通信基本电路课程设计报告--高频功率放大器.docVIP

通信基本电路课程设计报告 ? 高频谐振功率放大器2.1.2放大器分类 利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振功率放大器。根据放大器电流导通角θ的范围可以分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同类型的功率放大器。电流导通角θ愈小，放大器的效率η愈高。如甲类功放的θ＝180o，效率最高也只能达到50％，而丙类功放的θ＜90%，效率η可达到80％。2.1.3阻抗匹配2.1.4设计指标高频功率放大器的输出功率是指放大器的负载RL上得到的最大不失真功率。由于负载RL与丙类功率放大器的谐振回路之间采用变压器耦合方式，实现了阻抗匹配，则集电极回路的谐振阻抗R0上的功率等于负载RL上的功率，所以将集电极的输出功率视为高频功率放大器的输出功率，即Po=PC。 图1 高频功率测试电路 测量功率放大器的主要技术指标的连接电路如图所示，其中直流电流表mA测量集电极的直流电流；高频毫伏表V测量负载RL的端电压。只有在集电极回路处于谐振??状态时才能进行各项技术指标的测量。示波器用于观 察ic的波形。放大器的输出功率Po为 ????????????????????????? ?式中，VL——高频电压表V的测量值高频功率放大器的总效率由集电极的效率和输出网络的传输效率决定。而输出网络的传输效率通常是由于电感、电容在高频工作时产生一定损耗而引起的，放大器的能量转换 效率主要由集电极的效率所决定。所以常将集电极的效率视为高频功放的效率。 η= Po/ PD 利用图所示电路通过测量来计算功放的效率。集电极回路谐振时， ?????????????????????????????? ?????????? 式中，Ic0——电流表mA的测量值。（ a ）所示的是高频功率放大器的基本电路。由于在任一元件（呈电阻性）上的耗散功率等于通过该元件的电流与该元件两端电压的乘积，因此，晶体管的集电极耗散功率在任何瞬间总是等于瞬时集电极电压 与瞬时集电极电流 的乘积。如果使 只有在 最低的时候才能通过，那么，集电极耗散功率自然会大为减小。由此可见，要想获得高的集电极效率，放大器的集电极电流应该是脉冲状。当电流流通角小于 180 时，即为丙类工作状态，这时基极直流偏压 ，使基极处于反向偏置状态。显然，只有在激励信号 为正值的一小段时间（＋ 至－ ）内才有集电极电流产生，如图 所示。图中，将晶体管的转移特性理想化为一条直线交横轴于 处， 称为晶体管的导通电压。由图可知在一周期内的集电极电流导通角，为方便起见，后面将 称为通角。 图2 高频功率放大器的原理电路及其集电极电流和电压的关系 图2为一个谐振放大器的原理图，图中为基极偏压，为集电极直流电源。为了得到丙类工作状态，应为负值，即基极处于反向偏值。图为基极激励电压，为了分析集电极电流与激励电压的关系，最简单的方法可以从图2中所示的晶体管的转移特性曲线入手，工程上采用折线近似处理。叫做截止电压或起始电压，硅管的=0.4~0.7V。由图可见，只有的正半周，并且大于和绝对值之和时，才流通。一周期内集电极电流在时间内导通，因此称为截止角，由图可见，，故得 ，图中画出了和的关系，采用折线近似后，集电极电流时尖顶余弦脉冲，对这余弦脉冲用傅立叶分解，可求出它的直流、基波与各次谐波的分量，即 ，， 式中 、是的函数，称为尖顶余弦脉冲的分解系数如图3。 图3 余弦电流脉冲分解系数 从这些系数分析中，当时达到最大值，因此在与负载阻抗为定值时，输出功率达到最大，但这时放大器工作在甲乙类状态，集电极效率太低，一般不用。如单从效率考虑，值越小，就越大，效率就越高，效率虽高，但小，功率也小，综合考虑，最佳通角取~左右。 综上所述，集电极电流是脉冲状，包含许多谐波，失真很大，所以集电极电路内必须采用并联谐振回路或其他形式的选频网络，这样 的失真虽然很大，但经过滤波电路滤除了各次谐波，使集电极回路的输出仍然得到基波的正弦波。 丙类高频功率放大器可工作在欠压状态、过压状态和临界状态。因欠压状态效率低，而过压状态失真严重，谐波分量大，故这类放大器一般选在临界状态。在晶体管功率放大器中，可以从改变激励电压、基极电压、集电极负载、集电极电流供电电压来改变放大器的工作状态。 2.3丙类功率放大器 ??? （1）基本关系式 ??? 丙类功放的基极偏置电压-VBE是利用发射极电流的直流分量IE0在射极电阻R