高頻電路設(shè)計(jì)課件第4章-展示頁
2025-01-16 02:14本頁面
【正文】 ) g cr 若臨界線的斜率為 gcr，則臨界線方程可寫為 ic=gcrec 1)欠壓工作狀態(tài)： 集電極最大點(diǎn)電流在臨界線的右方，交流輸出電壓較低且變化較大。 所謂折線法是將電子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(jìn)行分析和計(jì)算的方法。 工程上都采用近似估算和實(shí)驗(yàn)調(diào)整相結(jié)合的方法對(duì)高頻功率放大器進(jìn)行分析和計(jì)算。 基極偏置為負(fù)值；半通角 ?c＜ 90?，即丙類工作狀態(tài)；負(fù) 載為 LC諧振回路。 諧振功率放大器工作在丙類工作狀態(tài)時(shí) ?c＜ 90?，集電極余弦電流脈沖可分解為傅里葉級(jí)數(shù)： i c =I co + I c m 1 c o s ? t+ I c m 2 c o s 2 ? t +I c m 3 c o s 3 ? t+ ??直流功率： P DC =V CC ?I c 0 輸出交流功率： p2 1cmp2cm1cmcmo RI21R2VIV21P ????Vcm 回路兩端的基頻電壓 Icm1 基頻電流 Rp 回路的諧振阻抗 放大器的集電極效率： )(g21IVIV21PPc10cCC1cmcmoc ??????h?CCcmVV??集電極電壓利用系數(shù) 0c1cmc1 II)(g ??波形系數(shù)，通角 ?c的函數(shù)； ?c越小 g1(?c)越大 ?越大 (即 Vcm越大或 ecmin越小 )?c越小效率 hc越高。 晶體管集電極平均耗散功率： dteT1 T0 cc??i 故：要想獲得高的集電極效率，諧振功率放大器的集電極電流應(yīng)該是脈沖狀。諧振功率放大器就是從這方面入手，來提高輸出功率與效率的。 PDC=直流電源供給的直流功率； Po=交流輸出信號(hào)功率； Pc=集電極耗散功率； 根據(jù)能量守衡定理： PDC = P o + P c 故集電極效率： cooDCocPPPPP???h由上式可以得出以下兩點(diǎn)結(jié)論： 1) 設(shè)法盡量降低集電極耗散功率 Pc，則集電極效率 hc自然 會(huì)提高。 – + C + – + – i c L – + i L 諧振功率放大器的功率關(guān)系和效率 功率放大器的作用原理是利用輸入到基極的信號(hào)來控制集電極的直流電源所供給的直流功率，使之轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣餍盘?hào)功率輸出去。 由于這種周期性的能量補(bǔ)充，所以振蕩回路能維持振蕩。這時(shí)直流電源 VCC給出的能量儲(chǔ)存在電容 C之中。 當(dāng)晶體管由截止轉(zhuǎn)入導(dǎo)電時(shí)，由于回路中電感 L的電流不能突變，因此，輸出脈沖電流的大部分流過電容 C，即使 C充電。 諧振功率放大器各部分的電壓與電流的波形圖如下頁的圖所示 轉(zhuǎn)移 特性 i c V BZ o 理想化 i c max i c ? t o + ? c – ? c o + ? c – ? c V bm V bm e b v c –V BB ? t V BZ – V B B ? t V CC ? t ? t ? t e b i b i c e c V cm V cm v b 高頻功率放大器中各分電壓與電流的關(guān)系 cCCc vVe ??（ a） ? t 或電壓 電流 V BZ o i c max e c min i c ? c e c V cm V CC i c v c e b max 2 p p – V BZ v B V bm v b 2 3 p 2 p 2 5 p ( b) 高頻功率放大器中各部分 電壓與電流的關(guān)系 LC回路能量轉(zhuǎn)換過程 回路的這種濾波作用也可從能量的觀點(diǎn)來解釋。 諧振功率放大器通常工作于丙類工作狀態(tài)，屬于非線性電路 諧振功率放大器的工作原理 原理電路 諧振功率放大器的基本電路 晶體管的作用是在將供電電源的直流能量轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣髂芰康倪^程中起開關(guān)控制作用。 50% ＜ h ＜ % 推挽 低頻 丙類 ? c ＜ 90 176。 % 推挽，回路 低頻，高頻 甲乙類 90 176。 表 2 1 不同工作狀態(tài)時(shí)放大器的特點(diǎn) 工作狀態(tài) 半導(dǎo)通角 理想效率 負(fù) 載 應(yīng) 用 甲類 ? c =180 176。低頻功率放大器的負(fù)載為無調(diào)諧負(fù)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為負(fù)載。 諧振功率放大器通常用來放大窄帶高頻信號(hào) (信號(hào)的通帶寬度只有其中心頻率的 1%或更小 )，其工作狀態(tài)通常選為丙類工作狀態(tài) (?c＜ 90?)，為了不失真的放大信號(hào)，它的負(fù)載必須是諧振回路。 諧振功率放大器 波形圖 小信號(hào)諧振放大器 波形圖 i c Q e b t o o i c t i c Q e b t o o i c t 小信號(hào)諧振放大器 波形圖 i c e b t o o i c t V BZ 諧振功率放大器 波形圖 諧振功率放大器與非諧振功率放大器的異同 共同之處 :都要求輸出功率大和效率高。 聯(lián)想對(duì)比： i c e b t o o i c t V BZ 諧振功率放大器與小信號(hào)諧振放大器的異同之處 相同之處 ：它們放大的信號(hào)均為高頻信號(hào)，而且放大器的負(fù) 載均為諧振回路。第 4 章 高頻功率放大器 概述 諧振功率放大器的工作原理 晶體管諧振功率放大器的折線近似分析法 晶體管功率放大器的高頻特性 高頻功率放大器的電路組成 概 述 使用高頻功率放大器的目的 放大高頻大信號(hào)使發(fā)射機(jī)末級(jí)獲得足夠大的發(fā)射功率。 高頻功率信號(hào)放大器使用中需要解決的兩個(gè)問題 ① 高效率輸出 ② 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(diǎn)都是輸出功率大和高。 不同之處 ：為激勵(lì)信號(hào)幅度大小不同；放大器工作點(diǎn)不同； 晶體管動(dòng)態(tài)范圍不同。 功率放大器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)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。 非諧振放大器可分為低頻功率放大器和寬帶高頻功率放大器。 功率放大器的主要技術(shù)指標(biāo)是輸出功率與效率。 50% 電阻 低頻 乙類 ? c =90 176。 ＜ ? c ＜ 180 176。 h ＞ % 選頻回路 高頻 丁類 開關(guān)狀態(tài) 90%~100% 選頻回路 高頻 工作狀態(tài) 功率放大器一般分為甲類、乙類、甲乙類、丙類等工作方式，為了進(jìn)一步提高工作效率還提出了丁類與戊類放大器。 諧振回路 LC是晶體管的負(fù)載 電路工作在丙類工作狀態(tài) 外部電路關(guān)系式： 晶體管的內(nèi)部特性： tVVetVVecmCCcbmBBb??c o sc o s?????)( BZbcc Vegi ??+ – v b – i B – + V BB – + V CC – + e c
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