ch5高频功率放大器.ppt

ch5高频功率放大器
汇报人：
4. 谐振（高频）功放与非谐振（低频）功放的比较
相同: 要求输出功率大，效率高
不同:
低频（音频）: 20Hz～20kHz
高频（射频）:
AM广播信号:
535kHz～1605k
1、测出晶体管的转移特性曲线iC~ vB及输出特性曲线iC~ vC， 并将这两组曲线作理想折线化处理。
　　2、作出动态特性曲线。
　　3、根据激励电压vb的大小在已知理想特性曲线上画出对应电流脉冲iC和输出电压vc的波形。
　　4、求出iC的各次谐波分量Ic0、Ic1、Ic2……由给定的负载谐振阻抗的大小，即可求得放大器的输出电压、输出功率、直流供给功率、效率等指标。
晶体管谐振功率放大器的折线近似分析法
晶体管特性曲线的理想化及其解析式
图 晶体管的输出特性及其理想化
iC=gcrvC
欠压
临界
过压
End
图 晶体管静态转移特性及其理想化
iC =gc(vB–VBZ) (vB ＞VBZ)
晶体管特性曲线的理想化及其解析式
V
bm
v
B
w
t
w
t
i
C
0
-
q
c
+
q
c
VBB
o
-
q
c
+
q
c
v
B
转移
特性
i
C
V
BZ
0
理想化
以上建立了晶体管的简化分析模型，下面求解集电极余弦脉冲电流中的各个频率分量。首先，写出其表达式。
iC =gc(vB–VBZ) (vB ＞VBZ)
=gc(Vbmcosωt–VBZ－VBB)
=gcVbm (cosωt–cos c)
= gcVbm(1–cos c)
当t=0时，iC= iC max
集电极电流取决于脉冲高度iC max与导通角c
当t= c时，iC= 0
集电极余弦电流脉冲的分解
集电极余弦电流脉冲的分解
尖顶余弦脉冲
由傅里叶级数求系数，得
其中：
尖顶余弦脉冲的分解系数
波形系数
下面分析基波分量Icm1、集电极效率ηc和输出功率Po随通角c变化的情况，从而选择合适的工作状态。
尖顶脉冲的分解系数
当c≈120时，Icm1/iCmax最大。在iCmax与负载阻抗Rp为某定值的情况下，输出功率将达到最大值。但此时放大器处于甲乙类状态，效率太低。
集电极余弦电流脉冲的分解
图5-9 尖顶脉冲的分解系数
由曲线可知：极端情况c=0时，
如果此时=1，c可达100%。
为了兼顾功率与效率，最佳通角取70左右。
End
集电极余弦电流脉冲的分解
高频功率放大器的动态特性与负载特性
因此，下面分析四个参数Rp和电压VCC 、VBB、Vbm的变化对工作状态的影响，即谐振功放的动态特性，从而阐明各种工作状态的特点，为工作状态的调整提供参考。
集电极效率ηc和输出功率Po是否能最佳实现最终取决于功放中外部电路参数Rp和电压 VBB、Vbm 、 VCC 。
高频功率放大器的动态特性与负载特性
1. 高频功放的动态特性-为一直线
下面通过折线近似分析法定性分析其动态特性，首先，建立由Rp和VCC 、VBB、Vbm 所表示的输出动态负载曲线。
动态线作法：AB为动态特性曲线，也称为工作路。
⑴取B点，作斜率为gd的直线；
⑵取Q、A两点，连成直线。
特殊点说明
⑴A点 ： ＝0，vB达到最大，vC达到最小，iC达到最大；
⑵Q点： ＝90， vC＝VCC，
虚拟电流IQ＝ iC = gc（－VBB－VBZ）
高频功率放大器的动态特性与负载特性
图中示出动态特性曲线的斜率为负值，它的物理意义是：从负载方面看来，放大器相当于一个负电阻，亦即它相当于交流电能发生器，可以输出电能至负载。
高频功率放大器的动态特性与负载特性
2. 高频功放的负载特性
vB
iC
•
-VBB
•
VBZ
vB
iC
gC
Vbm
•
vBmax
iCmax
vC
iC
VCC
•
Q
vCmin
gd
•
•
•
gcr
•
过压区
临界区
欠压区
高频功率放大器的动态特性与负载特性
vBmax
负载增大
2. 高频功放的负载特性
iC
vC
vBmax
过压区
临界区
欠压区
欠