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Xian Jiaotong University 第十章高频功率放大器 第十章 内容目录 10.1 概述 10.2 高频功率放大器的分类 10.3 A、B类功率放大器 A类放大器、B和AB类放大器 10.4 C类功率放大器 电路组成与特点、动态负载线、输出功率与效率 倍频与调制特性、C类放大器的馈电电路 10.5 高效率高频功率放大器 D类高频功率放大器、E类高频功率放大器 10.6 高频功率放大器设计 晶体管大信号参数、设计举例 10.7 功率合成电路 魔T网络、功率合成电路 10·1 概述 功率放大器的工作原理 10·1 概述 高频功率放大器 工作特点：低电压、大电流 基本组成：晶体管、偏置电路、扼流圈、阻抗变换、负载 高频功率放大器性能指标 功率 效率 集电极效率 功率增加效率 杂散输出与噪声 线性特性 10·2 高频功率放大器的分类 功率放大器最重要的指标是输出功率与效率，按这个标准，可以分为A、B、C、D、E、F类。 按照晶体管导通情况 A类——在信号的一周期内管子均导通 B类——在信号的一周期内管子只有一半时间导通 C类——导通时间小于一般周期 按照晶体管等效电路 A、B、C属于一类，晶体管等效为一个受控电流源 D、E、F属于一类，晶体管等效为受输入信号控制的开关，导通角近似为90o。 10·3 A、B类功率放大器 A类功率放大器 10·3 A、B类功率放大器 B类功率放大器 10·4 C类功率放大器 C类功率放大器 由于C类放大器的集电极电流波形是余弦脉冲形的，要在负载上得到完整的正弦电压波形输出，必须要借助于滤波器。集电极接谐振回路是最常见的方式。这也就决定了C类放大器一般都用来放大窄带信号，作为AM、FM通信机的末级射频功放使用。 电路组成与特点 10·4 C类功率放大器 10·4 C类功率放大器 10·4 C类功率放大器 集电极动态特性 10·4 C类功率放大器 负载特性 10·4 C类功率放大器 10·4 C类功率放大器 集电极调幅特性 10·4 C类功率放大器 基极调幅特性 10·4 C类功率放大器 倍频 10·4 C类功率放大器 C类放大器的馈电电路 10·4 C类功率放大器 10·4 C类功率放大器 10·5 高效率高频功率放大器 D类高频功率放大器 10·5 高效率高频功率放大器 E类高频功率放大器 10·7 功率合成电路 功率合成电路 组成： 功率分配网络 功率放大器 功率合成网路 功率分配网络 平均分配：信号源的功率平均分配给负载，且分配时功率损耗最小； 隔离特性：负载之间互相不影响、负载不影响信号源状态 功率合成网络 功率叠加，且合成时功率损耗最小； 隔离特性：两个合成源放大器互相不影响。 10·7 功率合成电路 魔T网络 10·7 功率合成电路 功率分配 10·7 功率合成电路 功率合成 10·7 功率合成电路 隔离条件 10·7 功率合成电路 10·7 功率合成电路 10·7 功率合成电路 反相功率合成器 10·7 功率合成电路 同相功率合成器 10·7 功率合成电路 反相功率放大器 同相功率合成器 * * 功率放大器的主要目标是要得到足够大的信号功率输出。在满足这个目标的前提下，还要尽量追求具有比较高的效率、比较小的失真、比较低的电源电压等方面的指标。 从功放的使用要求来看，根据其工作频率范围大体上可分为两类：宽带功放（f0/BW0.72)和窄带功放（ f0/BW0.7 10)。在RF频率范围内，多数采用窄带功放电路。 效率是功放的重要指标。直流电源提供的能量一部分转变为交流信号输出，另一部分则消耗在晶体管及耦合电路上。损耗的存在不仅导致经济指标的下降，更重要的是它转换成热能后会使晶体管的温度迅速上升，对电路的正常工作造成严重影响。 AB类放大器 当输入信号幅度Vim1时，晶体管的转移特性可以用折线表示，在信号的整周期内输出端不进入饱和区的情况下，求解步骤如下： （VBB,VD,Vim=q,Icm) ---(ic(t),Ic0,Ic1,Ic2,….,Ze(nw0)) ---(Vom,Po,Pdc,hc) 各级电流电压波形如图。 Note: |Ze(nw0)| 表达式应为： 计算结果如下： 其中x为集电极电源电压利用率，随着x 上升，输出功率和效率都会上升。 C类功放的集电极电压是由其电流的基波分量在回路的谐振电阻上得到的。实际上集电极电压的波形会反过来影响集电极电流的波形，最后达到某种动态平衡。 作出以vBE为参变量的输出特性曲线如图，由输入信号的变化可以得到各时