3高频功率放大器 PPT课件...pptx

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3.1谐振功率放大器的工作原理3.2谐振功率放大器的特性分析3.谐振功率放大器电路4.丁类谐振功率放大器5.集成高频放大器及其应用6.宽带高频功率放大器第3章高频功率放大器3.1.1基本工作原理放大器工作状态22180甲类（）乙类（90）2丙类（90）pwp20C21iud（t）PCCE3.1谐振功率放大器的工作原理集电极耗散功率：

谐振功率放大器通常工作于丙类故越小，效率越高VBBu一、电路组成iC+iuRL+uCE+uVBBiB+uc+VCCLBEC谐振功放原理电路二、电流、电压波形VBB使放大器工作于丙类。

LC回路调谐于输入信号的中心频率。

iuVu+BE=BBwimUcostVBBwtuBEOBE（on）qwtiBOiBmaxwtqiCOIC0qiCmaxic1ic2）cos（cnmc2m+Inwt.+Icos（2wt）.iC=IC0+Ic1mcos（wt）c1mReIcostwuctw-Ucmcos=tcmwUcosucVCCuCEVCC此谐振功放电流、电压波形wtuBEVBBuBE（on）OqwtiBOiBmaxwtqiCOC0qiCmaxIic1ic2VCCucwtuCEOuc与ui反相:

当uBE为uBEmax时，iC为为iCmax，而uCEuCEmin=p2p0C）21diu（wtPCCEic不仅出现时间短，而且只在uCE很小的时段内出现，因集电极损耗很小，功放效率较高。

谐振功放工作原理小结：

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？

答案：

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？

答案：

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