第3章高频谐振放大器

1、第3章 高频谐振放大器 第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 2 3.1 高频小信号放大器高频小信号放大器 3.2 高频功率放大器的原理和特性高频功率放大器的原理和特性 3.4 高频功率放大器的实际线路高频功率放大器的实际线路 第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 33.1 高频小信号放大器高频小信号放大器 高频小信号谐振放大器的功用就是高频小信号谐振放大器的功用就是放大各种无线电设放大各种无线电设备中的高频小信号备中的高频小信号,以便作进一步的变换和处理。以便作进一步的变换和处理。 高频小信号放大器按频带宽度可以分为高频小信号放大器按频带宽度可以分为窄带放大器窄带放大器和和宽带放大器宽带

2、放大器。 按有源器件可以分为分立元件为主的按有源器件可以分为分立元件为主的高频放大器高频放大器和以和以集成电路为主的集成电路为主的集中选频放大器集中选频放大器。 对高频小信号放大器的主要要求是：对高频小信号放大器的主要要求是： （1）增益要高；）增益要高； （2）频率选择性要好；）频率选择性要好； （3）NF要小；要小； （4）工作稳定可靠；）工作稳定可靠；第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 43.1.1 高频小信号谐振放大器的工作原理高频小信号谐振放大器的工作原理电路和交流等效电路电路和交流等效电路RL2L3C14VRb1Rb2CbReCe(a)5RL2LC5V(b)431 图图 3 1

3、 高频小信号谐振放大器高频小信号谐振放大器 (a) 实际线路实际线路; (b) 交流等效电路交流等效电路 第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 53.1.2 放大器性能分析放大器性能分析1 晶体管的高频等效电路晶体管的高频等效电路rbbUbe.CgmUbe.Ycebeceb(a)C 图 3 2 (a) 晶体三极管混等效电路 图中图中,bebcCCCC第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 6Ube.YoebeceYieYreUce.YfeUbeUce.IbIcUbe.YoebeceYieYreUce.YfeUbeUce.IbIcbieberececfebeoeceIY UY UIY UY U

4、2 晶体管共射接法的高频等效电路晶体管共射接法的高频等效电路-Y参数等效电路参数等效电路Y参数方程：参数方程：Yie: 输出端交流短路时，输入导纳输出端交流短路时，输入导纳 Yoe: 输入端交流短路时，输出导纳输入端交流短路时，输出导纳Yfe: 输出端交流短路时，正向传输导纳输出端交流短路时，正向传输导纳Yre: 输入端交流短路时，反向传输导纳输入端交流短路时，反向传输导纳0/cebebUIU0/bececUIU0/cebecUIU0/becebUIU 图 3 2 (b) 晶体三极管Y参数等效电路 (3 5a) (3 5b) 第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 7 在忽略在忽略rbe及满足

5、及满足CC的条件下的条件下, Y参数与混参数与混参数之参数之间的关系为间的关系为bburebbmfebbmbboebbierCjCjYrCjgYrCjgrCjCjYrCjCjY111 (3 1)(3 2) (3 3) (3 4) 第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 82 放大器的性能参数放大器的性能参数 忽略管子内部的反馈忽略管子内部的反馈, 即令即令Yre =0, 由图由图3 3可得可得ISYSUb.Ib.YieUc.YreUc.YfeUb.Ic.YLYoe.图 3 3 图3 1高频小信号放大器的高频等效电路 cLcbSSbUYIUYII(3 6a) (3 6b) 第第3章高频谐振放大器

6、章高频谐振放大器 9高频小信号放大器的主要性能指标高频小信号放大器的主要性能指标(1)电压放大倍数电压放大倍数KISYSUb.Ib.YieUc.YreUc.YfeUb.Ic.YLYoe.(3) 输出导纳输出导纳YoieSfereoeIccoYYYYYUIYS0 (3 9) fecoeLbferebiieoeLbYUKYYUY YIYYYYU (2) 输入导纳输入导纳Yi (3 7) (3 8) (4) 通频带通频带B 0.707与矩形系数与矩形系数K 0.1 通频带通频带B 0.707为为 LoQfB707. 0(3 10) 第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 10矩形系数矩形系数K 0.

