第三章_高频谐振放大器_gai2

1、第三章第三章 高频谐振放大器高频谐振放大器第一节第一节 高频小信号放大器高频小信号放大器第二节第二节 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第三节第三节 高频功放的高频效应高频功放的高频效应第四节第四节 高频功率放大器的实际线路高频功率放大器的实际线路南昌航空大学南昌航空大学第一节第一节 高频小信号放大器高频小信号放大器n功用功用: :放大各种无线电设备中的高频小信号，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。以便作进一步的变换和处理。n按频带宽度分按频带宽度分: :窄带放大器和宽带放大器。窄带放大器和宽带放大器。n按有源器件分按有源器件分: :以分立元件为主的

2、高频放大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。器和以集成电路为主的集中选频放大器。n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： 增益要高。增益要高。 频率选择性要好。频率选择性要好。 要小。要小。 工作稳定可靠。工作稳定可靠。 FN第一节第一节 高频小信号放大器高频小信号放大器一、电路和交流等效电路电路和交流等效电路高频小信号谐振放大器实际线路 234511bR2bRbCeReCVCLLRCE高频小信号谐振放大器交流等效电路 第一节第一节 高频小信号放大器高频小信号放大器二、放大器性能分析二、放大器性能分析1 1晶体管的高频等效电路晶体管的高频等效电

3、路 混混 等效电路。图中等效电路。图中 , ebCCcbCC晶体三极管混 等效电路 bbrbcee bCebU.CebmUg.ceY第一节第一节 高频小信号放大器高频小信号放大器 2 2、Y Y参数等效电路：参数等效电路：晶体三极管Y参数等效电路 becieYreYceU.feYbeU.oeYceU.ebeU.crebiebUyUyIcfeboecIy Uy U Y Y参数方程：参数方程：第一节第一节 高频小信号放大器高频小信号放大器3 3、高频小信号放大器的、高频小信号放大器的Y Y参数等效电路：参数等效电路： .bIcI.sI.ieYreYcU.feYbU.oeYcU.bU.sYLY bs

4、sbUYIIcLcUYI第一节第一节 高频小信号放大器高频小信号放大器4 4、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)1)电压放大倍数电压放大倍数K K： 2)2)输入导纳输入导纳Y Yi i： 3)3)输出导纳输出导纳Y Yo o： 4)4)通频带通频带B B0.7070.707： LoefebcYyyUUKLoefereiebbiYyyyyUIYiesfereoeIccyYyyyUIYS00LoQfB/.第一节第一节 高频小信号放大器高频小信号放大器5 5、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，减小其反向传一是从晶体管本身想办法

5、，减小其反向传输导纳输导纳 。 二是从电路上设法消除晶体管的反向作用，二是从电路上设法消除晶体管的反向作用，使它单向化，具体方法有使它单向化，具体方法有中和法中和法和和失配法。失配法。reY第一节第一节 高频小信号放大器高频小信号放大器中和法：中和法： ( (中和电路中和电路) )cbcbNCNNCLLC2121中和电路原理电路 1bCnCcU.V.nUeCbCEc1N2N 中和条件为：中和条件为：第一节第一节 高频小信号放大器高频小信号放大器失配法：失配法通过增大负载导纳，进而失配法：失配法通过增大负载导纳，进而增大增大总回路导纳总回路导纳，使输出电路失配，输出电压相应，使输出电路失配，输出

6、电压相应减小，从而减小，从而减少对输入端的影响减少对输入端的影响。ieiYY sYLY1V2VibrbfboboYYYYY失配法是用牺牲增益来换取电路的稳定。失配法是用牺牲增益来换取电路的稳定。例例3-1 3-1 图示工作频率为图示工作频率为f f0 0=10.7MHz,=10.7MHz,电容电容C=50pFC=50pF，接入，接入系数系数p p1 1=N=N1 1/N=0.35/N=0.35，p p2 2=N=N2 2/N=0.03/N=0.03，Q Q0 0=100;G=100;Gieie=1mS=1mS，C Cieie=41pF=41pF，Y Yrere=-j180S,Y=-j180S,

