第三章高频功率放大器

1、 高频电子线路高频电子线路作用：作用：高效率高效率地输出足够大的信号功率。地输出足够大的信号功率。谐振功率放大器谐振功率放大器宽带高频功率放大器宽带高频功率放大器放大放大固定频率固定频率信号或窄带信号，信号或窄带信号，LC谐振网络作为负载，需调谐。谐振网络作为负载，需调谐。 放大放大变换频率变换频率的信号或宽带信号，传的信号或宽带信号，传输线变压器作为负载，不需调谐。输线变压器作为负载，不需调谐。 高频电子线路高频电子线路无线电发射机与超外差接收机的结构框图无线电发射机与超外差接收机的结构框图 高频电子线路高频电子线路 谐振功率放大器的工作原理谐振功率放大器的工作原理 谐振功率放大器的特性分析

2、谐振功率放大器的特性分析 谐振功率放大器电路谐振功率放大器电路 丁类谐振功率放大器丁类谐振功率放大器 集成高频放大器及其应用集成高频放大器及其应用 宽带高频功率放大器宽带高频功率放大器 高频电子线路高频电子线路3.1 谐振功率放大器的工作原理谐振功率放大器的工作原理主要要求：主要要求： 理解谐振功放的电路组成，理解谐振功放的电路组成，掌握掌握其工作原理其工作原理掌握掌握丙类谐振功放输出功率、管耗和效率的计算丙类谐振功放输出功率、管耗和效率的计算 高频电子线路高频电子线路集电极耗散功率集电极耗散功率3.1.1 基本工作原理基本工作原理一、一、 放大器的工作状态放大器的工作状态222甲类（甲类（

3、180 ）乙类（乙类（ 90 ）丙类（丙类（ 90 ）谐振功率放大器通常选择工作在丙类，谐振功率放大器通常选择工作在丙类，效率高。效率高。 20C)(21tduiPCEC 高频电子线路高频电子线路二、二、 谐振功放的电路组成谐振功放的电路组成三、谐振功放的工作原理三、谐振功放的工作原理 VBB使放大器工作于丙类。使放大器工作于丙类。 LC回路调谐于输入信号的中心频率，构成滤波匹配网络。回路调谐于输入信号的中心频率，构成滤波匹配网络。 高频电子线路高频电子线路iBBBEuVu tUVcosimBB tuBEOVBBuBE(on) tiBO iBmax tiCOIC0 iCmaxic1ic2.)n

4、cos(.)2cos()cos(cnmc2mc1mC0C tItItIIi tIRu cosc1mpc tU coscm tUVuVu cos cmCCcCCCE VCCuc tuCEO 高频电子线路高频电子线路 tuBEOVBBuBE(on) tiCO iCmaxVCCuc tuCEOiC 为为iCmax 时，时，uCE为为uCEmin。ic不仅出现时间短，而且只不仅出现时间短，而且只在在uCE很小的时段内出现，因很小的时段内出现，因此此集电极损耗很小集电极损耗很小，功放，功放效效率较高率较高。20C)(21tduiPCEC 高频电子线路高频电子线路谐振功放工作原理小结：谐振功放工作原理小结

5、：设置设置VBBRe、CC1、CC2Re L、C为负载回路；为负载回路； LC为高频扼流圈，对直流近似为短路，对高频呈现大阻抗；为高频扼流圈，对直流近似为短路，对高频呈现大阻抗； CC1为旁路电容，为旁路电容， 作用是防高频电流流过直流电源；作用是防高频电流流过直流电源； CC2为隔直电容，防止直流电流进入负载回路。为隔直电容，防止直流电流进入负载回路。 高频电子线路高频电子线路直流电源直流电源VCC为什么一定要放在靠近为什么一定要放在靠近“地地”电位一端？电位一端？+uCE +LCLCCC1+uCE + LCLCCC2CC1串馈电路串馈电路并馈电路并馈电路从工作原理角度：互换位置是可以的；从

