高頻功率放大器(4)(已修改)
2025-05-12 18:19 本頁面
【正文】 第 6章 諧振功率放大器概述：功率放大器一、作用及性能要求 安全：放大管應用在大信號狀態(tài)，常接近管子的極限運用，故必選用合適功率管，保證安全工作。高效率：功率放大器為能量轉(zhuǎn)換器， 用放大管的集電極效率 ηc來評價功率轉(zhuǎn)換能量的性能。不失真：輸出信號功率大，相應動態(tài)電流、電壓就大，因而器件非線性特性引起的非線性失真就大。實用中常采用 負反饋 等措施減小失真，同時限制輸出功率，使失真在允許范圍內(nèi)。作用：在輸入信號的作用下，將 直流電源的直流功率 轉(zhuǎn)換為輸出信號功率性能要求：安全、高效、不失真、輸出所需信號功率二、功率管的運用特性 運用狀態(tài) 導通時間 導通角η cmax甲類（ A類）在激勵信號作用下，管子在一個 周期內(nèi)導通1800 50%乙類（ B類）半個周期 900 %丙類（ C類）小于半個周期 900丁類（ D類）管子應用在開關狀態(tài)，半個周期 飽和導通，半個周期截止 三、高頻功率放大器 功用：放大高頻信號，并且以高效輸出大功率為目的 輸出功率范圍很大，小到便攜式發(fā)射機的毫瓦級，大到無線 電廣播電臺的幾十千瓦，甚至兆瓦級。 ~1000000 高頻功放和低頻功放的比較相同點：實質(zhì)都是在 輸入信號的控制 下將 電源直流功率 轉(zhuǎn)換為 輸出功率 （為一受控的能量轉(zhuǎn)換器）都要求輸出符合要求的大功率，同時盡可能 提高轉(zhuǎn)換效率 。不同點：兩者工作頻率和相對頻帶寬度相差很大。 兩者所采用的負載也不同低頻功放工作頻率低，相對頻帶寬，頻率在 20～ 20kHz， 高頻端與低頻端之差達 1000倍（ fH/fL）高頻功放工作頻率很高（幾百 kHz～ 幾百兆 Hz） 相對頻帶一般很窄（幾％～幾 ‰） 低頻功放：采用電阻、變壓器等非調(diào)諧負載高頻功放： 窄帶工作 ，使其負載要采用選頻網(wǎng)絡 分析方法不同 在一些近似條件下進行分析，著重定性說明高頻功放大致的工作原理及特性 四、高頻功率放大器與低頻功率放大器的區(qū)別五、丙 類諧振功率放大器的原理及特性電路構(gòu)成 ui(t)為輸入高頻激勵信號T為晶體管 ，把電源的直流功率轉(zhuǎn)換為高頻功率。VBB、 VCC為電源，常使得管子處于 C類工作狀態(tài)。負載：采用諧振回路作負載，對信號進行 頻率選擇 ，同時完成 阻抗變換。? 這個電路的靜態(tài)工作點是選擇在接近截止點，或選擇在小于截止點的負偏置區(qū)。? 這樣選擇的主要考慮是消除由靜態(tài)工作點所帶來的無用功耗，從而提高放大器的效率。? 使用并聯(lián)諧振回路作負載具有選頻和阻抗變換的作用電路特點功率放大器的工作頻率低頻區(qū)：低頻區(qū)工作時，不考慮等效電路中的電抗分量與載流子的渡越時間，分析方法同低頻電子線路的分析方法一致，方法成熟。中頻區(qū)：必須考慮晶體管的結(jié)電容的影響，分析的方法復雜。高頻區(qū)：除了考慮結(jié)電容的影響外，還必須考慮引線電感的影響分析和計算相當困難，本書進行定性的說明。特性曲線（復習）輸入特性曲線 轉(zhuǎn)移特性曲線輸出特性曲線輸入電壓和輸入電流表達式 可見，輸入電壓的波形不失真輸出電流波形ic為周期性尖頂余弦脈沖電流，導通角 θ π/2 ,即導通時間小于半個周期 放大器的 負載為并聯(lián)諧振回路 ，其諧振頻率 ω 0等于諧振頻率 ω s時，回路對 ω s呈現(xiàn)出一個大的諧振阻抗，為純電阻 RP（ 即諧振電阻）?；ǚ至吭诨芈飞袭a(chǎn)生電壓，對直流分量和諧波分量呈小阻抗，僅為基波分量的百分之幾，故輸出很小，可認為回路上僅有由基波分量產(chǎn)生的電壓vc， 其它頻率成分信號均被慮除，從而 在負載上得到不失真的信號電壓 輸入為連續(xù)正弦波，輸出集電極電流為周期性的尖頂余弦脈沖，可進行傅立葉分解集電極電壓為輸出電壓的表達式例：求各次諧波與基波的阻抗之比如果 Q=20則可以得：可得，諧波的阻抗只有基波阻抗的百分之幾。工作波形分析1）、 輸入電壓： 一個頻率為 ωs的正弦（或者余弦）信號2）、 輸入電流： 一部分導通，一部分截止，嚴重的非線性失真3）、 輸出電流：輸入電流的波形一致，嚴重的非線性失真4）、 輸出電壓：由于采用諧振回路作負載 ，在負載兩端只有等于諧振頻率的信號能夠在諧振回路兩端產(chǎn)生一個較大的輸出電壓，其他的頻率的信號由于處于失諧狀態(tài)，在負載兩端產(chǎn)生的電壓很小，可以忽略，故輸出了一個頻率為 ωs的余弦信號，輸出電壓不失真。諧振回路在這里起了相當大的作用。余弦脈沖的分解（數(shù)學推導）傅立葉級數(shù)的系數(shù)為：余弦脈沖的分解（數(shù)學推導）余弦脈沖的分解（數(shù)學推導）可見：只要知道了導通角和輸出電流的幅度就可以用下面的式子求出信號的各個分量，其中，分解系數(shù)可以查表得到。丙類功率放大器的計算功放的能量關系 ∴ pc↓ ， η c將 ↑可見要 η c↑ ， 即要 pc↓ ，而 pc取決于 iC， vCE的大小及導通時間。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直流電源提供的直流功率，使之轉(zhuǎn)化為交流信號功率傳輸出去 。PD:集電極直流電源提供的直流功率 Po:輸出交流信號功率Pc:集電極耗散功率集電極效率 η c提高集電極效率 η c的 途徑集電極余弦電流脈沖函數(shù)可分解為付氏級數(shù)：θ 的選擇信號源功率及功率增益
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