(wǎng)絡(luò)的元件數(shù)值。型匹配網(wǎng)絡(luò)的元件數(shù)值。, 50 LR, 0.95 , MHz 10 of例題:解解V 192095. 0 CCcmUU LocmeRPUR 5 .1801219222 62. 11505 .1801RRQLeL 815062. 1RQXLLS H 29. 1XL oSS 86.11162. 12 .108QRXLeP pf 3 .142X1CoPP L1、

43、 C1、 C2構(gòu)成一構(gòu)成一型匹配網(wǎng)絡(luò)；型匹配網(wǎng)絡(luò)； L2是為了抵消天線輸入阻抗中的容抗而設(shè)置的。是為了抵消天線輸入阻抗中的容抗而設(shè)置的。超短波輸出放大器的實(shí)際電路超短波輸出放大器的實(shí)際電路改變改變C1和和C2就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)諧和阻抗匹配就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)諧和阻抗匹配2、耦合回路、耦合回路短波發(fā)射機(jī)的輸出放大器的實(shí)際線路短波發(fā)射機(jī)的輸出放大器的實(shí)際線路中介回路中介回路天線回路天線回路高頻等效電路高頻等效電路初級(jí)等效電路初級(jí)等效電路次級(jí)等效電路次級(jí)等效電路uj M I 功放管輸出功率：功放管輸出功率：211fPI (rr )中介回路傳送到天線中介回路傳送到天線回路的功率：回路的功率：2AfPI r中介回路效

44、率：中介回路效率：Af11f1P rPrr 天線功率：天線功率：2AAP(I) R天線回路效率：天線回路效率：AA2AA23PRP Rrr 天線功率與功放管天線功率與功放管輸出功率關(guān)系：輸出功率關(guān)系：A112PP2f23AMrr +r +R四、高頻功放的實(shí)際電路舉例四、高頻功放的實(shí)際電路舉例50 MHz的晶體管諧振功率放大電路的晶體管諧振功率放大電路串串饋饋?zhàn)越o偏自給偏置置T型網(wǎng)絡(luò)型網(wǎng)絡(luò)型網(wǎng)絡(luò)型網(wǎng)絡(luò)175 MHz的的VMOS場(chǎng)效應(yīng)管諧振功放電路場(chǎng)效應(yīng)管諧振功放電路四、高頻功放的實(shí)際電路舉例四、高頻功放的實(shí)際電路舉例T型網(wǎng)絡(luò)型網(wǎng)絡(luò)型網(wǎng)絡(luò)型網(wǎng)絡(luò)分壓偏分壓偏置置串串饋饋第二版第二版: :P132 3

45、-24 3-25 3-26作業(yè)：作業(yè)：第一版第一版: :P112 3-16 3-17 3-183.5 高效功放、功率合成高效功放、功率合成 與射頻模塊放大器與射頻模塊放大器二、功率合成二、功率合成三、三、射頻模塊放大器射頻模塊放大器一、一、D（丁）類功率放大器簡(jiǎn)介（?。╊惞β史糯笃骱?jiǎn)介一、一、D（丁）類功率放大器簡(jiǎn)介（?。╊惞β史糯笃骱?jiǎn)介1、電壓開關(guān)型、電壓開關(guān)型D類放大器簡(jiǎn)介類放大器簡(jiǎn)介變壓器變壓器Tr次級(jí)兩個(gè)繞組相同，極性相反。次級(jí)兩個(gè)繞組相同，極性相反。功率管功率管T1和和T2特性配對(duì)，為同型管。特性配對(duì)，為同型管。（1 1）、電路）、電路VCCVCESVCC-2-2VCES Atic1tic2t Lt（2 2）、原理）、原理IC0I maxt通過電源的電流通過電源的電流Cm0CI1I （3 3）、集電極效率）、集電極效率VCCVCESVCC-2-2VCES At.)t3cos32tcos221)(V2V(V)t (vCESCCCESA tcos)V2V(2)t (vCESCC1A 基波分量：基波分量：tcos)V2V(R2R)t (v)t (iCESCCL