高電第3章

1、高頻功率放大電路在系統(tǒng)中起何作用？,功率放大電路的工作狀態(tài)和分析方法與小信號(hào)放大電路有何不同？,高頻功率放大器的輸出功率和效率與哪些因素有關(guān)？,如何提高效率？高效率功率放大器的類型有哪些？它們工作特點(diǎn)是什么？,第3章 高頻功率放大電路,功能,高頻功率放大器的主要功能是用小功率的高頻輸入信號(hào)去控制高頻功率放大器，將直流電源供給的能量轉(zhuǎn)換為大功率高頻能量輸出， 它主要應(yīng)用于各種無線電發(fā)射機(jī)中。,特點(diǎn)：,為了獲得大功率，輸入信號(hào)通常為大信號(hào)

2、，則放大這種信號(hào)的放大器工作于非線性狀態(tài)。,,基本放大電路,功率放大電路是一種以輸出較大功率為目的的放大電路。,CE,CC,CB,三種接法比較,,晶體管放大電路的三種接法的比較,共射放大電路：實(shí)現(xiàn)了電壓放大又實(shí)現(xiàn)了電流放大， 輸入電阻在三種電路中居中，輸出電阻較大，頻帶 較窄。常做為低頻電壓放大電路的單元電路。,共集放大電路：只能放大電流不能放大電壓，是三種 接法中輸入電阻最大、輸出電壓最小的電路，并具有

3、 電壓跟隨的特點(diǎn)。常用于電壓放大電路的輸入級(jí)和輸 出級(jí)，在功率放大電路中也常采用射極輸出的形式。,共基放大電路：只能放大電壓不能放大電流，輸入電阻 小，電壓放大倍數(shù)和輸出電阻與共射電路相當(dāng)，頻率特性 是三種接法中最好的電路。常用于寬頻帶放大電路,高頻功率放大器按工作頻帶的寬窄可分為窄帶高頻功率放大器和寬帶高頻功率放大器。窄帶高頻功率放大器通常以LC并聯(lián)諧振回路作負(fù)載，因此又稱為諧振功率放大器。寬帶高頻功率放大器以傳輸線變壓

4、器為負(fù)載，因此又稱為非諧振功率放大器。高頻功率放大器常用的有源器件是：晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管和電子管，輸出功率在1KW以下的功率管常采用晶體管；而對(duì)1KW以上的則主要采用電子管，本章主要討論晶體管諧振功率放大器，其工作原理亦適用于其他器件的諧振功率放大器。,,1. 諧振（高頻）功放與非諧振（低頻）功放的比較,相同: 要求輸出功率大，效率高,非線性(大信號(hào)),不同:,低頻（音頻）: 20Hz～20kHz,高頻（射頻）:,（以調(diào)幅為例 ）,已

5、調(diào)信號(hào),AM廣播信號(hào):,535kHz～1605kHz，BW=10kHz,諧振與非諧振(工作狀態(tài)),高頻窄帶信號(hào),工作頻率與相對(duì)頻寬不同,,高頻功放與低頻功放比較,功率放大電路的主要特點(diǎn),輸入為大信號(hào)要求輸出功率盡可能大,管子工作在接近極限狀態(tài)效率要高非線性失真要小BJT的散熱問題(管子的保護(hù)),(a)甲類 class-A amplifier,(b)乙類 class-B amplifier,(c)甲乙類 class-AB amp

6、lifier,(d)丙類 class-C amplifier,2. 分類,功放分類,導(dǎo)通角：集電極電流在一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通時(shí)間（角）的一半，用“θ”表示。,,要解決的問題,3.要解決的問題,減小失真（線性度）,管子的保護(hù),提高輸出功率,提高效率,,丙類(C類) 放大器的效率最高，但是波形失真也最嚴(yán)重。,4. 效率與失真矛盾的解決,效率與失真矛盾,,4. 效率與失真矛盾的解決,丙類,效率與失真矛盾,,高頻諧振功率放大器,功能：將直流功率

