第3章谐振功率放大器

1、第第3 3章章 高频功率放大器高频功率放大器本章的主要内容本章的主要内容 ： 1.谐振高频功率放大电路的工作原理、谐振高频功率放大电路的工作原理、 状态分状态分 析、特性及相关参数的计算。析、特性及相关参数的计算。重点重点 ：2.谐振高频功率放大电路的直流馈电路、以及匹谐振高频功率放大电路的直流馈电路、以及匹 配网络。配网络。难点难点 ：谐振高频功率放大电路的状态分析及特性。谐振高频功率放大电路的状态分析及特性。功率放大器的的概述功率放大器的的概述一、高频功放在发射机中的位置一、高频功放在发射机中的位置功率放大器的的概述功率放大器的的概述二、高频谐振功放与高频小信号调谐放大器的区别二、高频谐振

2、功放与高频小信号调谐放大器的区别相同点：相同点：工作在高频段、调谐回路作负载工作在高频段、调谐回路作负载不同点不同点：（1）输入信号大小不同输入信号大小不同: 功放一般为大信号，在功放一般为大信号，在0.5v以以 上，可达上，可达12v。 （2）分析方法不同：）分析方法不同： 功放采用折线法功放采用折线法 小信号放大器采用线性法。小信号放大器采用线性法。（3）任务不同：）任务不同： 功放主要任务是功率放大功放主要任务是功率放大 小信号放大器是放大电压幅度。小信号放大器是放大电压幅度。（4）工作状态不同：）工作状态不同： 功放工作在丙类或者丁状态功放工作在丙类或者丁状态 小信号放大器工作在甲类状

3、态小信号放大器工作在甲类状态二、高频谐振功放与高频小信号调谐放大器的区别二、高频谐振功放与高频小信号调谐放大器的区别功率放大器的的概述功率放大器的的概述三、高频功放与低频功放的区别三、高频功放与低频功放的区别相同点：相同点：输出功率大、转化效率高输出功率大、转化效率高不同点不同点：（：（1）频带宽度不同）频带宽度不同 低功放：工作频率低功放：工作频率20Hz20kHz， 相对频带宽。相对频带宽。 高功放：工作频率几百高功放：工作频率几百kHz几百几百 MHz，相对频带窄。，相对频带窄。 （2）负载不同）负载不同功率放大器的的概述功率放大器的的概述四、四、 功放设计中各方面的折中关系功放设计中各

4、方面的折中关系五、高频功率放大器的分类五、高频功率放大器的分类1 1、窄带高频功率放大器：以、窄带高频功率放大器：以LCLC谐振回路为负谐振回路为负 载又称谐振功率放大器，主要工作在丙类载又称谐振功率放大器，主要工作在丙类 或者丁类。（主要掌握的内容）或者丁类。（主要掌握的内容）2 2、宽带高频功率放大器：以传输变压器为负载、宽带高频功率放大器：以传输变压器为负载 工作在甲类，采用功率合成技术来增大输出功工作在甲类，采用功率合成技术来增大输出功率。宽带高频功放是率。宽带高频功放是牺牲效率牺牲效率来换取工作频带来换取工作频带的加宽。在军事上为了保密和反敌干扰多采用的加宽。在军事上为了保密和反敌干

5、扰多采用 此放大器此放大器功率放大器的的概述功率放大器的的概述六、高频功率放大器主要技术指标六、高频功率放大器主要技术指标1.1.输出功率输出功率P PO O 2. 2.功率放大器的转化效率功率放大器的转化效率=PO/PE3.3.功率增益功率增益A AP P=P=PO O/P/Pi i 4.4.通频带通频带BWBW0.70.75.5.选择性：带内放大，带外抑制。选择性：带内放大，带外抑制。1.1.输出足够大的功率输出足够大的功率( (导致管子工作在接近极限状态导致管子工作在接近极限状态) )。3.3.输出波形不失真或失真很小。输出波形不失真或失真很小。强调：强调：2.2.足够高的转化效率足够高

6、的转化效率是衡量功率放大器转换能力的性能是衡量功率放大器转换能力的性能指标，也是功率放大器发展进程中人们始终关注的研究指标，也是功率放大器发展进程中人们始终关注的研究方向。方向。 晶体管的极限参数晶体管的极限参数 使用晶体管来获得最大效率时，不能超使用晶体管来获得最大效率时，不能超过其规定的极限参数。为此，通常选用具有过其规定的极限参数。为此，通常选用具有两倍左右余量的晶体管两倍左右余量的晶体管。但在电感负载时振。但在电感负载时振幅会达到电源电压的两倍，故若打算留有两幅会达到电源电压的两倍，故若打算留有两倍余量则应选用承受四倍电源电压这种极限倍余量则应选用承受四倍电源电压这种极限参数的晶体管。

7、参数的晶体管。小知识小知识(b)乙类乙类 class-B amplifier(c)甲乙类甲乙类 class-AB amplifier(d)丙类丙类 class-C amplifier(a)甲类甲类 class-A amplifier回忆：放大器按导通角的分类回忆：放大器按导通角的分类功率放大器的的概述功率放大器的的概述10/10DoPP=率率直直流流电电源源提提供供的的直直流流功功交交流流输输出出功功率率 ( (晶晶体体管管的的热热损损耗耗) )= =CoDPPP tdi u21PCCEC功率放大器的的概述功率放大器的的概述结论：结论：要提高高频功率放大器的输出效率，就要要提高高频功率放大器的

