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第三章高频功率放大器

概述

一、高频功率放大器的应用和任务二、高频功率放大器的特点

高频功率放大器与低频功率放大器的异同点相同点：输出功率大、效率高

不同点：频带宽度不同、负载2．高频功率放大器与高频小信号调谐放大器的异同点

相同点：工作在高频段、调谐回路作负载

不同点：信号大小不同、任务不同、分析方法不同

O三、主要技术指标1．输出功率P（高）

O

效率ηC（高）

功率增益GP（大）

四、高频功率放大器的工作原理

（一）放大器工作状态的分类1．通角θ的概念

2．放大器的工作状态按通角来分：

θ＝180° 甲类 θ＝90° 乙类 θ﹤90° 丙类

丙（C）类谐振功率放大器的工作原理

三极管四种工作状态

根据正弦信号整个周期内三极管的导通情况划分

甲类：一个周期内均导通

晶体管在输入信号的整个周期都导通静态IC较大，波形好,管耗大效率低。

乙类：导通角等于180°

晶体管只在输入信号的半个周期内导通，静态IC=0，波形严重失真,管耗小效率高。

甲乙类：导通角大于180°

晶体管导通的时间大于半个周期，静态IC 0，一般功放常采用。丙类：导通角小于180°

图3-4 各级电压和电流波形

丙类(C类)高频功率放大器的折线分析法

由于丙类高频功率放大器工作在大信号非线性状态，所以，晶体管的小信号等效电路的分析方法是不适用的。虽然采用静态特性曲线经过理想化成为折线来进行近似分析会存在一定的误差，但是，用它对高频功率放大器进行定性分析是一种较为简便的方法。

一、晶体管特性曲线的理想化及其解析式

图3-5 3DA21静态特性曲线及其理想化(一)输入特性曲线的理想化

图3—5(a)所示的虚线表示的直线就是理想化的输入特性曲线。其数学表示式为

i ?0

B

u ?U

BE BZ

i ?g(u

B b BE

?U )

BZ

u ?U

BE BZ

（3-4）

式中，gb为理想化输入特性的斜率，即

g

b

(二)正向传输特性曲线的理想化

??i

B

/?u

BE

（3-5）

理想化晶体管的电流放大系数?被认为是常数，因而将输入特性的i乘以?就

B

可得到理想化正向传输特性。正向传输特性的斜率为

g ??i

c C

/?u

BE

???i

B

/?u

BE

??g

b

（3-6）

g称为理想化晶体管的跨导。它表示晶体管工作于放大区时，单位基极电压变

c

化产生的集电极电流变化。正向传输特性的数学表示式为

i ?0

C

u ?U

BE BZ

i ?g(u

C c BE

?U )

BZ

u ?U

BE BZ

（3-7）

(三)输出特性曲线的理想化

图3—5(b)所示的输出特性曲线要分别对饱和区和放大区采取不同的简化方法。在饱和区，根据理想化原理，集电极电流只受集电极电压的控制，而与基极电

压无关。这样，理想化特性曲线对不同的uBE值，应重合为一条通过原点的斜线。该斜线称为饱和临界线，其斜率用gcr表示。它表示晶体管工作于饱和区时，单位集电

极电压变化引起集电极电流的变化的关系。可表示为

式中，g

cr

??i

C

/?u 。

CE

i ?gu

C crCE

（3-8）

在放大区，根据理想化原理，集电极电流与集电极电压无关。那么，各条特性

曲线均为平行于u 轴的水平线。又因?=△i／△i为常数，故各平行线对等差的

CE C B

△i来说，间隔应该是均匀相等的。

B

一、 集电极余弦电流脉冲的分解

(一)余弦电流脉冲的表示式

余弦电流脉冲是由脉冲高度I 和通角? 来决定的。只要知道这两个值，脉冲

CM C

形状便可完全确定。

在已知条件下，通过理想化正向传输特性求出集电极电流脉冲，可用图3—6来说明。

图3-6 丙类状态下集电极电流波形

设激励信号为u

b

?U cos?t，则u

bm BE

?V ?U

Bb bm

cos?t。而晶体管理想化正向

传输特性可表示为

i ?0 u ?U

C BE BZ

将u代人式中，可得

BE

i ?g(u ?U ) u ?U

C c BE Bz BE BZ

i ?g(V

C c BB

?U cos?t?U

bm BZ

) （3-9）

由图3-6可知，当?t??

c

时，i

c

?0，代入式（3-9）中可得

cos?

U ?V

? BZ BB

（3-10）

c U

bm

上式表明，已知V,U和U可确定高频功率放大器的半通角? ，有时也称? 为通

BB BZ bm C C

角。通常用?

C

=180。表示甲类放大；?

C

=90。表示