第三章 高频功率放大电路解说.ppt

2 阻抗变换特性 当高频工作时, , RL上得到的功率也是频率的函数, 即传输线有一定上限频率,要扩展上限频率,途径如下: 使Zi与频率无关,带宽趋于无穷大. 结论：传输线变压器依靠传输线传递能量，其上限条件 取决于传输线、终端的匹配程度和传输线长度， 下限条件取决于初级绕阻线圈电感量。 在无耗且传输线长度很短的情况下, 传输线变压器输入端与输出端电压相同, 均为 U , 流过的电流均为I 。由此可得到特性阻抗Zc和输入端输入阻抗Zi分别为： 两级功放都工作在甲类状态, 并采用本级直流负反馈方式展宽频带, 改善非线性失真。 三个传输线变压器均为4∶1阻抗变换器。 前两个级联后作为第一级功放的输出匹配网络, 总阻抗比为16∶1, 使第二级功放的低输入阻抗与第一级功放的高输出阻抗实现匹配。第三个使第二级功放的高输出阻抗与50Ω的负载电阻实现匹配。 二、功率合成 利用多个功率放大电路同时对输入信号进行放大, 然后设法将各个功放的输出信号相加, 这样得到的总输出功率可以远远大于单个功放电路的输出功率，这就是功率合成技术。 要求： 1、各功放互相隔离，某一功放损坏，不影响其它功放工作； 2、合成功率是各功放输出之和，在负载匹配时，各功放输出功率为最大。 * * 第三章 高频功率放大电路 第一节 概述 高频功率放大电路的三个最主要的技术指标是：输出功率、效率和非线性失真。 根据放大器集电极电流在输入信号周期内的导通时间，高频功放分为： 1、A（甲）类：在输入信号的整个周期内集电极都有电流流通； 2、B（乙）类：只有在输入信号的半个周期内集电极有电流流通； 3、C（丙）类：在小于输入信号半个周期内集电极有电流流通。 根据被放大信号的相对频带的宽窄： 1、窄带高频功放： ；丙类，LC谐振回路为选频网络； 2、宽带高频功放： ；甲类，传输线变压器为匹配网络。 第二节 线性高频功率放大器 A类和推挽电路形式的B类高频功放工作在线性放大状态，其输出信号能准确复现非等幅已调输入信号的包络或相位。 A类：常用作前级功率放大，保证信号的包络不失真； B类：常用作末级功率放大，保证输出功率和效率。 一、A类线性高频功率放大器 第三节 丙类谐振功率放大电路 一、 工作原理 假定输入信号是单频正弦波, 输出回路调谐在输入信号的相同频率上。 uBE=VBB+ub=VBB+Ubmcosω0t uCE=VCC+uc=VCC-Ic1mRΣcosω0t=VCC-Ucmcosω0t PD=VCCIC0 PC=PD-Po 增大输入信号振幅和降低静态工作点是实现大功率高效率的两条重要途径。 PD=VCCIC0 在Ucm=VCC时效率最高： 在乙类工作状态时, 集电极电流是在半个周期内导通的尖顶余弦脉冲, 可以用傅氏级数展开为: 功率放大电路是大信号工作, 而在大信号工作时必须考虑晶体管的非线性特性, 这样将使分析比较复杂。为简化分析, 可以将晶体管特性曲线理想化, 即用一条或几条直线组成折线来代替, 称为折线近似分析法。 集电极电流iC的分段表达式： iC= g(uBE-Uon) uBE≥Uon 0 uBE＜Uon 如果将输入信号在一个周期内的导通情况用对应的导通角度2θ来表示, 则称θ为导通角。可见, 0°≤θ≤180°。 在放大区, iC=g(VBB+Ubmcoswt-Uon) 当ωt=θ时, iC=0，可求得: 当ωt=0时, iC=ICm, 可求得: IC0=ICmα0(θ), Ic1m=ICmα1(θ), Ic2m=ICmα2(θ), … 其中α0(θ), α1(θ), α2(θ), …被称为尖顶余弦脉冲的分解系数。 波形系数 若定义集电极电压利用系数ξ=Ucm/VCC, 可以得到集电极效率和输出功率的另一种表达式: 增大ξ和g1的值是提高效率的两个措施, 增大α1是增大输出功率的措施。然而, 增大g1与增大α1是互相矛盾的。导通角θ越小, g1越大, 效率越高, 但α1却越小, 输出功率也就越小。所以要兼顾效率和输出功率两个方面, 选取合适的导通角θ。若取θ=70°, 此时的集电极效率可达到85.9%, 而θ=120°时的集电极效率仅为64%左右。因此, 一般以70°作为最佳导通角, 可以兼顾效率和输出功率两个重要指标。 例3.1在图3.2.3中, 若Uon=0.6 V, g=10mA／V, ICm=20mA, 又VCC=12V, 求当θ分别为180°, 90°和60°时的输出