放大器知识.ppt

第二章谐振功率放大器 2 1谐振功率放大器概述 一 引入谐振功放的必要性二 分类 线性谐振功放 丙类谐振功放 高效率功放 放大标准的调幅波 或称已调幅波 放大高频等幅波 载波 调频波 调相波 功率管工作开关状态 2 2丙类谐振功率放大器 一 原理电路及各元件作用原理电路 元件作用 L1C1 输入并谐回路 谐振电阻Re1 LrCr 输出并谐回路 谐振电阻 C1 C2 高频旁路电容及隔直作用 Lr Cr并谐回路的作用 选频 阻抗匹配 二 工作原理 1 在激励信号为is Ismcos t 看各级电压电流 ib的波形 ib为一串余弦脉冲ic的波形 ic为一串余弦脉冲vCE的波形 负载是具有选频作用的Lr Cr并谐回路 vce Vcmcos t 其中Vcm ic1mRe 2 工作原理 续 2 结论 工作原理描述 在is为余弦信号的激励下 丙类谐振功放的ib ic均是余弦脉冲 而vb vc是完整的余弦波 因为输入输出均为LC选频网络 管外特性方程 3 能量关系 2 3丙类谐振功放工作状态的分析 一 工作状态的划分方法 按工作区域划分 欠压状态 管子导通时 动态点处在放大区 临界状态 管子导通时 动态点处在临界饱和区 过压状态 管子导通时 动态点进入饱和区 二 如何求动态线 1 依据 管外特性方程2 方法 近似静态特性分析方法3 波形 因为集电极电压从欠压 反偏 二 如何求动态线 4 结论 动态线由一根曲线与线段构成集电极电流是一串余弦脉冲 或凹陷脉冲 过压状态电流显现凹陷是 一部分电流被折回到基极 临界时 过压 正偏 致使到达集电极的 工作状态变化 三 工作状态分析 讨论VCC VBB Vbm Vcm或Re对工作状态的影响 1 负载特性 定义 若VCC VBB Vbm不变 放大器随Re变化的特性 负载特性分析 三 工作状态分析 1 负载特性 续 画出负载特性曲线 注意 Ic1m ICQ在欠压区下降慢 在过压区下降快 Vcm则相反 结论 实际负载应取在弱过压状态 因PC最小 管子最安全 C增大 Po也较大 三 工作状态分析 2 调制特性 1 集电极的调制特性 定义 若VBB Vbm Re不变 放大器随VCC变化的特性 集电极调制特性分析 三 工作状态分析 2 调制特性 续1 1 集电极的调制特性 续1 画出调制特性曲线 结论 欲想改变VCC能有效控制Vcm实现集电极调制 则放大器应工作在过压状态 集电极调制是实现集电极调幅的原理依据 三 工作状态分析 2 调制特性 续2 1 集电极的调制特性 续2 集电极调幅电路 电路与工作原理 电压电流波形 三 工作状态分析 2调制特性 续3 2 基极的调制特性 定义 若VCC Vbm Re不变 放大器随VBB的变化特性 基极调制特性分析 三 工作状态分析 2调制特性 续4 2 基极的调制特性 续1 画出调制特性曲线 结论 改变VBB欲想有效控制Vcm实现基极调制 则放大器应工作在欠压状态 基极调制是实现基极调幅的原理依据 三 工作状态分析 2调制特性 续5 2 基极的调制特性 续2 基极调幅电路 电路与工作原理 电压电流波形 三 工作状态分析 2 调制特性 续6 3 放大特性 定义 若VCC VBB Re不变 放大器随Vbm的变化特性 放大调制特性分析 三 工作状态分析 2 调制特性 续7 3 放大特性 续1 画出调制特性曲线 结论 若想改变Vbm有效控制Vcm实现放大 则放大器应工作在欠压状态 可以放大高频等幅波 载波 调频波 调相波 欲想改变Vbm 使Vcm基本不变 实现限幅 则放大器应工作在过压状态 2 4谐振功率放大器电路 一 直流馈电 馈电原则 对直流呈短路 对基波分量呈现最大阻抗 对其他谐波分量基本呈现短路 一 直流馈电 1 集电极馈电 若功率管C E结 VCC LC回路三者是串联 或并联 则称为集电极串馈 或并馈 电路 集电极串 并馈电路形式 一 直流馈电 1 集电极馈电 续 串并电路的异同点 i 共同点 供电效果相同 ii 不同点 并馈 LC回路两端均是直流低电位端 且有一端接地 串馈 LC回路两端均是直流高电位端 且没有一端接地 馈电附加元件 RFC CC 并馈 RFC CC加在LC回路高电位端 造成分布参数并到LC回路上 影响频率稳定 串馈 RFC CC加在LC回路低电位端 不影响频率稳定 一 直流馈电 2 基极馈电 若功率管的发射结 vi VBB三者是串联 或并联 则称为基极串馈 或并馈 电路 基极馈电形式 有串馈与并馈两种形式 一 直流馈电 2 基极馈电 续1 常用基极馈电电路 一 直流馈电 2 基极馈电 续2 常用基极馈电电路 一 直流馈电 3 自给反偏压电路的作用放大器中引入自给反偏压是稳定工作点 丙类谐振功放引入基极自给反偏压是稳定工作状态 克服非线性失真 振荡器中自给偏压是稳定振幅用 切不可在乙类变压器耦合推挽功率放大电路或线性谐振功率放大电路中加自给反偏压电路 否则可能导致非线性失真 二 匹配网络 1 对输出匹配网络的要求将外接RL转化成功率管集电极要求的匹配负载Re 选出基波分量 滤除谐波分量 用描述滤波性能 二 匹配网络 2 设计LC匹配网络的基本依据 串并支路阻抗变换公式 二 匹配网络 3 常用匹配网络设计 1 L型匹配网络设计 定义 用两个异型抗连接成L型结构 或 设计举例 如图所示L型网络 已知RL及Re 且RL Re 求xs xp 二 匹配网络 3 常用匹配网络设计 续1 2 型匹配网络设计 定义 用两个同型抗和一个异型抗连接成 型网络 结构 设计举例 如图所示 型网络 已知RL Re 求xs xp1 xp2 二 匹配网络 结论 3 常用匹配网络设计 续2 已知RL Re确定 但Qe1 Qe2不是唯一的选择可以合理搭配使 达到最佳状态的匹配网络 所以 型网络得到广泛应用 实现条件 2 型匹配网络设计 续 二 匹配网络 定义 用两个同型抗与一个异型抗连接成T型网络 3 常用匹配网络设计 续3 3 T型匹配网络设计 结构 设计举例 如图所示T型网络 已知RL Re 求xs1 xs2 xp 二 匹配网络 结论 3 常用匹配网络设计 续4 3 T型匹配网络设计 续 实现条件 已知RL Re确定 T型匹配可取Qe1 Qe2不同值组合 使 达到最佳状态 所以滤波性能好 得到广泛应用 二 匹配网络 互感耦合双调谐回路如下图所示 3 常用匹配网络设计 续5 4 互感耦合双调谐回路 初次级回路都谐振在 上 结论 可调节Qe1 M使达到最佳匹配状态 实现高效率功放的途径 实现高效率功放的途径 2 5晶体管倍频器 一 倍频类型三极管倍频器 几十兆周以下 参量倍频 100兆周以上 二 晶体管倍频原理电路 工作状态及其特点 1 电路 与丙类谐振功放相似 不同点在于 2 工作状态 应工作在欠压或临界状态 一般不工作在过压状态的原因 3 特点 谐振在n s上 n不宜过大 否则电流太小 LC选频网络选出