丙类高频功率放大器
《丙类高频功率放大器》由会员分享，可在线阅读，更多相关《丙类高频功率放大器（54页珍藏版）》请在文档大全上搜索。
1、1 高频功率放大器2 小组成员 罗仪凡与陈衍文，完成的是对电路参数的确认以及分析 陈斯铭完成的是对电路的焊接与元件的选择以及后续的调节和分析 黄路瑶完成的是对电路的仿真3学习目的：学习目的：1 1、高频功率放大器的电路组成高频功率放大器的电路组成2 2、谐振功率放大器的工作原理谐振功率放大器的工作原理3 3、高频功率放大器的外部特性高频功率放大器的外部特性4 高频（谐振）功率放大器高频（谐振）功率放大器在发射机中的位置在发射机中的位置从图中可见，高频功放是无线发射机的重要组成部分从图中可见，高频功放是无线发射机的重要组成部分5 在无线电广播和通信发射机中，为了获得大功率的高在无线电广播和通信发
2、射机中，为了获得大功率的高频信号，必须采用高频功率放大器。频信号，必须采用高频功率放大器。窄带高频功率放大器：窄带高频功率放大器：宽带高频功率放大器：宽带高频功率放大器：通常以通常以LC并联谐振回路作负载，又称为并联谐振回路作负载，又称为谐振功率放大器。谐振功率放大器。以传输线变压器为负载，因此又称为以传输线变压器为负载，因此又称为非谐振功率放大器。非谐振功率放大器。高频功率放大器按工作频带的宽窄可分：高频功率放大器按工作频带的宽窄可分：61 1、使用高频功率放大器的目的、使用高频功率放大器的目的放大高频大信号使发射机末级获得足够大的发射功率。放大高频大信号使发射机末级获得足够大的发射功率。2
3、、放大的实质：、放大的实质： 实质是一种能量转换。将电源提供的直流功率转变成实质是一种能量转换。将电源提供的直流功率转变成交流信号功率输出。交流信号功率输出。3 3、高频功率信号放大器使用中需要解决的两个问题、高频功率信号放大器使用中需要解决的两个问题高效率输出高效率输出高功率输出高功率输出74.工作状态工作状态 1、：工作点设置在放大区工作点设置在放大区； 输入信号输入信号ui在整个周期都有集电极电流在整个周期都有集电极电流ic产生，如图。产生，如图。ICUCEOQiCtO优点：无失真，波形好优点：无失真，波形好,；缺点：静态缺点：静态I IC较大，管耗大，效率低。转换效率约为较大，管耗大，
4、效率低。转换效率约为50%。8 2、：工作点设置在截止点上工作点设置在截止点上； 晶体管只在输入信号的半个周期内导通，有集电极电流晶体管只在输入信号的半个周期内导通，有集电极电流ic产生，如图。产生，如图。优点：优点： 静态静态I IC=0，管耗小效率高。效率约为，管耗小效率高。效率约为78.5%。缺点：输出脉冲电流，波形严重失真。缺点：输出脉冲电流，波形严重失真。ICUCEOQiCtO9 4、：工作点设置在截止区以内工作点设置在截止区以内； 晶体管导通的时间小于半个周期，在输入信号的小半个晶体管导通的时间小于半个周期，在输入信号的小半个周期内导通，有集电极电流周期内导通，有集电极电流ic产生
5、，如图。产生，如图。78.5%。缺点：输出电流波形严重失真。缺点：输出电流波形严重失真。10 功率放大器一般分为甲类、乙类、甲乙类、丙类等工作方功率放大器一般分为甲类、乙类、甲乙类、丙类等工作方式，为了进一步提高工作效率还提出了丁类与戊类放大器。式，为了进一步提高工作效率还提出了丁类与戊类放大器。谐振功率放大器通常工作于丙类状态，属于非线性电路谐振功率放大器通常工作于丙类状态，属于非线性电路11我们选择的是让功放工作在丙类，后面我们会介绍为什么要选择丙类的功放状态。12 一、一、基本电路原理基本电路原理1、电路组成、电路组成晶体管晶体管谐振回路谐振回路输入回路输入回路偏置电路偏置电路 VCC、