8、输出效率，就要 尽可能降低器件的功率损耗，因此谐振功尽可能降低器件的功率损耗，因此谐振功 率放大器中晶体管工作在率放大器中晶体管工作在丙类丙类工作状态。工作状态。1.提高转化效率的措施提高转化效率的措施注意：注意：输入激励信号为大信号，一般在输入激励信号为大信号，一般在0.5v以上，以上，可达可达12v. 也是电路工作在丙类的前提条件。也是电路工作在丙类的前提条件。提问：提问：在一个电路中能量是守恒的，即功率本质上是在一个电路中能量是守恒的，即功率本质上是不能被不能被“放大放大”的，那么功率放大的真正含义是什么？的，那么功率放大的真正含义是什么？ 根据能量守恒定律能量只能被转化，是不能放大根据

9、能量守恒定律能量只能被转化，是不能放大的，功率放大的本质是的，功率放大的本质是将直流电源将直流电源VCC的能量转化为高的能量转化为高频交流信号能量的形式的过程，频交流信号能量的形式的过程，从现象上看就是高频从现象上看就是高频小功率的交流信号被放大为高频大功率的交流信号。小功率的交流信号被放大为高频大功率的交流信号。也就是说是从也就是说是从“交流信号交流信号”的能量形式上说的的能量形式上说的“放放大大”。功率放大器的的概述功率放大器的的概述2. 效率与失真矛盾的解决效率与失真矛盾的解决功率放大器的的概述功率放大器的的概述重点体会重点体会：电流波形严重失真，但输出波形又电流波形严重失真，但输出波形

10、又 不失真（完整的正弦波），且频率不失真（完整的正弦波），且频率 为输入频率，这样的矛盾如何解决？为输入频率，这样的矛盾如何解决？谐振功率放大器的基本电路谐振功率放大器的基本电路一、一、 电路的组成及特点电路的组成及特点3.13.1 丙类谐振功率放大器的工作原理丙类谐振功率放大器的工作原理负电源负电源注意：注意：教材中基极电源教材中基极电源 采用正电源。采用正电源。一、电路的组成及特点一、电路的组成及特点1. 晶体管：放大和能量转换晶体管：放大和能量转换2. 输出输出LC调谐回路的功能：调谐回路的功能： 集电极负载、集电极负载、 选频网络、选频网络、 阻抗匹配阻抗匹配3. 电源电源: UCC功

11、放能源功放能源 UBB基极电源向发射结提供负偏电基极电源向发射结提供负偏电 压，保证功放工作在压，保证功放工作在丙类状态。丙类状态。3.13.1 丙类谐振功率放大器的工作原理丙类谐振功率放大器的工作原理二、工作原理及性能分析二、工作原理及性能分析 uBE Ubm coswt UBB（注意：若注意：若UBB为正电源在中间的符号为为正电源在中间的符号为“+”）3.13.1 丙类谐振功率放大器的工作原理丙类谐振功率放大器的工作原理晶体管截止电压：晶体管截止电压： UBZ（硅管（硅管0.50.7v，锗管，锗管0.1 0.2v）1、当、当uBE UBZ时时 iC0 （三极管截止）（三极管截止）2、当、当

12、uBE UBZ时，晶体管才导通，才有电流通过。时，晶体管才导通，才有电流通过。 （三极管工作在导通状态）（三极管工作在导通状态）工作原理及性能分析工作原理及性能分析gcuBEiCgc (uBE-UBZ)Vbmvbe t0-q qc+q qcVBBvbe转移转移特性特性iCVBZo理想化理想化/BicosoVVvbmBBBE0-q qc+q qc tiCib周期性的余弦脉冲，周期性的余弦脉冲， iC 被放大后也为周期性的余弦脉冲被放大后也为周期性的余弦脉冲3.13.1 丙类谐振功率放大器的工作原理丙类谐振功率放大器的工作原理icmax 当当uBE UBZ时，晶体管才导通，有电流通过。时，晶体管才

13、导通，有电流通过。iCgc (uBE - UBZ ) iC gc (-UBBUbm coswt - UBZ )当当 wtq q 时时 iC0得：得： cosq qc=（UBZ+UBB）/ Ubm q qc叫做导通角叫做导通角uBE -UBBUbm coswt 0-q qc+q qc tiC cbmcBZBBbmcCcostcosUgUUtcosUgi 若基极电源为正电源则：若基极电源为正电源则： cosq qc=（UBZ -UBB）/ Ubm 效率与失真矛盾的解决方法效率与失真矛盾的解决方法重点体会重点体会：电流波形严重失真，但输出波形又电流波形严重失真，但输出波形又 不失真（完整的正弦波），

14、且频率不失真（完整的正弦波），且频率 为输入频率，这样的矛盾如何解决？为输入频率，这样的矛盾如何解决？3.13.1 丙类谐振功率放大器的工作原理丙类谐振功率放大器的工作原理电流电流iC为周期性的余弦脉冲，用傅里叶级数展开得为周期性的余弦脉冲，用傅里叶级数展开得 iCIC0IC1m coswtIC2m cos2wt ICnmcosnwt其中：其中： 1)IC0为直流分量；为直流分量； 2) IC1m coswt为为基波基波分量即：分量即：输入信号的同输入信号的同 频率信号频率信号,也就是放大器需要放大的频率也就是放大器需要放大的频率 信号。信号。 3)IC2m cos2wt二次谐波分量二次谐波分

15、量tic1ic2ic3icicmaxccICOlowhigh3n2 20iCIC0IC1m coswtIC2m cos2wt ICnmcosnwt解决方法：解决方法：将并联谐振网络作为负载，使谐振频率与基波频率相将并联谐振网络作为负载，使谐振频率与基波频率相等（等（基波频率基波频率=输入频率输入频率），即从丙类余弦周期脉冲里恢复基波），即从丙类余弦周期脉冲里恢复基波完整周期信号。完整周期信号。32154Tr1Tr2CLyLT输入回路输入回路输出回路输出回路晶体管晶体管t 或电压或电压电流电流0VBZVCCVBBVbmVcmq qiCic maxciCvCEvBEvCE min1. iC 脉冲最