7、Yfefe=40mS,C=40mS,Coeoe=4.3pF, =4.3pF, G Goeoe=45S=45S。设后级输入电导仍为。设后级输入电导仍为G Gieie，求：，求：（1 1）回路有载品质因数）回路有载品质因数Q QL L和通频带和通频带B B0.7070.707；（2 2）中和电容）中和电容C CN N第二节第二节 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n高频功率放大器的主要功用是放大高频信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。号，并且以高效输出大功率为目的。n高频功率放大器多工作在丙类状态，本节高频功率放大器多工作在丙类状态，本节主要讨论

8、丙类功率放大器的工作原理。主要讨论丙类功率放大器的工作原理。 甲类功放甲类功放：一个一个周期内导通周期内导通 ， c c = = 。 乙类功放乙类功放：仅在：仅在半个半个周期内导通，周期内导通， c c = = /2 /2。 甲乙类功放甲乙类功放：在：在大于半个大于半个周期小于一个周期周期小于一个周期 内导通，内导通， /2 /2 c c 。丙类功放丙类功放：小于半个小于半个周期内导通，周期内导通， c c /2 /2。 各类功放特点各类功放特点 第二节第二节 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 1、电路组成、电路组成 除电源和偏置电路外，它是由晶体管、谐振回路除电源和偏置

9、电路外，它是由晶体管、谐振回路和输入回路三部分组成。和输入回路三部分组成。 晶体管高频功率放大器的原理线路ci)(ububibeubEceucE_cuCLR第二节第二节 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2 2、工作原理、工作原理0cimaxcit0cimaxcit0bEbEmaxbeubeubU)(ububibeubEceutUubbcostUEubbbecos第二节第二节 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tnItItIIicncccccos2cos cos210) ( )cos1 (cossin0maxmax0ccciiI) ( )cos1 (coss

10、in1maxmax1ccciiI) 1)( ( )cos1)(1(cossin2cossin2 max2maxninnnnniIncccncimaxcit0第二节第二节 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 coscos1tUtRIuucLcco costUEuEuccocceci)(ububibeubEceucE_cuCLR第二节第二节 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 3、高频功放的能量关系、高频功放的能量关系 输出功率输出功率P P1 1为：为： 电源供给的功率电源供给的功率P P0 0为：为： 集电极损耗功率集电极损耗功率P PC C为：为： 集电

11、极效率为：集电极效率为： 21212122111LcLcccRURIUIPccEIP0010PPPc21210101ccccEUIIPP第二节第二节 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 激励功率：激励功率：112dbbPI U功率放大倍数为（功率增益）：功率放大倍数为（功率增益）：1pdPKP用用dBdB表示为表示为110lg ()pdPKdBP例例3.23.2 某高频谐振功率放大器工作于临界状态，某高频谐振功率放大器工作于临界状态，输出功率输出功率P P1 1=6 W,=6 W,集电极电源集电极电源Ucc=24VUcc=24V，集电，集电极电流直流分量极电流直流分量Ico=

12、300mAIco=300mA，电压利用系数，电压利用系数=0.95。试计算：直流电源提供的功率。试计算：直流电源提供的功率PoPo，功放管的集电极损耗功率功放管的集电极损耗功率PcPc及效率及效率，临，临界负载电阻界负载电阻R RLcrLcr。第二节第二节 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4 4、高频谐振功率放大器的动特性、高频谐振功率放大器的动特性 集电极电流集电极电流i ic c与电极电压（与电极电压（u ubebe或或u ucece）的关系曲线）的关系曲线高频功放的动特性ttbEbE cU cUcEAABCC Q000ceumaxbeubeuceubeuci第二节第二

13、节 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5 5、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ciceucimaxbeuminceuceucEbE00bucutt0ttbEbEcUcUcEAABCCQ000ceumaxbeubeuceubeuci1.1.欠压状态欠压状态2.2.过压状态过压状态3.3.临界状态临界状态第二节第二节 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6 6、高频功放的外部特性、高频功放的外部特性 负载特性负载特性: : 只改变只改变负载电阻负载电阻R RL L，高频功放电流、电压、，高频功放电流、电压、功率及效率功率及效率变化的特性。

14、变化的特性。crLRcU0LR0cI1cI0PcP1P0LcrRLR欠压区欠压区过压区过压区欠压区欠压区过压区过压区第二节第二节 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 振幅特性：振幅特性： 只改变只改变激励信号振幅激励信号振幅 U Ub b 时，放大器电流、电压、时，放大器电流、电压、功率及效率的变化特性。功率及效率的变化特性。1cIcU0bU0cI1cIcU0cI欠压欠压过压过压临界临界第二节第二节 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 高频功放的高频功放的调制特性调制特性 a.a.基极调制特性基极调制特性 仅改变仅改变E Eb b时，放大器电时，放大器电流、

