第三章_高频谐振放大器_gai2

1、南昌航空大学,第三章,高频谐振放大器,第一节,第二节,第三节,第四节,高频小信号放大器,高频功率放大器的原理和特性,高频功放的高频效应,高频功率放大器的实际线路,第一节,高频小信号放大器,功用,放大各种无线电设备中的高频小信号,以便作进一步的变换和处理,按频带宽度分,窄带放大器和宽带放大器,按有源器件分,以分立元件为主的高频放大,器和以集成电路为主的集中选频放大器,对高频小信号放大器的主要要求是,增益要高,频率选择性要好,N,F,要小,工作稳定可靠,第一节,高频小信号放大器,一,电路和交流等效电路,1,4,E,C,R,b,1,V,2,R,L,C,L,3,5,R,b,2,C,b,R,e,C,e,

2、高频小信号谐振放大器实际线路,高频小信号谐振放大器交流等效电路,第一节,高频小信号放大器,二、放大器性能分析,1,晶体管的高频等效电路,混,等效电路。图中,C,C,b,e,b,c,C,C,b,r,bb,b,C,c,Y,ce,U,b,e,C,g,m,U,b,e,e,晶体三极管混,e,等效电路,第一节,b,U,be,Y,ie,高频小信号放大器,c,2,Y,参数等效电路,Y,re,U,ce,Y,fe,U,be,Y,oe,U,ce,e,晶体三极管,Y,参数等效电路,e,Y,参数方程,y,U,y,U,I,b,ie,b,re,c,I,y,U,y,U,c,fe,b,oe,c,第一节,高频小信号放大器,3,高

3、频小信号放大器的,Y,参数等效电路,I,b,I,c,Y,re,U,c,I,s,Y,s,U,b,Y,ie,Y,fe,U,b,Y,oe,U,c,Y,L,Y,U,I,I,b,s,s,b,Y,U,I,c,L,c,第一节,高频小信号放大器,4,高频小信号放大器的主要性能指标,y,U,fe,c,K,1,电压放大倍数,K,U,y,oe,Y,L,b,2,输入导纳,Y,i,3,输出导纳,Y,o,4,通频带,B,0.707,y,y,I,re,fe,b,Y,i,y,ie,y,oe,Y,L,U,b,I,c,Y,0,U,c,y,oe,0,I,S,y,re,y,fe,Y,s,y,ie,B,0,707,f,o,Q,L,第一

4、节,高频小信号放大器,5,提高放大器稳定性的方法,一是从晶体管本身想办法，减小其反向传,输导纳,二是从电路上设法消除晶体管的反向作用,使它单向化，具体方法有,中和法,和,失配法,第一节,高频小信号放大器,U,c,N,1,中和法,中和电路,V,C,b,1,C,e,N,2,中和条件为,L,1,N,1,C,N,C,b,c,C,b,c,L,2,N,2,C,n,U,n,Ec,中和电路原理电路,C,b,第一节,高频小信号放大器,失配法：失配法通过增大负载导纳，进而,增大,总回路导纳,使输出电路失配，输出电压相应,减小，从而,减少对输入端的影响,V,1,V,2,Y,o,Y,ob,Y,fb,Y,rb,Y,ib

5、,Y,i,Y,ie,Y,s,Y,L,失配法是用牺牲增益来换取电路的稳定,例,3-1,图示工作频率为,f,0,10.7MHz,电容,C=50pF,接入,系数,p,1,N,1,N=0.35,p,2,N,2,N=0.03,Q,0,100;G,ie,1mS,C,ie,41pF,Y,re,-j180,S,Y,fe,40mS,C,oe,4.3pF,G,oe,45,S,设后级输入电导仍为,G,ie,求,1,回路有载品质因数,Q,L,和通频带,B,0.707,2,中和电容,C,N,第二节,高频功率放大器的原理和特性,高频功率放大器的主要功用是放大高频信,号，并且以高效输出大功率为目的,高频功率放大器多工作在丙