7、1为为 0199 995.rK 第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 113.1.3高频谐振放大器的稳定性高频谐振放大器的稳定性 1 放大器的稳定性放大器的稳定性 反向传输导纳反向传输导纳Yre引入的输入导纳引入的输入导纳, 记为记为Yir。 忽略忽略 r bb的影响的影响, 则由式则由式(3 3)、 (3 4)有有 uremfeCjYgY将将Yoe归入负载中归入负载中, 并考虑谐振频率并考虑谐振频率0附近情况附近情况, 有有00000(12)(12)(12)oeLLLLumumirLLLLYYCGj QjC gC gYjGj QGj Q (3 11) 则 第第3章高频谐振放大器章高频谐振放

8、大器 12第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 132. 提高放大器稳定性的方法提高放大器稳定性的方法 一是从晶体管本身想办法，一是从晶体管本身想办法，减小其反响传输导减小其反响传输导纳纳Yre 。 二是从电路上设法消除晶体管的反向作用，使它二是从电路上设法消除晶体管的反向作用，使它单向化，具体方法有单向化，具体方法有中和法中和法和和失配法失配法。中和法：中和法：通过在晶体管的输出端和输入端之间引入一个通过在晶体管的输出端和输入端之间引入一个附加的外部反馈电路（中和电路）来抵消晶体管内部此附加的外部反馈电路（中和电路）来抵消晶体管内部此参数参数Yre的反馈作用。的反馈作用。第第3章高频谐振放

9、大器章高频谐振放大器 14N2N1CeCnCb1EcUn.Uc.(a)CbVcbcbnncbCNNCLLCLjCjLjCj212120010011则中和条件为则中和条件为 (3 12) 根据电桥平衡有根据电桥平衡有 图 3 5 (a) 中和电路(a)第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 15L1L2Uc.CnUo.EcV2(b)V1图 3 5 中和电路(b)某收音机实际电路第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 16失配法通过增大负载导纳，进而增大总回路导纳，使输出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，对输入端的影响也就减小。电路失配，输出电压相应减小

10、，对输入端的影响也就减小。失配法是牺牲增益来换取电路的稳定。失配法是牺牲增益来换取电路的稳定。V1V2YSYLYi YieYo YobYfbYrbYib 图 3 6 共发共基电路第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 17DR3R1R4R2G2G1S EcuoCSRSV 图 3 7 双栅场效应管调谐放大器 第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 18小信号单极调谐放大器的谐振电压增益为小信号单极调谐放大器的谐振电压增益为第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 19第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 20解：解：第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 21第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大

11、器 223.1.4多级谐振放大器多级谐振放大器 1多级单调谐放大器多级单调谐放大器多级单调谐放大器的谐振频率相同多级单调谐放大器的谐振频率相同, 均为信号的中心频率。均为信号的中心频率。 nKKKK002010 (3 13) 211a(3 14)2/2)1 (nna(3 15) 随着随着n的增加，总带宽将减小，矩形系数有所改善的增加，总带宽将减小，矩形系数有所改善第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 233. 参差调谐放大器参差调谐放大器 C2C1AGCG2G1DVSEcC3 图 3 9电视机高频放大器的简化电路 第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 243.1.5 高频集成放大器高频集成

12、放大器 高频集成放大器有两类高频集成放大器有两类: 一种是非选频的高频集成一种是非选频的高频集成放大器放大器, 主要用于某些不需要选频功能的设备中主要用于某些不需要选频功能的设备中, 通常通常以电阻或宽带高频变压器作负载以电阻或宽带高频变压器作负载; 另一种是选频放大器另一种是选频放大器, 用于需要有选频功能的场合用于需要有选频功能的场合, 如接收机的中放就是它的如接收机的中放就是它的典型应用。典型应用。 (a)(b)前 置放大器集 中滤波器宽 带放大器宽 带放大器集 中滤波器图3 10 集中选频放大器组成框图第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 25A2C2L1L2A1C1MRA8ui50

13、50uoC3R1R2220 14W220 14W15MRA8C4图 3 11 集成选频放大器应用举例 第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 263.2 高频功率放大器的原理和特性高频功率放大器的原理和特性1、使用高频功率放大器的目的、使用高频功率放大器的目的放大高频大信号使发射机末级获得足够大的功率。放大高频大信号使发射机末级获得足够大的功率。2、高频功率信号放大器使用中需要解决的两个问题、高频功率信号放大器使用中需要解决的两个问题 （1）高效率输出）高效率输出 （2）高功率输出）高功率输出联想对比：联想对比： 高频功率放大器和低频功率放大器的共同特点都是高频功率放大器和低频功率放大器的共同