15、电压、功率及效率的流、电压、功率及效率的变化特性。变化特性。 由于基极回路的电压由于基极回路的电压高频功放的基极调制特性bbbebbbeUEutUEumaxcosbE01cI欠压区欠压区过压区过压区第二节第二节 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b. b. 集电极调制特性集电极调制特性 仅改变仅改变E Ec c，放大器电流、电压、功率及效，放大器电流、电压、功率及效率的变化特性。率的变化特性。高频功放的集电极调制特性0cIcE01cI过压区过压区欠压区欠压区第二节第二节 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 高频功放的调谐特性高频功放的调谐特性 改变回路元件改

16、变回路元件( (回路电容回路电容) )来进行调谐。来进行调谐。高频功放的调谐特性0111C0cIcU1cI感性失谐感性失谐容性失谐容性失谐问题一：问题一： 若高频功率放大器工作在过压状态，负若高频功率放大器工作在过压状态，负载载RL增大增大,输出功率输出功率P P1 1如何变化？如何变化？高频功率高频功率放大器工作在什么状态放大器工作在什么状态输出功率输出功率P P1 1最大？最大？讨论一讨论一 一谐振功放，原来工作在欠压状态，现为一谐振功放，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了提高输出功率，将放大器调整到临界状态，试问：态，试问： （1 1）分别改变哪些参量来实现？

17、）分别改变哪些参量来实现？ （2 2）当改变不同参量调到临界状态时，放）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？大器的输出功率是否都一样大？讨论二讨论二 某高频谐振功率放大器工作于临界状态。某高频谐振功率放大器工作于临界状态。 试问：试问：（1 1）若输入信号振幅增加一倍，功放的工作状）若输入信号振幅增加一倍，功放的工作状态如何改变？态如何改变？（2 2）若负载电阻增加一倍，功放的工作状态如）若负载电阻增加一倍，功放的工作状态如何改变？何改变？（3 3）若回路失谐，会有何危险？如何指示调谐？）若回路失谐，会有何危险？如何指示调谐？第三节第三节 高频功放的高频效应高频功放的

18、高频效应 功放管的高频效应主要有以下几方面：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一、少数载流子的渡越时间效应 二、非线性电抗效应二、非线性电抗效应 三、发射极引线电感的影响三、发射极引线电感的影响 四、饱和压降的影响四、饱和压降的影响第四节第四节 高频功率放大器的实际线路高频功率放大器的实际线路一、直流馈电线路一、直流馈电线路 直流馈电线路包括集电极和基极馈电线路直流馈电线路包括集电极和基极馈电线路。馈电原则：馈电原则：1 1、各电极直流通路应畅通无阻。、各电极直流通路应畅通无阻。2 2、交流分量不应该流过电源，电源一端要接地。、交流分量不应该流过电源，电源一端要接

19、地。3 3、负载回路应充分滤除集电极电流中无用的各、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）。次谐波分量（具有选频特性）。4 4、集电极基波电流、集电极基波电流I Ic1c1应有效地流过负载回路；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。基极输入的交流信号应全部加到晶体管发射结上。1 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：串联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。和并联馈电线路。cEVCbLbCCbCVcEbL1bC1L串联馈电并联馈电第四节第四节 高频功率放大器的实际线路高频功率放大器的实际线路2

20、 2、基极馈电线路、基极馈电线路 基极馈电线路也有串馈和并馈两种形式基极馈电线路也有串馈和并馈两种形式发射极自给偏压基极组合偏压VbCeRVVbLbCbCE2R1R零偏压例例3.33.3 改正图中线路中的错误，不得改变馈电形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。式，重新画出正确的线路。 第四节第四节 高频功率放大器的实际线路高频功率放大器的实际线路二、输出匹配网络二、输出匹配网络 常用的输出线路主要有两种类型：常用的输出线路主要有两种类型：LCLC匹匹配网络和耦合回路。配网络和耦合回路。 1 1、LCLC匹配网络匹配网络 几种常见的LC匹配(a)L型；(b)T型；(c)型1R2R(a)(b)(c)第四节第四节 高频功率放大器的实际线路高频功率放大器的实际线路2 2、L L型匹配网络分类：型匹配网络分