【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 隨負(fù)載電阻 RP的增大而增大，其輸出功率、效率的變化也將如此。 i c i c 3 2 1 Im 0 180 ? ＜ 90 ? 半導(dǎo)通角 ? t B A C D 3 2 1 負(fù)載增大 vBE= vBE m a x VCC Q vc e m i n Vcm 1. 欠壓狀態(tài) 2. 臨界狀態(tài) 3. 過(guò)壓狀態(tài) Rp Vcm Vcm ② 臨界狀態(tài) 負(fù)載線和 vb max正好相交于臨界線的拐點(diǎn)。放大器工作在臨界狀態(tài)時(shí)，輸出功率大，管子損耗小，放大器的效率也就較大。 根據(jù) Rp與 ebmax相交在不同區(qū)域，可分為三種工作狀態(tài) : ③ 過(guò)壓狀態(tài) 電壓、電流隨負(fù)載變化波形 過(guò)壓狀態(tài)放大器的負(fù)載較大，如動(dòng)態(tài)線 3就是這種情況。動(dòng)態(tài)線穿過(guò)臨界點(diǎn) C后，電流沿臨界線下降，因此集電極電流 ic呈下凹頂狀，過(guò)壓愈重，則 ic波頂下凹愈厲害，嚴(yán)重時(shí)，ic波形可分裂為兩部分。根據(jù)傅里葉級(jí)數(shù)對(duì) ic波形分解可知，波形下凹的 ic，其基波分量 Ic1會(huì)下降，下凹愈深，則 Ic0、Ic1的下降也就愈激烈因此放大器的輸出功率和效率也要減小。 i c i c 3 2 1 ic m a x 0 180 ? ＜ 90 ? 半導(dǎo)通角 ? t B A C D 3 2 1 負(fù)載增大 VBE= vBE m a x VCC Q VCE m i n Vcm 1. 欠壓狀態(tài) 2. 臨界狀態(tài) 3. 過(guò)壓狀態(tài) Rp Vcm Vcm 根據(jù)上述分析，可以畫(huà)出諧振功率放大器的負(fù)載特性曲線 欠壓 過(guò)壓0臨界I c 1I c0V CR p0? cP =P oP c欠壓 過(guò)壓臨界R p負(fù)載特性曲線 欠壓狀態(tài)的功率和效率都比較低，集電極耗散功率也較大，輸出電壓隨負(fù)載阻抗變化而變化，因此較少采用。但晶體管基極調(diào)幅，需采用這種工作狀態(tài)。 P = =V CC ? I c 0 121cmcmo IVP ?? 過(guò)壓狀態(tài)的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)負(fù)載阻抗變化時(shí)，輸出電壓比較平 穩(wěn)且幅值較大，在弱過(guò)壓時(shí)，效率可達(dá)最高，但輸出功率 有所下降，發(fā)射機(jī)的中間級(jí)、集電極調(diào)幅級(jí)常采用這種狀 態(tài)。 欠壓 過(guò)壓0臨界I c 1I c0V CR p0? cP =P oP c欠壓 過(guò)壓臨界R p負(fù)載特性曲線 臨界狀態(tài)的特點(diǎn)是輸出功率最大，效率也較高，比最大效 率差不了許多，可以說(shuō)是最佳工作狀態(tài)，發(fā)射機(jī)的末級(jí)常 設(shè)計(jì)成這種狀態(tài)，在計(jì)算諧振功率放大器時(shí)，也常以此狀 態(tài)為例。 欠壓 過(guò)壓0 臨界I c 1I c0V CR p0? cP =P oP c欠壓 過(guò)壓臨界R p負(fù)載特性曲線 掌握負(fù)載特性，對(duì)分析集電極調(diào)幅電路、基極調(diào)幅電路的工作原理，對(duì)實(shí)際調(diào)整諧振功率放大器的工作狀態(tài)和指標(biāo)是很有幫助的。 1. 導(dǎo)通角 ?c的調(diào)整 bBBBZ1c VVVc o s ??? ?由 若保持 Vb不變?cè)龃笃?VBB；或保持 VBB不變?cè)龃蠹?lì)電壓振幅 Vb；或同時(shí)增大 VBB和 Vb，這三種情況均可使導(dǎo)通角 ?c增大，若相反，則可使 ?c減小。但是采取上述三種方法中的任一個(gè)方法，當(dāng) ?c增大時(shí)， ic脈沖電流的振幅Im會(huì)加大，輸出功率 Po當(dāng)然也會(huì)加大，而當(dāng) ?c減小時(shí)， Im和 Po均將減小。有時(shí)希望增大 ?c，但要保持 Im不變，則應(yīng)在增加 VBB的同時(shí)，適當(dāng)減小激勵(lì) Vb。 放大器工作狀態(tài)及導(dǎo)通角的調(diào)整 2. 欠壓、臨界、過(guò)壓工作狀態(tài)的調(diào)整 調(diào)整欠壓、臨界、過(guò)壓三種工作狀態(tài)，大致有以下幾種方法： 改變集電極負(fù)載 Rp； 改變供電電壓 VCC； 改變偏壓 VBB； 改變激勵(lì) Vb。 改變 VBE i c i c 3 2 1 ic m a x 0 180 ? ＜ 90 ? 半導(dǎo)通角 ? t B A C D 3 2 1 負(fù)載增大 VBE= vBE m a x VCC Q VCE m i n Vcm 1. 欠壓狀態(tài) 2. 臨界狀態(tài) 3. 過(guò)壓狀態(tài) Rp Vcm Vcm (1) 改變 Rp，但 Vb、 VCC、 VBB不變 當(dāng)負(fù)載電阻 Rp由小至大變化時(shí)，放大器的工作狀態(tài)由欠壓經(jīng)臨界轉(zhuǎn)入過(guò)壓。在臨界狀態(tài)時(shí)輸出功率最大。 