14、特点都是输出功率大和效率高。输出功率大和效率高。3、谐振功率放大器与小信号谐振放大器的异同之处、谐振功率放大器与小信号谐振放大器的异同之处相同之处：它们放大的信号均为高频信号，而且放大器的相同之处：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。负载均为谐振回路。不同之处：激励信号幅度大小不同；放大器工作点不同；不同之处：激励信号幅度大小不同；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。第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 27icebtooictVBZ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icQebtooict4 4、谐

15、振功率放大器与非谐振功率放大器的异同、谐振功率放大器与非谐振功率放大器的异同共同之处共同之处: :都要求输出功率大和效率高。都要求输出功率大和效率高。 功率放大器实质上是一个能量转换器，把电源供给的直功率放大器实质上是一个能量转换器，把电源供给的直流能量转化为交流能量，能量转换的能力即为功率放大器流能量转化为交流能量，能量转换的能力即为功率放大器的效率。的效率。 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( (信号的通带信号的通带宽度只有其中心频率的宽度只有其中心频率的1%或更小或更小) )，其工作状态通常选为丙，其工作状态通常选为丙类工作状态类工作状态( (

16、 c c9090 ) )，为了不失真的放大信号，它的负载，为了不失真的放大信号，它的负载必须是谐振回路。必须是谐振回路。第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 28 非谐振放大器可分为低频功率放大器和宽带高频功率放非谐振放大器可分为低频功率放大器和宽带高频功率放大器。低频功率放大器的负载为无调谐负载，工作在甲类大器。低频功率放大器的负载为无调谐负载，工作在甲类或乙类工作状态；宽带高频功率放大器以宽带传输线为负或乙类工作状态；宽带高频功率放大器以宽带传输线为负载。载。第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 29功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。表

17、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 工作状态工作状态 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。谐振功率放大器通常工作于丙类工作状态，属于非线性电路谐振功率

18、放大器通常工作于丙类工作状态，属于非线性电路第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 303.2.1工作原理工作原理 图图3 12是一个采用晶体管的高频功率放大器的原理线路是一个采用晶体管的高频功率放大器的原理线路, 除除电源和偏置电路外电源和偏置电路外, 它是由晶体管、它是由晶体管、 谐振回路和输入回路三部分谐振回路和输入回路三部分组成的。组成的。 ucCRLuceubeubEbEcu ()ibicV图 3 12 晶体管高频功率放大器的原理线路 第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 312.工作过程：工作过程：无输入无输入 T T截至；截至；u ui i+E+Eb bVVthth T T导通

19、导通i ib b( (周期性周期性) ) i ic c( (周期性周期性) ) i ic c的基波分量通过谐的基波分量通过谐振电阻产生振电阻产生u uo o输出，回路失谐输出，回路失谐时，电抗小，时，电抗小， i ic c的谐波分量直的谐波分量直接通过，直流分量通过电感，接通过，直流分量通过电感，均无电压。均无电压。结论结论：只有基波可通过，无失：只有基波可通过，无失真。真。ucLbebEbEcibicTCLuceuuEbEcibicTpR第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 32高频功放选用谐振回路作为负载的原因：高频功放选用谐振回路作为负载的原因：保证输出电压相对于输入电压不失真，还具有

20、阻保证输出电压相对于输入电压不失真，还具有阻抗变换作用。抗变换作用。这是因为集电极电流是周期性的高频脉冲，其频这是因为集电极电流是周期性的高频脉冲，其频率分量除了有用分量（基波分量）外，还有谐率分量除了有用分量（基波分量）外，还有谐波分量和其它频率成份，用谐振回路选出有用波分量和其它频率成份，用谐振回路选出有用分量，将其它无用分量滤除；通过谐振回路阻分量，将其它无用分量滤除；通过谐振回路阻抗的调节，从而使谐振回路呈现高频功放所需抗的调节，从而使谐振回路呈现高频功放所需求的最佳负载阻抗值，即匹配，使高频功放高求的最佳负载阻抗值，即匹配，使高频功放高效输出大功率。效输出大功率。第第3章高频谐振放大

