高频功率放大器Word格式文档下载.docx

1、PO 2.效率: 3.功率增益:Ap第二章 高频功率放大器的原理分析利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振功率放大器。根据放大器电流导通角|的范围可以分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同类型的功率放大器。电流导通角|愈小，放大器的效率|?愈高。如甲类功放的|180o，效率最高也只能达到50，而丙类功放的|90%，效率|?可达到80。由技术指标要求总效率|?大于75%，显然不能只用一级宽带功放，利用丙类谐振功放和宽带高频功放组成两级功率放大器。2.1.丙类谐振功放2.1.1丙类谐振功放的特点1.与低频功放相比a.工作频率和相对频带不同b.负载性质不同c.工作状态不同2.与小信号谐振放大器比较a

2、.对放大信号的要求不同b.谐振网络的作用不同图2.1 三种工作状态波形比较2.1.2.丙类谐振功放的原理1.电路原理图2.2 丙类谐振功放电路丙类功放的基极偏置电压-VBE是利用发射极电流的直流分量IE0在射极电阻RE2上产生的压降来提供的，故称为自给偏压电路。当放大器的输入信号vi为正弦波时，则集电极的输出电流ic为余弦脉冲波。利用谐振回路L2、C2的选频作用可输出基波谐振电压vc1、电流ic1。2.工作原理设输入ui为一余弦信号:= （2.1）则三极管的发射结电压：=,因为管子只在小半周期内导通，因而iB为脉冲电流。放大后的iC也为脉冲电流。根据傅氏级数展开得： （2.2）考虑LC谐振回路

3、对各次谐波的作用不同得： （2.3）因而： （2.4）图2.3 丙类谐振功率放大器主要相关波形波形分析：（a）三极管输入特性（b）基极脉冲电流及谐波分量（c）集电极脉冲电流及谐波分量（d） LC谐振回路两端电压波形（e） 晶体管集电极和发射极之间的瞬时电压波形3.功率与效率电源提供功率： （2.5）输出功率： （2.6）集电极功耗： （2.7）效率： （2.8）其中：为集电极电压利用系数。为集电极电流利用系数（波形系数）。2.1.3丙类谐振功放的性能分析1. 动态线在以UBE作为参变量的三极管输出特性曲线上作出的交流负载线图2.4 交流负载线且有：，。可见，动态线和VCC，VBB，Uim，Uc

4、m相关。2. 三种工作状态图2.5 三种工作状态改变UBE、UCE将使动态点移动，使谐振功放工作于不同的三种状态：欠压状态： 临界状态：过压状态：欠压状态3. 负载特性指VCC、VBB、Uim不变时，谐振负载RP变化对放大器性能的影响。如图所示：图 2.5 负载对放大器性能影响的曲线观察集电极余弦脉冲变化，如图所示：图2.6 Rp增大时的余弦脉冲波形4. 调制特性集电极调制特性：指VBB、Uim、 RP固定，VCC变化对放大器性能的影响。特点：随着VCC增大，先后经历：过压临界欠压且不变。作为集电极调制时应工作于过压区基极调制特性：指 VCC 、Uim、 RP固定， VBB 变化对放大器性能的

5、影响。随着VBB 增大，先后经历：临界过压且 增大。作为基极调制时应工作于欠压区。图2.7 调制特性5. 放大特性指VCC 、 VBB 、 RP固定， Uim变化对放大器性能的影响。随着Uim的增大，先后经历：欠压临界过压且增大。欠压时用于放大，过压时用于限幅。图2.8 放大特性2.1.4.丙类谐振功放电路1.基极馈电电路图 2.9 基极馈电电路2.集电极馈电电路图2.10 集电极馈电电路3.滤波匹配网络（输入与输出）图2.11 滤波匹配网络2.2.宽带功放如下图2-1所示，晶体管T组成的非谐振甲类功率放大器工作在线性放大状态。其中R1为直流负反馈电阻，以稳定电路的静态工作点。R2为交流负反馈

6、电 阻，一般为几欧至几十欧，可以提高放大器的输入阻抗，稳定增益。图2.12 宽带功放电路2.2.1静态工作点的确定：（2-1）（2-2）（2-3）（2-4）2.2.2高频变压器：上图2.12所示的高频变压器仍然是应用变压器的原理，依靠磁芯中的公共磁通将初级线圈的能量传输到次级线圈。由变压器原理可知，宽带功放集电极的功率：Pc=Ph/t （其中Ph为输出负载的实际功率，t为变压器的传输功率）。第3章 电路参数确定及元件选择3.1.电路的确定此电路由丙类谐振功放以及宽带功放组成图2.13功率放大器总电路丙类功放的输出回路采用了变压器耦合方式。集电极谐振回路为部分接入，谐振频率为或谐振阻抗与变压器线

7、圈匝数比为（3.1） （3.2）（3.3）3.2丙类功放计算3.2.1确定工作状态为获得较高的效率及最大输出功率，放大器的工作状态选为临界状态，取，由式（2-15）得谐振回路的最佳负载电阻（3.4）由式（3.4）得集电极基波电流振幅为 （3.5）由式（3.5）得 （3.6）（3.7）其中，由式（3.7）得电源供给的直流功率为 （3.8）由式（3.8）得放大器的转换效率% （3.9）3.2.2谐振回路及耦合回路参数计算由式（3.1）得输出变压器线圈匝数比为取若取并联谐振回路的电容C=100pF，得回路的电感为L10H现采用10mm6mm5mm的铁氧体磁环来绕制输出耦合变压器，已知其参数为=100

8、H/m，A=10mm2，l=25mm。则计算初级线圈的总匝数N2。N2 8。3.2.3 基极偏置电路加入后，则V。由=0.6V，得取高频旁路电容3.3宽带功放电路参数计算3.3.1电路参数计算宽带功放的输出功率应等于下级丙类功放的输出功率，其输出负载等于丙类功放的输出阻抗，即设高频变压器的效率若，取标称值为360。高频变压器匝数比为3，取次极匝数为2则初级匝数为6。本宽带功放采用的是3DG6，设B=30，取功率增益dB，则3.3.2确定静态工作点由上述计算结果得到静态（）时晶体管的射极电位则若取基极偏置电路的电流，取标称值为2K。第4章 电路仿真与调试4.1电路仿真用EWB软件仿真如图4-1所示：图4.1电路仿真图 用示波器接入T2的发射极，调节Vi，使得Ic工作在欠压（图4-2），临界压（图4-3），过压（图4-4）三个状态图依次如下图所示：图4.2欠压状态图4.3 临界状态