16、大时，脉冲最大时，vCE最小，使得最小，使得Pc较小；较小；2. 导通时间越短，即导通角导通时间越短，即导通角越小，越小，导通角导通角q qc 90o，Pc越小；越小；tVVcosbmBBBEvtcosUUcmCCCE-=utTPTd10CECc vivbemax重点体会重点体会丙类是如何提高转化效率的？丙类是如何提高转化效率的？UCCICEO uCE iCO转转移移特特性性曲曲线线输输出出特特性性曲曲线线 常常量量 CEuBEcufi常量BEuCEcufiBBU UBZ QQA 类类：o180 q qQ位位 于于 放放 大大 区区B类类：o90qBZBBUU C 类类：o90 q q,BZB

17、BUU 。 BEuci截止区截止区饱和区饱和区三种类型三种类型功率放大器的比较功率放大器的比较问题：问题：为什么低频功率放大器不能工作于丙类，而高为什么低频功率放大器不能工作于丙类，而高 频放大器却可以？频放大器却可以？答：低频信号的相对频率范围一般很宽答：低频信号的相对频率范围一般很宽( (如人耳可以如人耳可以听到音频信号听到音频信号20Hz20kHz20Hz20kHz，人说话声音频率范围，人说话声音频率范围是是300Hz300Hz到到3400Hz)3400Hz)，而工作在丙类的输出信号是，而工作在丙类的输出信号是尖顶余弦脉冲，将严重产生失真；这种尖顶的余尖顶余弦脉冲，将严重产生失真；这种尖

18、顶的余弦脉冲会带来丰富的谐波余量，这些谐波成分可弦脉冲会带来丰富的谐波余量，这些谐波成分可能会对原低频信号产生干扰。能会对原低频信号产生干扰。 而对高频信号一般只对频带很窄的而对高频信号一般只对频带很窄的FMFM或或AMAM波进波进行放大，产生的谐波一般落在频带范围之外，利行放大，产生的谐波一般落在频带范围之外，利用谐振网络只取出有用的基波信号。但是对频率用谐振网络只取出有用的基波信号。但是对频率范围很宽的高频信号（如电视发射机），其功放范围很宽的高频信号（如电视发射机），其功放一般也工作在甲类状态。一般也工作在甲类状态。 高频功率放大器希望输出的谐波分量尽可能小，高频功率放大器希望输出的谐波

19、分量尽可能小，以免对其它频道产生干扰。国际对谐波辐射规定是：以免对其它频道产生干扰。国际对谐波辐射规定是： (1) (1) 对中波广播来说，在空间任一点的谐波场强对中波广播来说，在空间任一点的谐波场强不得超过基波场强的不得超过基波场强的0.02%0.02%。 (2) (2) 无论电台的功率有多大，在距电台一公里处无论电台的功率有多大，在距电台一公里处的谐波场强不得大于的谐波场强不得大于5050 V/mV/m。在一般情况下，假如在一般情况下，假如任一谐波的辐射功率不超过任一谐波的辐射功率不超过2525mWmW，即可认为满足上即可认为满足上述要求。述要求。 知识拓展：知识拓展：求解直流分量求解直流

20、分量ICO与基波分量与基波分量IC1mtcosnItcos2ItcosIIcnmc2mc1mc0Ci由傅里叶级数求系数，得由傅里叶级数求系数，得)(itdIc0Cmax0CqqccC21i)(itdcosii2IciCmaxCcimcct1次次谐谐波波的的余余弦弦分分解解系系数数i:)(ci3.13.1 丙类谐振功率放大器的工作原理丙类谐振功率放大器的工作原理tic1ic2ic3icicmaxccICO)cos(1sincos)(ccccc1)cos(1cossin)(ccccc0)cos1)(1(sincoscossin2)(c2cccccnqqqqqqnnnnn尖顶余弦脉冲的分解系数尖顶余

21、弦脉冲的分解系数)(c0maxC0Cq q iI )(cnmaxCcnmq q iI )(c1maxCc1mq q iI 余弦脉冲的分解系数：见教材余弦脉冲的分解系数：见教材P60表表3.3.1注意注意 ：余弦脉冲的分解系数只由导通角决定。余弦脉冲的分解系数只由导通角决定。 BZbmBBcBEcUUUgugi maxmaxCn2.01.00.50.40.30.20.1020 40 60 80100qc10180120160100123140 尖顶脉冲的分解系数尖顶脉冲的分解系数CO0cIcq;C1mc1cocI)(120，时时当当C1mc1cocI120q时，当当达达到到最最大大; ;时时当当

22、)(，120c1occcqq01c范范围围内内，变变化化的的在在附附带带结结论论：三、讨论放大器的功率和效率三、讨论放大器的功率和效率)(g21)()(21IUIU21PPc1c0c1c0CCcm1cmDoc 转化效率转化效率)(iUIUPc0CmaxCCCOCCD 直直流流电电源源的的功功率率P2CmCmPCmCmc1mORU21URU21UI21P 交流输出功率交流输出功率)(iU21c1CmaxCmODCPPP 集集电电极极耗耗散散功功率率3.13.1 丙类谐振功率放大器的工作原理丙类谐振功率放大器的工作原理）（）（coc1c0cm1c1II)(gq q q q 波形系数波形系数)(g2

23、1)()(21IUIU21PPc1c0c1c0CCcm1cmDoc 转化效率转化效率CCCmUU 电压利用系数电压利用系数Cccgqq)(1Cccgqq)(1omCccPI1)(qq1但矛盾！矛盾！n2.01.00.50.40.30.20.1020 40 60 80100qc10180120160100123140 尖顶脉冲的分解系数尖顶脉冲的分解系数g1(c) 在实际中导通角在实际中导通角q qc的选择应兼顾转化效率的选择应兼顾转化效率c与与输出功率输出功率Po，最佳导通角取，最佳导通角取60o70o左右。左右。结论：结论：001001001908 . 1)(605 .7857. 1)(90