21、器章高频谐振放大器 33 1电流、电流、 电压波形电压波形 设输入信号为设输入信号为 tUEutUubbbebbcoscos则由图则由图3 12得基极回路电压为得基极回路电压为(3 17)第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 34画出画出 的波形，再由晶体三极管的转移特性曲线即可得到集的波形，再由晶体三极管的转移特性曲线即可得到集电极电流的波形，如图所示。电极电流的波形，如图所示。 otcimaxcibE o bmUmaxcimaxbeubeuciothVtbuo cbi it2345 beu第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 35 周期性脉冲可以分解成直流、周期性脉冲可以分解成直流、

22、基波基波(信号频率分量信号频率分量)和各次谐波分量和各次谐波分量, 即即 tnItIIicnccoccoscos1(3 18) ) 1()()coscos1)(1(cossin2cossin2)()cos1 (cossin)()cos1 (cossinmax2max1maxmax10maxmaxnainnnnniIaiiIaiiIncccncccccco (3 19b) (3 19a) (3 19c) 22 为导通角，为导通角， =180=1800 0，甲类，甲类, , 90900 0，甲乙类，甲乙类, , =90=900 0，乙，乙类类, , 90900 0，丙类。，丙类。i i（ ）: :

23、各次波的分解系数。各次波的分解系数。第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 361coscosoccLcuuI RtUtcosceccccuEuEUt按图规定的电压方向，集电极电压为：按图规定的电压方向，集电极电压为：(3 20) (3 21) 输出回路输出回路：放大器的负载为并联谐放大器的负载为并联谐振回路，其谐振频率振回路，其谐振频率0 0等于激励信号频等于激励信号频率率时，回路对时，回路对频率呈现一大的谐振频率呈现一大的谐振阻抗阻抗，因此集电极电流基波分量在，因此集电极电流基波分量在回路上产生电压；对远离回路上产生电压；对远离的直流和谐的直流和谐波分量波分量2 2、3 3等呈现很小的阻抗

24、，因等呈现很小的阻抗，因而输出很小，几乎为零。而输出很小，几乎为零。因此有：因此有：LR第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 37cosbebbbuEUtE丙类可提高集电极效率的原因丙类可提高集电极效率的原因因为晶体管仅在部分时间内有电流流通，大部分时间内是无集因为晶体管仅在部分时间内有电流流通，大部分时间内是无集电极电流的，集电极耗散功率等于集电极电压与集电极电流之电极电流的，集电极耗散功率等于集电极电压与集电极电流之乘积，因而大部分时间是无集电极耗散功率的。乘积，因而大部分时间是无集电极耗散功率的。导通角：一个周期内导通角度的导通角：一个周期内导通角度的1/2.第第3章高频谐振放大器章高

25、频谐振放大器 38结论：结论：1 1、i icmaxcmax、u ubemaxbemax 、u ucemincemin 出现在同一时刻；出现在同一时刻； 2 2、集电极功耗、集电极功耗= = i ic c u ucece， 很低，效率高；很低，效率高； 2otbeububE thVmaxci1cI2ocit2otcmUcu cEminceu ceu丙类谐振功率放大器的电压、电流波形丙类谐振功率放大器的电压、电流波形第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 39 功率放大器的作用原理是利用输入到基极的信号来控功率放大器的作用原理是利用输入到基极的信号来控制集电极的直流电源所供给的直流功率，使之转变

26、为交流制集电极的直流电源所供给的直流功率，使之转变为交流信号功率输出去。信号功率输出去。由前述所知由前述所知： 有一部分功率以热能的形式消耗在集电极上，成为集有一部分功率以热能的形式消耗在集电极上，成为集电极耗散功率。电极耗散功率。2 高频功放的能量关系高频功放的能量关系电源功率（直流功率）电源功率（直流功率）=输出功率（基波功率）输出功率（基波功率）+集电集电极耗散功率极耗散功率第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 40在集电极电路中在集电极电路中, 谐振回路得到的高频功率谐振回路得到的高频功率(高频一周的高频一周的平均功率平均功率)即输出功率即输出功率P1为为LcLccRURIUIPc2

