【正文】 ，即丙類工作狀態(tài)； 負載為 LC諧振回路。 故諧振功率放大器的工作特點： —— 高頻電子線路 19 167。 諧振功率放大器的折線近似分析法 一、折線法 對諧振功率放大器進行分析計算，關(guān)鍵在于求出電流的直流分量 Ic0和基頻分量 Icm1。 工程上都采用近似估算和實驗調(diào)整相結(jié)合的方法對高頻功率放大器進行分析和計算。折線法就是常用的一種分析法。 所謂折線法是將電子器件的特性曲線理想化，用一組折線代替晶體管靜態(tài)特性曲線后進行分析和計算的方法。 —— 高頻電子線路 20 折線化的前提要求： 工作在低頻區(qū) 低頻區(qū) :f工作 (可忽略內(nèi)部電抗 ) 中頻區(qū) : f工作 (考慮內(nèi)部電抗 ) 高頻區(qū) :f工作 fT (考慮內(nèi)部電抗、引線電感等 ) 167。 諧振功率放大器的折線近似分析法 —— 高頻電子線路 21 折線分析法的主要步驟： 測出晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線 iC~ vB及輸出特性曲線 iC~ vC， 并將這兩組曲線作理想折線化處理 作出動態(tài)特性曲線 是根據(jù)激勵電壓 vB的大小在已知理想特性曲線上畫出對 應電流脈沖 iC和輸出電壓 vC的波形 求出 iC的各次諧波分量 Ic0、 Ic Ic2…… 由給定的負載諧 振阻抗的大小，即可求得放大器的輸出電壓、輸出功率、 直流供給功率、效率等指標 167。 諧振功率放大器的折線近似分析法 —— 高頻電子線路 22 二、晶體管特性曲線的理想化及其特性曲線 理想化折線 （虛線） i c g c v B 0 V BZ i c 過壓區(qū) 臨界線 欠壓區(qū) v B v C 0 ( a) ( b) g cr 晶體管實際特性和理想折線 根據(jù)理想化原理晶體管的靜態(tài)轉(zhuǎn)移特性可用交橫軸于 VBZ的一條直線來表示 (VBZ為截止偏壓 )。 167。 諧振功率放大器的折線近似分析法 —— 高頻電子線路 23 若臨界線的斜率為 gcr，則臨界線方程可寫為 iC=gcrvC 1)欠壓工作狀態(tài) ： 集電極最大點電流在臨界線的右方， 交流輸出電壓較低且變化較大。 在非線性諧振功率放大器中，常常根據(jù)集電極是否進入飽和區(qū)，將放大區(qū)的工作狀態(tài)分為三種： 由上圖可見，在飽和區(qū)，根據(jù)理想化原理，集電極電流 只受集電極電壓的控制，而與基極電壓無關(guān)。 則 iC =gc(vB–VBZ) (vB＞ VBZ) CCcB vg v?? ??常 數(shù)i 167。 諧振功率放大器的折線近似分析法 —— 高頻電子線路 24 3)臨界工作狀態(tài) ： 是欠壓和過壓狀態(tài)的分界點， 集電極最大點電流正好落在臨界線上。 2)過壓工作狀態(tài) ： 集電極最大點電流進入臨界線之左的飽和區(qū)， 交流輸出電壓較高且變化不大。 167。 諧振功率放大器的折線近似分析法 —— 高頻電子線路 25 C B D UBE=UBB+Uim UBE=UBB uCE 0 ic Uc1m A 工作狀態(tài)根據(jù) uBE=uBEmax， uCE=uCEmin 時， 動特性上瞬時工作點 C的位置確定 。 C點在輸出特性 放大區(qū)和飽和區(qū)的臨界點 臨界狀態(tài) C點在輸出特性 放大區(qū) 欠壓狀態(tài) C點在輸出特性 飽和區(qū) 過壓狀態(tài) 167。 諧振功率放大器的折線近似分析法 —— 高頻電子線路 26 三、集電極余弦電流脈沖的分解 當晶體管特性曲線理想化后，丙類工作狀態(tài)的集電極電流脈沖是尖頂余弦脈沖。這適用于欠壓或臨界狀態(tài)。 ic m a x? to2 ?c尖頂余弦脈沖 晶體管的內(nèi)部特性為： 它的外部電路關(guān)系式 當 ?t=0時 ， ic= ic max ic=gc(vB–VBZ) vB= –VBB+Vbmcos?t vC= VCC–Vcmcos?t 因此， ic max= gcVbm(1–cos ?c) 167。 諧振功率放大器的折線近似分析法 —— 高頻電子線路 27 若將尖頂脈沖分解為傅里葉級數(shù) i c =I c0 +I c m 1 c o s ? t + I c m 2 c o s 2 ? t+ … + I c m n c o sn ? t+ …由傅里葉級數(shù)的求系數(shù)法得 其中 ： ? n 2. 