24、501)(1801CcocCcocCocgggqqqqqq丙类状态：丙类状态：乙类状态：乙类状态：甲类状态：甲类状态：的条件下：的条件下： 在电压利用系数在电压利用系数 3.13.1 丙类谐振功率放大器的工作原理丙类谐振功率放大器的工作原理课堂练习：教材课堂练习：教材P93 3.4例题：教材例题：教材P62 例例3.3.1作业：教材作业：教材P93 3.1 ;3.2；3.5 因此，下面分析四个参数因此，下面分析四个参数Rp和电压和电压VCC 、VBB、Vbm的变化对工作状态的影响，即谐振功放的动态特的变化对工作状态的影响，即谐振功放的动态特性，从而阐明各种工作状态的特点，为工作状态的调性，从而

25、阐明各种工作状态的特点，为工作状态的调整提供参考。整提供参考。 集电极效率集电极效率c c和输出功率和输出功率P Po o是否能最佳实现最终是否能最佳实现最终取决于功放中外部电路参数取决于功放中外部电路参数Rp和电压和电压 VBB、Vbm 、 VCC 。bmBZBBccosVVVq)(c1maxm1cqCiI pc1Cmaxpc1mcmRiRIV cBZmaxbeCmaxgUui 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过过压压区区欠压区欠压区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谐振功率放大器的基本电路谐振功率放大器的基本电路一、一、 电路的组成及特点电路的组成及特

26、点3.13.1 丙类谐振功率放大器的工作原理丙类谐振功率放大器的工作原理负电源负电源注意：注意：教材中基极电源教材中基极电源 采用正电源。采用正电源。高频功放的基本特性高频功放的基本特性 一、高频功放的动态特性曲线的画法一、高频功放的动态特性曲线的画法目标：目标：画出在余弦信号激励下，集电极有载的条画出在余弦信号激励下，集电极有载的条 件下，件下，iC与与uCE的曲线或的曲线或iC与与uBE的关系曲线的关系曲线 即：动态特性曲线。依据动态特性曲线对即：动态特性曲线。依据动态特性曲线对 电路的电流和电压进行波形分析。电路的电流和电压进行波形分析。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

27、法vceicVoAVCCQVcm1cqvcmingd cbmmCcostcosUgiq q bmBZBBcUUU q qcos ccmCCCEcmbmmCcosUUUUgiq q uBUgCEduccmCCBcosUUU-=; cmbmmdUUgg pmccmRIU1 tUUu coscmCCCE 一、高频功放的动一、高频功放的动态特性曲线的画法态特性曲线的画法icmax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 cmbmBZBBCCUUUUU ic maxto2qc图图6.3.3 尖顶余弦脉冲尖顶余弦脉冲1.确定余弦脉冲的顶点确定余弦脉冲的顶点AuBE-VBBUbm coswttU

28、VucoscmCCCE CbmmCcostcosUgti )cos(1Ugiti0tcbmmCmax 时，结论：结论：集电极电流的最大值与直流电源集电极电流的最大值与直流电源VCC无关。无关。cmCCCEUUu )cos1(Ug,UU(A)i ,u(AAcbmmcmCCmaxCCEq q 即点的坐标为：故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 ZBBBmCCCQCCUUg,UQ)I ,U(QQ 即即：点点的的坐坐标标为为：故故，2.确定虚拟静态工作点确定虚拟静态工作点Q坐标坐标 BZBBBZbBBBEbUUUtuUu0tu ，时时因因此此当当输输入入信信号号CCCEUuQ点点的的

29、横横坐坐标标为为： ZBBBmCQUUgIQ 点点的的纵纵坐坐标标为为：tcosUVucmCCCE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总结总结：动态特性曲线的几种做法：动态特性曲线的几种做法1）两点法：）两点法： 找出虚拟静态工作点找出虚拟静态工作点Q、集电极电流最大电、集电极电流最大电 流值对应的顶点流值对应的顶点A。)cos1 (,(),(cmCCmaxcbmmCCEUgUUAiuAq即 )UUg,U(Q)I ,U(QBZBBmCCCQCC 即即：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 找出动态特性曲线的横截距找出动态特性曲线的横截距B、集电极电流最、集电极电

30、流最 大电流值对应的顶点大电流值对应的顶点A。总结总结：动态特性曲线的几种做法：动态特性曲线的几种做法2）斜率法：）斜率法： 找出虚拟静态工作点找出虚拟静态工作点Q、依据动态特性曲线、依据动态特性曲线 的斜率的斜率gd，过，过Q点作曲线的倾斜角。点作曲线的倾斜角。 Pc1CmaxbmmPC1mbmmcmbmmdRiUgRIUg UUgg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 找出横截距找出横截距B点，依据动态特性曲线点，依据动态特性曲线 的斜率的斜率gd，过，过B点作曲线的倾斜角。点作曲线的倾斜角。二、高频谐振功放的三种状态二、高频谐振功放的三种状态讨论前提讨论前提：直流电源直流

31、电源UBB、UCC，输入信号的，输入信号的 振幅振幅Ubm不变，并联谐振的谐振电不变，并联谐振的谐振电 阻阻RP变化时，放大器工作状态的变化。变化时，放大器工作状态的变化。回忆：回忆：动态特性曲线的斜率动态特性曲线的斜率cmbmmdUUgg dcm动态曲线的坡度越缓动态曲线的坡度越缓 gUdcmPPC1mcmgURRIU 又因为又因为重要结论：重要结论： 动态曲线的坡度越缓动态曲线的坡度越缓故故PR 动态曲线的坡度越缓PR 动态曲线的坡度越陡PR二、高频谐振功放的三种状态二、高频谐振功放的三种状态回忆：回忆：动态特性曲线的静态虚拟点动态特性曲线的静态虚拟点Q。),(CCBBmUgUQ回忆：回忆

