3高频功率放大器 PPT课件.PPT资料.pptx
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设置VBB)BE(on)UiCgc(uBE-=)cos(imtUuBEw=VBB+)BE(on)mUtUcosiCgc(VBBwiCgcUim(coswtcosq)当w,t=0时iC=iCmax)imgcU(1cosqiCmaxiC表示为qCmaxC1-coscoswt-cosqi=i利用傅里叶级数,将脉冲序列iC展开:
IcnmC0cosnwtn=1+iC=I当wq时,t=iC=0imBBE(on)UUVBcosq)BE(on)imcosUtUc(VBBgiCw-iCdwtIC0=21picostdt21C-pIc1m=Cmaxa0(q)i=)(1qCmaxaiww=(q)niCmaxa00.10.20.30.40.520406080100120140160180qan(q)0.6a3(q)a2(q)a0(q)a1(q)(g1q),是q的函数an(q)称为余弦电流分解系数称为波形系数()0qa1qa(q)g()1,Iwwpicosntdt21Ccnmp,o3.1.3输出功率与效率cm21oIc1mUP=ec1m212RIeU2cm/2RC0VCCIPD=DCPPh=CCcmC0c1m2VI1IU=(q)x21g1=CCcm2VU(q)a01a1(q)=集电极电压利用系数,在尽限使用时x1=2(q)g1h1增大。
,cq减小g1(q)增大一般取约70。
q而a1(q)迅速减小使功率过小。
减小而增大不明显h但1qq40后,g()随oq00.10.20.30.40.50.620406080100120140160180qan(q)a3(q)a2(q)a0(q)a1(q)g1(q)o180=甲类工作状态:
qo90=乙类工作状态:
q/478.5%=hC=丙类工作状态:
设q=60o%hC=90oo例图3.1.1所示电路中,VCC=24V,Po=5W,=70,=0.9,求该功放的C、PD、PC、iCmax和回路谐振阻抗Re解:
00.10.20.30.40.50.620406080100120140160180n()g1()3()2()0()1()1g()2.01.0CCcmC21VUa0(q)a1(q)h=79%0.9.75121121=qxg()CDhPP=.7905=6.3(W)=CD-=P=P-P6.35=1.3(W)12Ic1mUcm因为Po=()V1i2Cmaxa1qxCC=)A(051.CCCmax=()V2Poia1qx故)(546.CmaxCCc1mcmeIUR(q)ia1xV3.2.1谐振功放的工作状态与负载特性放大器工作状态的分类:
按晶体管导通时间长短分甲类(始终导通)乙类(半周导通)甲乙类(大半周导通)丙类(小半周导通)丙类谐振功放按晶体管是否进入饱和区分欠压(不进入饱和区)过压(进入饱和区)临界(达到临界饱和)3.2谐振功率放大器的特性分析222甲类(180)乙类(90)丙类(90)一、欠压、临界和过压工作状态iC+uiRL+uCEu-iB+c+VBBBE+VCCLuCtUcoscmw=VCC-uCE=VCC+ucVCCOuCEtVCCuCEminuCEmin=VCCUcmucuCE=VCC+ucwtiCO欠压区wtiCO过压区wtiCO临界iC凹陷的原因:
谐振回路作负。
载饱和时,uBE对iC的影响很小,但回路选出的uc值继续增大,使uCE继续减小,使iC迅速减小,从而出现凹陷。
Ucm越大,uCEmin越小,凹陷越深,脉冲高度越小。
二、负载特性VCC、VBB、Uim不变时,放大器的输出电流、电压、功率和效率等随谐振回路的谐振电阻Re变化的特性称为放大器的负载特性。
tiCOReQUcmIc1mRegcUim(1cosq)iCmaxIwwp21Cc1m-p=)1Cmaxqai(icostdt=CEminCCcmuVURe,uCEmin,cm使U,CCBB结论:
V、V、Uim不变时,随着Re的增大,三极管由欠压状态走向过压状态iC+iu+uCE+uBEVBBiB+ucRL+VCCLCooec1mcmUec1m221oIIRPCCRPD=IC0VPC=PD-PP/PDthC=iCOReReOIC0Ic1mUcm欠压临界过压PoPDRePO欠压临界过压PomaxPCc谐振功放的负载特性电压、电流变化曲线功率、效率变化曲线谐振功放的负载特性RPIC0Ic1mUcmO欠压临界过压电压、电流变化曲线RPPO欠压临界过压PomaxPDPoPCc功率、效率变化曲线Reopt临界时Po最大,PC较小,效率较高,功放性能最佳。
匹配负载oeopt1U2cm2PRoCESCC2P)21(VU3.2.2VCC对谐振功放工作状态的影响iCRe、VBB、Uim不变,VCC时,使uCEmin,使放大器从过压区经临界状态过渡到欠压区。
VCCtOuCEV+uCCcuCEminVCCUcmwtiCOVCCwtiCOVCC把Re、VBB、Uim不变时随,UcmVCC变化的特性称为集电极调制特性。
谐振功放用作集电极调制电路时,必须工作于过压区。
BB3.2.3Uim和V对谐振功放工作状态的影响1.Uim对放大器工作状态的影响Re、VBB、VCC不变,Uim时,使导通角增大,uBEmax,iC脉冲的k宽带和高度均增大,uCEmin,使放大器从欠压区经临界状态过渡到过压区,并出现凹陷。
Uim继续增大,则iC脉冲高度略增大,凹陷也加深。
uBEVBB+uiuBEmaxVBB+UimtiCOUimUimIUO欠压临界过压IC0Ic1mUcmcm把Re、VBB、VCC不变时,U随Uim变化的特性称为放大特性或振幅特性。
谐振功放用作线性放大器时应工作于欠压区,若工作于过压区,则成为限幅器。
2.VBB对放大器工作状态的影响wtiCOVBBVBBIUO欠压临界过压UcmIc1mIC0tiCOVBBVBBIUO欠压临界过压UcmIc1mIC0把Re、VCC、Uim不变时,Ucm随VBB变化的特性称为基极调制特性。
谐振功放用作基极调制电路时,必须工作于欠压区。
思考讨论题3.2.2谐振功放原工作于临界状态,若集电极回路稍有失谐,的IC0、IC1m、PC放大器将如何变化?