7、轉(zhuǎn)換為交流信號(hào)功率。,,主要指標(biāo)：輸出功率與效率,工作狀態(tài)：丙類大信號(hào)的非線性狀態(tài)（非線性失真）,分析方法：折線近似分析法。(大信號(hào)),高頻諧振功率放大器,3.1 丙(C)類諧振功率放大器的工作原理,對(duì)高頻調(diào)諧功率放大器的一般要求同低頻功放相同：,輸出功率大效率高,,,獲得高效率所需要的條件,,,,小信號(hào)諧振放大器與丙類諧振功率放大器的區(qū)別之處在于：工作狀態(tài)分別為小信號(hào)甲類與大信號(hào)丙類。因此，采用負(fù)電源作基極偏置。,高頻功率放大器的

8、基本電路,失真,,,,,,,,,,1. iC 與vBE同相，與vCE反相；,2. iC 脈沖最大時(shí)，vCE最??；,3. 導(dǎo)通角和vCEmin越小，Pc越??；,,,,獲得高效率所需要的條件,,功率關(guān)系,電路正常工作（丙類、諧振）時(shí)，,外部電路關(guān)系式：,諧振回路,,直流功率：,輸出交流功率：,集電極效率：,集電極電壓利用系數(shù),波形系數(shù),功率關(guān)系,,min,,以上建立了晶體管的簡化分析模型，下面求解集電極余弦脈沖電流中的各個(gè)頻率分量。首先，

9、寫出其表達(dá)式。,iC =gc(vBE–VBZ) (vBE ＞VBZ),=gc(Vbmcosωt–VBZ－VBB),=gcVbm (cosωt–cos ?c),iC = gcVbm(1–cos ?c),當(dāng)?t=0時(shí)，iC= iC max,取決于脈沖高度iC max與通角?c,當(dāng)?t= ?c時(shí)，iC= 0,集電極余弦電流脈沖的分解,,由傅里葉級(jí)數(shù)求系數(shù)，得,其中：,αn(θc)尖頂余弦脈沖的分解系數(shù),波形系數(shù),取決于脈沖高度iC max與

10、通角?c,集電極余弦電流脈沖的分解,波形系數(shù)表征輸出基波電流分量與直流電流的比值關(guān)系,,下面分析基波分量Icm1、集電極效率ηc和輸出功率Po隨通角?c變化的情況，從而選擇合適的工作狀態(tài)。,尖頂脈沖的分解系數(shù),,當(dāng)?c≈120?時(shí)，Icm1/iCmax最大。在iCmax與負(fù)載阻抗Rp為某定值的情況下，輸出功率將達(dá)到最大值。但此時(shí)放大器處于甲乙類狀態(tài)，效率太低。,集電極余弦電流脈沖的分解,,圖6-9 尖頂脈沖的分解系數(shù),,由曲線可知：極

11、端情況?c=0時(shí)，,如果此時(shí)? =1，?c可達(dá)100%。,下面分析基波分量Icm1、集電極效率ηc和輸出功率Po隨通角?c變化的情況，從而選擇合適的工作狀態(tài)。,,集電極余弦電流脈沖的分解,當(dāng)集電極利用系數(shù)為1時(shí)，可以分別求得不同工作狀態(tài)下的效率如下：,甲類：,乙類：,丙類（設(shè) ）：,增大效率與增大輸出功率是矛盾的。為了兼顧輸出功率與效率，需要選擇合適的導(dǎo)通角，最佳通角取70?左右。,【例3.1】 諧振功率放

12、大器的晶體管轉(zhuǎn)移特性斜率g=1S ，開啟電壓Uon=0.6V，該放大器的諧振回路的等效負(fù)載 。求：(1) 導(dǎo)通角(2),,解：(1),則：,而,則：,(2),3.1.4 丙(C)類倍頻器,倍頻電路是一種輸出信號(hào)頻率為輸入信號(hào)頻率整數(shù)倍的變化電路。晶體管倍頻器的電路的諧振功率放大器的電路基本相同，區(qū)別是倍頻電路諧振回路的中心頻率不是調(diào)諧在輸入信號(hào)的頻率ω上，而是調(diào)諧在輸入信號(hào)的高次諧波頻率nω

