高频电子线路(第五章高频功率放大器)

1、1解：解：211uuuD1212DDuuuu11( )dDig S t u*22( )dDig S t u*1212( )( )dDdDiiig S t ug S t u*1( ( )( )dDgS tS t u2221122444(coscos3cos5)(coscos)35dmmgtttVtVt将上式展开，输出电流中的频率分量包括直流，2212,(2 -1),(1,2,3.)nnn第五章高频功率放大器电路性质：非线性放大器种类：丙类基础知识：折线分析法2本章的知识结构n5.1 概述n5.2 工作原理（重点）n5.3 功率放大器的折线分析法（重点）一定要彻底吃透一定要彻底吃透3本章知识的特点

2、n知识特点变量较多、题型非常灵活多变三极管不再单纯处于工作区必须熟练掌握折线法n学习方法一定要把教材177页/208页的波形图彻底理解先画图再做题，理清变量关系。熟练掌握的关系和表达式与cCicosmax4max(1 cos)Ccbmcig VcosBZBBcbmVVV5.1 概述n（1）使用高频功放的目的n（2）功率放大器使用中需解决的两个问题n（3）高频功率放大器的种类n（4）高频功放与小信号放大器的比较n（5）高频功放与低频功放的区别n（6）工作状态n（7）高频功放的主要技术指标5（1）使用高频功放的目的音频放大器调制器激励放大输出功率放大载波振荡器天线开关高频放大混频器中频放大与滤波解

3、调器音频放大器话筒本地振荡器扬声器变频器从图中可见，高频功放是无线发射机的重要组成部分从图中可见，高频功放是无线发射机的重要组成部分无线发射机无线接收机目的：放大高频大信号,使发射机末级获得足够大的发射功率。6（2）功率放大器使用中需解决的两个问题高效率输出高效率输出高功率输出高功率输出高频功率放大器和低频功率放大器的共同高频功率放大器和低频功率放大器的共同特点都是输出功率大和效率高。特点都是输出功率大和效率高。联想对比：联想对比：7（3）高频功率放大器的种类n谐振功率放大器（学习重点）特点是负载是一个谐振回路，功率放大增益可以很大，一般用于末级；不易于自动调谐。n宽带功率放大器（了解即可）特

4、点是负载是传输线变压器，可在很宽的频带内对高频信号进行功率放大；功率增益有限，一般用于中小功率级。8（4）高频功放与高频小信号放大器的比较）高频功放与高频小信号放大器的比较高频小信号高频小信号放大器放大器高频功放高频功放电路性质电路性质线性线性非线性非线性应用场合应用场合发射机送给功放的信号发射机送给功放的信号接收机天线送来的信号接收机天线送来的信号发射机末端发射机末端放大器类型放大器类型甲类甲类丙类丙类集电极输出波形集电极输出波形与输入信号一致与输入信号一致余弦脉冲余弦脉冲设计的目的设计的目的信号波形放大、传输信号波形放大、传输将电源的能量尽可能将电源的能量尽可能以信号的形式输出以信号的形式

5、输出最关心的指标最关心的指标电压增益电压增益效率效率9iCvBtooiCtVBZ相同之处相同之处：它们放大的信号均为高频信号，而且放大器的负它们放大的信号均为高频信号，而且放大器的负 载均为谐振回路。载均为谐振回路。不同之处不同之处：谐振功率放大器谐振功率放大器波形图波形图小信号谐振放大器小信号谐振放大器波形图波形图iCQvBtooiCt（4）高频功放与高频小信号放大器的比较）高频功放与高频小信号放大器的比较10激励信号幅度大小不同；激励信号幅度大小不同； 放大器工作点不同；放大器工作点不同；晶体管动态范围不同。晶体管动态范围不同。（5）高频（谐振）功放与低频功放的区别）高频（谐振）功放与低频

6、功放的区别低频功放低频功放高频功放高频功放工作频率工作频率音频音频射频射频应用场合应用场合接收机末端接收机末端发射机末端发射机末端负载负载纯电阻纯电阻LC谐振回路谐振回路放大器类型放大器类型甲类或乙类甲类或乙类丙类丙类相同之处相同之处：要求输出功率大、效率高。要求输出功率大、效率高。不同之处不同之处：工作频率、相对频宽、放大器负载、放大器的工工作频率、相对频宽、放大器负载、放大器的工作状态不同。作状态不同。11（6）工作状态）工作状态三极管三极管四种工作状态四种工作状态 根据正弦信号整个周期根据正弦信号整个周期内三极管的导通情况划分内三极管的导通情况划分乙类：乙类：导通角等于导通角等于180甲