32、：余弦脉冲的顶点余弦脉冲的顶点A对应的对应的uBEmax的值的值结论：结论： RP变化时，变化时， uBEmax的值的值几乎不随几乎不随RP的的 变化而变化。变化而变化。点为顶点旋转点为顶点旋转改变时动态曲线以改变时动态曲线以只有只有QRP结论：结论：bmBBBEUUutmax0cos时，当概念上明确：概念上明确：Ic的脉冲宽度的脉冲宽度c，bmBBBZcVVVcos q q结论：结论： RP变化时变化时ic的脉冲宽度的脉冲宽度c不变（在后续不变（在后续 的讨论中要仔细体会）的讨论中要仔细体会）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UBB为：正电源取为：正电源取“负号负号”，负电

33、源取，负电源取“正号正号”vBEiC-VBBVBZvbeCqCqiCCqCqgCVbmvbemaxiCmaxvceiCVCCQvceminVcesgdvbemaxvcemin过过压压区区欠压区欠压区vbemax临界区临界区谐振功放的三种工作状态谐振功放的三种工作状态0-q qc+q qciC tuCEuCE0q qcVCCQA2iC0-q qc+q qciC0-q qc+q qciCA1Ucmttt增加增加PR临界线临界线maxbeu退出退出过过压压区区欠压区欠压区临界点临界点B 谐振功率放大器的三种工作状态：谐振功率放大器的三种工作状态：欠压、临界、过压状态，对应的动欠压、临界、过压状态，对

34、应的动态线分别是态线分别是QA1、QA2、QA3A5二、高频谐振功放的三种状态二、高频谐振功放的三种状态A3A4A5q qc- -q qc0-q qc+q qcuBEVon0-VBB tiCuBE tuCEuCE0q qcDBQiC UbmAiC交流负载线交流负载线Gc转移特性转移特性G iC =gc(uBEVBZ)CCVuBEmax=-VBB+ ubm UcmUcm(1-cosq qc)UCEminq qc tniC=0，表示晶体管处于截止状态，其特性范围为图中表示晶体管处于截止状态，其特性范围为图中BD段。段。n所以，丙类放大器集电极的动态特性是由直线所以，丙类放大器集电极的动态特性是由直

35、线OA、 AB、 BD段段(折线折线 )组成。这三条线体现为完整的组成。这三条线体现为完整的集电极电流动态特性集电极电流动态特性。由于谐振功放的负载是选由于谐振功放的负载是选频网络频网络, ,故输出交流电压故输出交流电压uc必是一个完整的余弦信号必是一个完整的余弦信号OmaxCi)U-V(gi*cmCCcrmaxC=退出退出例：如图例：如图1）在电源电压为）在电源电压为VCC(图中图中C点点)，动态特，动态特性曲线为什么不是从性曲线为什么不是从uCE=VCC的的C点画点画起，而是从起，而是从Q点画起？当点画起？当q qc为多少时，为多少时，才从才从C点画起？点画起？2）电流脉冲是从）电流脉冲是

36、从B点才开始发生的，在点才开始发生的，在BQ这段区间并没有电流，为何此时有这段区间并没有电流，为何此时有电压降电压降BC存在？物理意义是什么？存在？物理意义是什么？解：解：1)由于放大器工作在丙类，由于放大器工作在丙类，q qc90，因此从，因此从Q点画起；点画起； 当当q qc=90时，才从时，才从C点画起；点画起；uCE0BQAiCuBEmaxC临临界界线线 VCC2)BC这段电压是由谐振回路的滤波作用，所产生的基波电压。这段电压是由谐振回路的滤波作用，所产生的基波电压。因此因此BC段虽然没有电流，但仍然有电压降。它的物理意义是段虽然没有电流，但仍然有电压降。它的物理意义是谐振回路的储能作

37、用。谐振回路的储能作用。例例1：如图：如图 PcM20W(极限参数极限参数)，gcr0.8A/V，f0=2MHz，UCC24V，q qc=70o，iCmax2.2A，临界状态。试计算，临界状态。试计算Po、 PD 、PC、 c与与R p ,并判断管子是否安全工作？并判断管子是否安全工作？ tuCEuCE0q qcDBQAiC交流负载线交流负载线GcCCVuBEmax=-VBB+ ubmUcm(1-cosq qc)q qcO 临界饱和线临界饱和线Gcr)UV(gicmCCcrmaxC-=V 25.218 . 02 . 2-24U)U-V(gicmcmCCcrCmax=解：解： 44.1356.

38、024IUPCOCCD=()A96. 0436. 02 . 270iIo1Cmaxm1C=W2 .1025.2196. 021IU21Pm1CCmo=()56. 0253. 02 . 270iIoomaxcCO=安安全全工工作作20W3.2410.2-44.13PC uces功放工作在欠压状态功放工作在欠压状态 uCEmin=uces功放工作在临界状态功放工作在临界状态 uCEmin uces功放工作在过压状态功放工作在过压状态 3.欠压欠压临界临界过压转变时，集电极电流过压转变时，集电极电流iC逐渐逐渐 减小，但减小，但uCE却随之增大。却随之增大。总结：总结：5.谐振功放的最佳状态：见教材