27、2112121211(3 22) 集电极电源供给的直流输入功率集电极电源供给的直流输入功率P0为为ccEIP00(3 23)直流输入功率与集电极输出高频功率之差就是集电极直流输入功率与集电极输出高频功率之差就是集电极损耗功率损耗功率Pc, 即即10PPPc(3 24)Pc变为耗散在晶体管集电结中的热能。变为耗散在晶体管集电结中的热能。 定义集电极效率定义集电极效率为为 11001122ccccIUPPIEh(3 25) 第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 41由式由式(3 24)、 (3 25)可以得到输出功率可以得到输出功率P1和集电极和集电极损耗功率损耗功率Pc之间的关系为之间的关系为

28、111cPPh(3 26) 波形系数波形系数 1101ccII 集电极电压利用系数集电极电压利用系数1ccUE018011h0901.7578.5h甲类放大器甲类放大器乙类放大器乙类放大器丙类放大器丙类放大器1.75h可以更高提高集电极效率的主要目的在于提高晶体管的输出。提高集电极效率的主要目的在于提高晶体管的输出。第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 42 设其基波电流振幅为设其基波电流振幅为Ib1, 且与且与ub同相同相(忽略实际存在的容性电忽略实际存在的容性电流流), 则激励功率为则激励功率为bbdUIP121 (3 27) 高频功放的功率放大倍数为高频功放的功率放大倍数为 dpPPK

29、1(3 28)用用dB表示为表示为)(101dBPPLgKdp (3 29) 结论：提高效率的两种途径：结论：提高效率的两种途径：提高电压利用系数提高电压利用系数，即提高，即提高 ，通过提高谐振电阻实现；，通过提高谐振电阻实现；提高波形系数提高波形系数 ，降低导通角，一般取，降低导通角，一般取65-75度，使放大器度，使放大器工作在工作在丙类工作状态丙类工作状态。cU第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 43n2.01.00.20.1020406080100c10180120160100123140尖顶余弦脉冲电流分解系数尖顶余弦脉冲电流分解系数第第3章高频谐振放大器章高频

30、谐振放大器 44第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 45第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 461 高频功放的动特性高频功放的动特性 动特性是指当加上激动特性是指当加上激励信号及接上负载阻抗时励信号及接上负载阻抗时, 晶体管集电极电流晶体管集电极电流 Ic与电与电极电压极电压( 或或 )的关系曲的关系曲线线, 它在它在 或或 坐标系统中是一条曲线。坐标系统中是一条曲线。 3.2.2 高频谐振功率放大器的工作状态高频谐振功率放大器的工作状态beuceuceubeuciIc第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 47一、一、 晶体管静态特性曲线的折线化晶体管静态特性曲线的折线化 折线化分析

31、：用几条直线近似晶体管的实际特性曲线，然折线化分析：用几条直线近似晶体管的实际特性曲线，然后用数学解析式写出表达式并进行分析的方法。后用数学解析式写出表达式并进行分析的方法。 特点特点:物理概念清晰物理概念清晰,方法简单方法简单;准确度差。准确度差。 应用应用:工程实际工程实际第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 48负载线的斜率为负载线的斜率为max21 cos2sin2ccLiUR LR动特性曲线不仅与动特性曲线不仅与 有关，有关，而且与而且与 有关。有关。000A90180C0bebbceCCbebceCcceCCtuEUuEUtQuEuEtiuEU点点点第第3章高频谐振放大器章高频谐

32、振放大器 492 高频功放的工作状态高频功放的工作状态 高频谐振功率放大器根据集电极电流是否进入饱和高频谐振功率放大器根据集电极电流是否进入饱和区可以分为区可以分为欠压欠压、 临界临界和和过压过压三种状态三种状态 。第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 50看为恒流源看为恒流源最佳工作状态最佳工作状态第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 51看为恒压源看为恒压源第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 523.2.3 高频功放的外部特性高频功放的外部特性 外部特性：性能随放大器外部特性：性能随放大器外部参数外部参数变化的规律。变化的规律。 负载电阻负载电阻 激励电压激励电压Ub 偏置电压偏置

33、电压Eb Ec高频功放是工作于非线性状态的放大器高频功放是工作于非线性状态的放大器, 同时也可以看同时也可以看成是一高频功率发生器成是一高频功率发生器(在外部激励下的发生器在外部激励下的发生器)。1高频功放的负载特性高频功放的负载特性 负载特性是指只改变负载电阻负载特性是指只改变负载电阻 , 高频功放电流、高频功放电流、 电压、电压、 功率及效率功率及效率变化的特性变化的特性。 LRLR第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 531 高频功放的负载特性高频功放的负载特性谐振功放的负载特性谐振功放的负载特性（1）RL增大，增大，A、B动态线斜率动态线斜率（2）静态点）静态点Q位置不变位置不变！B