7、类：甲类：一个周期内均导通一个周期内均导通甲乙类：甲乙类：导通角大于导通角大于180丙类：丙类：导通角小于导通角小于18012（6）工作状态）工作状态表2-1 不同工作状态时放大器的特点 工作状态 半导通角 理想效率 负 载 应 用 甲类 c=180 50% 电阻 低频 乙类 c=90 78.5% 推挽，回路 低频，高频 甲乙类 90c180 50%h78.5% 推挽 低频 丙类 c90 h78.5% 选频回路 高频 丁类 开关状态 90%100% 选频回路 高频 功率放大器一般分为甲类、乙类、甲乙类、丙类等工功率放大器一般分为甲类、乙类、甲乙类、丙类等工作方式，为了进一步提高工作效率还提出了

8、丁类与戊类放作方式，为了进一步提高工作效率还提出了丁类与戊类放大器。大器。低频功率放大器的负载为无调谐负载，工作在甲类或乙低频功率放大器的负载为无调谐负载，工作在甲类或乙类工作状态；类工作状态； 谐振功率放大器通常用来放大窄带高频信号谐振功率放大器通常用来放大窄带高频信号( (信号的通信号的通带宽度只有其中心频率的带宽度只有其中心频率的1%1%或更小或更小) )，其工作状态通常选为其工作状态通常选为丙类工作状态丙类工作状态( ( c c9090 ) )，为了不失真的放大信号，它的负，为了不失真的放大信号，它的负载必须是谐振回路。载必须是谐振回路。13（7）高频功放的主要技术指标n主要指标：输出

9、功率效率（将电源能量转换成输出信号能量的能力）n大家应当了解的工程指标谐波场强n20的场强与0的场强之比小于万分之二n在发射机1km处20的场强小于50(uV/m)谐波功率（小于25mW）145.2 谐振功率放大器工作原理n5.2.1 获得高效率所需要的条件n（1）为什么谐振功率放大器要处于丙类？P记直流电源输出功率为oP功放输出交流信号的功率为cP晶体管集电极消耗的功率为ocPPP根据能量守恒定律，有oococPPPPPh效率不难看出，设法降低不难看出，设法降低Pc可以提高功放的效率可以提高功放的效率!15Pc与iC和vC的关系+vC -iCPc的瞬时功率为iC和vC的乘积。16甲类、乙类、

10、丙类放大器的演示17为什么在丙类时Pc 最小?可见丙类放大器的Pc最小，效率最高。18直流电源直流电源VCC给出的能量储存在电容给出的能量储存在电容C之中。之中。高频功放提高效率的途径：n（1）工作在丙类工作状态；n（2）在（1）的前提下， iC最大， vC最小（二者倒相）。19（2）谐振功放的基本电路CvBv为什么必须以为什么必须以LC回路作为负载？回路作为负载？首先，为了提高功首先，为了提高功放效率，在基极回放效率，在基极回路加入了反向偏置路加入了反向偏置电压电压VBB，从而使，从而使放大器处于丙类。放大器处于丙类。因此集电极输出的波形不再是余弦信号，而是余弦脉冲。因此集电极输出的波形不再

11、是余弦信号，而是余弦脉冲。20vBBZViC近似为近似为vBBZViCCi)(0BZBVv 当()()cBBZBBZg vVvV当”后的截止电压是晶体管特征“折线化BZV2cg 是跨导（即第 段折线的斜率）（2）谐振功放的基本电路tVVvbmBBBcos设考虑在流通角内考虑在流通角内)cos(BZbmBBcCVtVVgi得21余弦脉冲可以看作是多个频率分量的叠加tiC也是周期信号显然CiC0cm1cm2cmncoscos 2cosCiIItItIn ttt)(cos1应该输出的波形tIcmt0CI直流分量tIcm2cos2叠加后的结果可以看成是这些波形的Ci22通过LC回路,滤去无用分量，只留