39、谐振功放的最佳状态：见教材P663.2 谐振功放的特性分析谐振功放的特性分析四、三种工作状态比较四、三种工作状态比较（3） 过压状态：弱过压时过压状态：弱过压时 C最高，但最高，但Po逐步减小，逐步减小， ic为为 有凹陷有凹陷 余弦脉冲。余弦脉冲。 Ucm随随Rc变化不大，变化不大， 即即Ucm较为稳定。较为稳定。小小 结结（1）欠压状态：）欠压状态： Po 、 C均低，均低， Pc较大，较大，ic为为 尖顶余弦脉冲。尖顶余弦脉冲。（2） 临界状态：临界状态： Po最大，最大， C较高，较高， ic为尖顶余弦脉冲为尖顶余弦脉冲 最佳状态。最佳状态。 条件：条件：UCC Ucm = UCES

40、icmax=gcr UCES四、高频谐振功放的调制特性四、高频谐振功放的调制特性 在输入信号在输入信号Ubm 和和RP 不变的条件下两个直流电源不变的条件下两个直流电源UCC、UBB 变化时，电路参数与状态的变化。（由于它变化时，电路参数与状态的变化。（由于它主要用主要用 于信号的振幅调中，故叫做于信号的振幅调中，故叫做“调制调制”特性）特性） 在输入信号在输入信号Ubm 、RP和直流电源和直流电源 UBB不变的条件下，不变的条件下，直流电源直流电源UCC变化时，电路参数与状态的变化规律。变化时，电路参数与状态的变化规律。调制特性：调制特性：集电极调制：集电极调制：1.概念：概念：3.2 谐振

41、功放的特性分析谐振功放的特性分析结论结论1 1：UCC 变化时变化时，动态曲线的斜率不变。动态曲线的斜率不变。 结论结论2 2：UCC 变化时变化时，Q点水平移动。点水平移动。 最后结论：最后结论：UCC 变化时变化时，动态曲线的斜率不变的条件下水平动态曲线的斜率不变的条件下水平 左右移动，且集电极电流的宽度不变。左右移动，且集电极电流的宽度不变。 ; cmbmmdUUgg vceiCvbemaxQVCCQVCCQVCCt iC过压过压欠压欠压0临临界界VCCc1mI0cIcmV过压过压欠压欠压0临临界界VCCEocPP 0cCCEIVP oEcPPP P2c1moRI21P 2.高频谐振功放

42、的集电极调制特性高频谐振功放的集电极调制特性欠压区欠压区临界区临界区过压区过压区重要结论：重要结论：输出信号的振幅输出信号的振幅Ic1m、Vcm 在在过过压状态压状态与与VCC 呈呈线性线性关系。关系。 3.2 谐振功放的特性分析谐振功放的特性分析集电极调制特性在振幅调幅中的应用集电极调制特性在振幅调幅中的应用: : vb(t) + + VCC + VBB + VC(t) + vCE vBE + L C vc v + 集电极调幅电路集电极调幅电路-Vc(t)=VCC+u(t)高频载高频载波信号波信号低频低频调制调制信号信号振幅调幅波形图振幅调幅波形图低频调制信号：声音低频调制信号：声音信号或者

43、图像信号信号或者图像信号高频载波信号高频载波信号已调振幅调制波已调振幅调制波问题：问题：要使输出已调要使输出已调波的振幅波的振幅Vcm随随调制信号调制信号u(t)的变化而的变化而变化，即变化，即振幅振幅Vcm不失真的不失真的再现调制信号再现调制信号u(t)的波形，的波形，必须使集电极必须使集电极调幅电路工作调幅电路工作于什么区？于什么区？重要结论：重要结论：集电极调幅集电极调幅是通过改变是通过改变VCCCC来改变来改变c1mc1m与与Vcm实现调幅的，实现调幅的，因此，集电因此，集电极调幅电路极调幅电路必须工作于必须工作于过压区过压区。结论：结论：UBB绝对值的增加等效于减少输入信号的振幅绝对

44、值的增加等效于减少输入信号的振幅 Ubm，因此两者产生的特性也相同。，因此两者产生的特性也相同。3.高频谐振功放的基极调制特性高频谐振功放的基极调制特性 输入信号输入信号Ubm 、RP 和和 UCC不变的条件下，直流不变的条件下，直流 电源电源UBB变化时，电路参数与状态的变化。变化时，电路参数与状态的变化。基极调制：基极调制：4.高频谐振功放的放大特性高频谐振功放的放大特性 直流电源直流电源Vcc、VBB和和RP 不变的条件下，不变的条件下，输入信号输入信号Ubm变化时，电路参数与状态的变化。变化时，电路参数与状态的变化。3.2 谐振功放的特性分析谐振功放的特性分析uBE-VBBUbm co

45、swt基极调制、放大特性原理图基极调制、放大特性原理图VBB/Vbm过过压压区区临界区临界区欠欠压压区区重要结论：重要结论：输出信号的振幅输出信号的振幅Ic1m、Vcm 在在欠压欠压状态状态与与VBB呈呈线性线性关系。关系。 输入信输入信号振幅号振幅Ubm/直流电直流电源源UBB2. 改变改变bmbm对工作状态的影响对工作状态的影响vceiCvbemax1vbemax2QVCCvbemax4t iCvbemax3欠压欠压过压过压0临临界界Vbm1cmI0cIcmV欠压欠压过压过压0临临界界VbmDPPoc 0cCCIVP ocPPP1cmcmo21IVP DPPPioc BZBBbmVVVuB

46、E-VBBVbm coswt Vbm ubemax问题：问题：要使输出已调要使输出已调波的振幅波的振幅Vcm随随调制信号调制信号u(t)的变化而的变化而变化，即变化，即振幅振幅Vcm不失真的不失真的再现调制信号再现调制信号u(t)的波形，的波形，必须使基极调必须使基极调幅电路工作于幅电路工作于什么区？什么区？ C vb(t) VCC + L + VBB vb + + + VB(t) VCC vc(t) 基极调幅电路基极调幅电路基极调制特性在振幅调幅中的应用基极调制特性在振幅调幅中的应用: :重要结论：重要结论：基极调幅是基极调幅是通过改变基通过改变基极直流电源极直流电源VB B实现对输实现对输

