【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 =VBB+Vbmcos?tvBEmax=VBB+Vbm當(dāng) VBB或 Vbm由小到大變化時(shí)， 放大器的工作狀態(tài)由欠壓經(jīng)臨 界轉(zhuǎn)入過壓?！　≡谶^壓區(qū)中輸出電壓隨 VCC改變而變化的特性為集電極調(diào)幅的實(shí)現(xiàn)提供依據(jù)；因?yàn)樵诩姌O調(diào)幅電路中是依靠改變VCC來實(shí)現(xiàn)調(diào)幅過程的。改變 VCC時(shí)，其工作狀態(tài)和電流、功率的變化如上圖所示。1.改變 VCC對(duì)工作狀態(tài)的影響各極電壓對(duì)工作狀態(tài)的影響VCC由小 ?大時(shí)，對(duì)應(yīng)工作狀態(tài)由過壓 ?臨界 ?欠壓。Vbm變化時(shí)電流、功率的變化2.改變 vbm對(duì)工作狀態(tài)的影響　　當(dāng) vbm由小到大變化時(shí)，放大器的工作狀態(tài)由欠壓 ?臨界?過壓。例 41諧振功率放大器輸出功率 Po已測(cè)出，在電路參數(shù)不變時(shí)，為提高 Po采用提高 Vbm的辦法。但效果不明顯，試分析原因，并指出為了達(dá)到 Po明顯提高的目的，可采用什么措施 ?負(fù)載特性曲線 采用提高 Vbm提高 Po效果不明顯說明放大器工作在過壓工作狀態(tài)，為了達(dá)到 Po明顯提高的目的可以減小 Rp或增加 Vcc。諧振功率放大器的主要指標(biāo)是功率和效率。 以臨界狀態(tài)為例：1)首先要求得集電極電流脈沖的兩個(gè)主要參量 icmax和 ?c導(dǎo)通角 ?c集電極電流脈沖幅值 Icm　諧振功率放大器的計(jì)算2)電流余弦脈沖的各諧波分量系數(shù) ?0(?c)、 ?1(?c)、 … 、 ?n(?c)可查表求得，并求得個(gè)分量的實(shí)際值。3)諧振功率放大器的功率和效率直流功率： P==Ic0?VCC交流輸出功率：集電極效率：4) 根據(jù)可求得最佳負(fù)載電阻：　　在臨界工作時(shí)， ?接近于 1，作為工作估算，可設(shè)定 ?=1。 　　 “最佳 ”的含義在于采用這一負(fù)載值時(shí)，調(diào)諧功率放大器的效率較高，輸出功率較大。 　　可以證明，放大器所要求的最佳負(fù)載是隨導(dǎo)通角 ?c改變而變化的。 ?c小， Rp大。要提高放大器的效率，就要求放大器具有大的最佳負(fù)載電阻值。 　　在實(shí)際電路中，放大器所要求的最佳電阻需要通過匹配網(wǎng)絡(luò)和終端負(fù)載 (如天線等 )相匹配。 2) 根據(jù) 求得 Vb 3) 根據(jù) ic max=gcVb(1– cos?c)求得 ic max、 Ic Ic0 ?c=70?， cos70?=，Ic1=icmax??1(70?)=2?=Ic0=icmax??0(70?)=2?= 1) 根據(jù)圖可求得轉(zhuǎn)移特性的斜率 gc例 51 某諧振功率放大器的轉(zhuǎn)移特性如圖所示。已知該放大器采用晶體管的參數(shù)為： fT≥150MHz ，功率增益 Ap≥13dB ，管子允許通過的最大電流 IcM=3A，最大集電極功耗為 Pc max=5W。管子的VBZ=，放大器的負(fù)偏置 ?VBB?=， ?c=70?， VCC=24V， ?= ，試計(jì)算放大器的各參數(shù)。4) 求交流電壓振幅： Vcm=VCC?=24?= 對(duì)應(yīng)功率、效率。 P==VCC? IC0=24?=12W Po=Pc =P=Po =Pc max (安全工作 ) 則 5) 激勵(lì)功率 因?yàn)?Ap=13dB，即 動(dòng)態(tài)線表達(dá)式 :iC=gd(uCEV0)? 其中斜率值 gd的另一種形式 :? gd=因?yàn)?Ic1m=ICmα1(θ),RΣ=所以 Rd=()??例 ,已知 VCC=18V,gcr=A／ V,θ=60176。, RΣ=100Ω,求輸出功率 Po、直流功率 PD和集電極效率 η。 ?ICm=gcr(VCCUcm)=gdUcm(1cosθ)?故 ?所以 Po=?n 解： 由式 ()可求得 :n ?? Rd=α1(60176。)(1cos60176。)100=19Ω??n 所以 gd=1/19n ?　概述用折線法分析高頻功率放大器時(shí)要引入相當(dāng)?shù)恼`差，低頻時(shí)誤差還是允許的。但隨著工作頻率的提高，由于晶體管的高頻特性及大信號(hào)的注入效應(yīng)而引入的誤差將更大，嚴(yán)重時(shí)，使放大器無法工作。 　　 一方面應(yīng)該考慮晶體管基區(qū)少數(shù)載流子的渡越時(shí)間、晶體管的體電阻 (特別是 rbb?的影響 )。飽和壓降及引線電感等因素的影響；另一方面，功率放大管基本工作在大信號(hào)，即大注入條件下，必須考慮大注入所引起的基極電流和飽和壓降增加的影響。上述的這些影響都會(huì)使放大器的功率增益、最大輸出功率及效率的急驟下降。