高頻電子線路第五章(new)(已修改)
2025-08-17 18:44 本頁(yè)面
【正文】 高頻與射頻線路 第五章 高頻功率放大器 學(xué)習(xí)內(nèi)容 ?掌握高頻功率放大器的工作原理； ?掌握高頻功率放大器的折線近似分析法； ?掌握高頻功率放大器的電路組成原則與匹配網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算； ?了解倍頻器的工作原理。 概述 音頻放大器調(diào)制器 激勵(lì)放大輸出功率放大載波振蕩器天線開(kāi)關(guān)高頻放大混頻器中頻放大與濾波解調(diào)器音頻放大器話筒本地振蕩器揚(yáng)聲器變頻器放大 高頻大 信號(hào)獲得 足夠大的發(fā)射 功率 無(wú)線發(fā)射機(jī) 無(wú)線接收機(jī) 高效率 輸出 高 功率輸出 低頻功放 高頻功放 工作頻率 音頻 高頻、射頻 帶寬 超寬帶 窄帶、寬帶 負(fù)載 純電阻 LC諧振回路 工作狀態(tài) 甲類或乙類 丙類 高頻 （諧振）功放與低頻功放的區(qū)別 高頻小信號(hào) 放大器 高頻功放 電路性質(zhì) 線性 非線性 應(yīng)用 射頻放大器、功放推動(dòng)級(jí) 發(fā)射機(jī) 末端功率放大 放大器類型 甲類 丙類 集電極輸出波形 與輸入信號(hào)一致 余弦脈沖 作用 信號(hào)波形放大、傳輸 將電源的能量盡可能以信號(hào)的形式輸出 主要技術(shù)指標(biāo) 增益、噪聲 輸出功率、效率 高頻功放與高頻小信號(hào)放大器的比較 β0 ? 高頻功放工作在大信號(hào)非線性狀態(tài)，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，通常所說(shuō)的靜態(tài)特性曲線是指低頻區(qū)。 ?? ??.?????? ??.?????? ???? ??.?????? ???? ?? 低頻 區(qū)： 0.?????? ?? ??.?????? 中頻區(qū)： ??.?????? ?? ???? 高 頻區(qū)： 諧振功率放大器工作原理 故高頻 區(qū)或中頻區(qū)的分析和計(jì)算是相當(dāng) 困難 ,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。 + － ???? = ???????????? ???? ???? + － ???? ?????? ?????? + － ???? + － ???? = ???????????? ???? 高頻放大器的 工作狀態(tài)： 功 放基本電路 當(dāng) ???? ??????，即 ??????? +???????????? ???? ??????，集電極電路導(dǎo)通，放大器工作，在 這一小段時(shí)間 ???對(duì)應(yīng)相角 ?????? = ??????，稱為 集電極電流流通角 。 vB BZViC BBV?iC 0這一小段時(shí)間 ???對(duì)應(yīng)相角 ?????? 把這段相角記為 2????,稱為 流通角 ，所以 ????稱為 半流通角 ，也稱 截止角或通角 。 ????? ???? ????? ???? ???? ???? 0 0 ???? ???? ?????? ???? ?? ???? 甲類：集電極整個(gè)周期都導(dǎo)通， ???? = ???????? 甲類放大器工作狀態(tài) ???? ???? ???? 0 ?? ?????? ClassA Amplifier 3?? 0 ???? ???? ?????? ???? ?? ???? 乙類：集電極只有半個(gè)周期導(dǎo)通， ???? = ?????? 乙 類放大器工作狀態(tài) ???? ???? ???? 0 ?? 3?? ?????? ClassB Amplifier vB iC BBV?iC ?????? ???? ???? ???? 0 0 ?? ???? 3?? ClassC Amplifier 丙類放大器工作狀態(tài) ?? 丙 類：集電極 少于 半個(gè)周期導(dǎo)通， ???? ?????? 放大器靜態(tài)工作點(diǎn)決定工作狀態(tài) ?????? ?????? ?????? 余弦脈沖 ?????? 獲得高效率所需要的條件 功放主要 技術(shù) 要求 ： 高 輸出 功率 和 高 效率 設(shè)法降低 ????就 可以提高功放的效率 功放工作于丙類的原因 根據(jù) 能量守恒定律： ??= = ???? +???? （ ） 式中： ??=直流電源供給的直流功率； ????交流輸出信號(hào)； ????集電極耗散功率。 效率： ???? = ??????= = ???????? +???? （ ） 由上式可得： 舉例：如果 ???? = ????%（甲類放大器），由上式可得?????? = ????????； 如果 ???? = ????%（丙類放大器 ），由上式可得 ?????? = ??????。 ???? = ??????????????? （ ） 結(jié)論：對(duì)同一個(gè)晶體管，集電極耗散 ????相同的條件下，當(dāng) ????由 20％提高到 75％時(shí)，輸出功率提高 12倍。當(dāng)然，此時(shí)輸入直流功率要相應(yīng)提高，增加輸出功率。 甲類放大器： ?????????? = ????% 乙類放大器： ?????????? = ????.??% 丙類放大器： ?????????? ≈ ??????% 晶體管發(fā)射極電壓與電流 ????瞬時(shí)功率 為 ????和 ????的乘積 + － ???? ???? ???? 如果 使 ????只有在 ????最低的時(shí)候通過(guò)，則集電極耗散功率會(huì)大為 減小 ， 因此當(dāng)集電極電流 ????為 脈沖 狀時(shí)，集電極 耗散功率 ????可以達(dá)到最小。 ???? = ??????? +???? ???? = ??CC ????? ???? = ???????????? ???? ???? ??????? ???? ?????? ???? ?????? ??CC ???? ?????? ???? ???? = ???????????? ???? ?????????? ???? ????大時(shí)， ????小 ， ????小，效率高 余弦脈沖可以看作是多個(gè)頻率分量的疊加 ????是周期信號(hào) ????可分解為傅里葉級(jí)數(shù)： ???? = ?????? +?????????????? ????+?????????????? ??????+?????????????? ??????+? ????可視 為 這些 波形 信號(hào) 的疊加 ?????? ???????? ???? ???? ???????? ???????? ???? ???? （ ） ?????? ???? ???????? ???????? ???????? ???? 例題 阻抗：各次諧波與基頻相比可忽略（短路 ） ???? ?????? ???? ???? ???? ???? = ??CC ????? ???? = ??????? +???? ???? = ???????????? ???? ??????和 ??????不變， ??????增大 ??????減小，效率更高 ???? = ???????????? ???? ???? = ?????? ????? ??????? ? 若 ???? 取值過(guò)小，輸出功率的絕對(duì)值太??； ? 輸出功率與效率是矛盾，根據(jù)實(shí)驗(yàn)折中，通常取： ???? ≈ ?????? 2???? 丙類功放各部分電壓與電流關(guān)系 在 流通角 內(nèi)： ???? = ???? ???? ??????? 設(shè)輸入信號(hào)的振幅為 ?????? ： ???? = ??????? +???????????? ???? 即： ???? = ???? ??????? +???????????? ??????????? 當(dāng) ???? = ????時(shí)， ???? = ?? ???? ??????? +???????????????? ??????? = ?? 推得： ?????? ???? = ?????? +???????????? （ ） （ ） （ ） （ ） 當(dāng) ???? = ??時(shí)， ???? = ????
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