34、ARL第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 54第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 55第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 56 结论：结论： 随着负载的增大，电路的工作状态经历了从欠压状态到临界随着负载的增大，电路的工作状态经历了从欠压状态到临界状态又到过压状态的变化状态又到过压状态的变化 ； 临界状态：效率与输出功率最佳，是谐振放大器的最佳工作临界状态：效率与输出功率最佳，是谐振放大器的最佳工作状态；状态； 欠压状态：效率低，恒流源；欠压状态：效率低，恒流源； 过压状态：效率高，损耗小，恒压源。过压状态：效率高，损耗小，恒压源。第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 57欠压时：

35、欠压时： 增加，增加， 、增加增加， 与与 随之增加，随之增加， 增加增加, 增加，增加， 增加增加 过压时：过压时： 增加，增加， 有凹陷，但有凹陷，但 、略有增加，略有增加， 与与 略有增加略有增加 略有增加，略有增加， 略有增加略有增加bUmaxci0cI1cIcU211/ 2cLPI R00ccPI EcimaxcibU0cI1cI211/ 2cLPI R00ccPI E2高频功放的振幅特性高频功放的振幅特性 高频功放的振幅特性是指只改变激励信号振幅高频功放的振幅特性是指只改变激励信号振幅 时时, 放大器电放大器电流、流、 电压、电压、 功率及效率的变化特性。功率及效率的变化特性。 b

36、U第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 582. 2. 高频功放的振幅特性高频功放的振幅特性当当 UBB、UCC 和和 RL 一定一定，放大器性能随放大器性能随 Ub 变化的特性。变化的特性。固定固定 UBB，增大，增大 Ub 使使 iC 的宽度和高度增大，放的宽度和高度增大，放大器由欠压进入过压大器由欠压进入过压。谐振功放的振幅特性谐振功放的振幅特性CmaxIBZBBbUUcosU iC 的宽度和高度增大的宽度和高度增大第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 59谐振功放作为线性功放谐振功放作为线性功放为了使输出信号振幅为了使输出信号振幅 Uc 反映输入信号反映输入信号 Ub 的变化，放大

37、的变化，放大器必须在器必须在 Ub 变化范围内变化范围内工作在欠压状态工作在欠压状态。应用：应用：2. 2. 高频功放的振幅特性高频功放的振幅特性第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 60谐振功放作为振幅限幅器谐振功放作为振幅限幅器( (Amplitude Limiter) )作用：作用：将将 Ub在较大范围内的变化转换为在较大范围内的变化转换为振幅恒定的输出信号振幅恒定的输出信号。 特点：特点：根据放大特性，放大器必须在根据放大特性，放大器必须在 Ub 的变化范围内的变化范围内工作在过压状工作在过压状态态，或，或 Ub 的最小值应大于临界状态对应的的最小值应大于临界状态对应的 Ub 限幅门

38、限电压。限幅门限电压。 应用：应用：第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 61 3高频功放的调制特性高频功放的调制特性 调制特性调制特性:只改变某一电极直流电压，以改变高频信号的振幅，实只改变某一电极直流电压，以改变高频信号的振幅，实现幅度调制。现幅度调制。分类：分类：基极调制基极调制-改改 Eb时高频功放电流、电压、功率及效率时高频功放电流、电压、功率及效率变变化的特化的特性。性。 集电极调制集电极调制-改改 Ec时，时，原则：原则：Uc与与Eb或或Ec成线性关系。成线性关系。（a)基极调制基极调制 与与 类似；但可为负，类似；但可为负， Eb大大 小，过小，过 临临 欠欠（b)集电极调制

39、集电极调制 Ec大大 小，欠小，欠 临临 过过结论：基于原则，基极调制放大器工作在欠压区结论：基于原则，基极调制放大器工作在欠压区 集电极调制放大器工作在过压区集电极调制放大器工作在过压区bU第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 62第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 63(1) 基极调制特性基极调制特性 Ub、EC、RL 一定，放大器性能随一定，放大器性能随 EB 变化的特性。变化的特性。 基极调制特性与调制电路基极调制特性与调制电路当当 Ub 一定，一定，EB ，iC宽度、高宽度、高度度 ， IC0 Ic1 、Uc ，UCEmin ，放大器欠压放大器欠压 过压过压。过压后，随过压后，