13、上 。,當(dāng)作為三次倍頻電路使用時(shí)，其導(dǎo)通角 時(shí)輸出功率最大。,當(dāng)作為二次倍頻電路使用時(shí)，其導(dǎo)通角 時(shí)輸出功率最大；,調(diào)諧在nω上,集電極輸出電流,輸出n次諧波的功率,當(dāng)作為諧振功率放大器時(shí)，其導(dǎo)通角 時(shí)輸出功率最大；,,為最大時(shí)輸出功率最大,若保持集電極電流的最大值相同，則作為二倍頻和三倍頻使用時(shí)，其獲得的最大電流振幅分別為基波電流振幅的1/2和1/3。故在相同

14、的情況下，倍頻次數(shù)越高，獲得的輸出電流、輸出電壓以及輸出功率越小。所以，丙類倍頻器的倍頻次數(shù)不能太大，一般為2～3次，如果需要更高次數(shù)多倍頻，可采用多個(gè)倍頻器級(jí)聯(lián)的方式。,由于,(1) 對(duì)振蕩器進(jìn)行倍頻，可得到更高頻率的輸出頻率。,倍頻電路在通信系統(tǒng)以及其他電子系統(tǒng)中的應(yīng)用：,(2) 在調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)中使用倍頻電路和混頻電路可以擴(kuò)展調(diào)頻信號(hào)的最大線性頻偏，這一點(diǎn)會(huì)在第6章進(jìn)行討論。,3.2 諧振功率放大器的動(dòng)態(tài)特性分析,諧振功率放大器的

15、輸出功率、效率以及集電極功耗都與集電極負(fù)載回路的等效阻抗、輸入信號(hào)的幅度、基極偏置電壓以及集電極電源電壓的大小有關(guān)。,3.2.1 諧振功率放大器的動(dòng)態(tài)特性,動(dòng)態(tài)特性是指加上激勵(lì)信號(hào)以及接上負(fù)載時(shí)，晶體管的集電極電流與集電極電壓的關(guān)系曲線，其在坐標(biāo)系iC~uCE中是一條曲線。小信號(hào)放大器是純電阻負(fù)載，由于信號(hào)很小，晶體管可以近似為線性元件，故小信號(hào)放大器的動(dòng)態(tài)特性曲線即為負(fù)載線，是一條直線。而諧振功率放大器工作在非線性狀態(tài)，在對(duì)其折線化

16、處理后，可用幾條直線對(duì)其進(jìn)行表示。,晶體管特性曲線的理想化,晶體管的輸出特性及其理想化,iC=gcrvCE,欠壓,臨界,過壓,晶體管靜態(tài)轉(zhuǎn)移特性及其理想化,iC =gc(vBE–VBZ) (vBE ＞VBZ),,諧振功率放大器的動(dòng)態(tài)特性曲線圖,若放大器工作在欠壓狀態(tài)，此時(shí)放大器工作在放大與截止兩種狀態(tài)，故此時(shí)的動(dòng)態(tài)線即為放大區(qū)的AB直線與截止區(qū)的BC直線。,,由：,對(duì)于動(dòng)態(tài)線AB的作法可用以下步驟求得。,連接A、Q點(diǎn)，其與橫軸相交于B

17、點(diǎn)，則A、B、C三點(diǎn)連線即為動(dòng)態(tài)特性曲線。,如果A點(diǎn)進(jìn)入飽和區(qū)，與臨界飽和線相交于D點(diǎn)，進(jìn)入飽和區(qū)的線用臨界飽和線代替，則動(dòng)態(tài)特性曲線為O、D、B、C四點(diǎn)連線。,臨界飽和線、截止區(qū)的動(dòng)態(tài)線都是確定的，對(duì)于放大區(qū)內(nèi)動(dòng)態(tài)線AB的斜率可以表示為,在放大區(qū)內(nèi)的動(dòng)態(tài)特性曲線與等效負(fù)載R∑以及導(dǎo)通角θ有關(guān)。,當(dāng)放大器工作在臨界狀態(tài)(A點(diǎn)與D點(diǎn)重合) 時(shí)，其臨界飽和線OD的斜率為,,3.2.2 諧振功率放大器的負(fù)載特性與三種工作狀態(tài),集電極偏置電壓V