6、VBB为集电极和基极的直流电源电压。为集电极和基极的直流电源电压。为使晶体为使晶体管工作在丙类状态，管工作在丙类状态，VBB应小于晶体管的导通电压应小于晶体管的导通电压uBE（on），在没有输入信号时，晶体管处于截止状态，在没有输入信号时，晶体管处于截止状态，ic=0。iC+uiRL+uCE+ uBE VCCVBBiB+uc+ +LC图3.1.3丙类谐振功放原理电路13 由于由于RL比较大，所以，谐振回路的品质因数比较小；比较大，所以，谐振回路的品质因数比较小；但不影响谐振回路对谐波成分的抑制作用。但不影响谐振回路对谐波成分的抑制作用。L、C为滤波匹配网络，与为滤波匹配网络，与RL构成并联谐振
7、回路，作为晶体构成并联谐振回路，作为晶体管集电极负载。管集电极负载。选频滤波选频滤波阻抗匹配阻抗匹配完成以下功能：完成以下功能：142、电流、电压波形、电流、电压波形设输入一高频余弦信号为设输入一高频余弦信号为则则 当当uBE的瞬时值大于基射间导通的瞬时值大于基射间导通电压电压UBE(on) 时，晶体管导通，产生时，晶体管导通，产生基极脉冲电流基极脉冲电流iB，相应产生集电极，相应产生集电极脉冲电流脉冲电流ic，如图所示。，如图所示。基极电流和基极电流和集电极电流为周期性非正弦函数。集电极电流为周期性非正弦函数。15用傅里叶级数展开得用傅里叶级数展开得cnccccciiiiIi3210式中：式
8、中：Ico为直流电流分量为直流电流分量iC1为基波分量；为基波分量； iC1=Icm1COSCOSct iC2为二次谐波分量；为二次谐波分量；iC2=Icm2COSCOS2ct iCn为为n次谐波分量；次谐波分量； iCn=IcmnCOSCOSnct 16当集电极回路调谐在输入信号频率当集电极回路调谐在输入信号频率上时（即与高频输入信号上时（即与高频输入信号的基波谐振时）：的基波谐振时）：谐振回路对基波电流而言等效为一纯电阻谐振回路对基波电流而言等效为一纯电阻Re ；对其他各次谐波，回路因失谐呈现很小的电抗，可看成短路；对其他各次谐波，回路因失谐呈现很小的电抗，可看成短路；所以我们可以通过选频
9、网络来将我们所需的基波信号选出来，所以我们可以通过选频网络来将我们所需的基波信号选出来，只要将谐振频率设置为基波信号的频率就可只要将谐振频率设置为基波信号的频率就可直流分量只能通过回路电感线圈，直流电阻较小，可看成短路。直流分量只能通过回路电感线圈，直流电阻较小，可看成短路。 这样，脉冲电流这样，脉冲电流ic流经谐振回路流经谐振回路时只有基波电流才产生压降。时只有基波电流才产生压降。17 可见，利用谐振回路的选频作用，可以将失真的集可见，利用谐振回路的选频作用，可以将失真的集电极脉冲电流变换为不失真的余弦电压输出。电极脉冲电流变换为不失真的余弦电压输出。晶体管集射间的电压为晶体管集射间的电压为
10、:)cos()2cos()cos(210nwtIwtIwtIIicnmmcmccc其中，其中，Ucm为基波电压振幅。为基波电压振幅。若回路谐振电阻为若回路谐振电阻为Re，则，则18谐振功放工作原理小结：谐振功放工作原理小结： 设置设置VBB UBE(on) ，使晶体管工作于丙类。当输入信号，使晶体管工作于丙类。当输入信号较大时，可得集电极余弦电流脉冲。将较大时，可得集电极余弦电流脉冲。将LC回路调谐在信号频回路调谐在信号频率上，就可将余弦电流脉冲变换为不失真的余弦电压输出。率上，就可将余弦电流脉冲变换为不失真的余弦电压输出。iC+uiRL+uCE+ uBE VCCVBBiB+uc+ +LC谐振
11、功放原理电路19二、二、 输出功率与效率输出功率与效率1.放大器的输出功率放大器的输出功率PO2.集电极直流电源供给功率集电极直流电源供给功率PD3.集电极耗散功率集电极耗散功率PC4.放大器效率放大器效率c其中其中 集电极电流利用系数，又称波形系数。集电极电流利用系数，又称波形系数。为集电极电压利用系数。为集电极电压利用系数。mCmCIIg011)(20值越小，值越小，g1()值越大，效值越大，效率越高。率越高。效率效率：DoCPPCCcmC0c1m21VUII )(211g CCcm01)()(21VU 若若=1时，时，)(211gc00.10.20.30.40.50.6 20 40 60