12、下Icm1cost分量23回路失谐可能造成什么后果?n从输出信号和三极管两个角度来分析对输出来说，如果LC回路失谐，相当于滤波器的中心频率偏移，会使有用频率幅度降低，而使无用频率得到放大，从而使输出波形产生失真；对三极管来说，如果LC回路失谐，根据第三章知识，则LC的导纳变大（阻抗变小），使回路电流增大，而且电压集中在三极管上，三极管可能由于功率过大而烧毁。24（3）电路图中各变量关系及波形分析分析第一步：输入信号有反向偏置电压，从而输出为余弦脉冲分析第一步：输入信号有反向偏置电压，从而输出为余弦脉冲BBVbvBvvBBZViCBBVt0t0iC tBvbmV输入信号振幅记为25分析第二步：把

13、集电极余弦电流脉冲看成一系列电流源的叠加分析第二步：把集电极余弦电流脉冲看成一系列电流源的叠加Ci0等效0CItIcmcos1tIcm2cos2BBVbvBvCi为了分析更清晰，先假设没有抽头为了分析更清晰，先假设没有抽头由于由于LC的选频作用的选频作用ovtVomcosovCCV26BBVbvBvCi分析第三步：分析第三步：VCC减去减去vo得到集电极电压得到集电极电压vCovtVomcosCvttVVvVvomCCoCCCcosCCVCCVovvC)(o振幅的振幅vVVvomcmC27vB、iC、vC的相位关系28 VB Z VB B t VC C t t t iB iC VC Vc m

14、Vc m Vb m VB BvCv分析第四步：把输入信号，集电极电流，集电极电压对齐画出分析第四步：把输入信号，集电极电流，集电极电压对齐画出29 t 或电压 电流 VBZ o iCmax vCmin iC c vC Vcm VCC iC vc vBmax 2 VBB vB Vbm vb 232 25(b) CvCvBvCi有阴影的波形为分析第五步：把输入信号，集电极电流，集电极电压分析第五步：把输入信号，集电极电流，集电极电压画到同一个坐标中（从图中可以读出很多关系）画到同一个坐标中（从图中可以读出很多关系）可以看出，可以看出，vBmax最大时，最大时，iC最大值最大值iCmax，vC最小值

15、最小值vCmin3031晶体管内部特性：Ci)(0BZBVv 当)(BZBBZBCVvVvg当外部电路关系：cosBBBbmvVVt tVVvcmCCCcos（4）对2个问题的解释n问题一（可能会引起同学们困惑的问题）为什么iC的波形时有时无,而输出的波形vo却能是连续的?n问题二（有的题目已知条件不给c,而解题中又需要c ）半流通角c通常取多大比较合适?32问题一：为什么iC的波形时有时无,而输出的波形vo却能是连续的?n如果能从频谱的角度来理解最好，即iC是有很多余弦分量相加而成的，经过滤波器将其他分量滤除，剩下的自然是一个基频余弦分量Icm1cost。n另外一种理解方法是：LC具有储能作

16、用，当iC为0时，由于C上电压不能突变，所以在LC之间来回充放电。3334LC回路能量转换过程回路能量转换过程回路的这种滤波作用也可从能量的观点来解释。回路的这种滤波作用也可从能量的观点来解释。回路是由回路是由L、C二个储能元件组成。二个储能元件组成。 由于这种周期性的能量补充，所以振荡回路能维持振由于这种周期性的能量补充，所以振荡回路能维持振荡。当补充的能量与消耗的能量相等时，电路中就建立起荡。当补充的能量与消耗的能量相等时，电路中就建立起动态平衡，因而维持了等幅的正弦波振荡。动态平衡，因而维持了等幅的正弦波振荡。 + C + + ic L + iL （1 1）截止进入导通时：）截止进入导通

17、时：L L的电流不能突的电流不能突变，对变，对C C充电。直流电源充电。直流电源VCC给出的能量给出的能量储存在电容储存在电容C之中。之中。（2 2）晶体管截止：）晶体管截止：C C上电压不能突变，上电压不能突变，通过通过L L进行放电。进行放电。问题二：半流通角c通常多大合适?n如果c取值过大，趋向甲类放大器，则效率太低；n如果c取值过小，效率虽然提高了，但输出功率的绝对值太小（因为iC脉冲太低）；n这是一对矛盾，根据实验折中，人们通常取070c3536P记直流电源输出功率为oP功放输出交流信号的功率为cP晶体管集电极消耗的功率为ocPPP根据能量守恒定律，有5.2.2 功率关系和效率5.2

