【正文】 ??Lmm a xCC I)(II π19000 ????電源供給的直流功率： LC E SCCLmCCCR)UE(EIEIEP20D221??????放大器的輸出功率 Po為 ； LCE SCR)UE(RUP22L2A 1 mo2221???? 實際晶體管的飽和壓降不可能為零，又考慮到管子結(jié)電容、電路分布電容的影響 (使管壓降波形 uA有一定上升沿和下降沿 )，從而使 D類功放的效率小于 100％，典型值大于 90％。 仿真 工作于二次諧波倍頻器的電流和電壓關(guān)系如下圖所示：其中： tco sUEu CmCce ?22?? , 而 PCmCm RIU 22 ? PR 為 LC 回路諧振在 2 ω 時的并聯(lián)諧振電阻。 下面討論 當(dāng) CE 、 BBU 、 bmU 不變時，動態(tài)特性曲線與負載 PR 的關(guān)系。 ? EC ? Q Uces Ucm1 ? uBE ic ? UBB ? UBZ ub C??C?ic C?C??gC Ubm ? ubemax icmax uce ic EC ? Q ucemin Uces gd ? ubemax ? ? ? ucemin gcr ? 如果設(shè)臨界線的斜率為 crg則有 : )(1m a x cmCcrc e scrc UEgUgI ???又令 crCcm 1 ??EU cr? 為臨界狀態(tài)的電壓利用系數(shù)? ?crCcrc EgI ??? 1m a xCcrccr EgI m ax1 ??? ?uCE ic gcr Icmax ubemax EC ? Q Uces Ucm ? uCE ic gcr Icmax ubemax 例：如果已知臨界狀態(tài)時輸出功率為oP， 而 ? ?crCccmCo EIUIP ??? ??? 1m ax11 2121 利用上兩式消去 m a xcI 可得： ? ? 02212 ???? Ccr ocrcr EgP???? 可求出 : ? ?2124121CcrocrEgP???? ??? 由上可以看出 高頻功放工作在臨界狀態(tài)時，有較大的基波電流1CmI和較大的回路電壓1CmU，故晶體管輸出功率最大，高頻功放通常選擇這種工作狀態(tài)。 1. 集電極調(diào)制特性 當(dāng) bm , UR P ， BBU 不變， ???壓區(qū)減少功放由臨界進入過壓區(qū)增加功放由臨界進入欠CCEEuce ic ubemax ?Q EC ? ?Q EC ?Q EC ? ? ? ? 顯然：在欠壓區(qū)： 10 , CmC II 幾乎不變 OP? 不變 注意： 只有工作在過壓區(qū)才能有效地實現(xiàn)CE對1CmI及oP的調(diào)制作用，故集電極調(diào)幅電路應(yīng)工作在過壓區(qū)。 應(yīng)該指出，回路失諧時直流輸入功率 PD=IcoEC隨 Ico的增加而增加，而輸出功率 Po=UcmIcmlcosφ將主要因cosφ因子而下降 ，因此失諧后集電極功耗 PC將迅速增加。用 指示調(diào)諧最明顯， 最大即諧振。 ，輸出功率 P0為 3W，效率為 η=60%。兩種饋電方式雖然電路結(jié)構(gòu)不同，但對電路來說，總應(yīng)有：tUEu cmCce ?cos1??要使高頻諧振功率放大器正常工作，在其輸入和輸出端還需接有： 直流饋電線路：為晶體管各級提供合適的偏置； 交流匹配網(wǎng)絡(luò)：將交流功率信號有效地傳輸。圖例是有多處錯誤的 400MHz諧振功率放大器電路，試更正這些錯誤。這個四端網(wǎng)絡(luò)應(yīng)完成的任務(wù)是：Ri Ro R39。 當(dāng)調(diào)諧功率放大器工作于最佳負載值時的功放的效率較高，輸出功率較大。 C239。 R239。 r1 C1 L1 C1 R39。調(diào)整晶體管的輸出回路的等效負載電阻 Rp，以達到阻抗匹配的目的。 從兼顧這兩方面出發(fā)，QL值一般不應(yīng)小于 10。 （ 3）試求集電極損耗功率 PC減少了多少？ 解： （ 1）確定放大器原來的工作狀態(tài)。 ，還可查得 θC＝ 60176。D=VCCI39。 ,VBB=VBE；當(dāng)減小 θc又 要求 Icmax增大時，則 VBB必須向反向偏置方向增加， 同時， Vbm也必須增加。 減小到 60176。 最后計算 θc＝ 60176。 （ 2）計算 η提高的百分比和 φ＝ 60176。 ，并使放大器工作到臨界狀態(tài)。 ηk ： 中介回路的傳輸效率。 從集電極向右方看去可以等效為一個并聯(lián)諧振回路 ,其中 Rp為折合到 晶體管輸出回路的等效負載 。一般， 當(dāng) L1確定之后，用 C2主要調(diào)匹配，用 C1主要調(diào)諧振。 由諧振條件得 : [例 ] 有一個輸出功率為 2W的高頻功率放大器 、 負載電阻 RL=50Ω， EC=24V，f=50MHz， Q1=10， 試求 Π型匹配網(wǎng)絡(luò)的元件值 。