18、CC、基極偏置電壓VBB以及激勵(lì)電壓ui固定不變，放大器的集電極電流Ic0、Ic1m、回路電壓Ucm、輸出功率Po、效率ηC隨負(fù)載電阻R∑變化的特性稱為放大器的負(fù)載特性，它是高頻功率放大器的重要特性之一。,,高頻功放的負(fù)載特性,,,vbe,,,,,,,,,,,,,?,,,,,,,,?,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,過壓區(qū),臨界區(qū),欠壓區(qū),諧振功率放大器的負(fù)載特性與三種工作狀態(tài),高頻功放的負(fù)載特性,,,,,,,,,,,,,,,,,

19、,,,,,,,,,,,,,,,,過壓區(qū),臨界區(qū),欠壓區(qū),,,,,,,,,,,,諧振功率放大器的負(fù)載特性與三種工作狀態(tài),欠壓、過壓、臨界三種工作狀態(tài)的特點(diǎn)：,結(jié)論：,欠壓：恒流，Vcm變化，Po較小，ηc低，Pc較大；,過壓：恒壓，Icm1變化，Po較小，ηc可達(dá)最高；,臨界：Po最大，ηc較高；,最佳工作狀態(tài),發(fā)射機(jī)末級(jí),中間放大級(jí),高頻功放的負(fù)載特性,諧振功率放大器的負(fù)載特性與三種工作狀態(tài),3.2.3 諧振功率放大器的調(diào)制特性,在高頻

20、功率放大器中，有時(shí)通過改變它的某一電極直流電壓來改變高頻信號(hào)的振幅，從而實(shí)現(xiàn)振幅調(diào)制的目的。高頻功率放大器的調(diào)制特性分為集電極調(diào)制特性與基極調(diào)制特性。,集電極調(diào)制特性,,,,,,,,,改變ＶCC對(duì)工作狀態(tài)的影響,,,,,,,集電極調(diào)幅作用是通過改變VCC來改變Ｉcm1與Ｐo才能實(shí)現(xiàn)的，因此，必須工作于過壓區(qū)。,,改變ＶBB對(duì)工作狀態(tài)的影響,基極調(diào)幅作用是通過改變ＶBB來改變Ｉcm1與Ｐo才能實(shí)現(xiàn)的，因此，必須工作于欠壓區(qū)。,,,,,

21、,,,,,,,基極調(diào)制特性,當(dāng)基極偏置電壓較小時(shí)，此時(shí)工作在欠壓狀態(tài)，集電極電流為尖頂余弦脈沖，電流Ic1m、Ic0隨著VBB的增加而增加；當(dāng)基極偏置電壓增加時(shí)到VBB2時(shí)，放大器工作在臨界狀態(tài)，此時(shí)集電極電流為尖頂余弦脈沖；在臨界狀態(tài)進(jìn)一步增大VBB，則放大器工作在過壓狀態(tài)，集電極電流出現(xiàn)了凹陷，隨著VBB的增加，電流Ic1m、Ic0基本保持不變。Ic1m、Ic0與Ucm隨VBB的變化關(guān)系如圖3.11所示。,,圖3.11 基極調(diào)制特

22、性,要實(shí)現(xiàn)振幅調(diào)制，就必須選擇輸出高頻信號(hào)的振幅與基極電壓VBB呈線性關(guān)系。在圖3.11中，要實(shí)現(xiàn)基極調(diào)制，則必須工作在欠壓工作狀態(tài)。,3.2.4 諧振功率放大器的放大特性,諧振功率放大器的放大特性是指僅改變輸入信號(hào)振幅時(shí)，放大器的電流、電壓等的變化特性，其分析過程與基極偏置電壓VBB類似。當(dāng)Uim較小時(shí)，此時(shí)放大器工作在欠壓工作狀態(tài)，集電極電流為尖頂余弦脈沖，Ic1m、Ic0隨Uim的增加而增加；當(dāng)Uim增大到過壓區(qū)時(shí)，集電極電流出現(xiàn)