欠壓 過(guò)壓0 臨界I c 1I c0V CR p0? cP =P oP c欠壓 過(guò)壓臨界R p負(fù)載特性曲線 欠壓 過(guò)壓 臨界 ic1 ic 2 ic 3 ic 4 ic 5 ic VB E m a x VCE VCC5 VCC3 VCC 1 VC 1 VC2 VC3 VC4 VC 5 欠壓 臨界 過(guò)壓 VCC變化時(shí)對(duì)工作狀態(tài)的影響 在欠壓區(qū)內(nèi)，輸出電流的 振幅基本上不隨 VCC變化 而變化，故輸出功率基本 不變；而在過(guò)壓區(qū)，輸出 電流的振幅將隨 VCC的減 小而下降，故輸出功率也 隨之下降。 (2) 改變 VCC，但 Rp、 Vb、 VBB不變當(dāng)集電極供電電壓 VCC由小至大變化時(shí)，放大器的工作狀態(tài)由過(guò)壓經(jīng)臨界轉(zhuǎn)入欠壓。 0 0( a) ( b)欠壓狀態(tài)過(guò)壓狀態(tài) V CC 欠壓狀態(tài)過(guò)壓狀態(tài) V CCIc 0Ic m1PoP=Pc改變 VCC對(duì)工作狀態(tài)的影響 (3) Vbm變化，但 VCC、 VBB、Rp不變或 VBB變化，但 VCC、Vb、 Rp不變 這兩種情況所引起放大器工作狀態(tài)的變化是相同的。因?yàn)闊o(wú)論是 Vbm還是 VBB的變化，其結(jié)果都是引起 vBE的變化。 由 vBE = VBB+Vbmcos?t vBEmax= VBB+Vbm i c VB E 4 m a x vce VCC VB E 3 m a x VB E 2 m a x VB E 1 m a x 0 VC 4 VC3 VC2 VC1 t Q 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(guò)壓。 ( a)過(guò)壓狀態(tài)欠壓狀態(tài) V bmI C0OI c m1( b)過(guò)壓狀態(tài)欠壓狀態(tài) V bmP oOP =P ci p 在過(guò)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(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)幅過(guò)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。 0 0( a) ( b)欠壓狀態(tài)過(guò)壓狀態(tài) V CC 欠壓狀態(tài)過(guò)壓狀態(tài) V CCIc 0Ic m1PoP=Pc1. 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(guò)壓 ?臨界 ?欠壓。 ( a)過(guò)壓狀態(tài)欠壓狀態(tài) V bmIC0OIc m1( b)過(guò)壓狀態(tài)欠壓狀態(tài) V bmPoOP=Pci pVbm變化時(shí)電流、功率的變化 2. 改變 vb m對(duì)工作狀態(tài)的影響 當(dāng) vb m由小到大變化時(shí)，放大器的工作狀態(tài)由欠壓 ?臨界?過(guò)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 ? ( a)過(guò)壓狀態(tài)欠壓狀態(tài) V bmI C0OI c m1( b)過(guò)壓狀態(tài)欠壓狀態(tài) V bmP oOP =P ci p0 0( a) ( b)欠壓狀態(tài)過(guò)壓狀態(tài) V CC 欠壓狀態(tài)過(guò)壓狀態(tài) V CCI c 0I c m1P oP =P c欠壓 過(guò)壓0 臨界I c 1I c0V CR p 0? cP =P oP c欠壓 過(guò)壓臨界R p負(fù)載特性曲線 采用提高 Vbm提高 Po效果不明顯說(shuō)明放大器工作在過(guò)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 ic max和 ?c bBZBB1c VVVc o s ??? ?導(dǎo)通角 ?c 集電極電流脈沖幅值 Icm i c m a x =g c V b (1 – c o s? c ) 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： m a xcc1CC1cmcmo )(V21IV21P i????????集電極效率： )(g21PP ccoc ???????4) 根據(jù) p2CCp2cmoR)V(21RV21P ???可求得最佳負(fù)載電阻： o2CCp P2)V(R ?? 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(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)和終端負(fù)載 (如天線等 )相匹配。 v BE i c V BZ 2 . 6 V 1A V/)( A1g c ???bBZBBc V VV ???co s b ???)(m a xCm a xc IA2)( 安全工作??????i 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=ic max??1(70?)=2?= Ic0=i c max??0(70?)=2?= 1) 根據(jù)圖可求得轉(zhuǎn)移特性的斜率 gc 例 41 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(guò)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= CC1ccm1c ??????????%7812 oc ????