47、出信号的振出信号的振幅幅c1mc1m与与Vcm的调幅功能，的调幅功能，故，基极调幅故，基极调幅电路必须工作电路必须工作于于欠压区。欠压区。VB(t)=VBB+u(t)高频载高频载波信号波信号低频调制信号低频调制信号振幅调制波形振幅调制波形低频调低频调制信号制信号高频载高频载波信号波信号振幅调制振幅调制已调波已调波基极调制原理图基极调制原理图VB小小 结结5. 5. 三种特性的比较三种特性的比较（1）负载特性：）负载特性： 负载负载RP越大，电路由欠压越大，电路由欠压临界临界过压状态转化。过压状态转化。（2）集电极调制特性：）集电极调制特性： 直流电源直流电源VCC越大，电路由过压越大，电路由过

48、压临界临界欠压状态转化。欠压状态转化。 主要用于集电极振幅调制电路中，电路工作在过压状态。主要用于集电极振幅调制电路中，电路工作在过压状态。（3）基极调制特性：）基极调制特性： 直流电源直流电源VBB越大越大(电源由负向正方向改变电源由负向正方向改变) ，电路由欠压，电路由欠压 临界临界过压状态转化。过压状态转化。主要用于基极振幅调制电路中，主要用于基极振幅调制电路中， 电路工作在欠压状态。电路工作在欠压状态。解：可以四种调整方法。设原输出功率解：可以四种调整方法。设原输出功率Pco 例例2：已知一谐振功放工作在欠压状态，如果要将它调整到临界：已知一谐振功放工作在欠压状态，如果要将它调整到临界

49、状态，需要改变哪些参数？不同的调整方法所得到的输出电压状态，需要改变哪些参数？不同的调整方法所得到的输出电压振幅与输出功率如何变化？为什么？振幅与输出功率如何变化？为什么？负载特性曲线负载特性曲线过压区过压区欠压区欠压区pcmbmRIVG1欠压欠压过压过压0临临Rp0cIcmUmcI1 ，则放大区，则放大区动态线斜率减小，动态线斜率减小，Q点不点不变，变，UCm升高，输出功率升高，输出功率增大。增大。界界过压过压欠压欠压临临0cImcI1cmUCCCCU U0 0 ，负载不变，则，负载不变，则动态线平行左移，动态线平行左移，Ucm略减略减小，输出功率略减小。小，输出功率略减小。(1) 增大负载

50、值增大负载值RP(2) 减小减小UCC 负载不变，负载不变， IC1m， Ucm增大，输出功率也增大，输出功率也增大。增大。 负载不变，负载不变，Ucm增大，输出功率也增大。增大，输出功率也增大。欠压欠压过压过压0临临Ubm0cImcI1cmU欠压欠压过压过压0临临VBB0cImcI1cmU(3) 若若UBB为正电源，则增大为正电源，则增大UBB；若若UBB为负电源，为负电源， 则减小则减小UBB。(4) 增大增大Ubm ，思考：思考：1.P68复习与讨论复习与讨论 3.2.2答：谐振时回路的等效阻抗最大为纯电阻性，但是当答：谐振时回路的等效阻抗最大为纯电阻性，但是当回路失谐时，等效阻抗减小，

51、电路将由临界状态进入回路失谐时，等效阻抗减小，电路将由临界状态进入欠压状态，根据负载特性，欠压状态，根据负载特性，ICO、IC1m略增大，略增大，Po减小，减小，PC增大。若回路严重失谐，等效阻抗过小，增大。若回路严重失谐，等效阻抗过小，PC过大，过大，会有管子被烧毁的危险。因此谐振功率放大器调谐时，会有管子被烧毁的危险。因此谐振功率放大器调谐时，不要使回路严重失谐，调谐动作要快，必要时可降低不要使回路严重失谐，调谐动作要快，必要时可降低电源电压电源电压UCC或降低输入电压或降低输入电压UCm作业：作业：1.P68复习与讨论复习与讨论 3.2.6 2. 1.P68复习与讨论复习与讨论 3.2.

52、5思考：思考：2.P68复习与讨论复习与讨论 3.2.41)增大增大UCC ， Po 增大，说明电路处于过压状态，增大，说明电路处于过压状态，UCm、 IC1m都增大，所以都增大，所以Po增大。增大。2）增大）增大UCC ， Po 增大不明显，说明电路处于欠压状增大不明显，说明电路处于欠压状态，态，UCm 、IC1m都增大不明显，所以增大都增大不明显，所以增大UCC ， Po 增增大不明显，大不明显，答：答：3.33.3 实际谐振功率放大电路实际谐振功率放大电路概念上明确：概念上明确：前面的高频功率放大器的电路仅仅前面的高频功率放大器的电路仅仅是其原理图。欲使高频功率放大器正常工作于丙类是其原

53、理图。欲使高频功率放大器正常工作于丙类某一最佳状态，在其输入和输出端还需接有：某一最佳状态，在其输入和输出端还需接有：直流馈电路的分类：直流馈电路的分类： 输入回路的基极馈电路输入回路的基极馈电路 输出回路的集电极馈电路输出回路的集电极馈电路直流馈电路：为晶体管各级提供合适的偏置；直流馈电路：为晶体管各级提供合适的偏置；交流匹配网络：将交流功率信号有效地传输。交流匹配网络：将交流功率信号有效地传输。3.3.13.3.1集电极馈电路的组成原则（补充内容）集电极馈电路的组成原则（补充内容）直流通路的原则：直流通路的原则： 直流分量是电路产生功率的源泉，因此直流电源直流分量是电路产生功率的源泉，因此

