【正文】 ?c– ?cVbmVbmebvc–VBB?t諧振功率放大器轉移特性 故得： bmBZBBc VVVc o s ???必須強調指出，集電極電流 ic雖然是脈沖狀，但由于諧振回路的這種濾波作用，仍然能得到正弦波形的輸出。 Lr 和 Cr —— 匹配網絡 ， 與 ZL 組成并聯諧振回路 。 VBB —— 基極偏置電壓 ， 使功率管 Q 點設在截止區(qū) ，以實現丙類工作 。 傅里葉級數展開 ??????? tItIIi sc 2 msc 1 m0CC c o s 2c o s ??為 平均分量、基波分量 和 各次諧波分量 之和 。 在高 Q 回路中，其 Re 近似為 LtrL2r20e RCLRLR ?? ?式中， LrLrt CCCCC?? —— 回路總電容 trs01CL?? ?? —— 回路諧振角頻率 Lr0e RLQ ?? —— 回路有載品質因數 (2)對非基波分量 阻抗很小 (諧振回路對 iC 中的其他分量呈現的 )， 產生的電壓均可忽略 。 因此 ， 丙類諧振功率放大器 諧振回路 的功能： ① 選頻： 利用諧振回路的選頻作用 ， 可將失真的集電極電流脈沖變換為不失真的輸出電壓 。 所以 ， 諧振功率放大器中 ， 諧振回路起到 選頻 和 匹配負載的雙重作用 。 2． 原理 在丙類諧振放大器中 ， 將輸出諧振回路調諧在輸入信號頻率的 n 次諧波上 ， 則輸出諧振回路上僅有 iC 中的 n 次諧波分量產生的高頻電壓 ， 而其他分量產生的電壓均可忽略 ， 因而 RL 上得到了頻率為輸入信號頻率 n 倍的輸出信號功率 。 (2)解決方法 VBB 負向增大 (?c 減小 )同時 ， 提高輸入激勵電壓 Vbm， 以維持輸出功率不變 。 為進一步提高效率 ， 可采用開關工作的 丁類 、 戊類 諧振功率放大器 。 由前述所知： 有一部分功率以熱能的形式消耗在集電極上，成為集電極耗散功率。這樣，在給定 P=時，晶體管的交流輸出功 率 Po就會增大； 2） 由式 ccco P1P ???????????? 可知 如果維持晶體管的集電極耗散功率 Pc不超過規(guī)定值，那么提高集電極效率 ?c，將使交流輸出功率 Po大為增加。 如何減小集電極耗散功率 Pc ？ 晶體管集電極平均耗散功率： dtvT T CEc? ?01 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該是脈沖狀。 諧振功率放大器工作在丙類工作狀態(tài)時 ?c＜ 90?，集電極余弦電流脈沖可分解為傅里葉級數： 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+ …… 可見使 在 最低的時候才能通過，那么，集電極耗散功率自然會大為減小。 可以算出甲類，乙類工作狀態(tài)的理想效率分別為 50％和％。 總結諧振功率放大器的工作特點： 167。 工程上都采用近似估算和實驗調整相結合的方法對高頻功率放大器進行分析和計算。 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)特性曲線后進行分析和計算的方法。 在非線性諧振功率放大器中，常常根據集電極是否進入飽和區(qū)，將放大器的工作狀態(tài)分為三種： 1)欠壓工作狀態(tài)： 集電極最大點電流在臨界線的右方（放大區(qū)），交流輸出電壓較低且變化較大。 3)臨界工作狀態(tài)： 是欠壓和過壓狀態(tài)的分界點，集電極最大點電流正好落在臨界線上。 注：過壓、欠壓從電壓利用系數的角度理解。 三、集電極余弦電流脈沖的分解 當晶體管特性曲線理想化后，丙類工作狀態(tài)的集電極電流脈沖是尖頂余弦脈沖。 ic m a x? to2 ?c尖頂余弦脈沖 晶體管的內部特性為： 它的外部電路關系式 ic max= gcVbm(1–cos ?c) tVVvtVVvcmCCCEbmBBBE??c o sc o s?????)( BZBEcc Vvgi ??bmBZBBc VVVc o s ???得到： 若將尖頂脈沖分解為傅里葉級數 i c =I c0 +I c m 1 c o s ? t + I c m 2 c o s 2 ? t+ … + I c m n c o sn ? t+ …其中： ?n2. 01. 00 . 50. 40. 