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文档简介
5.3晶体管谐振功率放大器的折线近似分析法5.3.2
集电极余弦电流脉冲的分解
5.3.3
高频功率放大器的动态特性与负载特性5.3.4
各极电压对工作状态的影响
5.3.5
工作状态的计算(估算)举例5.3.1
晶体管特性曲线的理想化及其解析式
《高频电子线路》(第四版)张肃文主编高等教育出版社5.3晶体管谐振功率放大器的折线近似分析法β00.5fβfβ0.2fTfT《高频电子线路》(第四版)张肃文主编高等教育出版社
为了对高频功率放大器进行定量分析与计算,关键在于求出电流的直流分量Ic0与基频分量Icm1。最好能有一个明确的数学表达式来显示二者与通角θc的关系,以便于电路设计和调试时,对放大器工作状态的选择指明方向。
考虑到谐振功率放大器工作于丙类(非线性、大信号)状态,采取图解法与数学解析分析相折中的办法:折线近似分析法。《高频电子线路》(第四版)张肃文主编高等教育出版社5.3晶体管谐振功率放大器的折线近似分析法5.3.1晶体管特性曲线的理想化及其解析式图5.3.1晶体管的输出特性及其理想化iC=gcrvCE《高频电子线路》(第四版)张肃文主编高等教育出版社End图5.3.2晶体管静态转移特性及其理想化iC=gc(vBE–VBZ)(vBE>VBZ)
《高频电子线路》(第四版)张肃文主编高等教育出版社5.3.1晶体管特性曲线的理想化及其解析式VbmvbewtwtiC0-qc+qcVBBo-qc+qcvbe转移特性iCVBZ0理想化
以上建立了晶体管的简化分析模型,下面求解集电极余弦脉冲电流中的各个频率分量。首先,写出其表达式。iC=gc(vBE–VBZ)(vBE>VBZ)
=gc(Vbmcosωt–VBZ-VBB)=gcVbm(1–cosc)当t=0时,iC=iCmax取决于脉冲高度iCmax与通角c当t=c时,iC=0《高频电子线路》(第四版)张肃文主编高等教育出版社5.3.2集电极余弦电流脉冲的分解5.3.2集电极余弦电流脉冲的分解图5.3.3尖顶余弦脉冲由傅里叶级数求系数,得其中:尖顶余弦脉冲的分解系数波形系数《高频电子线路》(第四版)张肃文主编高等教育出版社
下面分析基波分量Icm1、集电极效率ηc和输出功率Po随通角c变化的情况,从而选择合适的工作状态。
尖顶脉冲的分解系数当c≈120时,Icm1/iCmax最大。在iCmax与负载阻抗Rp为某定值的情况下,输出功率将达到最大值。但此时放大器处于甲乙类状态,效率太低。《高频电子线路》(第四版)张肃文主编高等教育出版社5.3.2集电极余弦电流脉冲的分解由曲线可知:极端情况c=0时,如果此时=1,c可达100%。为了兼顾功率与效率,最佳通角取70左右。End《高频电子线路》(第四版)张肃文主编高等教育出版社5.3.2集电极余弦电流脉冲的分解
下面分析基波分量Icm1、集电极效率ηc和输出功率Po随通角c变化的情况,从而选择合适的工作状态。5.3.3高频功率放大器的动态特性与负载特性
因此,下面分析四个参数Rp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性,从而阐明各种工作状态的特点,为工作状态的调整提供参考。
集电极效率ηc和输出功率Po是否能最佳实现最终取决于功放中外部电路参数Rp和电压
VBB、Vbm、
VCC
。《高频电子线路》(第四版)张肃文主编高等教育出版社6.3.3高频功率放大器的动态特性与负载特性1.
高频功放的动态特性
下面通过折线近似分析法定性分析其动态特性,首先,建立由Rp和VCC、VBB、Vbm
所表示的输出动态负载曲线。vceicVo•AVCC•QVcm1vcmingd《高频电子线路》(第四版)张肃文主编高等教育出版社2.
高频功放的负载特性vBEiC•-VBB•VBZvbeiCgCVbm•vbemaxiCmaxvceiCVCC•QvceminVcesgd•vbemax•••vcemingcr•过压区临界区欠压区《高频电子线路》(第四版)张肃文主编高等教育出版社6.3.3高频功率放大器的动态特性与负载特性vbemax2.
高频功放的负载特性iCvcevbemax过压区临界区欠压区欠压过压0临界Rp欠压过压0临界Rp《高频电子线路》(第四版)张肃文主编高等教育出版社6.3.3高频功率放大器的动态特性与负载特性End欠压、过压、临界三种工作状态的特点:结论:欠压:恒流,Vcm变化,Po较小,ηc低,Pc较大;过压:恒压,Icm1变化,Po较小,ηc可达最高;临界:Po最大,ηc较高;最佳工作状态发射机末级中间放大级2.
高频功放的负载特性《高频电子线路》(第四版)张肃文主编高等教育出版社6.3.3高频功率放大器的动态特性与负载特性图6.3.7负载特性曲线欠压过压0临界Rp欠压过压0临界Rp6.3.4各极电压对工作状态的影响vceiCvbemax•QVCC••QVCC•QVCC••••iC1.
改变VCC对工作状态的影响过压欠压0临界VCC过压欠压0临界VCC
集电极调幅作用是通过改变VCC来改变Icm1与Po才能实现的,因此,必须工作于过压区。《高频电子线路》(第四版)张肃文主编高等教育出版社2.
改变Vbm对工作状态的影响vceiCvbemax1vbemax2•QVCCvbemax4••••iCvbemax3••欠压过压0临界Vbm欠压过压0临界Vbm《高频电子线路》(第四版)张肃文主编高等教育出版社6.3.4各极电压对工作状态的影响3.
改变VBB对工作状态的影响
基极调幅作用是通过改变VBB来改变Icm1与Po才能实现的,因此,必须工作于欠压区。vbe•VBBvbemax1vBEiC•VBBvbemax2•VBBvbemax3vceiCvbemax1vbemax2•QVCCvbemax3••••iCVBB绝对值的增加等效于减少Vbm,两者都会使vbemax产生相同的变化End《高频电子线路》(第四版)张肃文主编高等教育出版社6.3.4各极电压对工作状态的影响6.3.5工作状态的计算(估算)举例例6.3.1有一个用硅NPN外延平面型高频功率管3DA1做成的谐振功率放大器,设已知VCC=24V,Po=2W,工作频率=1MHz。试求它的能量关系。由晶体管手册已知其有关参数为fT≥70MHz,Ap(功率增益)≥13dB,ICmax=750mA,VCE(sat)(集电极饱和压降)≥1.5V,PCM=1W。解:
1)由前面的讨论已知,工作状态最好选用临界状态。作为工程近似估算,可以认为此时集电极
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