电子线路(非线性部分)课件2

第二章谐振功率放大器复习与补充——串联与并联谐振电路的特性一、并联谐振电路的阻抗特性Zp谐振:端口的电压和电流的相位相同，没有相位差.谐振电路的作用：滤波作用Zp——谐振角频率90o-90o感性容性纯电阻——谐振频率Zp＋－滤波性能90o-90o感性容性纯电阻——谐振角频率并联谐振电路的滤波特性Zp＋－fHfLBW带宽品质因数并联谐振电路的滤波特性Zp＋－=电感（或电容）的无功功率电阻的有功功率=储能耗能并联谐振电路的滤波特性ZS90o-90o容性感性纯电阻RLC串联谐振电路fo/Qfo/Q带宽BW品质因数QR（最小）R（最大）谐振阻抗Zo谐振角频率wo谐振频率foRLC串联电路RLC并联电路储能耗能储能耗能小结Z？RLC混联电路的分析串并联等效变换（P98）通过等效变换将混联电路等效为“纯粹”的并联或“纯粹”的串联电路ZpZs若Zp＝Zs，二者等效等效条件Zp＝ZsZpZs等效条件Zp＝Zs串并联等效变换（P98）等效前后Q值不变ZpZs等效条件Zp＝Zs串并联等效变换（P98）ZpZs等效条件Zp＝Zs串并联等效变换（P98）高Q2>>1条件下2.1谐振功率放大器的工作原理一、丙类谐振功率放大器vb(t)VBBVCCZL串联－>并联vb(t)VBBVCCvb(t)VBBVCC调节Cr可调节谐振阻抗Re（为保证谐振频率不变应同时调节L的大小）vb(t)VBBVCC＋vo(t)－vBE＋－iBiC丙类功放原理1、降低工作点（减小晶体管导通时间），提高效率=VBB+vb(t)=VBB+VbmcoswStvBEiCVBBiCwtwtq-qq<90Ovb(t)VBBVCC＋vo(t)－vBE＋－iBiC丙类功放原理1、降低工作点（减小晶体管导通时间），提高效率q<90Oq-qiCwt2、通过滤波克服失真LC谐振回路的作用是滤波——选出基波、滤除谐波电流波形严重失真q-qiCiCwtZp＋vo(t)－滤波原理二、丁类和戊类谐振功率放大器三、倍频器自学2.2谐振功率放大器的特点一、近似分析方法——动态线的确定动态工作点的移动轨迹假设一、滤波特性理想输入输出电压只有基波成份假设二、忽略晶体管的高频效应，输出特性用静态特性表示（参变量为vBE而不是iB）vCEvBEiCiCvCEwtwtwtVBBVbmVCCVcmvBE

＝vBEmaxvBEmax0ovCEvBEiCiCvCEwtwtwtVBBVbmVCCVcmvBE

＝vBEmaxvBEmax0oqqqiCmax动态线二、欠压、过压、临界工作状态vCEvBEiCiCvCEwtwtwtVBBVbmVCCVcmvBE

＝vBEmaxvBEmax0oqqqiCmax过压状态vCEvBEiCiCvCEwtwtwtVBBVbmVCCVcmvBE

＝vBEmaxvBEmax0oqqqiCmax欠压过压临界补充：尖顶余弦脉冲的分解wtq-q02piCmaxiC——波形系数ao(q)q180Oa1(q)a2(q)0.5360.560O120O65Oa3(q)k(q)12三、四个电压量对性能的影响负载特性调制特性放大特性基极调制特性集电极调制特性——Re变化aVcm变化对性能的影响——VBB变化对性能的影响——VCC变化对性能的影响——Vbm变化对性能的影响1、负载特性——VBB、Vbm、VCC不变，Re变化vCEvBEiCiCvCEwtwtwtVBBVbmVCCVcmvBEmaxq-qq-qRehVcmhiC-qq-qq-qq-qq-qqiCiCiCiCReIC1m＝iCmaxa1(q)ReIC0＝iCmaxa0(q)VCm＝IC1mRe临界欠压过压IC1m＝iCmaxa1(q)ReIC0＝iCmaxa0(q)VCm＝IC1mRe临界欠压过压ReP0＝IC1m