6、类状态，本节,主要讨论丙类功率放大器的工作原理,各类功放特点,甲类功放,一个,周期内导通,c,乙类功放,仅在,半个,周期内导通,c,2,甲乙类功放,在,大于半个,周期小于一个周期,内导通,2,c,丙类功放,小于半个,周期内导通,c,2,第二节,高频功率放大器的原理和特性,1,电路组成,除电源和偏置电路外，它是由晶体管、谐振回路,和输入回路三部分组成,i,c,i,b,_,u,u,b,u,be,u,ce,u,c,C,L,R,E,b,E,c,晶体管高频功率放大器的原理线路,第二节,高频功率放大器的原理和特性,2,工作原理,u,b,U,b,cos,t,u,be,E,b,U,b,cos,t,i,c,i,

7、b,u,i,c,max,ce,u,u,u,be,b,E,b,0,E,b,u,be,m,ax,u,be,0,E,b,U,t,b,i,c,i,c,m,ax,0,t,第二节,高频功率放大器的原理和特性,i,c,i,c,m,ax,0,t,2,sin,n,cos,2,n,sin,cos,n,I,cn,i,c,max,i,n,1,c,max,n,2,n,n,1,1,cos,第二节,高频功率放大器的原理和特性,i,c,i,b,_,u,c,L,u,u,b,u,be,u,ce,C,R,E,b,E,c,第二节,高频功率放大器的原理和特性,3,高频功放的能量关系,输出功率,P,1,为,电源供给的功率,P,0,为,集

8、电极损耗功率,P,C,为,集电极效率为,第二节,高频功率放大器的原理和特性,1,P,d,I,b,1,U,b,2,激励功率,功率放大倍数为（功率增益,P,1,K,p,P,d,用,dB,表示为,P,1,K,p,10lg,dB,P,d,例,3.2,某高频谐振功率放大器工作于临界状态,输出功率,P,1,6 W,集电极电源,Ucc=24V,集电,极电流直流分量,Ico=300mA,电压利用系数,0.95,试计算：直流电源提供的功率,Po,功放管的集电极损耗功率,Pc,及效率，临,界负载电阻,R,Lcr,第二节,高频功率放大器的原理和特性,u,be,u,be,m,ax,4,高频谐振功率放大器的动特性,集电

9、极电流,i,c,与电极电压,u,be,或,u,ce,的关系曲线,i,c,A,A,u,be,0,B,C,C,Q,u,ce,E,b,E,b,0,t,0,U,c,U,c,E,c,u,ce,高频功放的动特性,t,第二节,高频功率放大器的原理和特性,3,临界状态,5,高频谐振功率放大器的工作状态,2,过压状态,i,c,A,A,u,be,u,be,u,be,max,i,c,u,be,max,u,b,i,c,0,B,C,C,Q,u,ce,E,b,E,b,0,0,t,u,ce,min,E,c,E,b,u,ce,0,t,0,U,c,U,c,E,c,1,欠压状态,0,u,c,u,ce,u,ce,t,t,第二节,高

10、频功率放大器的原理和特性,6,高频功放的外部特性,负载特性,只改变,负载电阻,R,L,高频功放电流、电压,功率及效率变化的特性,I,c,1,P,0,U,c,I,c,0,P,c,P,1,0,欠压区,R,L,cr,过压区,R,L,0,欠压区,R,Lcr,过压区,R,L,第二节,高频功率放大器的原理和特性,振幅特性,只改变,激励信号振幅,U,b,时，放大器电流、电压,功率及效率的变化特性,U,c,I,c,1,I,c,0,U,c,I,c,1,I,c,0,0,欠压,临界,过压,U,b,第二节,高频功率放大器的原理和特性,I,c,1,欠压区,过压区,高频功放的,调制特性,a,基极调制特性,仅改变,E,b,