40、随 EB ，iC 宽度、高度宽度、高度 ，凹陷加深，凹陷加深，IC0 和和 Ic1、Uc 均增加均增加缓慢，可认为近似不变。缓慢，可认为近似不变。第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 64第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 652) 集电极调制特性集电极调制特性 改改 Ec时高频功放电流、电压、功率及效率时高频功放电流、电压、功率及效率变化的特性。变化的特性。第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 66集电极调制特性集电极调制特性（2）集电极调制特性集电极调制特性 EB、Ub 和和 RL一定，放大器性能随一定，放大器性能随 EC 变化的特性。变化的特性。集电极调制特性与调幅电路集电极调制

41、特性与调幅电路 欠压状态：欠压状态：随随 EC 减小减小，集电极电流脉，集电极电流脉冲高度略有减小，因而冲高度略有减小，因而 IC0 和和 Ic1 也将略有减小，也将略有减小，Uc( (= RLIc1) )也也略有减小略有减小。 过压状态：过压状态：随随 EC 减小减小，集电极电流脉，集电极电流脉冲的高度降低，凹深加深，冲的高度降低，凹深加深，因而因而 IC0、Ic1、Uc 将将迅速减迅速减小小。 第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 67第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 68第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 693.3 高频功率放大器的高频效应高频功率放大器的高频效应1. 少数

42、载流子的渡越时间效应少数载流子的渡越时间效应2. 非线性电抗效应非线性电抗效应3. 发射极引线电感的影响发射极引线电感的影响4. 饱和压降的影响饱和压降的影响第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 70 3.4 高频功率放大器的实际线路高频功率放大器的实际线路馈电原则馈电原则 高频谐振功率放大器工作在丙类，它的馈电线路除了高频谐振功率放大器工作在丙类，它的馈电线路除了保证集电极合适的工作电压外，还要保证基极偏置。保证集电极合适的工作电压外，还要保证基极偏置。a、交流等效电路还要考虑负载是谐振回路，交流分量必、交流等效电路还要考虑负载是谐振回路，交流分量必须通过谐振回路，以获得交流信号的放大。须

43、通过谐振回路，以获得交流信号的放大。b、谐振功放工作在大电流状态，为减小功耗，外电路应、谐振功放工作在大电流状态，为减小功耗，外电路应对直流近似短路，但又不能对交流短路。对直流近似短路，但又不能对交流短路。c、外电路为保证输出波形不失真，对交流谐波应近似短、外电路为保证输出波形不失真，对交流谐波应近似短路。路。第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 71集电极电路对不同频率电流的等效电路集电极电路对不同频率电流的等效电路第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 72线路构成线路构成:直流馈电线路直流馈电线路:提供放大器正常工作所必需的电压偏置提供放大器正常工作所必需的电压偏置;提供集电极电流的直

44、流和基波分量的正常通路。提供集电极电流的直流和基波分量的正常通路。 匹配网络匹配网络:阻抗匹配阻抗匹配,使信号高效传送。使信号高效传送。连接原则连接原则:直流有通路直流有通路:直流支路加共轭电感直流支路加共轭电感,并旁路电容。并旁路电容。 交流有通路交流有通路:交流支路前端加隔直电容。交流支路前端加隔直电容。 直流电源直流电源:不流过高频电流。不流过高频电流。 3.4.1直流馈电线路直流馈电线路 直流馈电线路直流馈电线路:集电极和基极馈电线路。集电极和基极馈电线路。1、集电极馈电线路、集电极馈电线路 集电极馈电线路的两种形式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。串联馈电线路和

45、并联馈电线路。串联馈电线路串联馈电线路:晶体管、晶体管、 电源、电源、 谐振回路三者串联下页图谐振回路三者串联下页图(a)并联馈电线路并联馈电线路:晶体管、晶体管、 电源、电源、 谐振回路三者并联下页图谐振回路三者并联下页图(b)第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 73VCCbEcLbL(a)VEc(b)CL1Cb1CbLb 图 3 25 集电极馈电线路两种形式 (a) 串联馈电; (b) 并联馈电第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 74串馈的特点：串馈的特点：a、与、与“地地”间的散杂电容较大，但对回路的影响较小。间的散杂电容较大，但对回路的影响较小。 b、馈电支路分布参数对回路影响

