【正文】 。 解： 晶體管諧振功率放大器的折線近似分析（例） VVCC 24? mAI C 3000 ??? VV BZ ? WPo 6?VV BB ?WIVP CCC ????? WWPPP oc )( ????? ?%%1 6 ?????PP oc?第 6章 高頻功率放大器 由于 ，因此 查表得， 晶體管諧振功率放大器的折線近似分析（完） ??? )(21 1 cc g? )(1 ??????? ccg?66?c? o )( 10 ??? ccc ????? ，）（，mAIi CC 12 5523 30 0)66(00m a x ??? ??mAii Ccm )66(1m a x1 ????? ??VVVVcBZBBbm c o s ??????第 6章 高頻功率放大器 諧振功率放大器的高頻特性 基區(qū)渡越效應 晶體管在低頻工作時 ， 認為 是同時產(chǎn)生的 。 查表得晶體管的有關參數(shù)： 解：系統(tǒng)的工作狀態(tài)選為臨界狀態(tài)。 1）在過壓區(qū)， 的變化對 的影響很小； 2）在欠壓區(qū)， 才能有效控制 的變化。因此 增加時，脈沖振幅雖然增加，但凹陷深度也增大，故 的增長緩慢。 因此如果原來工作于臨界狀態(tài) ， 那么放大器將進入過壓狀態(tài) 。 由于 不變 ， 所以當 由小增大時 ， 也將由小增大 ， 因而由 決定的瞬時工作點將沿 這條輸出特性由特性的飽和區(qū)向放大區(qū)移動 ， 工作狀態(tài)由過壓變到臨界再進入欠壓 ，波形由 較小的凹陷脈沖變?yōu)? 較大的尖頂脈沖 。 經(jīng)常用于需要維持輸出電壓比較平穩(wěn)的場合，例如發(fā)射機的中間級放大器。 由此可知，在靠近臨界的弱過壓狀態(tài)出現(xiàn) 的最大值。 3）集電極耗散功率 ，故 曲線可由 與 曲線相減而得。 近似地說，欠壓時 幾乎不變，過壓時 幾乎不變。 因此 幾乎維持常數(shù)，僅隨 的增加略有下降。 bmBBCC VVV 、 pR?與、 ocm PVpR第 6章 高頻功率放大器 晶體管諧振功率放大器的折線近似分析（續(xù)） 負載特性曲線 從上面動態(tài)特性曲線隨 變化的分析可以看出 ， 由小到大 ， 放大器的工作狀態(tài)由欠壓變到臨界再進入過壓 。 此時電流波形為凹頂余弦脈沖。 晶體管諧振功率放大器的折線近似分析（續(xù)） pRcmVmaxBB ?? ? 2A第 6章 高頻功率放大器 晶體管諧振功率放大器的折線近似分析（續(xù)） 3） 過壓工作狀態(tài) 隨著 的繼續(xù)增加，動態(tài)線斜率繼續(xù)逐漸減小，輸出電壓 則繼續(xù)逐漸增加。 pR cmVmaxBB ?? ? 1A第 6章 高頻功率放大器 2） 臨界工作狀態(tài) 如動態(tài)特性曲線 2。 不同的負載，放大器的工作狀態(tài)是不同的，所得到的 波形、輸出交流電壓幅值功率和效率也不一樣。 負載阻抗越大，其交流輸出電壓 越大，負載線的斜率 gd越小。 用類似的方法可以得到在 坐標平面上的動態(tài)特性曲線。 方法 2： 1）由 ，求得靜止點虛擬電流IQ，即 ，從而得到 Q點。諧振功率放大器是非線性工作，各個區(qū)域的特性曲線方程不同，因此各個區(qū)域工作點的移動規(guī)律也不同，所以稱其為動特性曲線，以示與負載線的區(qū)別。 最常用的是當 同時變化時，表示 關系的動態(tài)特性曲線（有時也叫做負載線或者工作路）。 ， ?3達到最大值。 5）為了兼顧功率與效率，最佳通角 ?c ?70176。 3）如果 電壓利用系數(shù) ，則 可達 100%。 ? 1 / ? 0 ＝ g 1 ( ?c ) ＝ g 1 ( ?c ) ? 1 ? 0 晶體管諧振功率放大器的折線近似分析（續(xù)） 第 6章 高頻功率放大器 由上圖可以看出， ?1的最大值為 ，此時 ?c ?120176。 當晶體管處于過壓狀態(tài)時，電流余弦脈沖為凹頂脈沖。 晶體管諧振功率放大器的折線近似分析（續(xù)） BE?第 6章 高頻功率放大器 晶體管諧振功率放大器的折線近似分析（續(xù)） 非線性諧振功率放大器的工作狀態(tài)： 1）欠壓工作狀態(tài)：集電極最大點電流在臨界線右方，交流輸出電壓較低且變化較大； 2）過壓工作狀態(tài)：集電極最大點電流進入臨界線左方的飽和區(qū)，交流輸出電壓較高且變化不大； 3）臨界工作狀態(tài)：是欠壓和過壓狀態(tài)的分界點，集電極最大點電流正好落在臨界線上。 晶體管諧振功率放大器的折線近似分析（續(xù)） b?c?cici cic m ncmcmC IIII 、 ???210第 6章 高頻功率放大器 晶體管諧振功率放大器的折線近似分析（續(xù)） 理想化特性曲線的原理： 在放大區(qū)，集電極電流和基極電流不受集電極電壓的影響，而僅與基極電壓成線性關系； 在飽和區(qū)，集電極電流與集電極電壓成線性關系，而不受基極電壓的影響。 晶體管靜態(tài)特性曲線在折線法中主要用到兩組： 1）輸出特性曲線 — 基極電流 （電壓）恒定時，集電極電流與集電極電壓的關系曲線。 （ 來源于電子管分析法 ） 折線法：首先是要將器件的特性曲線理想化 ， 找到簡單的數(shù)學解析模型 。 諧振功率放大器工作原理 （續(xù)） cic? cmV C?cmCCC VV ??m i n?b? bmBBB VV ???m a x?ci C?minC?第 6章 高頻功率放大器 功率關系 集電極電流脈沖的傅立葉展開級數(shù) 直流電源功率為 回路基頻功率為 諧振功率放大器工作原理 （續(xù)） tVV cmCCC w? c o s??tVV bmBBB w? co s??????????? tItItIIi cmcmcmCC 3c o s2c o sc o s 32100CCC IVP ??pcmpcmcmcmo RIRVIVP 2121 21221 ???第 6章 高頻功率放大器 放大器集電極效率： 集電極電壓利用系數(shù)： 波形系數(shù)： 諧振功率放大器工作原理 （續(xù)） )(2121101cCCCcmcmoc gIVIVPP ??? ????CCcmVV??011 )(Ccmc IIg ??第 6章 高頻功率放大器 諧振功率放大器工作原理 （續(xù)） 波形系數(shù) 通角 的函數(shù)； 越小，則 越大； 集電極電壓利用系數(shù) 越大（即 越大或 越小）， 越小 ，則效率 越高。 [解 ]并聯(lián)諧振基頻阻抗為： 諧振功率放大器工作原理 （例題） ? ? LQpCRLpZ p ww 22 ??第 6章 高頻功率放大器 并聯(lián)諧波阻抗為： Q=101，故 nwLR，且有 w2LC=1，諧波阻抗簡化為， 諧振功率放大器工作原理 （例題續(xù)） ? ???????????CnLnjRCjnLjnRpZnpwwwww 11)(2? ?wwwwwww)()1()()1(12222pnpZQnnjLnnjpCnLnCjnLnpZ??????????????第 6章 高頻功率放大器 回路對高次諧波呈電容性阻抗。因此有， 也就是 由于集電極的負載是諧振回路，這樣，雖然 的失真很大，但是輸出端仍能得到正弦電流。 