6、工作原理角度：互换位置是可以的；+uc+ucVCCVCC从实际工作角度：互换位置是不允许的；从实际工作角度：互换位置是不允许的；原因：电源与地之间有一定的杂散电容，而且较大，换位后原因：电源与地之间有一定的杂散电容，而且较大，换位后杂散电容将于负载回路并联，称为总电容的一部分，限制最杂散电容将于负载回路并联，称为总电容的一部分，限制最高工作频率，引起电路不稳。高工作频率，引起电路不稳。必须接地，这是电子线路中的一条基本原则。必须接地，这是电子线路中的一条基本原则。 高频电子线路高频电子线路一、集电极直流馈电电路一、集电极直流馈电电路+uCEVCC +LCLCCC1+uCEVCC + LCLCC

7、C2CC1串馈电路串馈电路并馈电路并馈电路串馈电路特点：串馈电路特点： LC 回路接直流高电位，谐振元件不能直接接地。适回路接直流高电位，谐振元件不能直接接地。适用于工作频率较高的电路；用于工作频率较高的电路；并馈电路特点：并馈电路特点： LC 回路接直流低电位，谐振元件能直接接地，易安装。回路接直流低电位，谐振元件能直接接地，易安装。 但但LC 、CC1 并联于回路，其分布参数直接影响谐振回路的调谐，适用于频并联于回路，其分布参数直接影响谐振回路的调谐，适用于频率较低的电路。率较低的电路。虽然串馈与并联电路形式不同，但是输出电压都是直流电压和交流虽然串馈与并联电路形式不同，但是输出电压都是直

8、流电压和交流电压的叠加。电压的叠加。 高频电子线路高频电子线路二、基极馈电电路二、基极馈电电路基级馈电电路也分为串联馈电电路和并联馈电电路。基级馈电电路也分为串联馈电电路和并联馈电电路。串联电路串联电路并联电路并联电路 高频电子线路高频电子线路二、基极偏置电路二、基极偏置电路 欲使晶体管工作于丙类，基极应加反向偏压或小于欲使晶体管工作于丙类，基极应加反向偏压或小于UBE(on)的正向偏压。的正向偏压。 + VBBIB0RBCBLBIB0LB + +VCCRB1CBLBRB2VBB自给偏置电路自给偏置电路分压式基极偏置电分压式基极偏置电路路利用利用IB0 流经流经RB产生偏压电压：产生偏压电压：

9、VBB= IB0 RB调节调节RB ，可调节反偏电压大小。，可调节反偏电压大小。利用利用LB中的固有直流电阻获得偏置电压中的固有直流电阻获得偏置电压 高频电子线路高频电子线路在实际电路中，在实际电路中，VBB不是用电池获得，因此通常用上不是用电池获得，因此通常用上述图的方法产生述图的方法产生VBB。A图，从耦合电容耦合到基级的输入是纯交流，当其图，从耦合电容耦合到基级的输入是纯交流，当其振幅超过导通电压后，晶体管导通，产生余宣脉冲，振幅超过导通电压后，晶体管导通，产生余宣脉冲，其中包含直流分量从发射级经偏置电阻其中包含直流分量从发射级经偏置电阻Rb流向基级，流向基级，在在Rb上产生所需要的负偏

10、压。上产生所需要的负偏压。B图，利用基级电流中包含的直流分量在基区体电阻图，利用基级电流中包含的直流分量在基区体电阻上产生的压降设置所需要的负偏压，优点，电路简单，上产生的压降设置所需要的负偏压，优点，电路简单，缺点，体电阻数值小，且不稳定，一般只在需要小的缺点，体电阻数值小，且不稳定，一般只在需要小的压降时采用。压降时采用。 C图，实质是直流电流反馈，电流中的高频经旁路电图，实质是直流电流反馈，电流中的高频经旁路电容滤掉，只有直流成分在容滤掉，只有直流成分在Re上产生压降。上产生压降。 高频电子线路高频电子线路 + VBBIB0RBCBLBIB0LB自给偏置电路自给偏置电路自给偏置效应自给偏