1 L型匹配網(wǎng)絡(luò)具有電路簡單、容易實現(xiàn)的優(yōu)點，不足之處是電路的品質(zhì)因數(shù) Q值很低 (通常 Q＜ 10)，因此電路的濾波特性很差，所以在實際的發(fā)射機中，常常選用 T型或 ?型網(wǎng)絡(luò)作匹配之用。 (3) 在有幾個電子器件同時輸出功率的情況下，保證它們都 能有效地傳送功率到公共負載 ，同時又盡可能地使這幾個電子器件 彼此隔離，互不影響 。 ④ 、⑦測量直流的電流表，有交流通過，所以必須在電流表上接旁路電容。在實際應(yīng)用中，由于基極饋電電路中采用單獨電源 BBU 不方便，通常采用自給偏壓的方式提供基極偏置。 原因： 在 UCC、 Ucm、 UBEmax不變的情況下，由于 ξ＝ Ucm/UCC不變，所以 η的提高必然要求 g1(θ)增加，因而 θ減小，這時 α1(θ)也隨著減小，但由于， Ucm和UBEmax不變， Icmax也就保持不變，因此 P0=UcmIcmaxα1(θ)/2減小。畫動特性曲線的關(guān)鍵是確定 3個特殊點，即 的 A、 B、 D三點。試問： （ 1）直流電源提供的功率，功放管的集電極損耗功率及效率，臨界負載電阻為多少？ （ 2）若輸入信號振幅增加一倍，功放的工作狀態(tài)如何改變？此時的輸出功率大約為多少？ （ 3）若負載電阻增加一倍，功放的工作狀態(tài)如何改變？ （ 4）若回路失諧，會有何危險？如何指示調(diào)諧？ ?? ?70 VAS c /?AICM 5?題意分析 ：在已知輸出功率 P電源電壓 EC、臨界飽和線斜率 Sc及集電極電流導(dǎo)通角的情況下，只要計算出電壓利用系數(shù)，其它參數(shù)就很容易求出；輸入信號振幅變化、負載電阻變化，將影響功放的工作狀態(tài)，利用功放的振幅特性及負載特性判斷即可；由于諧振時功放工作在臨界狀態(tài)，此時利用輸出電壓指示調(diào)諧最合適。 當(dāng)諧振功率放大器作為線性功率放大器，為了使輸出信號振幅 Ucm反映輸入信號振幅 Ubm的變化， 放大器必須在 Ubm變化范圍內(nèi)工作在欠壓狀態(tài)。 chPD Pc ubemax 注意：① 臨界狀態(tài)輸出功率最大o c ro PP ? ，效率也較高，可以說是最佳工作狀態(tài)，常選此狀態(tài)為末級功放輸出狀態(tài)。2. 過壓工作狀態(tài)PR 較大 Pcc RIU 11 ?? 較大1cbmcd UUgg ?? 較小， 動態(tài)特性曲線與 m a xbeu 所對的靜態(tài)特征曲線的交點位于飽和區(qū)。 式中： ??????????cmbmcd UUgg 表示 動態(tài)特性曲線的斜率 ， cCmCbmBZBBcmCo UEUUUUEU ?c o s)( ?????式中：bmBZBBc U UU ???c o s 。參量倍頻器：利用結(jié)電容電壓變化的非線性來獲得倍頻。通過輸出電流的直流分量 ，可以計算出波形系數(shù) 利用電壓利用系數(shù) ，算出效率 ，從而得到集電極電源供給的直流功率 輸出電壓 中的基波分量 80％ VT1 VT2 T1 L C RL EC CC D類和 E類功率放大器簡介 1. D類功率放大器的原理分析 D類功率放大器有 電壓開關(guān)型 和 電流開關(guān)型 兩種基本電路，電壓開關(guān)型 D類功率放大器是已推廣應(yīng)用的電路 ui ub1 ub2 ic1 ic2 uL uA ub1和 ub2是由 ui通過變壓器 T1產(chǎn)生的兩個極性相反的輸入激勵電壓 ui正半周時 VT1管飽和導(dǎo)通，VT2管截止，電源 EC對電容 C充電，電容上的電壓很快充至（ ECUCES1）值， A點對地的電壓 uA=（ ECUCES1） 。 ic ωt θc θc ic1 ic2 ic3 Ico Icmax iC頻譜 (2) 集電極輸出電壓 ci 經(jīng) LC 并聯(lián)諧振回路后，此回路對基波產(chǎn)生諧振，呈純電阻 PR （最大）。 ＜ ? c ＜ 180 176。 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 寬帶傳輸線或其它寬帶匹配電路 為負載。 高頻功率放大器使用中需要解決的問題 ① 具有高效率的功率轉(zhuǎn)換 ② 輸出足夠的功率（高功率輸出） 高頻功率放大器和低頻功率放大器的共同特點都是輸出功率大和高。 功率放大器實質(zhì)上是一個能量轉(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。 表 2 1 不同工作狀態(tài)時放大器的特點 工作狀態(tài) 半導(dǎo)通角 理想效率 負 載 應(yīng) 用 甲類 ? c =180 176。 + ub Rp C L + uCE ic EC UBB (b) 等效電路 + uc1 UBB C EC L + uS + ub (a) 原理電路 + ub Rp C L