物理学院高频电子线路g3-3

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1、第二节第二节 高频功率放大器的原理与特性高频功率放大器的原理与特性C0Cmax0C1Cmax1()()IIII 集电极电流：集电极电流：输出电压：输出电压：1coscoscosoLCcuR ItUt 丙谐振功率放大器丙谐振功率放大器输出功率：输出功率：LcLccRURIUIPc22112121211集电极电源供给的直流功率：集电极电源供给的直流功率：0c0CCPI U集电极损耗功率集电极损耗功率P Pc c：10PPPc动态线的斜率：动态线的斜率：cmaxcL1(1cos)1()(1cos)IUR 导通角：导通角：BBBBbcosUUarcU 2 高频功放的工作状态高频功放的工作状态 高频谐振

2、功率放大器根据晶体管是否进入饱和区可以分为欠高频谐振功率放大器根据晶体管是否进入饱和区可以分为欠压、压、临界和过压三种状态临界和过压三种状态。在动态线上以在动态线上以uBEmax 或或uCEmin与动态线的交点与动态线的交点A判别。判别。A1工作在欠压状态工作在欠压状态A2工作在临界状态工作在临界状态A3工作在过压状态工作在过压状态二、二、高频谐振功率放大器的工作状态高频谐振功率放大器的工作状态A3（1 1）欠压状态）欠压状态 在信号激励的周期内，晶体管始终工作在放大区和截止区。在信号激励的周期内，晶体管始终工作在放大区和截止区。Uc较小，所以称为欠压。较小，所以称为欠压。ic近似为余弦脉冲，

3、近似为余弦脉冲，Uc 越大输出功越大输出功率越大。率越大。Ub变化对变化对Uc、Icmax影响大。影响大。斜率变化，斜率变化，Icmax几乎不变，但影响几乎不变，但影响Uc。（2 2）过压状态）过压状态 在信号激励的周期内，晶体管分别工作在饱和区、放大区和在信号激励的周期内，晶体管分别工作在饱和区、放大区和截止区。截止区。动态线和临界饱和线有一段重合动态线和临界饱和线有一段重合 在过压状态，斜率在过压状态，斜率变化，输出电压的幅变化，输出电压的幅值值Uc变化不大。变化不大。ic的顶部出现凹陷的顶部出现凹陷并在并在D点达到最小。点达到最小。凹陷越大凹陷越大IC0，IC1越越小。小。Uc较大，所以

4、称较大，所以称为过压为过压。（3 3）临界状态）临界状态 在信号激励的周期内，晶在信号激励的周期内，晶体管始终工作在放大区和体管始终工作在放大区和截止区。截止区。ic近似为余弦脉冲。与欠近似为余弦脉冲。与欠 压状态相比压状态相比ic略有降低。略有降低。Uc有所增加有所增加。在临界状态输出功率最在临界状态输出功率最大，效率接近最高，对应大，效率接近最高，对应的负载电阻的负载电阻RL称为最佳负称为最佳负载电阻，高频功放一般工载电阻，高频功放一般工作在此状态作在此状态。三种状态的特点：三种状态的特点：临界状态的特点是输出功率最大，效率接近最高，临界状态的特点是输出功率最大，效率接近最高，是最佳工作状

5、态，发射机末级一般设计成此状态。是最佳工作状态，发射机末级一般设计成此状态。过压状态特点是负载阻抗变化时，输出电压变化过压状态特点是负载阻抗变化时，输出电压变化小，电压幅值较大，弱过压时效率最高，发射机的小，电压幅值较大，弱过压时效率最高，发射机的中间级和集电极调幅电路采用此状态。中间级和集电极调幅电路采用此状态。欠压状态的输出功率和效率都较低，集电极耗损欠压状态的输出功率和效率都较低，集电极耗损功率较大，负载阻抗变化时，输出电压随之变化，功率较大，负载阻抗变化时，输出电压随之变化，除基极调幅电路外较少采用。除基极调幅电路外较少采用。三、三、高频功放的外部特性高频功放的外部特性 外部特性是指功

6、放的性能随外部参数变化的规律。外部特性是指功放的性能随外部参数变化的规律。讨论讨论 UCC,UBB,Ub,RL变化对性能的影响。变化对性能的影响。以上参数变化会影响动态线的斜率、导通角、以上参数变化会影响动态线的斜率、导通角、uCEmin、uBEmax，影响功放的工作状态和性能。，影响功放的工作状态和性能。1高频功放的负载特性高频功放的负载特性 负载特性是指负载特性是指UBB，Ub，UCC一定，放大器性能随一定，放大器性能随负载电阻负载电阻RL变化的特性。变化的特性。（1）RL增加功增加功放的工作状态变放的工作状态变化如下：化如下：动态线的斜率：动态线的斜率：cmaxcL11(1cos)()(

7、1cos)IUR 欠压欠压临界临界过压过压（2）欠压状态到临界状态）欠压状态到临界状态RL电流电流但变化较小，但变化较小，同时同时RL电压电压，随，随RL增加增加。（3）临界状态到临界状态到过压状态，过压状态，RL电压电压，但，但电压变化较小，电压变化较小，RL电流电流，且，且电流变化较大。电流变化较大。Cc 1L22c 1L1OCCC0CIo22CLUIRIRUPRPUIPPPQUBEmax临界点：临界点：P1达到最大，达到最大，较大，较大，Pc c 较小。放大器接较小。放大器接近最佳性能。对应的近最佳性能。对应的RL L值值称为匹配负载，用称为匹配负载，用RLcrLcr表表示。示。22cC

