【正文】 概述 諧振功率放大器的工作原理 晶體管諧振功率放大器的 折線近似分析法 晶體管功率放大器的高頻特性 高頻功率放大器的電路組成 Chapter4 諧振功率放大器 晶體管倍頻器 功率放大電路是一種以輸出較大功率為目的的放大電路。 電壓增益： 1)//(beLc ???? r RR? 1)//)(1( )//()1(LebeLe ??? ?? RRr RR?? 1)//(beLc ??? r RR?電流增益： β β+1 ? 三種組態(tài)的基本放大電路 CE CC CB 概 述 功率信號放大器使用中需要解決的兩個問題： ①高效率輸出 ②高功率輸出 聯(lián)想對比： 諧振功率放大器與高頻小信號諧振放大器； 諧振功率放大器與低頻功率放大器； 概 述 使用諧振功率放大器的目的 放大高頻大信號使發(fā)射機末級獲得足夠大的發(fā)射功率。 音頻放大 高頻振蕩 倍頻 高頻放大 調(diào)制 緩沖 傳輸線 話筒 聲音 （ 直流電源未畫 ） 諧振功率放大器與小信號諧振放大器的異同之處 相同之處： 它們放大的信號均為高頻信號，而且放大器的負 載均為諧振回路。 不同之處： 激勵信號幅度大小不同； 放大器工作點不同； 晶體管動態(tài)范圍不同。 i c V BE t o o i c t?t V BZ 諧振功率放大器 波形圖 小信號諧振放大器 波形圖 i c Q V BE t o o i c t?t ic Q vbe t o o ic t? 小信號諧振放大器 波形圖 2?c是在一周期內(nèi)的集電極電流流通角，因此， ?c可稱為半流通角或截止角 (意即 ?t=?c時，電流被截止 )。為方便起見，以后將 ?c簡稱為通角 2?c ic vBEE t o o ic t? VBZ 諧振功率放大器 波形圖 2?c 共同之處 :都要求輸出功率大和效率高。 功率放大器實質上是一個能量轉換器，把電源供給的直流能量轉化為交流能量，能量轉換的能力即為功率放大器的效率。 功率放大器的主要技術指標是輸出功率與效率 高頻功率放大器與低頻功率放大器的異同之處 不同之處： 工作頻率與相對頻寬不同； 放大器的負載不同； 放大器的工作狀態(tài)不同。 工作狀態(tài)： 功率放大器一般分為甲類、乙類、甲乙類、丙類等工作方式，為了進一步提高工作效率還提出了丁類與戊類放大器。 表 2 1 不同工作狀態(tài)時放大器的特點工作狀態(tài) 半導通角 理想效率 負 載 應 用甲類 ?c= 180 ? 50% 電阻 低頻乙類 ?c= 90 ? 78. 5 % 推挽，回路 低頻，高頻甲乙類 90 ? ＜ ?c＜ 18 0 ? 50% ＜ ? ＜ 78 . 5 % 推挽 低頻丙類 ?c＜ 90 ? ? ＞ 78 . 5 % 選頻回路 高頻丁類 開關狀態(tài) 90% ~ 10 0 % 選頻回路 高頻諧振功率放大器通常工作于丙類工作狀態(tài)，屬于非線性電路 諧振功率放大器通常用來放大窄帶高頻信號 ,其工作狀態(tài)通常選為丙類工作狀態(tài) (?c＜ 90?)，為了不失真的放大信號，它的負載必須是諧振回路。 非諧振功率放大器可分為低頻功率放大器和寬帶高頻功率放大器。低頻功率放大器的負載為無調(diào)諧負載，工作在甲類或乙類工作狀態(tài)；寬帶高頻功率放大器以寬帶傳輸線為負載。 諧振功率放大器的分析方法：圖解法，解析法 原理電路 + – v b – i B – + V BB – + V CC – + v c E C – + vc L 輸出 i E i c V BE 諧振功率放大器的基本電路 (1)晶體管的作用是在將供電電源的直流能量轉變?yōu)榻涣髂芰康倪^程中起開關控制作用。 (2)諧振回路 LC是晶體管的負載 (3)電路工作在丙類工作狀態(tài) 外部電路關系式： 晶體管的內(nèi)部特性： tVVvtVVvcmCCCEbmBBBE??co sco s?????)( BZBEcc Vvgi ?? 諧振功率放大器的工作原理 根據(jù)晶體管的轉移特性曲線可得： V b m co s ? c = BBV + V BZ諧振功率放大器轉移特性曲線 故得： bmBZBBc VVVco s ???必須強調(diào)指出： 集電極電流 ic雖然是脈沖狀，但由于諧振回路的這種濾波作用，仍然能得到正弦波形的輸出。 轉移 特性 ic VBZ o 理想化 ic m a x ic ? t o – ?c + ?c o – ?c + ?c Vbm Vbm vBE vc – VBB ?t 12 VBZ – VB B ? t VCC ? t ? t ? t vBE ib ic vCE Vcm Vcm vb 諧振功率放大器中各部分 電壓與電流的關系 cCCCE vVv ??（ a） 電流與電壓波形： + – v b – i B – + V BB – + V CC – + v c E C – + vc L 輸出 i E i c V BE – + C + – + – i c L – + i L LC回路能量轉換過程 回路的這種濾波作用也可從能量的觀點來解釋。 回路是由 L、 C二個儲能元件組成。 當晶體管由截止轉入導電時，由于回路中電感 L的電流不能突變，因此，輸出脈沖電流的大部分流過電容 C，即使 C充電。充電電壓的方向是下正上負。這時直流電源 VCC給出的能量儲存在電容 C之中。過了一段時間，當電容兩端的電壓增大到一定程度 (接近電源電壓 )，晶體管截止，電容通過電感放電，下一周期到來重復以上過程。 由于這種周期性的能量補充，所以振蕩回路能維持振蕩。當補充的能量與消耗的能量相等時，電路中就建立起動態(tài)平衡，因而維持了等幅的正弦波振蕩。 LC回路的能量轉換過程 諧振功率放大器的功率關系和效率 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，使之轉變?yōu)榻涣餍盘柟β瘦敵鋈ァ? 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。為了表示晶體管放大器的轉換能力引入集電極效率 ηc 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： coooc PPPPP