18、.2 功率关系和效率余弦电流脉冲iC可分解为傅里叶级数：C0cm1cm2cmncoscos 2cosCiIItItIn t/20/21( )TCCTIi d tT根据级数傅里叶原理/2/21,( )TCCCTPVid tT而根据电路原理 电源输出功率/2/21( )TCCCTVi d tT0CCCVIP分析电源输出功率第一步 :37:oP第二步 分析输出功率0CItIcmcos1tIcm2cos2ovtVcmcosov画出回路谐振时的等效电阻将pRLCpRopPR可以看出输出功率 为上消耗的功率212cmopVPR023,CcmcmILIIC另外 考虑将全部被 短路，、等分量被 短路tIRcm

19、pcos1上的电流为2111122oocmcmcmpPPV IIR又可写成38:ch第三步 分析效率11001122cmcmocmcmcCCCCCCV IPVIPVIVIh记为tCCVovvCcmVCCVCCCvV它体现了 的振幅对这个电压范围利用的程度称为集电极电压利用系数。1012cmCII1()()ccg仅与有关 后面将给大家证明 ，可记为11()2cg39集电极电压利用系数波形系数)(1cg40谐振功放的特点n（1）放大高频大信号，属于非线性工作状态；n（2）基极偏置为负值， c90，丙类n（3）电流脉冲是尖顶余弦脉冲；n（4）负载是LC谐振回路。5.3 功率放大器的折线分析法n5.3

20、.1 晶体管特性曲线理想化及表达式 折线法是将电子器件的特性曲线理想化，用一组折折线法是将电子器件的特性曲线理想化，用一组折线代替晶体管静态特性曲线后进行分析和计算的方法。线代替晶体管静态特性曲线后进行分析和计算的方法。 对谐振功率放大器进行分析计算，关键在于求出电对谐振功率放大器进行分析计算，关键在于求出电流的直流分量流的直流分量IC0和基频分量和基频分量Icm1。41 理想化折线 （虚线） iC gc vB 0 VBZ iC 过压区 临界线 欠压区 vB vC 0 (a) (b) gcr 421、输出特性折线化 iC 过压区 临界线 欠压区 vB vC 0 gcr 理想化折线 （虚线） 则

21、临界线方程可写为则临界线方程可写为 iC=gcrvC其中其中gcr临界线的斜率，临界线的斜率，431)1)欠压工作状态欠压工作状态： 集电极最大点电流在临界线的右集电极最大点电流在临界线的右方，交流输出电压较低且变化较大。方，交流输出电压较低且变化较大。 在非线性谐振功率放大器中，常常根据集电极电流是否在非线性谐振功率放大器中，常常根据集电极电流是否进入饱和区，将放大区的工作状态分为三种：进入饱和区，将放大区的工作状态分为三种：3)3)临界工作状态临界工作状态： 是欠压和过压状态的分界点，是欠压和过压状态的分界点， 集电极最大点电流正好落在临界线上。集电极最大点电流正好落在临界线上。2)2)过

22、压工作状态过压工作状态： 集电极最大点电流进入临界线之集电极最大点电流进入临界线之左的饱和区，交流输出电压较高且左的饱和区，交流输出电压较高且变化不大。变化不大。 iC 过压区 临界线 欠压区 vB vC 0 gcr 理想化折线 （虚线） 442、转移特性折线化 理想化折线 （虚线） iC gc vB 0 VBZ (a) 2cg 是跨导（即第 段折线的斜率）Ci)(0BZBVv 当()()cBBZBBZg vVvV当45!不是一回事与一定要注意crcgg 理想化折线 （虚线） iC gc vB 0 VBZ iC 过压区 临界线 欠压区 vB vC 0 (a) (b) gcr 0iC tmaxC

23、i在第四章的折线分析法中我们已经得到在第四章的折线分析法中我们已经得到)cos(BZbmBBcCVtVVgibmV从括号中提出)(cosbmBZBBbmcCVVVtVgi (coscos)Ccbmcig Vt(coscos)(1 cos)(1 cos)ccbmcctg V从第四章可知它为从第四章可知它为iCmaxmax(coscos)(1 cos)cCcti462c根据傅里叶级数原理C0cm1cm2cmncoscos 2cosCiIItItIn t0C1()2CIi dtccc0Cmaxcsincos(1cos)CIiccc0Cmaxccoscos1() ()21cosCtIidt表达式带入把

