第4章高频谐振功率放大器.pptx

概述
高频谐振功率放大器的工作原理
高频谐振功率放大器的实际电路
概述
高频谐振功率放大器用于各种无线电发送设备中,对高频载波或高频已调波进行功率放大。
目的:能够使电信号能够有效地进行远距离传输
特点:高频、大信号、非线性工作
要求:输出功率大、转换效率高
窄带高频功率放大器:以谐振回路为负载,所以又称
谐振功率放大器
宽带高频功率放大器:采用非选频性负载,如传输线
变压器或其他宽带匹配电路
分析方法:折线法近似分析
谐振功率放大器与小信号谐振放大器的异同之处
相同之处:它们放大的信号均为高频信号,而且放大器的负载均为谐振回路。
不同之处:激励信号幅度大小不同;放大器工作点不同;晶体管动态范围不同。
高频功率放大器和低频功率放大器的共同特点都是输出功率大和效率高。
联想对比:
功率放大器实质上是一个能量转换器,把电源供给的直流能量转化为交流能量,能量转换的能力即为功率放大器的效率。
小信号谐振放大器
波形图
谐振功率放大器
波形图
工作状态
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。
谐振功率放大器通常工作于丙类工作状态,属于非线性电路。
功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。
高频谐振功率放大器的工作原理
特点:
1、NPN高频大功率晶体管,高fT;改变UBB可以改变放大器的工作类型;
2、大信号激励:1—2V;
3、发射结在一个周期内只有部分时间导通,iB、iC均为一系列高频脉冲;
4、谐振回路作负载可以滤除高频脉冲电流iC中的谐波分量,同时实现阻抗匹配。
组成:BJT、LC谐振回路、馈电电源
UCC
UBB
iB
iC
uCE
uBE
L
C
RL
ui
VT
基本电路构成
工作原理及性能指标
分析与计算大大简化,但误差也大;
理论分析与计算只是为电路参数的选择与调整提供依据与指导,实际电路工作时需要调整。
uCE
0
ic
输出特性
uBE
0
ib
UD
输入特性
转移特性
uBE
0
ic
UD
gm
一、特性曲线的折线化:
二、各极电流、电压波形:
uBE
ib
t
Uim
UBB
UD
-

uBE
ib
t
-

t
-

ic
uBE
ic
t
-

图解可见,iB和iC的都是余弦脉冲,定义θ为半导通角,三极管只在(-θ,θ)内导通,当θ<90o时,功率放大器工作于丙类状态。
iC
t
-

0
ic1
Ic1m
t
0
uc
Uc1m
t
0
t
uCE1
UCC
0
Uc1m
i
c
余弦脉冲展开为傅立叶级数:
将
当iC流过LC谐振回路时,在回路两端产生电压uC。由于谐振回路的选频特性, uC中只有基波分量幅度最大,其它频率的信号电压幅度较小可以忽略。
设Re——并联回路谐振时的等效负载电阻,包括BJT的输出电导和等效的RL。
从图中可以看出,丙类高频谐振功放由于选频作用,即使iC是不连续的脉冲电流,在谐振回路两端也会得到余弦电压。
还可以利用选频特性得到倍频器。
如果振荡回路的0=n,则在回路两端可得到频率为n的电压:u0=Umcosnt;相当于实现了对输入信号的n倍频。