0 1. 0 0 . 5 0. 4 0. 3 0. 2 0. 1 0 20 ? 40 ? 60 ? 8 0 ? 10 0 ? ? c ? 1 ? 0 1 8 0 ? 120 ? 160 ? ? 1 ? 0 ? 0 ? 1 ? 2 ? 3 1 40 ? 尖頂脈沖的分解系數(shù) )()(m a xm a x10m a x0CnCc m nCCcmCCCiIiIiI????????????)c o s1)(1(s i nc o sc o ss i n2)()c o s1(s i nc o s)()c o s1(c o ss i n)(210cccccccccccccccnnnnn?????????????????????????????????167。 諧振功率放大器的折線近似分析法 —— 高頻電子線路 28 ?n2. 01. 00 . 50. 40. 30. 20. 1020 ? 40 ? 60 ? 8 0 ?10 0 ??c?1?01 8 0 ?120 ? 160 ??1?0?0?1?2?3 1 40 ?尖頂脈沖的分解系數(shù) 當 ?c≈120?時， Icm1/icmax 達到最大值。在 Ic max與 負載阻抗 Rp為某定值的 情況下，輸出功率將達 到最大值。這樣看來， 取 ?c=120?應該是最佳通 角了。但此時放大器處 于甲級工作狀態(tài)效率太 低。 右圖可見： 167。 諧振功率放大器的折線近似分析法 —— 高頻電子線路 29 ?n2. 01. 00 . 50. 40. 30. 20. 1020 ? 40 ? 60 ? 8 0 ?10 0 ??c?1?01 8 0 ?120 ? 160 ??1?0?0?1?2?3 1 40 ?尖頂脈沖的分解系數(shù) )(g21)( )(21IV IV21PP c1c10cCC1cmcmoc ?????????????由于： )()()(gc0c1c1 ?? ???? －波形系數(shù) 由曲線可知： 極端情況 ?c=0時， 2)( )()(gc0c1c1 ??? ????此時 ?=1， ?c可達 100% 因此，為了兼顧功率與效率，最佳通角取 70?左右。 167。 諧振功率放大器的折線近似分析法 —— 高頻電子線路 30 1. 諧振功率放大器的動態(tài)特性 高頻放大器的工作狀態(tài)是由 負載阻抗 Rp、激勵電壓 vb、供電電壓 VCC、 VBB等 4個參量決定的。 為了闡明各種工作狀態(tài)的特點和正確調(diào)節(jié)放大器，就應該了解這幾個參量的變化會使放大器的工作狀態(tài)發(fā)生怎樣的變化。 如果 VCC、 VBB、 vb 3個參變量不變，則放大器的工作狀態(tài)就由負載電阻 Rp決定。此時，放大器的電流、輸出電壓、功率、效率等隨 Rp而變化的特性，就叫做 放大器的負載特性。 四、諧振功率放大器的動態(tài)特性與負載特性 167。 諧振功率放大器的折線近似分析法 —— 高頻電子線路 31 當放大器工作于諧振狀態(tài)時，它的外部電路關(guān)系式為 vB= –VBB+Vbmcos?t vC= VCC–Vcmcos?t 消去 cos?t可得， CC CcmVvV?vB= –VBB+Vbm 另一方面，晶體管的折線化方程為 ic = gc(vB–VBZ) 得出在 iC–vC坐標平面上的動態(tài)特性曲線 (負載線或工作路 )方程： ?????? ?????BZcmCCCbmBBcc VVvVVVg )(i?????? ?????????????bmcmBBcmBZCCbmCcmbmc VVVVVVVvVVg= gd(vC– V0) 167。 諧振功率放大器的折線近似分析法 —— 高頻電子線路 32 圖中示出動態(tài)特性曲線的斜率為負值，它的物理意義是： 從負載方面看來，放大器相當于一個負電阻，亦即它相當于交流電能發(fā)生器，可以輸出電能至負載。 用類似的方法，可得出在 iC–vB坐標平面的動態(tài)特性曲線。 ic ic 3 2 1 Im 0 180 ? ＜ 90 ? 半導通角 ? t B A C D 3 2 1 負載增大 vB= vB m a x VCC Q vC m i n Vcm 1. 欠壓狀態(tài) 2. 臨界狀態(tài) 3. 過壓狀態(tài) Rp Vcm Vcm 電壓、電流隨負載變化波形 167。 諧振功率放大器的折線近似分析法 —— 高頻電子線路 33 2. 功率放大器的負載特性 在其他條件不變 (VCC、VBB