第5章高频功率放大器

1、5.3 谐振功率放大器的折线分析法谐振功率放大器的折线分析法5.1 功率放大器的概述功率放大器的概述5.2 谐振功率放大器的工作原理谐振功率放大器的工作原理掌握改变放大器导通角掌握改变放大器导通角c c的方法；的方法；掌握克服由于掌握克服由于c90c90所引起的失真的方法；所引起的失真的方法；掌握谐振功率放大器的折线分析法；掌握谐振功率放大器的折线分析法；了解谐振功率放大器的实验调试方法。了解谐振功率放大器的实验调试方法。3 提高电路效率的途径提高电路效率的途径1 功率放大器的目的和特点功率放大器的目的和特点2 实现大功率输出的方法实现大功率输出的方法功率放大器的目的：输出大功率信号功率放大器

2、的目的：输出大功率信号功率放大器的特点：功率放大器的特点： 电路工作在大电压和大电流状态电路工作在大电压和大电流状态 必须考虑器件的工作安全必须考虑器件的工作安全最大集电极电流最大集电极电流 ICM最大集电结功耗最大集电结功耗 PCM集电结反向击穿电压集电结反向击穿电压 BVCEOCOPPPCOPPPPPOVO=为电源供给功率；这里：P为放大器输出功率；oP为集电结功耗。cPCO)1(=PP 上式显示，增加输出功率能够通过提高电上式显示，增加输出功率能够通过提高电路效率和选择具有大的管耗来实现。管耗受到路效率和选择具有大的管耗来实现。管耗受到三极管最大集电结管耗三极管最大集电结管耗PCM的限制

3、，因此这里通的限制，因此这里通过提高电路效率来获得大功率输出。过提高电路效率来获得大功率输出。 上式显示，在保持输出功率不变上式显示，在保持输出功率不变的情况下，降低三极管的功耗能够提的情况下，降低三极管的功耗能够提高电路的效率。高电路的效率。COPPPPOVOP= 集电极的瞬时功耗等于等于电流集电极的瞬时功耗等于等于电流ic和电压和电压uce的乘积。如果使电流的乘积。如果使电流ic只有在电压只有在电压uce较小时较小时存在，则能够降低集电极的瞬时功耗。存在，则能够降低集电极的瞬时功耗。 Q Q Q ICQ VCEQ vCE/V iC/mA vCE/V iC/mA t t 交流负载线交流负载线

4、 20 A 40 A 60 A 通过添加适当的正偏电压，甲类放大器在正弦信号通过添加适当的正偏电压，甲类放大器在正弦信号的一个完整周期都导通，即导通角的一个完整周期都导通，即导通角c=360。 理想情况下，甲类放大器的效率理想情况下，甲类放大器的效率=50%。 去掉正偏电压，放大器仅在正弦信号的正半周导通，去掉正偏电压，放大器仅在正弦信号的正半周导通，这时导通角这时导通角c=180。这种放大器被称为乙类放大器。这种放大器被称为乙类放大器. 理想情况下，乙类放大器的效率理想情况下，乙类放大器的效率=78%。 采用双管推挽电路，两个三极管分别导通，采用双管推挽电路，两个三极管分别导通，输出叠加一起

5、来获得一个完整的正弦信号。输出叠加一起来获得一个完整的正弦信号。 三极管门限电压的存在使得乙类放大器存在一种特殊三极管门限电压的存在使得乙类放大器存在一种特殊失真失真-交越失真。甲乙类放大器，交越失真。甲乙类放大器，180c360，可以，可以克服克服交越失真，但是电路效率将下降。交越失真，但是电路效率将下降。 三极管添加反向偏置电压三极管添加反向偏置电压-VBB，使得，使得导通角导通角c180，这种放大器被称为丙类放，这种放大器被称为丙类放大器。大器。 第第1种定义：种定义： 甲类放大器，导通角甲类放大器，导通角c = 360；乙类放大器，导通角乙类放大器，导通角c = 180；丙类放大器，导

6、通角丙类放大器，导通角c 180。第第2种定义（输入信号种定义（输入信号ui=coswt，为偶函数）：，为偶函数）： 甲类放大器，导通角甲类放大器，导通角c = 180；乙类放大器，导通角乙类放大器，导通角c = 90；丙类放大器，导通角丙类放大器，导通角c 90。 基极反偏电压实现丙类放大器基极反偏电压实现丙类放大器 LC并联谐振电路消除波形失真并联谐振电路消除波形失真 3 谐振功率放大器的功率关系谐振功率放大器的功率关系 谐振功率放大器的原理电路图。基极反偏电源实现导谐振功率放大器的原理电路图。基极反偏电源实现导通角通角c 90；LC并联谐振电路消除波形失真并联谐振电路消除波形失真。 如果

7、三极管的发射结不添加直流偏置电压，信号电压如果三极管的发射结不添加直流偏置电压，信号电压us为正负交替的正弦电压，则正弦电压的负半周三极管将为正负交替的正弦电压，则正弦电压的负半周三极管将截止；正弦电压的正半周三极管将导通。截止；正弦电压的正半周三极管将导通。 如果三极管的发射结添加负极性直流偏置电压，信号如果三极管的发射结添加负极性直流偏置电压，信号电压电压us为正负交替的正弦电压，则正弦电压的负半周三极为正负交替的正弦电压，则正弦电压的负半周三极管将截止；正弦电压的正半周三极管也只能部分导通，实管将截止；正弦电压的正半周三极管也只能部分导通，实现导通角小于现导通角小于180，或者，或者90

8、，即实现丙类放大器。，即实现丙类放大器。 由付里叶级数，周期性的由付里叶级数，周期性的ic脉冲电流能够分脉冲电流能够分解成一系列正弦电流。这些正弦电流的频率为解成一系列正弦电流。这些正弦电流的频率为ic脉冲电流频率的整数倍数。脉冲电流频率的整数倍数。 周期性的周期性的ic脉冲电流能够分解成一系列正弦脉冲电流能够分解成一系列正弦电流。利用电流。利用LC电路的选频能力可以滤除谐波成分，电路的选频能力可以滤除谐波成分，只输出与输出信号频率一样的基波分量，从而克只输出与输出信号频率一样的基波分量，从而克服失真。服失真。 VBZ VBB wt VCC wt wt wt eb ib ic ec Vcm Vcm vb 0CCCIVP OCPPPic = IC0 + Icm1coswt + Icm2cos2wt + Icm3cos3wt +cm1cmO21=IVP cos012g101.0000.0000.0000.0002.0011.0000.0040.0070.0072.0020.9990.0070.0150.0152.0030.9990.0110.0220.0222.0040.9980.0140.0300.0302.00 由电路的参数和信号的参数计算导由电路的参数和信号的参数计算导通角通角c和集电极电流脉冲的幅度和集电极电流脉冲的幅度icmax 由导通角由导通角c和集电极电流脉冲幅度