ch06高頻功率放大器-文庫(kù)吧
2025-04-14 04:14 本頁(yè)面
【正文】 si n c os()( 1 c os )si n c os()( 1 c os )2 si n c os 2 si n c os( ) ( 1 )( 1 ) ( 1 c os c os )c m o c cc m c cc m n c c nI i i aI i i an n nI i i a nnn? ? ????? ? ????? ? ? ??? ? ??????????? ? ??? 其中 θ 稱(chēng)為導(dǎo)通角， 分別稱(chēng)為余弦脈沖的直流、 基波、 n次諧波的分解系數(shù) , 01( ) ( ) ( )na a a? ? ?， ， 放大器的負(fù)載為并聯(lián)諧振回路，當(dāng)諧振頻率 ω0等于激勵(lì)信號(hào)頻率 ω時(shí)，回路對(duì) ω頻率呈現(xiàn)一大諧振電阻 Rp，因此式中基波分量在回路上產(chǎn)生電壓，而對(duì)遠(yuǎn)離 ω的直流和諧波分量 2ω、 3ω等呈現(xiàn)很小的阻抗，因而這些頻率成分的輸出很小，幾乎為零，可以忽略。 C c 0 c m 1 c m 2cmc o s c o s 2c o sni I I t I tI n t???? ? ? ???23( ) ( ) 667 375( ) ( )ppZZ???? … …2()( ) ( 1 )pnpZ nZ n Q???? iC C L R 并聯(lián)諧振電路各次諧波與基頻的阻抗值之比： End 直流功率： P = = V CC ? Ic 0 在集電極電路中 , 諧振回路得到的高頻功率 (高頻一周的平均功率 )即輸出交流功率 ： c m 1cmo 21 IVP ??p21cmp2cm212 RIRV ???? PPoc? )(2121c10cCC1cmcm?? gIVIV???集電極效率： CCcmVV??集電極電壓利用系數(shù) 0cc m 1c1 )( IIg ??波形系數(shù) C c 0 c m 1 c m 2 c mc o s c o s 2 c o sni I I t I t I n t? ? ?? ? ? ? ? ? 直流輸入功率與集電極輸出高頻功率之差就是 集電極損耗功率 Pc, 即： coP P P???輸出功率 Po和 集電極損耗功率 Pc之間的關(guān)系為 1coccPP??? ? 集電極余弦電流脈沖的分解 高頻功率放大器的動(dòng)態(tài)特性與負(fù)載特性 各極電壓對(duì)工作狀態(tài)的影響 工作狀態(tài)的計(jì)算 (估算 )舉例 晶體管特性曲線(xiàn)的理想化及其解析式 由于高頻功放工作在大信號(hào)的非線(xiàn)性狀態(tài)，顯然晶體管的小信號(hào)等效電路的分析方法已不適用，所以分析方法一般利用晶體管的 靜態(tài)特性曲線(xiàn) ，但由于晶體管的靜態(tài)特性曲線(xiàn)與頻率有關(guān)，如右圖所示了 ? 與 f 之間的關(guān)系。而通常所說(shuō)的靜態(tài)特性曲線(xiàn)是指低頻區(qū)： β0 fβ fT ? ff ?中頻區(qū)： Tβ fff ??高頻區(qū)： fff ??直接進(jìn)行高頻區(qū)或中頻區(qū)的分析和計(jì)算是相當(dāng)困難的。本節(jié)將從低頻區(qū)的靜態(tài)特性來(lái)解析晶體管的高頻功放的工作原理。 為了對(duì)高頻功率放大器進(jìn)行定量分析與計(jì)算，關(guān)鍵在于求出電流的直流分量 Ic0與基頻分量 Icm1。 最好能有一個(gè)明確的數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)顯示二者與通角 θc的關(guān)系，以便于電路設(shè)計(jì)和調(diào)試時(shí)，對(duì)放大器工作狀態(tài)的選擇指明方向。 考慮到采取圖解法與數(shù)學(xué)解析分析相折中的辦法： 折線(xiàn)近似分析法 。 諧振功率放大器工作于丙類(lèi)（非線(xiàn)性、大信號(hào)）狀態(tài)，信號(hào)較大時(shí)，所有實(shí)際的非線(xiàn)性元件幾乎都會(huì)進(jìn)入飽和或截止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)，元件的非線(xiàn)性特性的突出表現(xiàn)是截止、導(dǎo)通、飽和等幾種不同狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。 圖 晶體管的輸出特性及其理想化 iC=gcrvCE 欠壓區(qū) 過(guò) 壓 區(qū) End 圖 晶體管靜態(tài)轉(zhuǎn)移特性及其理想化 iC =gc(vBE–VBZ) (vBE ＞ VBZ) V bm v be ? t ? t i C 0 ? c + ? c VBB o ? c + ? c v be 轉(zhuǎn)移 特性 i C V BZ 0 理想化 /Bi 以上建立了晶體管的簡(jiǎn)化分析模型，下面求解 集電極余弦脈沖電流中的各個(gè)頻率分量 。首先，寫(xiě)出其表達(dá)式。 bmBZBBcc o s VVV ???iC =gc(vBE–VBZ) (vBE ＞ VBZ) =gc(Vbmcosωt–VBZ－ VBB) =gcVbm (cosωt–cos ?c) = gcVbm(1–cos ?c) 當(dāng) ?t=0時(shí)， iC= iC max 取決于脈沖高度 iC max與通角 ?c 當(dāng) ?t= ?c時(shí)， iC= 0 tVV ?co sbmBBBE ???vccC m a xCco s1co sco s?????? tiiic m a x? to2 ?c圖 尖頂余弦脈沖 由傅里葉級(jí)數(shù)求系數(shù)，得 )co s1(co ss in)(ccccc0 ?? ????? ???其中： )(dπ2 1 c0m a xCC0C cc????? itiI ?? ? ??c m n C C m a x n c1 c o s ( )d ( )πccI i n ω t t i?? ? ? ??????)c o s1(s inc o s)(ccccc1 ?? ???? ???)c os1)(1(s inc osc oss in2)(c2cccc ? ??????? ?? ??? nn nnn尖頂余弦脈沖的分解系數(shù) 0cc m 1c1 )( IIg ??波形系數(shù) )()(c0c1 ?? ???ccccccc1 c o ss in s inc o s)( ??? ???? ???gcctii???co s1co sco sC m a xC???C c 0 c m 1 c m 2 c mc o s c o s 2 c o sni I I t I t I n t? ? ?? ? ? ? ? ? 下面分析基波分量 Icm 集電極效率 η c和輸出功率 Po隨通角?c變化的情況，從而選擇合適的工作狀態(tài)。 ?n2. 01. 00 . 50. 40. 30. 20. 1020 ? 40 ? 60 ? 8 0 ?10 0 ??c?1?01 8 0 ?120 ? 160 ??1?0?0
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