电子线性电路

电子线性电路第一页，共二十页，2022年，8月28日谐振功放：一种用谐振系统作为匹配网络的功率放大器。特点：负载匹配网络为谐振系统。应用状态：丙类（或丁类、乙类）用途：对载波或已调波进行功率放大

本章内容：工作原理、性能分析、电路

种类：丙类谐振功放丁类、戊类谐振功放倍频器

第二页，共二十页，2022年，8月28日2.1

谐振功率放大器的工作原理

丙类谐振功率放大器1.电路组成

ZL——

外接负载，呈阻抗性，用CL

与RL

串联等效电路表示。

Lr

和Cr

——匹配网络，与ZL

组成并联谐振回路。调节Cr

使回路谐振在输入信号频率。

VBB——基极偏置电压，使功率管Q点设在截止区，以实现丙类工作。第三页，共二十页，2022年，8月28日2.集电极电流iC

输入据由静态转移特性(iC-vBE)，得集电极电流iC波形：脉宽小于半个周期的脉冲序列。付里叶级数展开：为平均分量、基波分量和各次谐波分量之和。第四页，共二十页，2022年，8月28日3.

输出电压

vo

(1)

对基波分量：阻抗最大，为谐振电阻Re

(谐振回路调谐在输入信号频率上，因而对iC中的基波分量呈现的阻抗最大，且为纯电阻)；在高Q回路中，其值Re

近似为式中，

——回路总电容

——回路谐振角频率

——回路有载品质因数第五页，共二十页，2022年，8月28日

(2)

对非基波分量，阻抗很小（谐振回路对

iC

中的其它分量呈现的），产生的电压均可忽略。

既然仅有由基波分量产生的电压vc输出，负载获得的信号功率不失真。可见：丙类谐振功率放大器谐振回路的功能：

(1)

选频：利用谐振回路的选频作用，可将失真的集电极电流脉冲变换为不失真的输出电压。

(2)

阻抗匹配：调节

Lr

和Cr，谐振回路将含有电抗分量的外接负载变换为谐振电阻Re，并阻抗匹配。第六页，共二十页，2022年，8月28日所以，谐振功率放大器中，谐振回路起到选频和匹配负载的双重作用。

4.

功率特性分析

(1)

丙类功放的问题

若提高

C，管子导通角c应继续减小；但引起iC

中基波分量Icm1

减小，导致输出功率减小。第七页，共二十页，2022年，8月28日(2)

解决方法

VBB

负向增大(c减小)同时，提高输入激励电压Vbm，以维持输出功率不变。但需警惕管射结反向击穿。为进一步提高效率，可采用开关工作的丁类、戊类谐振功率放大器。第八页，共二十页，2022年，8月28日

丁类和戊类谐振功率放大器1.

丁类谐振功放

(1)

电路

Tr

次级两绕组相同，极性相反。

T1

和T2

特性配对，为同型管。(2)

原理

若vi足够大，则vi<

0时，T1

饱和导通，T2截止，

vi>0，T2

饱和导通，T1

截止，A点最大振幅值：

vA=vA1vA2=VCC2vCE(sat)第九页，共二十页，2022年，8月28日

加到串谐回路，若谐振回路工作在输入信号角频率上，可近似认为输出得电流iL

是角频率为

的余弦波，RL

上获得不失真输出功率。(3)

讨论

①

vCE(sat)小，管耗小，放大器的效率高(90%以上)

；②因结电容、分布电容等影响，实际波形不理想，使管耗增大，丁类功放效率受限。2.戊类放大器

为了克服这个缺点，在开关工作的基础上采用一个特殊设计的集电极，保证vCE

为最小值的一段期间内，才有集电极电流流通——戊类放大器。

第十页，共二十页，2022年，8月28日

倍频器1.

概念

倍频器(FrequencyMultiplier)：将输入信号的频率倍增n

倍的电路。2.

原理

在丙类谐振放大器中，将输出谐振回路调谐在输入信号频率的n

次谐波上，则输出谐振回路上仅有iC

中的n次谐波分量产生的高频电压，而其它分量产生的电压均可忽略，因而RL

上得到了频率为输入信号频率n

倍的输出信号功率。第十一页，共二十页，2022年，8月28日3.

实现办法

(1)

三极管倍频器倍频次数不能太高，一般为二倍或三倍频。原因：

①效率。集电极电流脉冲中包含的谐波分量的幅度随着n

的增加而迅速减小。倍频次数过高，倍频器的输出功率和效率就会过低。

②滤波。谐振回路需滤除高于n

和低于n

的各次分量。低于n

的分量幅度较大，滤除较难。倍频次数越高，对谐振回路提出的滤波要求越苛刻，不易实现。

(2)

变容二极管、阶跃二极管构成参量倍频器，适用于倍频次数较高时。第十二页，共二十页，2022年，8月28日2.2

谐振功率放大器的性能特点

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，其它分量的电压均可忽略。有：第十三页，共二十页，2022年，8月28日(2-2-1)

(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

(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)计算功率性能第十四页，共二十页，2022年，8月28日

(1)求动态点，画波形

设定VBB、Vbm、VCC、Vcm，将t

按等间隔(t=

0º，15º，

30º，……)给定数值，由式2-2-1便可确定

vBE

和vCE

(图a)。第十五页，共二十页，2022年，8月28日

(2)连动态线，画iC波形：

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。

.第十六页，共二十页，2022年，8月28日(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。第十七页，共二十页，2022年，8月28日

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