***　晶體管功率放大器的高頻效應(yīng)　　 在高頻小信號(hào)工作時(shí)，渡越角是以擴(kuò)散電容的形式來表示基區(qū)渡越時(shí)間的影響的，由于信號(hào)的幅度小結(jié)電容可等效成線性的。而在大信號(hào)高頻工作時(shí)，必須考慮其非線性特性?！　?通過實(shí)驗(yàn)，可以用示波器觀察功率放大器放大管各極電流波形隨工作頻率變化而變化的情況。高頻情況下功放管 各電極電流波形 　基區(qū)渡越時(shí)間的影響 　　在工作頻率很高， 渡越角在 ??0=10?~20?時(shí)，功放管各電極電流的變化情況：(1) 發(fā)射極電流 ie ：隨著工作頻率提高，存貯在基區(qū)中的載 流子由于輸入信號(hào) vb迅速向負(fù)極性變化而返回發(fā)射極， 因而 ie出現(xiàn)反向脈沖，管子的導(dǎo)通角加大，工作頻率越 高 ,ie反向脈沖的寬度就越大，幅值也越高，導(dǎo)通角也 越擴(kuò)展。(2) 集電極電流 ic： ic的峰值 滯后于 ie的峰值，二者 差一渡越角 ??0， ic的導(dǎo) 通角也由低頻時(shí)的 ?c增 大到： ?c+2??0高頻情況下功放管各電極電流波形 (3) 基極電流 ib ：由于 ie出現(xiàn)反 向脈沖，根據(jù) ib=ie–ic，所以 ib也出現(xiàn)反向電流脈沖，且其最大值比 vBE的最大值提前，可以看出其基波分量加大，且比 vBE超前， Ib1的增加將提高了對(duì)激勵(lì)功率的要求?！　∩鲜龇治霰砻?， ic的導(dǎo)通角加大，將使功率管的效率大大降低； Ib1的加大將使激勵(lì)功率增加，這會(huì)使放大器的功率增益降低，這種現(xiàn)象將隨工作頻率升高而加劇。高頻情況下功放管 各電極電流波形 　　當(dāng)頻率增高時(shí)，已經(jīng)證明基極電流的基波振值 Ib1是迅速增加的，這表明 b?–e間呈現(xiàn)的交流阻抗顯著減小，因此 rbb?的影響便相對(duì)增加，要求的激勵(lì)功率將更大，這會(huì)使功率增益進(jìn)一步減小?！【w管基極體電阻 rbb?的影響　飽和壓降 Vces　　大信號(hào)注入時(shí)，功率管的飽和壓降將增大，在高頻工作時(shí)，集電極體電阻也要提高，致使飽和壓降進(jìn)一步增加。例如 : 當(dāng) f=30MHz時(shí)，實(shí)測(cè)某管的 Vces=， 當(dāng) f=200MHz時(shí)， Vces則可大到 ?！　?Vces的增加，會(huì)使功率放大器的輸出功率、效率、功率增益均減少?！　?在更高頻率工作時(shí)，要考慮管子各電極引線電感的影響，其中以發(fā)射極的引線電感影響最嚴(yán)重，因?yàn)樗苁馆敵鲚斎腚娐分g產(chǎn)生寄生耦合。 　　 一般長(zhǎng)度為 10mm的引線，其電感約為 10–3?H，在工作頻率為 300MHz時(shí)，感抗值約為 ?，若通過 1A高頻電流，則會(huì)在此感抗上產(chǎn)生約 。這種負(fù)反饋當(dāng)然會(huì)使輸出功率及功率增益下降，并使激勵(lì)增加?！∫€電感的影響　直流饋電電路　輸出回路和級(jí)間耦合回路集電極饋電電路 基極饋電電路 級(jí)間耦合網(wǎng)絡(luò) 輸出匹配網(wǎng)絡(luò) 　高頻功率放大器的電路組成1.集電極饋電電路 根據(jù)直流電源連接方式的不同，集電極饋電電路又分為串聯(lián)饋電和并聯(lián)饋電兩種。　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。 C LC為低通 濾波電路， A點(diǎn)為高頻地電位，既阻止電源 VCC中的高頻 成分影響放大器的工作，又避免高頻信號(hào)在 LC負(fù)載回路 以外不必要的損耗。 C LC的選取原則為 ?LC＞ 10?回路阻抗 1/?c1＜ 1/10?回路阻抗 (2) 并饋電路 指直流電源 VCC、 負(fù)載回路 (匹配網(wǎng)絡(luò) )、功 率管三者為并聯(lián)連接的一種饋電電路。如圖 LC為高頻扼 流圈， C1為高頻旁路電容， C2為隔直流通高頻電容， LC、 C C2的選取原則與串饋電路基本相同。饋電線路的基本組成原則1）其直流通路應(yīng)如圖（ a）所示。2）其基波分量的交流通路應(yīng) 如圖（ b）所示。如原理圖所示：3）其諧波分量的交流通路應(yīng) 如圖（ c）所示。 輸出回路為例集電極電路對(duì)各頻率成分電流的等效電路無論是 串饋還是并饋都必須滿足外部電路方程：輸出回路滿足 ： vcE=VCC–Vcmcos?t(3)串并饋直流供電路的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：在并饋電路中，信號(hào)回路兩端均處于直流地電位，即零電位。對(duì)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(duì)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。2.基極饋電電路 　　基極饋電電路也分串饋和并饋兩種。 　　基極偏置電壓 VBB可以