§22谐振功率放大器的性能特点市公开课一等奖省赛课获奖课件

§2.2

谐振功率放大器性能特点§2.2.1

近似分析方法

1.

概述

非谐振功率放大器分析方法：

集电极负载为纯电阻。在特征曲线上作负载线画出激励信号下集电极电流和电压求出功率性能

丙类谐振功率放大器分析方法：

集电极负载为包含电抗元件谐振回路，使得集电极电压，电流波形不一样。但二者又互为确定(vCE由iC

产生，而vCE

经过基极宽度调制效应影响iC)

准确分析谐振功放，要解非线性方程，繁琐。§22谐振功率放大器的性能特点第1页2.

谐振功放近似分析方法——准静态分析法

(1)准静态分析方法基于下面两个假设

假设一：谐振回路含有理想滤波特征，只能产生基波电压（在倍频器中，只能产生特定次数谐波电压），其它分量电压均可忽略。

所以，尽管集电极电流为脉冲波，但集电极电压却是余弦。同理，放大器输入端也有谐振回路，尽管基极电流为脉冲波，但基极电压是余弦，可表示为：(2-2-1)§22谐振功率放大器的性能特点第2页

假设二：功率管特征用输入和输出静态特征曲线表示，其高频效应可忽略分析谐振功放时，功率管输出特征曲线，其参变量采取

vBE，而不是通常

iB①求动态点，画波形；②连动态线，画iC波形；③图解积分求分量；④计算功率性能。2．分析步骤

§22谐振功率放大器的性能特点第3页详细分析以下

①由式2-2-1确定

vBE

和vCE：

先设定VBB、Vbm、VCC、Vcm

四个电量数值，并将ωt

按等间隔(ωt=0º，±15º，±30º，……)给定不一样数值，则vBE和

vCE

便确定了(图a)。(2-2-1)§22谐振功率放大器的性能特点第4页

②由输出特征画iC：依据不一样间隔上vBE

和vCE值，在输出特征曲线上（以vBE为参变量）找到对应动态点，由此能够确定

iC值波形，其中动态点连线称为谐振功率放大器动态线。不到VCC，因为导通角小于.§22谐振功率放大器的性能特点第5页(3)

功率性能分析

①谐振电阻

用付里叶变换对iC

脉冲波进行分解，求出其中平均分量IC0和基波分量Ic1m。由此能够确定所需集电极谐振回路谐振电阻

Re：

②功率性能

§22谐振功率放大器的性能特点第6页(4)

讨论

四个变量VBB、Vbm、VCC、Vcm

不一样，则iC

波形和数值就不一样，由此求得Re

及对应功率性能就不一样 所以应了解这四个变量对谐振功率放大器影响。§22谐振功率放大器的性能特点第7页§2.2.2

欠压、临界和过压状态

1.

VBB、Vbm、VCC

不变，iC

随Vcm

改变规律

(1)iC

宽度：由图所表示，主要取决于VBB、Vbm，VBB、Vbm

一定，iC

脉宽近似确定，与Vcm

关系不大。§22谐振功率放大器的性能特点第8页(2)当t=

0时，

iC

值：

由

当VBB、Vbm

即vBEmax

为定值时，Vcm↑→vCEmin↓动态点A左移§22谐振功率放大器的性能特点第9页

情况①——A：Vcm

取值，使所对应动态点处于放大区

情况②——A：Vcm

增大，使t=

0

所对应动态点处于临界点，iCmax

略微减小

情况③——A：Vcm继续增大，使t

=

0

所对应动态点处于饱和区，iC

快速减小，电流脉冲出现凹陷，且随Vcm

增大，凹陷加深

结论：当VBB、Vbm、VCC固定不变，Vcm由小增大时，

由大变小，故动态线左移。

§22谐振功率放大器的性能特点第10页2.

欠压、临界、过压欠压

(Undervoltage)：

vCEmin

对应动态 点处于放大区临界

(Critical)：

vCEmin对应动 态点处于放大区 和饱和区之间 临界点

过压(Overvoltage)：

vCEmin

对应动态 点处于饱和区

§22谐振功率放大器的性能特点第11页由此可求功率性能

因为丙类工作，在管子导通期间，iC

和cosωt均为正值，所以，iC

脉冲越宽，高度越高，IC0

和Ic1m就越大。 假如出现凹陷，则凹陷越深，IC0

和Ic1m

就越小。3.iC平均分量IC0与基波分量Ic1m

§22谐振功率放大器的性能特点第12页§2.2.3

四个电量对性能影响定性讨论

一、负载特征

1.负载特征含义： 谐振功放负载特征是指当VBB、Vbm

和VCC

一定时，放大器性能随Re

改变特征。§22谐振功率放大器的性能特点第13页Re增加势必将引发

Vcm

增大()Re↑→Vcm↑→vCEmin↓放大器欠压→过压

iC

由靠近余弦改变脉冲→有凹陷脉冲波。2.负载特征§22谐振功率放大器的性能特点第14页据此能够画出

Ic0

和Ic1m

随Re

改变特征

§22谐振功率放大器的性能特点第15页由

IC0

和Ic1m

改变就能够画出Vcm、Po、PD、PC、C

随Re

改变曲线。

Vcm=ReIc1m

Po=VcmIc1m/2

PD=VCCIC0

PC=PD－Po

C=Po/PD*100%

§22谐振功率放大器的性能特点第16页3.

