【正文】
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(hào),它的負(fù)載必須是諧振回路。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。 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(hào)放大器使用中需要解決的兩個(gè)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(hào)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(hào)使發(fā)射機(jī)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(hào)諧振放大器的異同之處 相同之處: 它們放大的信號(hào)均為高頻信號(hào),而且放大器的負(fù) 載均為諧振回路。 功率放大器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換器,把電源供給的直流能量轉(zhuǎn)化為交流能量,能量轉(zhuǎn)換的能力即為功率放大器的效率。 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。 轉(zhuǎn)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(guān)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(zhuǎn)換過程 回路的這種濾波作用也可從能量的觀點(diǎn)來解釋。這時(shí)直流電源 VCC給出的能量儲(chǔ)存在電容 C之中。 LC回路的能量轉(zhuǎn)換過程 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(hào)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?hào)功率輸出去。 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(huì)提高。 諧振功率放大器工作在丙類工作狀態(tài)時(shí) ?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+ ……直流功率: P= =V CC ? I c 0輸出交流功率: p2 1cmp2cm1cmcmo RI21R2VIV21P ????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: )(g21IVIV21PPc10cCC1cmcmoc ????????CCcmVV??0c1cmc1 II)(g ??集電極電壓利用系數(shù) : 為通角 ?c的函數(shù); ?c越小 g1(?c)越大 波形系數(shù) : ?越大 (即 Vcm越大或 vcEmin越小 )?c越小 ,效率 ?c越高?;鶚O偏置為負(fù)值 ,半通角 ?c< 90?, 即丙類工作狀態(tài); 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。 作出動(dòng)態(tài)特性曲線。 由上圖可見,根據(jù)理想化原理,在放大區(qū) ,集電極電流只受基極電壓的控制 ,與集電極電壓無關(guān) 。 2)過壓工作狀態(tài): 集電極最大點(diǎn)電流進(jìn)入臨界線之左的飽和區(qū), 交流輸出電壓較高且變化不大。 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=gc(vBE–VBZ) (1) vBE= –VBB+Vbmcos?t (2) vCE= VCC–Vcmcos?t (3) 將式 (2)代入式 (1),得 ic = gc(–VBB+Vbmcos?t–VBZ) (4) 當(dāng) ?t=?c時(shí), ic=0,代入上式得 0 = gc(–VBB+Vbmcos?c–VBZ) (5) 即 集電極余弦電流脈沖的分解 bmBZBBc VVV ???c os( 6 ) 轉(zhuǎn)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 因此,知道了 Vbm、 VBB與 VBZ各值, ?c的值便完全確定。這樣看來, 取 ?c=120?應(yīng)該是最佳通 角了。 LCC1LC+VC CALC CC1+VC CLC2( a ) 串饋 ( b) 并饋 直流饋電電路 (1) 串饋電路 指直流電源 VCC、負(fù)載回路 (匹配網(wǎng)絡(luò) )、功 率管三者首尾相接的一種直流饋電電路。 饋電線路的基本組成原則 1)其直流通路應(yīng)如圖( a)所示。對高頻而言,回路的一端又直接接地,因此回路安裝比較方便,調(diào)諧電容 C上無高壓,安全可靠; 缺點(diǎn) :在并饋電路中, LC處于高頻高電位上,它對地的分布電容較大,將會(huì)直接影響回路諧振頻率的穩(wěn)定性;串聯(lián)電路的特點(diǎn)正好與并饋電路相反。 利用發(fā)射極直流電流在發(fā)射極偏置電阻上產(chǎn)生所需的偏置的方法,稱為自偏置。 vBE= –VBB+Vbmcos?t 輸入回路滿足 : 3)偏置電路中的自生反偏壓 圖( b) CB2和 RB 、 CB LB產(chǎn)生穩(wěn)定的 IB0, IB0 RB自生反偏壓; CB2 1BC1BLBCBLECBC圖( c)主要由 CE和 RE產(chǎn)生穩(wěn)定的 IE0, IE0 RB自生反偏壓; 圖( d) CB和 LB產(chǎn)生穩(wěn)定的 IB0, IB0在 LB損耗電阻自生反偏壓; 1. 級間耦合網(wǎng)絡(luò) 對于中間級而言,最主要的是應(yīng)該保證它的電壓輸出穩(wěn)定,以供給下級功放穩(wěn)定的激勵(lì)電