有何危险?
答案:
回路阻抗减小,使放大器工作于欠压区,和IC0IC1m增大;
PC增大;
失谐大时可能烧坏晶体管。
ReOIC0Ic1mUcm欠压临界过压RePhO欠压临界过压PoPomaxPDPChc3.2.4某谐振功放,当增大VCC时,发现输出功率增大,则为什么?
若发现输出功率增大不明显,则又为什么?
Po增大明显,则表明谐振功放原来工作于过压区;
否则表明谐振功放原来工作于欠压区。
Rec1m221oIP3.2.6某谐振功放工作在过压状态,现欲将它调整到临界状态,应改变哪些参数?
不同的调整方法所得到的输出功率是否相同?
小减RP,或减小,减小VBBUim,或增大VCC;
或综合调节。
不同的调整方法所得到的输出功率不相同。
OIC0Ic1mUcm欠压临界过压VBBIU欠压O临界过压UcmIc1mIC02Re2ocmUP3.3.1直流馈电电路一、集电极直流馈电电路+uCECC+VLCLCCC1uCEVCC+LCLC+CC2CC1串馈电路并馈电路CL、CC1构成电源滤波器,避免信号电流通过直流电源而产生级间反馈3.3谐振功率放大器电路+uCELCLCCC1+LCLC+uCECC2CC1串馈电路并馈电路虽然电路结构形式不同,但都实现了:
+uc+uc+VCCVCCtVVucUcoscmCCCCuCEw-+=+uCECC+VLCLCCC1VCC+LCLC+uCECC2CC1串馈电路并馈电路串馈电路特点:
LC回路处于直流高电位,谐振元件不能直接接地。
并馈电路特点:
LC回路处于直流低电位,谐振元件能直接接地,易安装。
但LC、CC1并联于回路,其分布参数直接影响谐振回路的调谐。
二、基极偏置电路欲晶体管工作于丙类,基极应加反向偏压或小于UBE(on)的正向偏压。
V+BBIB0RBCBLBIB0LB+VCCRB1CBLBRB2VBB自给偏置电路分压式基极偏置电路利用IB0流经RB产生偏压电压:
VBB=IB0RB调节RB,可调节反偏电压大小。
利用LB中的固有直流电阻获得偏压电压VBBIB0+RBCBLBIB0LB+VCCRB1CBLBRB2VBB自给偏置电路分压式基极偏置电路自给偏置电路中,未加输入信号时,iB=0,因此偏置电压也为零。
当输入信号幅度由小加大时,iB增大,其直流分量IB0也增大,反向偏压随之增大。
这种偏置电压随输入信号幅度而变化的现象称为自给偏置效应。
VBBIB0+RBCBLBIB0LB+VCCRB1CBLBRB2VBB自给偏置电路分压式基极偏置电路3.3.2滤波匹配网络一、滤波匹配网络的作用和要求在所需频带内进行有效的阻抗变换,给放大器提供Rpopt有效滤除不需要的谐波成分将有用功率有效地传送给负载,因此其固有损耗要小。
注意:
RL变换为Rpopt在丙类谐振功放中,把,以获得最大输出功率的作用,称为阻抗匹配。
而线性电路中的阻抗匹配,指负载阻抗与信号源的输出阻抗相等时,负载可从信号源取得最大功率。
RSXSXPRP2S2SSSS1XRjXXRSY+-R2S+2S=RS+jX=PPPPP1j11XRRjXY-=+=S2RSXR2S+RP=)2SR2X2S)RS(1QeRS(1S22SXSXRX+P=)12SS22SSQeXR)X(1X(1二、LC网络的阻抗变换作用1.串并联网络的阻抗变换XPRP2)SPeRR(1Q)1(12SPeQXX串并联网络变换后,电抗性质不变RSXS解:
2SPQeRR
(1)=10(1+6.282)=4046.28122SP1)100
(1)eQL(1LRSLSLPRP例3.3.1100nH10W下图中,已知f=100MHz,求LP和RP。
=102.5nH解:
18.4)1(12003.1422S1QeRPR例3.3.250pF下图中,已知f=50MHz,求CS和RS。
RPCP200RSCS)12SPQeCC
(1)3.141(1502+=55pF2.L型滤波匹配网络的阻抗变换LRPCRLRLCLRP)jLj1222222L(RLRRRRLLLLLRLwwLwjwwRwLw2L