11、置效应 自给偏置电路中，未加输入信号时自给偏置电路中，未加输入信号时iB=0，则偏置电压也为零。，则偏置电压也为零。 当输入信号当输入信号幅度幅度加大时，加大时，iB脉冲增大，则直流分量脉冲增大，则直流分量 IB0 也增大，也增大，反向偏压随之增大。反向偏压随之增大。 这种偏置电压随输入信号幅度而变化的现象称为自给偏置效应。这种偏置电压随输入信号幅度而变化的现象称为自给偏置效应。 高频电子线路高频电子线路 + +VCCRB1CBLBRB2VBB分压式基极偏置电路分压式基极偏置电路 由于自给偏压效应，图中基极偏置电压动态值要比静由于自给偏压效应，图中基极偏置电压动态值要比静态值小。态值小。 高频

12、电子线路高频电子线路小结小结谐振功率放大器直流馈电电路：谐振功率放大器直流馈电电路：集电极：串馈、并馈集电极：串馈、并馈基极：自给偏压（只产生反偏压）、分压式基极：自给偏压（只产生反偏压）、分压式 高频电子线路高频电子线路3.4 丁类谐振功率放大器丁类谐振功率放大器主要要求：主要要求： 了解丁类谐振功放的工作原理了解丁类谐振功放的工作原理 高频电子线路高频电子线路一、提高功放效率的方法一、提高功放效率的方法提高功放效率的方法：提高功放效率的方法： )(21CtduiPCEC tuBEOVBBuBE(on) tiCO iCmaxVCCuc tuCEO1.1.减小减小2.2.减小减小 iC uCE

13、 丙类；丙类； 有限制有限制 各种高效率谐振功放的设计基础各种高效率谐振功放的设计基础, 如丁类如丁类要减小要减小PC 高频电子线路高频电子线路 tuBEOVBBuBE(on) tiCO iCmaxVCCuc tuCEO减小减小 iC uCE使放大器工作于使放大器工作于开关状态：开关状态：晶体管导通时晶体管导通时iC0 0 ，令，令uCE最小，最小，约为零（饱和导通）；约为零（饱和导通）；而当晶体管截止时而当晶体管截止时iC=0=0，uCE0 0 。因此，因此，iC uCE很小，理想情况很小，理想情况下效率可达下效率可达100% 。思路思路: 高频电子线路高频电子线路二、丁类谐振功率放大器二、

14、丁类谐振功率放大器+ui+ub1ub2+uoRLCL电压开关型丁类功放原理图电压开关型丁类功放原理图+VCCV1V2V1、V2 两管同类型两管同类型且特性相同且特性相同两管的激励电压两管的激励电压ub1和和ub2大小相等，极性相反。大小相等，极性相反。两管的负载是两管的负载是L、C、R L构成的串联谐振回路构成的串联谐振回路设设ui 为足够大的正弦波，为足够大的正弦波，则则两管轮流饱和导通两管轮流饱和导通。 高频电子线路高频电子线路+ui+ub1ub2+uoRLCL电压开关型丁类功放原理图电压开关型丁类功放原理图+VCCV1V2工作原理：工作原理：当回路调谐于输入信号频率，且当回路调谐于输入信号频率，且Q Q值足够高时，值足够高时， 负载负载R RL L上得上得到不失真的输出电压到不失真的输出电压 uo 。 tuAOVCCUCE(sat) tuoOiouo 高频电子线路高频电子线路丁类谐振功放中的两管均工作于丁类谐振功放中的两管均工作于开关状态开关状态，每管均，每管均为为半周导通、半周截止半周导通、半周截止。导通时，管压降约为零；截止时，管压降很大，但导通时，管压降约为零；截止时，管压降很大，但电流为零，因此管耗很小，功放效率很高。电流为零，因此管耗很小，功放效率很高。小结小结：丁类谐振功率放大器工作原理：丁