【正文】 得集電極電流 iC 波形： 脈寬小于半個周期的脈沖序列 。 傅里葉級數(shù)展開 ??????? tItIIi sc 2 msc 1 m0CC c o s 2c o s ??為 平均分量、基波分量 和 各次諧波分量 之和 。 3． 輸出電壓 vo (1)對基波分量 阻抗最大 ， 為諧振電阻 Re(諧振回路調(diào)諧在輸入信號頻率上 ， 因而對 iC 中的基波分量呈現(xiàn)的阻抗最大 ， 且為純電阻 )。 在高 Q 回路中，其 Re 近似為 LtrL2r20e RCLRLR ?? ?式中， LrLrt CCCCC?? —— 回路總電容 trs01CL?? ?? —— 回路諧振角頻率 Lr0e RLQ ?? —— 回路有載品質(zhì)因數(shù) (2)對非基波分量 阻抗很小 (諧振回路對 iC 中的其他分量呈現(xiàn)的 )， 產(chǎn)生的電壓均可忽略 。 既然僅有由 基波分量產(chǎn)生的電壓 vc 輸出 ， 負(fù)載獲得的信號功率 不失真 。 因此 ， 丙類諧振功率放大器 諧振回路 的功能： ① 選頻： 利用諧振回路的選頻作用 ， 可將失真的集電極電流脈沖變換為不失真的輸出電壓 。 ② 阻抗匹配： 調(diào)節(jié) Lr 和 Cr ， 諧振回路將含有電抗分量的外接負(fù)載變換為諧振電阻 Re， 并阻抗匹配 。 所以 ， 諧振功率放大器中 ， 諧振回路起到 選頻 和 匹配負(fù)載的雙重作用 。 倍頻器 1． 概念 倍頻器 (Frequency Multiplier)： 將輸入信號的頻率倍增 n 倍的電路 。 2． 原理 在丙類諧振放大器中 ， 將輸出諧振回路調(diào)諧在輸入信號頻率的 n 次諧波上 ， 則輸出諧振回路上僅有 iC 中的 n 次諧波分量產(chǎn)生的高頻電壓 ， 而其他分量產(chǎn)生的電壓均可忽略 ， 因而 RL 上得到了頻率為輸入信號頻率 n 倍的輸出信號功率 。 4． 功率特性分析 (1)丙類功放的問題 脈沖寬度變化的示意圖 若提高 ?C， 管子導(dǎo)通角 ?c 應(yīng)繼續(xù)減小；但引起 iC 中基波分量 Icm1 減小 ， 導(dǎo)致輸出功率減小 。 (2)解決方法 VBB 負(fù)向增大 (?c 減小 )同時 ， 提高輸入激勵電壓 Vbm， 以維持輸出功率不變 。但需警惕管發(fā)射結(jié)反向擊穿 。 為進(jìn)一步提高效率 ， 可采用開關(guān)工作的 丁類 、 戊類 諧振功率放大器 。 諧振功率放大器的功率關(guān)系和效率 功率放大器的作用原理是利用輸入到基極的信號來控制集電極的直流電源所供給的直流功率，使之轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣餍盘柟β瘦敵鋈ァ? 由前述所知： 有一部分功率以熱能的形式消耗在集電極上，成為集電極耗散功率。 P==直流電源供給的直流功率； Po=交流輸出信號功率； Pc=集電極耗散功率； 根據(jù)能量守衡定理： P= = P o + P c故集電極效率： cooocPPPPP??? ??由上式可以得出以下兩點(diǎn)結(jié)論： 1) 設(shè)法盡量降低集電極耗散功率 Pc，則集電極效率 ?c自 然會提高。這樣，在給定 P=時，晶體管的交流輸出功 率 Po就會增大； 2） 由式 ccco P1P ???????????? 可知 如果維持晶體管的集電極耗散功率 Pc不超過規(guī)定值，那么提高集電極效率 ?c，將使交流輸出功率 Po大為增加。諧振功率放大器就是從這方面入手，來提高輸出功率與效率的。 如何減小集電極耗散功率 Pc ？ 晶體管集電極平均耗散功率： dtvT T CEc? ?01 i 故：要想獲得高的集電極效率，諧振功率放大器的集電極電流應(yīng)該是脈沖狀。導(dǎo)通角小于 180?，處于丙類工作狀態(tài)。 諧振功率放大器工作在丙類工作狀態(tài)時 ?c＜ 90?，集電極余弦電流脈沖可分解為傅里葉級數(shù)： i c =I co + I c m 1 c o s ? t+ I c m 2 c o s 2 ? t + I c m 3 c o s 3 ? t+ …… 可見使 在 最低的時候才能通過，那么，集電極耗散功率自然會大為減小。 