讨论因而图(b)中，Vcm(＝ReIc1m)和Po( )近似线性增大，而PD(=VCCiC0)

略有减小,ηC

增大，PC减小

(1)

欠压区：见图(a)，Re

由小增大时，iC

脉冲高 度略有减小，对应iC0、ic1m

也略有减小§22谐振功率放大器的性能特点第17页

(2)

过压区：随Re

增大，晶体管进入饱和状态时间增加,电流脉冲高度减小，凹陷加深，对应IC0、Ic1m

减小，结果使Vcm

略有增加，Po、PD

减小，且Po比PD减小慢，从而C

略有增加，PC

略有减小。§22谐振功率放大器的性能特点第18页

(3)

匹配负载：假如Re

取值使管子工作在临界状态，则Po

最大，且C

较大，PC

较小，放大器性能靠近最正确性能将此时Re

称为谐振功放匹配负载，用Reopt

表示§22谐振功率放大器的性能特点第19页二、调制特征

包含集电极调制和基极调制两种特征

1.

集电极调制特征

(1)

含义：VBB、Vbm

和Re一定，放大器性能随VCC改变特征

(2)

调制特征：VBB、Vbm一定，则VBEmax和iC脉宽一定。而对应于VCEmin动态点必定在vBE=VBEmax

那条输出特征曲线上移动。§22谐振功率放大器的性能特点第20页

①欠压状态：随VCC减小，集电极电流脉冲高度略有减小，因而IC0和Ic1m

也将略有减小，Vcm(=ReIc1m)也略有减小

②过压状态：随VCC减小，晶体管进入饱和状态时间增加,集电极电流脉冲高度降低，凹深加深，因而IC0、Ic1m、Vcm将快速减小。

§22谐振功率放大器的性能特点第21页2.

基极调制特征

(1)

含义：Vbm、VCC、Re

一定，放大器性能随VBB

改变特征

(2)

调制特征：当

Vbm

一定，VBB

由负向正增大时，iC不但宽度增加，而且其高度增加（因VBEmax

增大），因而IC0

和Ic1m、Vcm

增大，结果使VCEmin

减小，放大器由欠压进入过压状态。§22谐振功率放大器的性能特点第22页

进入过压状态后，随VBB

向正值方向增大，集电极电流宽度和高度均增加，使凹陷加深，结果使IC0和Ic1m、Vcm

均将增大，但增大得十分迟缓，可认为近似不变。§22谐振功率放大器的性能特点第23页3.

调幅电路

调制特征是晶体三极管调幅电路基本特征

(1)

集电极调幅原理电路

(过压)图中：

——

输入高频载波电压ωc——

载波频率.§22谐振功率放大器的性能特点第24页——

调制信号电压，

:调制频率与谐振功放电路不一样点:

集电极回路接入了调制信号电压

为谐振回路上输出电压。

§22谐振功率放大器的性能特点第25页令Vcc(t)=Vcco+vΩ(t)

作为放大器等效集电极电源电压 若要求Vcm

按调制信号规律改变，即Vcm(t)

按VCC(t)

规律变换，则依据集电极调制特征，放大器必须在VCC(t)

改变范围内工作在过压状态。

集电极调幅电路

(应工作于过压状态)§22谐振功率放大器的性能特点第26页(2)

基极调幅原理电路

(欠压)——基极偏置电压。

§22谐振功率放大器的性能特点第27页基极调幅电路

(应工作于欠压状态)

使

Vcm

按VBB(t)

规律改变，放大器工作在欠压状态。§22谐振功率放大器的性能特点第28页三、放大特征

1.

含义：当VBB、VCC

和Re

一定，放大器性能随Vbm

改变特征

2.特征：固定VBB增大Vbm

与固定Vbm

增大VBB

情况类似，它们都使iC

宽度和高度增大，放大器由欠压进入过压图(a)。§22谐振功率放大器的性能特点第29页3.谐振功放作为线性功放时(欠压)§22谐振功率放大器的性能特点第30页

谐振功放作为线性功放时(应工作于欠压状态)

为了使输出信号振幅Vcm

反应输入信号Vbm

改变，放大器必须在Vbm

改变范围内工作在欠压状态，图(b)。§22谐振功率放大器的性能特点第31页4.

谐振功放作为振幅限幅器(AmplitudeLimiter)

（限幅放大器）(过压)作用：将Vbm

在较大范围内改变转换为

振幅恒定输出信号§22谐振功率放大器的性能特点第32页谐振功放作限幅放大器(应工作于过压状态)

特点：依据放大特征，放大器