30. 20. 1020 ? 40 ? 60 ? 8 0 ?10 0 ??c?1?01 8 0 ?120 ? 160 ??1?0?0?1?2?3 1 40 ?尖頂脈沖的分解系數 )()(m a xm a x10m a x0CnCc m nCCcmCCCiIiIiI?????????????n2. 01. 00 . 50. 40. 30. 20. 1020 ? 40 ? 60 ? 8 0 ?10 0 ??c?1?01 8 0 ?120 ? 160 ??1?0?0?1?2?3 1 40 ?尖頂脈沖的分解系數 當 ?c≈120?時， 基波電流的分解系數 達到最大值。這樣看來，取?c=120?應該是最佳通角了。 右圖可見： ?n2. 01. 00 . 50. 40. 30. 20. 1020 ? 40 ? 60 ? 8 0 ?10 0 ??c?1?01 8 0 ?120 ? 160 ??1?0?0?1?2?3 1 40 ?尖頂脈沖的分解系數 )(21)( )(21 11 ccc g ???????? ??由于： 由曲線可知： 極端情況 ?c=0時， 2)( )()(gc0c1c1 ???????此時 ?=1， ?c可達 100% 因此，為了兼顧功率與效率，最佳通角取 70?左右。 1. 諧振功率放大器的動態(tài)特性 高頻功放的工作狀態(tài)是由負載阻抗 Rp、電壓 Vbm 、VCC、 VBB等 4個參量決定的。此時，放大器的電流、輸出電壓、功率、效率等隨 Rp而變化的特性，就叫做放大器的 負載特性。 考慮了負載的作用以后，得到的 vBE 、 vCE和 iC之間的關系曲線稱之為 動態(tài)特性曲線。 特殊點說明 ⑴ A點： wt＝ 0， VBE達到最大， vCE達到最小，iC達到最大； ⑵ B點： wt＝ 90?， vCE ＝ VCC，虛擬電流 IQ＝ gc（－ VBB－ VBZ） 1) 放大器的三個電壓參量保持不變，在負載電阻 RP由小至大變化時，負載線的斜率由小變大，如圖中 1?2?3。 2) 欠壓、過壓、臨界三種工作狀態(tài) ① 欠壓狀態(tài) 負載較小的時候，動態(tài)線斜率較大。交點決定了集電極電流的高度，波形為尖頂余弦脈沖。交流輸出電壓幅度 vcm變大，稱為臨界工作狀態(tài)。 ③ 過壓狀態(tài) 負載繼續(xù)變大，動態(tài)線斜率繼續(xù)變小，和vBE max相交于臨界線的左邊（集電極最大點電流在過壓區(qū)）。 與臨界線交點決定了集電極電流的高度，穿過臨界線后（進入飽和區(qū)），集電極電流開始受 vCE影響，沿臨界線下降，出現凹頂，過壓越重，波形的下凹越嚴重。 在臨界線到過壓區(qū)這一范圍內 ，集電極電流出現凹頂，隨著負載的增大，凹頂越嚴重，從傅立葉級數對波形分解知道，其直流、基波分量的值開始急劇下降。但晶體管基極調幅，需采用這種工作狀態(tài)。 過壓狀態(tài) 的優(yōu)點是，當負載阻抗變化時，輸出電壓比較平穩(wěn)且幅值較大，在弱過壓時，效率可達最高，但輸出功率有所下降。 臨界狀態(tài) 的特點是輸出功率最大，效率也較高，比最大效率差不了許多，可以說是最佳工作狀態(tài)， 發(fā)射機的末級常設計成這種狀態(tài) ，在計算諧振功率放大器時，也常以此狀態(tài)為例。 ⑴ 電壓利用系數 隨 VCC變大而變?。? CCcmVV??⑵ 由動態(tài)曲線發(fā)現隨 VCC變大， Q點向右移動； 注：隨 VCC減小，轉入過壓狀態(tài)。所以將過壓區(qū)內電流下降速度取近似線性。 0 0 (a ) (b) 欠壓狀態(tài) 過壓狀態(tài) V CC 欠壓狀態(tài) 過壓狀態(tài) V CC Ic 0 Ic m 1 Po P= Pc VCC對工作狀態(tài)的影響 Vbm變化或 VBB變化，所引起放大器工作狀態(tài)的變化是相同的。 由 vBE =–VBB+Vbmcos?t vBE max= – VBB+Vbm iceb4 ma xvceVCCeb 3 ma xeb 2 ma xeb 1 ma x0VC 4VC3VC2VC1tQ 當 vBE max由小到大變化時，放大器的工作狀態(tài)由欠壓?臨界 ?過壓。 1． 集電極調制特性 (1)含義 VBB、 Vbm 和 Re一定 ， 放大器性能隨 VCC 變