46、小。、馈电支路分布参数对回路影响小。 c、回路处在直流高点位上，安装不便。、回路处在直流高点位上，安装不便。所以，这种电路适合于频率较高的场合。所以，这种电路适合于频率较高的场合。并馈的特点：并馈的特点： a、馈电支路分布参数直接影响信号回路的谐振频率。、馈电支路分布参数直接影响信号回路的谐振频率。 b、信号回路处于直流低电位上，安装调整方便。、信号回路处于直流低电位上，安装调整方便。 c、C、E间分布参数影响较大。间分布参数影响较大。所以，适合于频率较低的场合。所以，适合于频率较低的场合。 第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 75 (3) 串并馈直流供电路的优缺点串并馈直流供电路的优缺点

47、在并馈电路中，信号回路两端均处于直流地电位，即在并馈电路中，信号回路两端均处于直流地电位，即零电位。对高频而言，回路的一端又直接接地，因此回路零电位。对高频而言，回路的一端又直接接地，因此回路安装比较方便，调谐电容安装比较方便，调谐电容C C上无高压，安全可靠；缺点是在上无高压，安全可靠；缺点是在并馈电路中，并馈电路中，L Lb b处于高频高电位上，它对地的分布电容较处于高频高电位上，它对地的分布电容较大，将会直接影响回路谐振频率的稳定性；串联电路的特大，将会直接影响回路谐振频率的稳定性；串联电路的特点正好与并馈电路相反。点正好与并馈电路相反。不论串馈还是并馈都满足方程：不论串馈还是并馈都满足

48、方程：CEccuEu第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 762基极偏置电路基极偏置电路基极馈电线路也有串联和并联两种形式。基极馈电线路也有串联和并联两种形式。( (1) )作用作用为放大电路提供合适的偏置电压，使功率管工作在丙类。为放大电路提供合适的偏置电压，使功率管工作在丙类。( (2) )常用类型常用类型发射极自给偏压发射极自给偏压自给偏压自给偏压固定偏压：基极的负偏压是外加的。固定偏压：基极的负偏压是外加的。自给偏压：由基极直流电流或发射极直流电流流过电阻产生。自给偏压：由基极直流电流或发射极直流电流流过电阻产生。具有稳幅作用。具有稳幅作用。零偏压零偏压第第3章高频谐振放大器章高频谐

49、振放大器 772基极偏置电路基极偏置电路( (2) )常用类型常用类型固定偏压固定偏压 偏压能随激励大小变化，使晶体管的各极电流偏压能随激励大小变化，使晶体管的各极电流受激励变化的影响减小，电路工作较稳定。受激励变化的影响减小，电路工作较稳定。自给偏压的优点：自给偏压的优点：基极组合偏压基极组合偏压自给偏压自给偏压第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 78实际上，单独用电池供给是不方便的，因而实际电路中可采用分实际上，单独用电池供给是不方便的，因而实际电路中可采用分压电路的形式，如图（压电路的形式，如图（a）所示。）所示。自给偏压自给偏压:由串接发射极回路或基极回路的低通网络（由串接发射极回

50、路或基极回路的低通网络（RC并联回并联回路）构成，具有稳幅作用。由基极直流电流或发射极直流电流流路）构成，具有稳幅作用。由基极直流电流或发射极直流电流流过电阻产生。其优点是偏压能随激励大小而变化，工作较稳定。过电阻产生。其优点是偏压能随激励大小而变化，工作较稳定。电路改错电路改错第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 79第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 80第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器 813.4.2 输出匹配网络输出匹配网络输入匹配网络的作用输入匹配网络的作用：自前级放大器或信号源区获取最大的激：自前级放大器或信号源区获取最大的激励功率。励功率。输出匹配网络的作用输出匹配网络的作用：保证放大器的输出功率有效的加到负载：保证放大器的输出功率有效的加到负载（天线）上。（天线）上。放大器与负载之间所用的匹配网络可用下图所示的四端网络来放大器与负载之间所用的匹配网络可用下图所示的四端网络来表示。表示。 该双端口网络应具有这样该