电子线路高频非线性部分22

第

2章谐振功率放大器2.2

谐振功率放大器的性能特点2.2.1近似分析方法2.2.2欠压、临界和过压状态2.2.3四个电压量对性能影响的定性讨论2.2.1近似分析方法非谐振功放丙类谐振功放集电极负载纯电阻谐振回路，含电抗元件求功率性能图解法准静态分析法要点求负载线求动态线

1．使用条件——两假设

①

谐振回路滤波特性理想，即尽管集电极、基极电流为脉冲波，但两回路只产生基波(余弦)电压，其他分量的电压均可忽略。有

②

功率管特性用输入和输出静态特性曲线表示，其参变量采用

vBE(而不是通常的

iB)

。2．分析步骤

图2–2–1谐振功率放大器的近似分析方法(b)①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。谐振功率放大器的分析

(1)求动态点，画波形图2–2–1谐振功率放大器的近似分析方法(a)

设定VBB、Vbm、VCC、Vcm

，将t

按等间隔(t=

0º，15º，

30º，)

给定数值，由便可确定vBE

和vCE

(图a)。(2)连动态线，画iC

波形：图2–2–1谐振功率放大器的近似分析方法(b)

根据vBE

和vCE

值，在输出特性曲线上(以vBE

为参变量)找对应的动态点，画动态线(动态点的连线)，由此可确定

iC

的波形。不到VCC，因为导通角小于(3)

图解积分求得分量

IC0和Ic1m

谐振电阻(4)

计算功率性能

四变量VBB、Vbm、VCC、Vcm

不同，iC

的波形和数值就不同，由此求得的Re

及相应的功率性能就不同。应了解四变量的影响。2.2.2欠压、临界和过压状态1．当VBB、Vbm、VCC

不变，Vcm

由小变大，动态点左移

①欠压状态

Vcm

的取值，使所对应的动态点均处在放大区。

②临界状态

Vcm

增大，使

t=

0

所对应的动态点A处在临界点，iCmax

略微减小。

③过压状态

Vcm

继续增大，使A(t=

0)动态点处在饱和区，iC

迅速减小，电流脉冲出现凹陷，Vcm

增大，凹陷加深。谐振功放的工作状态2．iC

的平均分量IC0与基波分量Ic1m

iC

脉冲越宽，高度越高，IC0

和Ic1m就越大。如果出现凹陷，则凹陷越深，IC0

和Ic1m

就越小。由此可求功率性能2.2.3四个电压量对性能影响的定性讨论一、负载特性

1．定义

指VBB、Vbm

和

VCC

一定，放大器性能随Re

的变化特性。2．特性Re的增加势必将引起

Vcm

增大(Vcm=ReIcm)

Re

Vcm

vCEmin

功放欠压过压

iC

波形出现凹陷。据此可以画出

Ic0

和Ic1m

随Re

变化的特性。

谐振功放的负载特性

3．

Vcm、Po、PD、PC、C

随Re

变化的曲线图2-2-4负载特性

Vcm=ReIc1m

，Po=VcmIc1m/2

PD=VCCIC0，PC=PD－Po

C=Po/PD3．讨论

(1)

欠压区

Re，iC

脉冲高度略有减小，相应的IC0、Ic1m也略有减小，因而Vcm(=ReIc1m)和Po(

)近似线性增大，而PD(=VCCIC0)略有减小，C增大，PC

减小。

(2)过压区

Re

，电流脉冲高度减小，凹陷加深，相应的IC0、Ic1m

减小，结果使Vcm

略有增加，Po、PD

减小，且

Po比

PD减小的慢，从而C

略有增加，PC

略有减小。

(3)匹配负载

Reopt

Re

=

Reopt

时，管子工作在临界状态，Po

最大，C

较大，PC

较小，放大器性能接近最佳。此时的Re

称为谐振功放的匹配负载。3．讨论

(3)匹配负载

Reopt

Re

=

Reopt

时，管子工作在临界状态，Po

最大，C

较大，PC

较小，放大器性能接近最佳。此时的Re

称为谐振功放的匹配负载。二、调制特性图2–2–5集电极调制特性两种调制特性：集电极调制和基极调制特性。

1．集电极调制特性

(1)含义

VBB、Vbm

和Re一定，放大器性能随VCC

变化的特性。(2)调制特性集电极调制特性与调幅电路

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，集电极电流脉冲的高度降低，凹深加深，因而IC0、Ic1m、Vcm

将迅速减小。

(3)

集电极调幅原理电路

图中：

——载波——调制信号为谐振回路上的输出电压。

与谐振功放区别：集电极回路接入调制信号电压。图2–2–7集电极调幅电路令VCC(t)=VCC0+v(t)

作为放大器的等效集电极电源电压。若要求Vcm(t)

按VCC(t)

的规律变换，根据集电极调制特性，放大器必须在VCC(t)

的变化范围内工作在过压状态。

2．基极调制特性

图2–2–6基极调制特性

(1)含义

Vbm、VCC、Re

一定，放大器性能随VBB

变化的特性。(2)调制特性基极调制特性与调制电路当

Vbm

一定，VBB

，iC宽度、高度

，IC0

Ic1m

、Vcm

，VCEmin

，放大器欠压过压。过压后，随VBB，iC

宽度、高度

，凹陷加深，IC0和Ic1m、Vcm

均增加缓慢，可认为近似不变。(3)基极调幅原理电路

图2–2–8基极调幅电路——基极偏置电压

使

Vcm

按VBB(t)

的规律变化，放大器工作在欠压状态。三、放大特性图2–2–9放大特性

1．含义当VBB、VCC

和Re

一定，放大器性能随

Vbm

变化的特性。

2．特性

固定VBB，增大Vbm

与上述固定Vbm

增大VBB

的情况类似，它们都使iC

的宽度和高度增大，放大器由欠压进入过压，图2–2–9(a)。谐振功放的放大特性(1)谐振功放作为线性功放图2–2–10(a)

线性功率放大器的作用

为了使输出信号振幅Vcm

反映输入信号Vbm

的变化，放大器必须在Vbm

变化范围内工作在欠压状态。(2)

谐振功放作为振幅限幅器(AmplitudeLimiter)图2–2–10(b)

振幅限幅器的作用

作用：将Vbm

在较大范围内的变化转换为振幅恒定的输出信号。

特点：根据放大特性，放大器必须在Vbm

的变化范围内工作在过压状态，或Vbm

的最小值应大于临界状态对应的Vbm

限幅门限电压。

若增大Re，Po

减小，放大器实际工作在过压状态，可增大VCC(同时，适当增大

Re

或Vbm

或VBB)，需注意管子安全。

实际上放大器的工作状态除了改变

Re

外还可以根据实际情况通过改变VCC、Vbm、VBB

来判断，不过改变Re

较普遍，但不论改变哪个量都必须保证回路谐振在工作频率上。四、四个特性在调试中的应用

在调