時，即為丙類工作狀態(tài)，這時基極直流偏壓 VBB使基極處于反向偏置狀態(tài)。 第 6章 高頻功率放大器 獲得高效率需要的的條件 ： 1）設法降低集電極耗散功率； 2）維持集電極耗散功率不超過規(guī)定值。 不同點：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。 高頻功率放大器主要解決了高效率、高功率的輸出問題。由于 采用諧振回路作負載 ，解決了大功率放大時的效率、失真、阻抗匹配等問題，因而高頻功率放大器通常又稱為 諧振功率放大器 。 第 6章 高頻功率放大器 高頻功率放大器（續(xù)） 諧振功率放大器與小信號諧振放大器的異同點 ： 相同點：要求輸出功率大、效率高； 激勵信號幅度均為大信號。 因此本書主要從 低頻區(qū) 分析計算高頻功率放大器的工作原理 。 諧振功率放大器工作原理 （續(xù)） cc i瞬時集電極電流瞬時集電極電壓集電極耗散功率 ?? ?ci c?第 6章 高頻功率放大器 當電流流通角小于 180176。 tw?2ci ciBZVc?B?bmV b?BBV?maxB?maxciminc?cmVccV0)(tc?)(tb?第 6章 高頻功率放大器 2?c是一個周期內(nèi)集電極電流導通角。 思路：求回路各次諧波與基頻的阻抗值之比，一定要先寫出回路的總阻抗的表達式，然后代入給定的條件。 諧振功率放大器工作原理 （例題完） QnnZZpnp)1()()(2 ??ww第 6章 高頻功率放大器 注意：當集電極瞬時電流 最大時， 回路電壓 達到最大值 ，因此集電極瞬時電壓 成為最小值 同時基極瞬時電壓 達到最大值 只在 很低的時間通過，集電極耗散功率減小，集電極效率自然提高，而且 越低，效率就越高。 0CI 1cmI第 6章 高頻功率放大器 晶體管諧振功率放大器的折線近似分析（續(xù)） 圖解法：從晶體管實際靜態(tài)特性曲線入手 ， 在圖上取得若干點 ， 再求出電流的直流與交流分量 。 第 6章 高頻功率放大器 所謂折線分析法是將器件的特性曲線理想化，用一組折線代替晶體管靜態(tài)特性曲線后進行分析和計算的方法。 4）將 脈沖用傅氏級數(shù)分解，求出 的各次諧波分量 5）據(jù)給定的負載諧振阻抗，求得放大器的輸出電壓、輸出功率、直流供給功率和效率等指標。 臨界線的左側(cè)為飽和區(qū)，稱為過壓區(qū)； 臨界線的右側(cè)為放大區(qū)，稱為欠壓區(qū)。此時為欠壓或者臨界狀態(tài)。 晶體管諧振功率放大器的折線近似分析（續(xù)） maxCi c?第 6章 高頻功率放大器 晶體管的內(nèi)部特性為： 晶體管外部電路關系式為： 因此集電極電流為： 晶體管諧振功率放大器的折線近似分析（續(xù)） )( BZBcC Vgi ?? ?tVV bmBBB w? co s???tVV cmCCC w? c o s??)co s( BZbmBBcC VtVVgi ???? w第 6章 高頻功率放大器 當 時， ，即集電極電流為 0，得到： 當 時， ，因此集電極電流為： 因此尖頂余弦脈沖的解析式為： 晶體管諧振功率放大器的折線近似分析（續(xù)） ct ?w ? 0?CibmBZBBc VVV ???c o s0?tw maxCC ii ?)c o s1(m a x cbmcC Vgi ??????????????ccCCtii??wc o s1c o sc o sm a x cc t ?w? ???第 6章 高頻功率放大器 將尖頂脈沖分解為傅立葉級數(shù)： 由傅立葉級數(shù)求得系數(shù)： 晶體管諧