VCm/2PD＝IC0

VCCPC

＝PD

－PohC＝Po/PDReopt最佳负载（匹配负载）工作在临界状态时，输出功率最大，效率较大ReP0＝IC1m

VCm/2PD＝IC0

VCCPC

＝PD

－PohC＝Po/PDReopt最佳负载（匹配负载）2、调制特性集电极调制特性vCEiCvCEwtwtwtVBBVbmVCCVcmvBEmaxq-qq-qVCCh欠压VCCi过压IC1m＝iCmaxa1(q)VCCIC0＝iCmaxa0(q)VCm＝IC1mReVcciC-qq-qq-qq-qq-qqiCiCiCiC临界欠压过压Vcm欠压过压临界VBBvb(t)VCC0vW(t)VCC=VCC0+vW(t)集电极调幅原理电路VCC集电极调幅电路必须工作在过压状态wt基极调制特性vCEiCvCEwtwtwtVBBVbmVCCVcmvBEmaxq-qq-qVBBh过压VBBi欠压-qqiC-qq-qq-qq-qqiCiCiCiCVBBIC1m＝iCmaxa1(q)VBBIC0＝iCmaxa0(q)临界过压欠压VCm＝IC1mReVcm过压欠压临界VBB0vb(t)VCCvW(t)VBB=VBB0+vW(t)基极调幅原理电路VBB基极调幅电路必须工作在欠压状态wt3、放大特性IC1m＝iCmaxa1(q)VbmIC0＝iCmaxa0(q)临界过压欠压VCm＝IC1mRe放大器应工作在欠压状态工作在过压状态则可实现限幅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。IC1mVbmIC0临界过压欠压VCm(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。

普遍采用改变Re

的方式放大器的工作状态的调整改变

Re、VCC、Vbm、VBB不论改变哪个量都必须保证回路谐振在工作频率上。四个特性在调试中的应用

例：设一个丙类谐振功率放大器，设计在临界状态，若制作出后，Po

和

C

均不能达到要求，则应如何进行调整。

Po

达不到要求，表明放大器没在临界。若增大Re

能使Po

增大，则根据负载特性，断定放大器工作在欠压状态，此时分别增大Re、Vbm

和VBB

或同时或两两增大均可使放大器由欠压进入临界。2.3谐振功率放大器电路直流馈电电路滤波匹配电路集电极馈电电路基极馈电电路——自给偏压电路实现阻抗匹配滤波效果好传输效率高要求集电极直流馈电电路串馈电路并馈电路LC——高频扼流圈vCE=VCC+vc基极馈电电路（a)分压偏置电压VB小于死区电压（b)（c)自给偏压电路，VB<0非线性基极自给偏置电路电流产生额外的直流成分该电流流过直流电阻产生直流电压（反偏压）ibi2i1▲自给偏置电压存在的前提是：非线性▲自给偏置电压的大小与非线性程度有关，即与激励信号幅度（或输出信号幅度）有关▲通过电容的存储功能和电压变化的惰性可得到相对稳定的自给偏置电压滤波匹配网络(Filter-MatchedNetwork)要求(2+1条)1、阻抗变换将实际负载RL

变换为放大管所要求的负载Re，以保证放大器高效率地输出所需功率。2、滤波充分滤除不需要的高次谐波分量，以保证在外接负载上输出所需基波功率(在倍频器中为所需的倍频功率)。通常n

选2，即对二次谐波的抑制度定量描述滤波性能指标：LC滤波电路：Q值谐波抑制度（详见教材P97）3、高效将功率管给出的信号功率Po高效地传送到外接负载上，即要求网络的传输效率

K=PL/Po

接近1

滤波性能与传输效率的要求往往是矛盾的L和C

为滤波网络(简称L型网络)，rL

为L

中的固有损耗电阻，RL

为外接负载电阻。令为回路固有品质因数，在高Q

条件下，它的有载品质因数

当Q0

一定时，RL

越大于rL，相应的

K

就越大。但RL

越大，Qe

越小，回路谐振曲线越平坦，对谐波的抑制能力就越差。L型滤波匹配网络RLCLReoptLC’R’LReopt=RL’RLLCReoptReopt=RL’CL’R’LoptRLC2C1L1L2Reoptp型滤波匹配网络LC1C2RLReoptL=L1+L2R’eoptoptRLC2C1L1L2ReoptR’eoptL2C2RLR’eoptC