CEvCi輸出交流功率： pcmpcmcmcmo RIRVIVP 2121 21221 ???? Vcm 回路兩端的基頻電壓 Icm1 基頻電流 Rp 回路的諧振阻抗 放大器的集電極效率： )( ccCCcmcmoc gIVIVPP ???1012121?????放大器中各功率關(guān)系： 直流功率： 0cCC IVP ??CCcmVV?? 集電極電壓利用系數(shù) 0c1cmc1 II)(g ?? 波形系數(shù)，通角 ?c的函數(shù)； ?c越小 g1(?c)越大 可以看出，可以從提高電壓利用系數(shù)和波形系數(shù)兩個方面入手， ?越大 (即 Vcm越大 )， ?c越小效率 ?c越高。 可以算出甲類，乙類工作狀態(tài)的理想效率分別為 50％和％。 基極偏置為負(fù)值；半通角 ?c＜ 90?，即丙類工作狀態(tài)； 負(fù)載為 LC諧振回路；集電極電流為余弦脈沖狀；輸出電壓為完整正弦波。 總結(jié)諧振功率放大器的工作特點(diǎn)： 167。 諧振功放的折線近似分析法 一、折線法 對諧振功率放大器進(jìn)行分析計(jì)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(shí)驗(yàn)調(diào)整相結(jié)合的方法對高頻功率放大器進(jìn)行分析和計(jì)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(jìn)行分析和計(jì)算的方法。 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）icgceb0VBZic過壓區(qū)臨界線欠壓區(qū)ebec0( a) ( b)gcr晶體管實(shí)際特性和理想折線 （ a）轉(zhuǎn)移特性 （ b）輸出特性 理想化特性曲線的原理： 在放大區(qū)，集電極電流受基極電壓控制；在飽和區(qū)，集電極電流只受集電極電壓的控制，而與基極電壓無關(guān)。 在非線性諧振功率放大器中，常常根據(jù)集電極是否進(jìn)入飽和區(qū)，將放大器的工作狀態(tài)分為三種： 1)欠壓工作狀態(tài)： 集電極最大點(diǎn)電流在臨界線的右方（放大區(qū)），交流輸出電壓較低且變化較大。 2)過壓工作狀態(tài)： 集電極最大點(diǎn)電流在臨界線的右方（飽和區(qū)），交流輸出電壓較高且變化不大。 3)臨界工作狀態(tài)： 是欠壓和過壓狀態(tài)的分界點(diǎn)，集電極最大點(diǎn)電流正好落在臨界線上。 若臨界線的斜率為 gcr，則 臨界線方程可寫為 ic=gcrvCE 轉(zhuǎn)移特性方程： ic =gc(vBE–VBZ) (vBE ＞ VBZ) 常數(shù)????CEvBEcc vgi 晶體管的靜態(tài)轉(zhuǎn)移特性理想化后可用交橫軸于 VBZ的一條直線來表示 (VBZ為截止偏壓 )。 注：過壓、欠壓從電壓利用系數(shù)的角度理解。 稱為跨導(dǎo)，一般約幾十到幾百毫西。 三、集電極余弦電流脈沖的分解 當(dāng)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 ic max= gcVbm(1–cos ?c) tVVvtVVvcmCCCEbmBBBE??c o sc o s?????)( BZBEcc Vvgi ??bmBZBBc VVVc o s ???得到： 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+ …其中： ?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) )()(m a xm a x10m a x0CnCc m nCCcmCCCiIiIiI?????????????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(dāng) ?c≈120?時， 基波電流的分解系數(shù) 達(dá)到最大值。在 Ic max與負(fù)載阻抗 Rp為某定值的情況下，輸出功率將達(dá)到最大值。這樣看來，取?c=120?應(yīng)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： ?n2. 01. 00 . 50. 40. 30. 20. 1020 ? 40 ? 60 ? 8 0 ?10 0 ??c?1?