24、上页求出的Ci算出此定积分ci0Cmax0()cc 仅与有关记为47同理可得同理可得0max01maxmax()()CCccmCccmnCncIiIiIi 1max1110max00()()()()()cmCccccCCccIigIi 可以看出前面所分析的只与有关其中：其中：)cos1)(1(sincoscossin2)()cos1(sincos)()cos1(cossin)(210ccccccnccccccccccnnnnn要求掌握要求掌握不要求掌握不要求掌握011235265()()()ccccPPg 对于特定的可以通过查教材/的附录表查出、()nc 电流分解系数48c对高频谐振功放效率的

25、影响余弦脉冲的分解系数余弦脉冲的分解系数 n 2.0 1.0 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 20 40 60 80 100 c 1 0 180 120 160 1 0 0 1 2 3 140 11()2ccgh0121CcmIImax1max0()12()CcCcii 10()12()cc 10(),()cc 可见越大 效率越高10()0,()0,ccc 是最大但输出功率为 显然不行49c对高频谐振功放效率的影响余弦脉冲的分解系数余弦脉冲的分解系数 n 2.0 1.0 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 20 40 60 80 100 c 1 0 180 120 160

26、1 0 0 1 2 3 140 o1120(),cc 时最大 输出功率最大但接近甲类放大器 效率太低。o70c为了兼顾二者通常取。o2260cos2,2ccmIt从图中还可以看出时最大，即的振幅取到最大值。利用这一特点若将谐振回路中心频率调到，就可把功率放大器改装成倍频器。5022211max1111()222ocmcmcmpCcpPV IIRiR 51max12V251A65 ,?CCpCcocVRiP Ph已知，负载电阻，求例例5.1解：解：2211max1111()222ocmcmcmpCcpPV IIRiR 带入数值，带入数值，21(1 0.414)252.14W2oP 0max0()

27、12 0.2362.83WCCCCC CcPVIV i 2.1475.6%2.83ocPPh525.3.3 高频功放动态特性及负载特性高频功放动态特性及负载特性1.动态特性 高频放大器的工作状态是由负载阻抗高频放大器的工作状态是由负载阻抗Rp、激励电压、激励电压vb、供电电压供电电压VCC、VBB等等4个参量决定的。个参量决定的。 为了阐明各种工作状态的特点和正确调节放大器，就为了阐明各种工作状态的特点和正确调节放大器，就应该了解这几个参量的变化会使放大器的工作状态发生怎应该了解这几个参量的变化会使放大器的工作状态发生怎样的变化。样的变化。 在考虑了负载的作用后，所获得在考虑了负载的作用后，所

28、获得vC、 vB与与iC的关系曲的关系曲线叫做动态特性曲线线叫做动态特性曲线 。 最常用的是当最常用的是当vC、 vB同时变化时，同时变化时，iCvC关系的动态关系的动态特性曲线特性曲线 。（又称。（又称）BBVbvBvCiovcoscmVtCvCCVtVVvVvcmCCoCCCcosBvt0tBZVBBVBvCicosBBBbmvVVt 则bmVtcos,消去联立二式CCCBBBbmcmVvvVVV 得531.动态特性外部电路关系负载线的表达式CCCBBBbmcmVvvVVV t0tBZVBBVBvCicg斜率,()CcBBZig vV则在工作区内代入代入)(:线称为负载线这个线性关系画出的

29、直必须保持的线性关系与就得到了在工作区内CCvi)(BZcmCCCbmBBcCVVvVVVgi)(bmBZBBcmCCCcmbmcCVVVVVvVVgi整理后得负载线的斜率负载线的截距(cos)bmCcCCCcmccmVigvVVV 还可写成54画出负载线(cos)bmCcCCCcmccmVigvVVV dg记为负载线的斜率,0V负载线的截距记为CvCiCCV0VCCVV 0dgBv不同的,BCCviv这样只要在工作区内 任意给定一个就可以找出它对应的和关系。波形帮助大家理解变量和画出我们在这张图画上还可CCviiCt三极管工作三极管工作三极管截止三极管截止55()CdCoigvV负载线的Q点

