【正文】 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） 。 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 。 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)。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。 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。 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。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。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。 ηk ： 中介回路的傳輸效率。 （ 2）計算 η提高的百分比和 φ＝ 60176。 減小到 60176。D=VCCI39。 （ 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)。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。 R239。 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。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。 ，輸出功率 P0為 3W，效率為 η=60%。 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。 ? 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)。 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。 3. 高頻功放的功率關(guān)系 ( 1) 集電極電源提供的直流功率：0CCD IEP ? ( 2 ) 集 電 極 輸 出 交 流 功 率 （ 負 載 上 得 到 的 功 率 ）PCmPCmCmCm RURIIUP22121 1212110 ???? （注意 PR 為回路諧振阻抗）( 3) 集電極耗散功率 CP ， oDC PPP ?? ( 4 ) 集電極能量轉(zhuǎn)換效率 ch ：? ?cCOCCmCmCooDocgIEIUPPPPP??h1112121?????其中：CCmEU 1?? 為集電極電壓利用系數(shù)； 討論：(1 )CPCmCCm E RIEU 11 ??? ， ?????? cPR h? ( 2 ) ? ?COCmc IIg 11 ?? ，一般有： ? ? ????? ccc g h?? 1 ( 3 ) cccocooc PPPP P hhh ????? 1 當(dāng)晶體管允許的耗散功率一定時， ??? oc Ph? ?cCOCCmCmCooDoc gIEIUPPPPP ??h1112121?????( 4 ) 集電極能量轉(zhuǎn)換效率 ch ：，功放管的集電極損耗功率 。 功率放大器的主要技術(shù)指標是 輸出功率與效率 。但二者的工作頻率和相對頻帶寬度相差很大。 50% ＜ h ＜ % 推挽 低頻 丙類 ? c ＜ 90 176。 ui負半周時 VT2管飽和導(dǎo)通， VT1管截止。 oU 動態(tài)特性曲線在 CEu 軸上的截距。過壓狀態(tài)，效率高，但輸出功率較小。 解： （ 1）根據(jù)臨界狀態(tài)電壓利用系數(shù)計算公式有 3 1524121)(24121 2120 ????????????? cccr ESPVEU crcc ???? ?AU PIcc 1522 01 ????AII cc )()( 0110 ???? ????WIEP ccD ????WPPP Dc ?????% 150 ???DPPh???? 1ccL c rIUR所以 （ 2）若輸入信號振幅增加一倍，根據(jù)功放的振幅特性，放大器將工作到過壓狀態(tài)，此時輸出功率基本不變。在保持 UBEmax不變的情況下， θ的減小 , 必然要求 UBB增加， Ubm同時也增加 ；為了保持工作在臨界狀態(tài)， Rp也必然要求同時增加，所以產(chǎn)生上述性能變化是由于 UBB增加， Ubm增加， Rp增加引起的。 ⑤ 扼流圈改為電感，組成諧振回路。 L L C R L CR ( 小 ) C ’ R L ( 大 ) ( a ) L I 型 R L ＞ R LCR 匹配網(wǎng)絡(luò) L L ’ C R L ( 小 ) C R L CR ( 大 ) ( b ) L II 型 R L ＜ R LCR 匹配網(wǎng)絡(luò) 2.?形匹配網(wǎng)絡(luò) C 1 C 2 R L L 1 R L C 2 (1 n ) L 1 n * L 1 C 1 C 1 C 2 R L L 1 C 1 aL 1 bL 1 C 2 R L 在大功率輸出級 ， T型 、 Π 型等濾波型的匹配網(wǎng)絡(luò)就得到了廣泛的應(yīng)用 。 實際還有其它各種形式的匹配網(wǎng)絡(luò)。 L1 C1 C2 L2 CA RA r1 IA M Rp )()( 1122rrrrrIrIPPkkoAk???????????功率電子元件送至回路的總回路送到負載的功率h如果設(shè) ： 111po rCLR ??? 空載回路諧振阻抗)( 1111rrCLRP ????? 有載回路諧振阻抗11rLo??? 值空載回路111rrLL ?????值有載回路OLPPk RRrrrrrro???????????? ?? 11)(1)(111hr39。 時的效率 η39。 時，集電極損耗減小值為 ΔPC=PCP39。 PD=VCCICO=12 = PC=PDP0=()mW= P39。 時的效率。p L1 IK Rp L1 C1 C2 L2 CA RA r1 IA M R