8、 CC E SL c rII()122UUURPP（4）匹配负载）匹配负载212CLUPR Q2高频功放的振幅特性高频功放的振幅特性 高频功放的振幅特性是指只改变激励信号振高频功放的振幅特性是指只改变激励信号振幅幅Ub时时,放大器电流、放大器电流、电压、电压、功率及效率的变化特功率及效率的变化特性。性。L11()(1cos)R BBBBbbcos,(/2)UUarcUU （1）Ub 增加功放的工作状态变化如下：增加功放的工作状态变化如下：欠压欠压临界临界过压过压L11()(1cos)R 3.3.高频功放的调制特性高频功放的调制特性 U CC 、RL、Ub 不变，放大器性能随不变，放大器性能随

9、U BB的变化特性。的变化特性。（1）基极调制特性）基极调制特性基极调幅电路基极调幅电路 由基极调制特性可知基极调幅应工作在欠压区。由基极调制特性可知基极调幅应工作在欠压区。（2）集电极调制特性）集电极调制特性 U BB、RL、Ub 不变，放大器性能随不变，放大器性能随 U CC的变化特性。的变化特性。在在B点。点。C E0coscC CciuUU UCC，工作状态：过压、临，工作状态：过压、临界、欠压。界、欠压。集电极调幅电路集电极调幅电路 由集电极调制特性可知集电极调幅应工作在过压区。由集电极调制特性可知集电极调幅应工作在过压区。4.4.高频功放的调谐特性高频功放的调谐特性 调谐特性是指调

10、谐特性是指Uc,Ic1,Ic0随回路电容随回路电容C变化的特性。变化的特性。失谐时谐振回路阻抗失谐时谐振回路阻抗ZL的模下的模下降，工作状态向临界及欠压状降，工作状态向临界及欠压状态变化，态变化，Ic1,Ic0增加增加Uc减小。减小。可按此规律调谐电路。用可按此规律调谐电路。用Ic0指指示。示。失谐时失谐时P0增加，增加，PI下降，下降，Pc增大增大注意功放管的安全。注意功放管的安全。1、放大器工作在欠压状态，随着负载电阻放大器工作在欠压状态，随着负载电阻RL的增大而向临的增大而向临界状态过渡时，放大器的交流输出电压界状态过渡时，放大器的交流输出电压Uc将将，输出功率，输出功率PI将将，iCm

11、ax将将，IC0,IC1将将，P0将将，将将。2、放大器工作在临界状态，随着负载电阻、放大器工作在临界状态，随着负载电阻RL的增大而向过压的增大而向过压状态过渡时，放大器的交流输出电压状态过渡时，放大器的交流输出电压Uc将将，输出功率，输出功率PI将将，iCmax将将，IC0,IC1将将，P0将将，将将。3、一个谐振功率放大器，若要求输出电压平稳，工作状态应、一个谐振功率放大器，若要求输出电压平稳，工作状态应选在选在，若要求输出功率，若要求输出功率PI最大最大,工作状态应选在工作状态应选在，若，若要求兼顾输出功率和效率，工作状态应选在要求兼顾输出功率和效率，工作状态应选在，若进行基，若进行基极

12、调幅时，工作状态应选在极调幅时，工作状态应选在，若进行集电极极调幅时，若进行集电极极调幅时，工作状态应选在工作状态应选在。例例21 若设谐振功率放大器原来工作在临界状态，后来发现若设谐振功率放大器原来工作在临界状态，后来发现该放大器的性能发生变化，该放大器的性能发生变化，P1明显下降，明显下降，反而增加，不过反而增加，不过UCC,Uc,uBEmax却保持不变，试问此时放大器工作在什么状态？却保持不变，试问此时放大器工作在什么状态？并分析其性能变化的原因。并分析其性能变化的原因。解：解：1、仍工作在临界状态、仍工作在临界状态UCEmin,uBEmax没有改变没有改变2、UBB,Ub发生改变，使导

13、通角变小。发生改变，使导通角变小。第三节第三节 高频功率放大器的高频效应高频功率放大器的高频效应 一、高频晶体管的电流放大倍数一、高频晶体管的电流放大倍数1、，低频工作区，可以不考虑晶体管电抗元件，低频工作区，可以不考虑晶体管电抗元件对外电路的影响。对外电路的影响。0.5ff 2、，中频工作区，需要考虑晶体管结容，中频工作区，需要考虑晶体管结容对外电路的影响，对外电路的影响，f上升，电流放大倍数上升，电流放大倍数 下降。下降。T0.50.2fff 3、，高频工作区，需要考虑晶体管结容、，高频工作区，需要考虑晶体管结容、引线电感、基区载流子渡越时间造成的不良影响。引线电感、基区载流子渡越时间造成

14、的不良影响。T0.2ff二、少数载流子的渡越时间效应二、少数载流子的渡越时间效应在中频区和高频区功在中频区和高频区功率增益按每倍频程率增益按每倍频程6db的规律下降。的规律下降。三、三、非线性电抗效应非线性电抗效应 功放管中存在集电结电容功放管中存在集电结电容,这个电容是随集电结电这个电容是随集电结电 压压Ubc变化的非线性势垒电容。变化的非线性势垒电容。四、发射极引线电感四、发射极引线电感五、饱和压降的影响五、饱和压降的影响晶体管工作于高频时晶体管工作于高频时,实验发现实验发现其饱和压降随频率提高而加大。其饱和压降随频率提高而加大。谢谢观看/欢迎下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH