集电极电压利用系数，在尽限使用时， 甲类工作状态： 乙类工作状态： 丙类工作状态： 设 例 下图所示电路中，VCC = 24 V，Po = 5W，? = 70 o，? = 0.9,求该功放的 ?C、 P=、PC、iCmax 和回路谐振阻抗Rp 解： 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 20 40 60 80 100 120 140 160 180 ?° ? n(?) ? 3(?) ? 2(?) ? 0 (?) ? 1 (?) g1 (?) -VBB+ C -VCC+ L + vS _ + vb _ + vC _ - vc + * 高频电子线路 * 高频电子线路 5.2 谐振功率放大器的工作原理 5.3 晶体管谐振功率放大器的折线近似分析法 5.4 晶体管功率放大器的高频特性 5.5 高频功率放大器的电路组成 5.1 概述 *5.7 戊类(E类)功率放大器 *5.8 宽带高频功率放大器 *5.9 功率合成器 *5.10 晶体管倍频器 *5.6 丁类(D类)功率放大器 倍频 高频放大 调制 话筒 声音 发射 天线 图 1.2.8 调幅发射机方框图 音频放大 高频振荡 缓冲 功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。 电压增益： 电流增益： β β+1 ? 三种组态的基本放大电路 CE CC CB 1. 功率放大电路的主要特点 输出功率 ?ABQ 功率三角形 ⑴ 允许轻微非线性波形失真。 要想Po大，应使Vom 和Iom都要大。 非线性(大信号) 1. 功率放大电路的主要特点 非线性(大信号) ⑵ 管子工作在接近极限状态。 2.要解决的问题 减小失真（线性度） 管子的保护 提高输出功率 提高效率 3. 提高效率的途径 降低静态功耗，即减小静态电流。 vi= 0 vi= V0sinωt (a)甲类 class-A amplifier (b)乙类 class-B amplifier (c)甲乙类 class-AB amplifier (d)丙类 class-C amplifier 4. 分类 流通角:一个周期内 有电流流通的相角.丙类(C类) 放大器的效率最高，但是波形失真也最严重。 5. 效率与失真矛盾的解决 ω low high 3ω nω 2ω 0 5. 效率与失真矛盾的解决 有源器件 谐振回路 窄带谐振放大器 丙类通过谐振负载，从丙类余弦周期脉冲里恢复基波完整周期信号。 3 2 1 5 4 Tr1 Tr2 C L yL T 输入回路 输出回路 晶体管 6. 谐振（高频）功放与非谐振（低频）功放的比较 相同: 要求输出功率大，效率高 非线性(大信号) 不同: 低频（音频）: 20Hz～20kHz 高频（射频）: （以调幅为例 ）已调信号 low high ω AM广播信号: 535kHz～1605kHz，BW=10kHz 谐振与非谐振(工作状态) 高频窄带信号 工作频率与相对频宽不同, 7. 功放设计中各方面的折中关系 减小失真（线性度） 管子的保护 提高输出功率 提高效率 （1） 丙类导通角180o，何时最优？ 遗留问题： （2） 放大、临界、饱和，何处最优？ 功能：将直流功率转换为交流信号功率。 主要指标：输出功率与效率 工作状态：丙类大信号的非线性状态（非线性失真） 分析方法：折线近似分析法。(大信号) 高频谐振功率放大器 5.2.1 获得高效率所需要的条件 5.2.2 功率关系 V bm v be w t小信号谐振放大器与丙类谐振功率放大器的区别之处在于：工作状态分别为小信号甲类与大信号丙类。因此，采用负电源作基极偏置。 w t i C 0 - q c + q c VBB 0 - q c + q c v be 转移 特性 i C V BZ o 理想化 图 5.2.1 高频功率放大器的 基本电路 失真 图 非线性工作的晶体三极管集电极电流与静态工作点和输入信号大小的关系(a)静态工作点处于放大区 ( b) t w 或电压 电流 0 V BZ V CC V － BB V bm V cm v bE max q i C i c max c i C v CE v BE v CE min 1. iC 与vBE同相，与vCE反相； 2. iC 脉冲最大时，vCE最小； 3. 导通角和vCEmin越小，Pc越小； 电路正常工作（丙类、谐振）时， 外部电路关系式： 谐振回路 直流功率： 输出交流功率： 集电极效率： 集电极电压利用系数 波形系数 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 β0 0.5fβ fβ 0.2fT fT 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。 图 5.3.1 晶体管的输出特性及其理想化 iC=gcrvCE 欠压 临界 过压 图 5.3.2 晶体管静态转移特性及其理想化 iC =gc(vBE–VBZ) (vBE ＞VBZ) V bm v be w t w t i C 0 - q c + q c VBB o - q c + q c v be 转移 特性 i C V BZ 0 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 (cosωt–cos ?c) = gcVbm(1–cos ?c) 当?t=0时，iC= iC max 取决于脉冲高度iC max与通角?c 当?t= ?c时，iC= 0 由傅里叶级数求系数，得 ic ωt θc θc ic1 ic2 ic3 Ico Icmax 图5.3.3 尖顶余弦脉冲 其中： 尖顶余弦脉冲的分解系数 波形系数下面分析基波分量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。 图6-9 尖顶脉冲的分解系数 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。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。