11、时，放大器电,流、电压、功率及效率的,变化特性,由于基极回路的电压,E,b,0,高频功放的基极调制特性,u,be,E,b,U,b,cos,t,u,be,max,E,b,U,b,第二节,高频功率放大器的原理和特性,b,集电极调制特性,仅改变,E,c,放大器电流、电压、功率及效,率的变化特性,I,c,1,I,c,0,0,E,c,过压区,欠压区,高频功放的集电极调制特性,第二节,高频功率放大器的原理和特性,高频功放的调谐特性,改变回路元件,回路电容,来进行调谐,U,c,I,c,1,I,c,0,111,感性失谐,容性失谐,0,C,高频功放的调谐特性,问题一,若高频功率放大器工作在过压状态，负,载,R,

12、L,增大,输出功率,P,1,如何变化？高频功率,放大器工作在什么状态输出功率,P,1,最大,讨论一,一谐振功放，原来工作在欠压状态，现为,了提高输出功率，将放大器调整到临界状,态，试问,1,分别改变哪些参量来实现,2,当改变不同参量调到临界状态时，放,大器的输出功率是否都一样大,讨论二,某高频谐振功率放大器工作于临界状态,试问,1,若输入信号振幅增加一倍，功放的工作状,态如何改变,2,若负载电阻增加一倍，功放的工作状态如,何改变,3,若回路失谐，会有何危险？如何指示调谐,第三节,高频功放的高频效应,功放管的高频效应主要有以下几方面,一、少数载流子的渡越时间效应,二、非线性电抗效应,三、发射极引

13、线电感的影响,四、饱和压降的影响,第四节,高频功率放大器的实际线路,一、直流馈电线路,直流馈电线路包括集电极和基极馈电线路,馈电原则,1,各电极直流通路应畅通无阻,2,交流分量不应该流过电源，电源一端要接地,3,负载回路应充分滤除集电极电流中无用的各,次谐波分量（具有选频特性,4,集电极基波电流,I,c1,应有效地流过负载回路,基极输入的交流信号应全部加到晶体管发射结上,1,集电极馈电线路,集电极馈电线路的两种形式：串联馈电线路,和并联馈电线路,V,C,C,b,L,b,E,c,串联馈电,C,b,V,L,b,C,L,1,E,c,C,b,1,并联馈电,第四节,高频功率放大器的实际线路,2,基极馈电

14、线路,基极馈电线路也有串馈和并馈两种形式,V,R,1,V,C,b,L,b,V,R,e,C,b,R,2,C,b,E,发射极自给偏压,基极组合偏压,零偏压,例,3.3,改正图中线路中的错误，不得改变馈电形,式，重新画出正确的线路,第四节,高频功率放大器的实际线路,二、输出匹配网络,常用的输出线路主要有两种类型,LC,匹,配网络和耦合回路,1,LC,匹配网络,R,1,a,b,几种常见的,LC,匹配,a)L,型,b)T,型；(c)型,c,R,2,第四节,X,s,高频功率放大器的实际线路,X,s,L-I,型网络,2,L,型匹配网络分类,X,s,X,p,R,p,R,s,X,s,X,p,R,s,X,p,X,

15、p,R,p,L-II,型网络,第四节,高频功率放大器的实际线路,3,L-I,型网络,1,R,s,R,p,2,1,Q,Q,X,s,X,p,2,1,Q,Q,R,p,X,p,X,s,X,s,X,s,2,X,p,R,p,R,s,L-I,型网络适用于,R,P,R,Lcr,第四节,高频功率放大器的实际线路,2,4,L-II,型网络,R,p,1,Q,R,s,1,Q,X,X,p,s,2,Q,2,X,s,X,p,R,s,X,p,X,p,R,p,Q,X,s,R,s,L-II,型网络适用于,R,s, R,Lcr,讨论三,试设计一,L,型匹配网络作为功放的输出电路,已知工作频率,f=5MHz,功放临界电阻,R,Lcr,100,天线端电阻,R=10,高频功放实际线路,L,3,14,150pF,L,1,50,C,1,C,2,90,