54、直流电源UCC应应全部全部加到集电极和发射极之间，不应有其他直流加到集电极和发射极之间，不应有其他直流损耗。即：损耗。即：管外的管外的ICO应短路。应短路。总原则：总原则： 集电极电流是脉冲形状集电极电流是脉冲形状, 包括直流、基波分量及高包括直流、基波分量及高次谐波分量。不同的分量根据功能要求和特性不同次谐波分量。不同的分量根据功能要求和特性不同 ，形，形成不同的通路。总之均为了保证：成不同的通路。总之均为了保证：uce=UCC-uO(t)3.33.3 实际谐振功率放大电路实际谐振功率放大电路基波分量基波分量IC1m通路的原则：通路的原则： 基波分量基波分量IC1m 应通过负载回路产生所需要

55、的高频输应通过负载回路产生所需要的高频输出。出。即：即：IC1m 只在谐振回路上产生压降，其余部分的外只在谐振回路上产生压降，其余部分的外电路对其都应该为短路电路对其都应该为短路。高次谐波分量高次谐波分量ICnm通路的原则：通路的原则： 高次谐波分量高次谐波分量ICnm是电路的副产品，不应消耗功率是电路的副产品，不应消耗功率（除倍频外）。（除倍频外）。即：即：对管外来说对管外来说ICnm的通路都应该为短路的通路都应该为短路。3.33.3 实际谐振功率放大电路实际谐振功率放大电路3.33.3 实际谐振功率放大电路实际谐振功率放大电路集电极馈电路集电极馈电路一、集电极馈电路的分类一、集电极馈电路的

56、分类 1.串联馈电路：晶体管、直流电源和回路三部分串联串联馈电路：晶体管、直流电源和回路三部分串联 2.并联馈电路：晶体管、直流电源和回路三部分并联并联馈电路：晶体管、直流电源和回路三部分并联3.33.3 实际谐振功率放大电路实际谐振功率放大电路二、集电极馈电路二、集电极馈电路高频扼流圈：对高频扼流圈：对直流信号相当于直流信号相当于短路，对高频信短路，对高频信号相当于开路号相当于开路隔直电容：对直流隔直电容：对直流信号相当于开路，信号相当于开路，对交流信号相当于对交流信号相当于短路短路高频旁路电容：对高频旁路电容：对直流信号相当于开直流信号相当于开路，对高频信号相路，对高频信号相当于短路当于短

57、路高频高频旁路旁路电容电容高频扼流高频扼流圈圈基极馈电路基极馈电路一、基极馈电路的基本要求（补充内容）一、基极馈电路的基本要求（补充内容） 1.输入信号应全部加在基极和发射极，而不被其它元输入信号应全部加在基极和发射极，而不被其它元 件旁路或损耗。件旁路或损耗。 2.直流电源直流电源UBB应全部加在基极和发射极，而不被其应全部加在基极和发射极，而不被其 它元件旁路或损耗。它元件旁路或损耗。3.33.3 实际谐振功率放大电路实际谐振功率放大电路保证保证 uBE=UBB+ui(t)公式成立公式成立二、基极馈电路二、基极馈电路高频扼流高频扼流圈圈隔直隔直电容电容高频高频旁路旁路电容电容高频高频旁路旁

58、路电容电容CBLBLBLBCERBReVTVTVT二、二、 基极自偏馈电路基极自偏馈电路在在实实际际应应用用中中，由由于于基基极极馈馈电电电电路路中中采采用用单单独独电电源源BBU不不方方便便，通通常常采采用用自自给给偏偏压压的的方方式式提提供供基基极极偏偏置置。 (1) 利利用用基基极极回回路路直直流流BOI产产生生偏偏压压bBOBBRIU IBOUBBIBOIeo +UBB -RiRoRLRS功功 率率放大器放大器输入输入匹配匹配网络网络输出输出匹配匹配网络网络RLRSuS (1) 使负载阻抗与放大器所需要的最佳阻抗相匹配，以保证放大器使负载阻抗与放大器所需要的最佳阻抗相匹配，以保证放大器

59、 传输到负载的功率最大传输到负载的功率最大，即它起着匹配网络的作用。即它起着匹配网络的作用。 (2) 抑制工作频率范围以外的不需要频率，即它抑制工作频率范围以外的不需要频率，即它有良好的滤波作用。有良好的滤波作用。 输入匹配网络或级间耦合网络输入匹配网络或级间耦合网络: :是用以与下级放大器的输入端相连接是用以与下级放大器的输入端相连接输出匹配网络输出匹配网络: :是用以输出功率至天线或其他负载是用以输出功率至天线或其他负载3.3.2 3.3.2 谐振功放的滤波匹配电路谐振功放的滤波匹配电路1.LC 匹配网络匹配网络 2.耦合回路耦合回路三、常见的输入、输出匹配网络的分类三、常见的输入、输出匹

60、配网络的分类谐振功放的滤波匹配电路谐振功放的滤波匹配电路四、耦合回路匹配网络四、耦合回路匹配网络天线的等天线的等效电容效电容天线的辐天线的辐射电阻射电阻天线回路的天线回路的调谐电容调谐电容天线回路的天线回路的调谐电感调谐电感天线回路处于串联谐振状态为了天线回路处于串联谐振状态为了获得最大的天线回路电流，使天获得最大的天线回路电流，使天线辐射功率达到最大线辐射功率达到最大五、基本的串、并联的阻抗变换五、基本的串、并联的阻抗变换谐振功放的滤波匹配电路谐振功放的滤波匹配电路见教材见教材P71-73P71-732XLRLR2X1X1XLRLR2X2X1X1XeReReReR六、六、L L型匹配网络：型