30、（注意是虚拟的）CvCCV0VCi)(bmBZBBcmCCCcmbmcCVVVVVvVVgiCCV该点的横坐标显然是点Q点纵坐标得出带入上式将QVvCCC,BZBBcCQVVgI都无关！、与，点坐标为即cmbmpBZBBcCCVVRVVgVQ,pbmcmRVVQ即、无论如何变化 负载线延长线都会经过 点。5690t虚拟电流57CvCiCCV0VdgBv不同的iCt三极管工作三极管工作三极管截止三极管截止负载线的A点点A0t当minmax:CCCCcmBBBBbmvvVVAvvVVBCCvi此时v 最大，最小， 最大第三次作业n教材P241/P272页n习题5.2(6.2)n习题5.3(6.3)

31、n习题5.4(6.4)58对负载线的简要复习程：负载线表达式的推出过(1),cosCBBCvvtvv分别写出 和 的表达式消去得到表达式(2)CBCCiviv带入表达式即得到的表达式的形式表达式写成将)(3)0VvgiviCdCCCcmbmcdVVgg其中负载线斜率0()()BBBZCCCcmbmVVvVVVV负载线在横轴轴 截距(cos)CCcmcVV59从“时间t”的角度画出并理解负载线tiCvCCCV工作区工作区截止区截止区工作区工作区截止区截止区tCitiCvCCCV工作区工作区截止区截止区工作区工作区截止区截止区vCtVCCvCtVCCvCtVCCvCtVCCvCtVCCvCiC60

32、例题5.2n一高频谐振功放,已知n求：012V200mA2W0.9CCCCoViIP， 脉冲的直流分量，输出功率，集电极电压利用系数1(1)?(2)?(3)?cpcmcPRIh电源输出功率 、功放效率、功放的负载输出的基频电流分量振幅半流通角61例题5.2(解)30(1) 12 200 102.4(W)CCCPVI283.3%2.4ocPPh212cmopVPR又cmCCVV根据集电极电压利用系数定义12 0.910.8(V)cmCCVV2210.81129.16()222cmpoVRP62例题5.2(解)110.8(2) 0.37(A)370(mA)29.16cmcmpVIR110370(3

33、) ()1.85200cmcCIgI波形系数1235/2655.1(6.1)()1.85cPPg查教材的附录表，可知若使oo49 (50 )c需或63程：负载线表达式的推出过(1),cosCBBCvvtvv分别写出 和 的表达式消去得到表达式(2)CBCCiviv带入表达式即得到的表达式的形式表达式写成将)(3)0VvgiviCdCCCcmbmcdVVgg其中负载线斜率0()()BBBZCCCcmbmVVvVVVV负载线在横轴轴 截距(cos)CCcmcVV64652. 负载特性 如果如果VCC、VBB、Vbm 3个参变量不变，则放大器的工个参变量不变，则放大器的工作状态就由负载电阻作状态就由

34、负载电阻Rp决定。此时，放大器的电流、输出决定。此时，放大器的电流、输出电压、功率、效率等随电压、功率、效率等随Rp而变化的特性，就叫做放大器的而变化的特性，就叫做放大器的负载特性。负载特性。pcmbmccmbmcdRIVgVVgg1负载线的斜率有关、的斜率与一般不变，可见负载线pcmbmcRIVg1不变。、对放大器的影响，先设我们先分析1cmbmpIVR绝对值减小。增大时，负载线斜率的则可以看出pR放大器的三种工作状态之CiCCV0VdgmaxBvmax()()Bv当线 蓝色 与负载线 红色 相交与工作区时压状态”。我们称放大器处于“欠幅还没有到达最大值。因为此时的输出电压振。则输出振幅还可

35、以加大减小如果负载线斜率绝对值,CviCtCi欠压状态的66放大器的三种工作状态之CvCiCCV0Vmaxmax()()BBvv当线 蓝色 与负载线 红色 相交与的拐点时界状态”。我们称放大器处于“临。再大就进入饱和区了饱和区和工作区的边界此时输出电压振幅到达)(会降低。负载线的斜率绝对值就增大当,pRmaxBviCtCi临界状态的67临界状态的特点(1)n往往利用这些特点来解题。tiCvCCCVcmV三极管就会进入饱和区最小值就会小于再增大如果,CsatCcmVvVCsatCCVvvmin,的最小值从图上可以读出对于临界状态)(集电极饱和电压CsatV)(cmCCCsatcmVVVV做题时常

36、用此式求因此有68临界状态的特点(2)CvCimaxBviCtmaxCimaxmin5.2.2( )CCCCbiivv从教材图可知时CsatCVvmin,临界状态时而我们上面讲到)(minCsatCVv也是crgmaxCCsatcriVg求出和量关系可通过临界状态时利用上述变做题时常用此方法做题时常用此方法minmaxCCsatCcrvVig求出和或通过69放大器的三种工作状态之CvCiCCV0Vmax()()BEv当线 蓝色 与负载线 红色 延长线相交于饱和区时压状态”。我们称放大器处于“过使三极管进入饱和区大此时的输出电压振幅过,会更加降低。负载线的斜率绝对值就继续增大当,pRmaxBvi

37、Ct出现了凹顶过压状态的Ci三极管工作区三极管工作区三极管饱和区三极管饱和区70三种状态的波形汇总 iC iC 3 2 1 Im 0 180 90 半导通角 t B A C D 3 2 1 负载增大 vB max VCC Q vC min Vcm 1.欠压状态 2.临界状态 3.过压状态 Rp Vcm Vcm 再过渡到过压状态状态功放由欠压过渡到临界的增大随着,pR指的是输出电压的振幅压的欠压或过压所谓的可以看出的波形从左边,Cv71Cv,CCcBBBZpbmcmpbmcmQVgVVRVVRVVQ点坐标为，与、都无关！即、无论如何变化 负载线延长线都会经过 点0V功放随时间变化的Flash演示

38、72例题5.3n一高频谐振功放处于临界状态,且已知n求AiVAgCcr2 . 1/5 . 0max，饱和临界线斜率247010oCCCCMVVPW，功率管最大集电极耗散功率(1)?(2)?(3)?ocpPPRh电源输出功率 、输出功率 、功放效率功放的负载功率管在此参数下工作会不会烧毁73例题5.3(解)0 ) 1 (CCCIVP 0max0()CCcIi 而max0()CC CcPV i 070 ,()0.253oCc 查表可知max0()24 1.2 0.2537.3()CC CcPV iW 112ocmcmPV I所以要分别求出均未直接给出和而已知,1cmcmIV74例题5.3(解)cm

39、V先求cmVCvCimaxBviCtmaxCi)(minCsatCVv也是crgCCVmincmCCCVVv从图中可以看出maxminCCcrivg从图中还可看出)(6 .215 . 02 . 124maxVgiVVcrCCCcm75例题5.3(解)cm1I再求1max1()cmCcIi 170 ,()0.436occ 查表可知1max1()1.2 0.4360.52( )cmCcIiA 11121.6 0.525.6()22ocmcmPV IW5.676.7%7.3ocPPh76例题5.3(解)(5 .4152. 06 .21 )2(1cmcmpIVR(3) 7.35.61.7()10()c

40、oCMPPPWPW功率管不会烧毁77功放的负载特性（即功放的负载特性（即Rp变化对功率和效率的影响）变化对功率和效率的影响）vBmaxiCvCIcm1IC0VcmRp欠压区欠压区过压区过压区临界态临界态过渡时功放从欠压向临界状态增大当,pR略有下降但没有凹顶弦脉冲的波形始终是标准的余max),(CCii0max01max()CCccmCcIiIi 都略有下降和10cmcII1cmpcmIRV会基本呈线性上升cmV的波形出现凹顶Ci过渡时功放从临界向过压状态继续增大当,pR01CcmII使和都迅速下降)(,停止工作区由于三极管进入了饱和同时缓慢上升趋于的限制受到输出电压振幅,CCCCcmVVV7

41、8功放的负载特性（即功放的负载特性（即Rp变化对功率和效率的影响）变化对功率和效率的影响）Icm1IC0VcmRp欠压区欠压区过压区过压区临界态临界态Rp欠压区欠压区过压区过压区临界态临界态chP=Pc在欠压区向临界过渡时,1而线性上升基本不变由于cmcmVI11,2ocmcmPIV输出功率线性上升Po略有下降电源输出功率,CC0VIPcocPPh效率基本呈线性上升coPPP三极管消耗功率基本呈线性下降在临界向过压变化时迅速下降而基本不变由于1,cmcmIV11,2ocmcmPIV输出功率迅速下降C0CC,PI V电源输出功率迅速下降coPPP三极管消耗功率平缓下降,ocPPh刚过临界态时 由

42、于没有下降的快 所以效率略有上升,pocRPh但随着的进一步增加下降的速度加快 效率略有下降79三种状态的小结（欠压状态特点） 欠 压 过 压 0 临界 Icm 1 IC 0 Vcm Rp 0 hc P= Po Pc 欠 压 过 压 临界 Rp 欠压状态的功率和效率都比较低，集电极耗散功欠压状态的功率和效率都比较低，集电极耗散功率也较大，输出电压随负载阻抗变化而变化，因此较率也较大，输出电压随负载阻抗变化而变化，因此较少采用。但少采用。但晶体管基极调幅，需采用这种工作状态。晶体管基极调幅，需采用这种工作状态。80三种状态的小结（临界状态特点） 欠 压 过 压 0 临界 Icm 1 IC 0 V

43、cm Rp 0 hc P= Po Pc 欠 压 过 压 临界 Rp 临界状态的特点是临界状态的特点是输出功率最大，效率也较高输出功率最大，效率也较高，比最大效，比最大效率差不了许多，可以说是率差不了许多，可以说是最佳工作状态最佳工作状态，发射机的末级常，发射机的末级常设计成这种状态，在计算谐振功率放大器时，也常以此状设计成这种状态，在计算谐振功率放大器时，也常以此状态为例。态为例。81三种状态的小结（过压状态特点） 欠 压 过 压 0 临界 Icm 1 IC 0 Vcm Rp 0 hc P= Po Pc 欠 压 过 压 临界 Rp 过压状态的优点是，当负载阻抗变化时，输出电压比较平过压状态的优

44、点是，当负载阻抗变化时，输出电压比较平稳且幅值较大，稳且幅值较大，在弱过压时，效率可达最高在弱过压时，效率可达最高，但输出功率，但输出功率有所下降，发射机的中间级、有所下降，发射机的中间级、集电极调幅级常采用这种状集电极调幅级常采用这种状态态。82 掌握负载特性，对分析集电极调幅电路、基极调幅电掌握负载特性，对分析集电极调幅电路、基极调幅电路的工作原理，对实际调整谐振功率放大器的工作状态和路的工作原理，对实际调整谐振功率放大器的工作状态和指标是很有帮助的。指标是很有帮助的。5.3.4 各极电压对工作状态的影响各极电压对工作状态的影响增大时仅其他条件都不变是前面我们一直在讨论的pR,变小负载线斜

45、率绝对值逐渐增大功放随着,pR功放的工作状态从欠压临界过压?,时会怎样呢而改变电源或信号电压不变如果我们保持pR下面我们将分别讨论对功放状态的影响其他条件不变CCV,对功放状态的影响其他条件不变bmV,对功放状态的影响其他条件不变BBV,831.其他条件不变,VCC改变对工作状态的影响 欠压 过压 临界 iC1 iC2 iC3 iC4 iC5 iC eb ec VCC5 VCC3 VCC1 VC1 VC2 VC3 VC4 VC5 欠压 临界 过压 CvmaxBvCi保持不变负载线斜率不变和由于cmbmccmbmVVgVVdg,负载线平行左移由大变小时当,CCV功放从欠压临界过压84bmBZBB

46、cmCCVVVVVV0截距1.其他条件不变,VCC改变对工作状态的影响负载线平行右移由小变大时当反过来,CCV功放从过压临界欠压CCV临界临界过压区过压区欠压区欠压区0CI1cmI851.其他条件不变,VCC改变对工作状态的影响 0 0 (a) (b ) 欠 压 状 态 过 压 状 态 VC C 欠 压 状 态 过 压 状 态 VC C IC 0 Icm 1 Po P= Pc P i 0CCCIVP 2112opcmPR I862.其他条件不变,Vbm改变对工作状态的影响 iC vC VCC 0 VC4 VC3 VC2 VC1 t Q cosBBBbmvVVt maxBBBbmvVV max,bmBVv当由小变大时也由小变大max()Bv小max()Bv略大功放先欠压再临界max()Bv更大max()Bv最大最后进入过压872.其他条件不变,Vbm改变对工作状态的影响0CIbmV临界临界欠压区欠压区过压区过压区1cmI88t0tBZVBBVBvCi2.其他条件不变,Vbm改变对工作状态的影响 (a) 过压状态 欠压状态 Vbm IC0