23、了凹陷，Ic1m、Ic0基本保持不變。Ic1m、Ic0與Ucm隨Uim的變化關(guān)系如圖3.12所示。,圖3.12 放大特性,,圖3.13 高頻功率放大器的調(diào)諧特性,由于放大器在失諧時(shí)，輸出電壓下降，而電流Ic1m、Ic0基本不變，就導(dǎo)致了直流功耗不變而輸出功率降低，則集電極功耗將增加，因此高頻功率放大器必須保持在諧振狀態(tài)。在調(diào)諧的過程中，調(diào)諧時(shí)間要迅速，在實(shí)際中可通過降低集電極電壓VCC或者減小輸入信號(hào)幅度等措施以避免損壞晶體管。,3

24、.2.5 諧振功率放大器的調(diào)諧特性,【例3.2】一高頻功率放大器工作在臨界狀態(tài)，其電源電壓Vcc=18V，臨界飽和線斜率為gcr=0.6A/v，導(dǎo)通角θ=60o，集電極電流Icm=0.45A，求等效負(fù)載RΣ、輸出功率Po、直流功率PD以及集電極效率ηc。,解：,得,而,則,,【例】 已知一諧振功放工作在欠壓狀態(tài)，如果要將它調(diào)整到臨界狀態(tài)，需要改變哪些參數(shù)？不同調(diào)整方法所得到的輸出功率Po是否相同？為什么？解： 可以有四種調(diào)整方法。設(shè)

25、原輸出功率為Po0，原放大區(qū)內(nèi)動(dòng)態(tài)線及其延長線為AQ1，四種方法得到的輸出功率分別為Po1、Po2、Po3、Po4。,因 Po=(Ucm)2/ (2RΣ) 故 Po4＞Po3＞Po1＞Po2,（1） 增大負(fù)載RΣ ，Po1＞Po0,（2） 減小VCC， Po2≈Po0,（3） 增大VBB， Po3＞Po0,（4） 增大Uim ，Po4＞Po0,3.3 諧振功率放大器電路,要使高頻諧振功率放大器正常工作，在其輸入和輸出端還需接有：

26、直流饋電線路：為晶體管各級(jí)提供合適的偏置；交流匹配網(wǎng)絡(luò)：將交流功率信號(hào)有效地傳輸。,3.3.1 直流饋電電路,直流饋電電路包括集電極和基極饋電電路。,作用：在高頻諧振功率放大器的輸入回路與輸出回路加上合適的直流偏壓，以使放大器正常的工作；電源作為一個(gè)系統(tǒng)的公共部分，高頻信號(hào)不能通過直流電源，以免對(duì)其他的單元電路產(chǎn)生干擾。,ICO直流通路,IC1交流通路,ICn交流通路,2 基極饋電線路,,VBB,- VBB+,,(1)

27、 使負(fù)載阻抗與放大器所需要的最佳阻抗相匹配，以保證放大器傳輸?shù)截?fù)載的功率最大，即它起著匹配網(wǎng)絡(luò)的作用。,(2) 抑制工作頻率范圍以外的不需要頻率，即它有良好的濾波作用。,(3) 在有幾個(gè)電子器件同時(shí)輸出功率的情況下，保證它們都能有效地傳送功率到公共負(fù)載，同時(shí)又盡可能地使這幾個(gè)電子器件彼此隔離，互不影響。,3.3.2 濾波匹配網(wǎng)絡(luò),LC選頻匹配電路有倒L型、T型、π型等幾種不同組成形式， 其中倒L型是基本形式?，F(xiàn)以倒L型為例，說明其選頻匹

28、配原理。倒L型網(wǎng)絡(luò)是由兩個(gè)異性電抗元件X1、X2組成的，常用的兩種電路如圖(a)、(b)所示，其中R2是負(fù)載電阻，R1是二端網(wǎng)絡(luò)在工作頻率處的等效輸入電阻。,,對(duì)于上圖(c) 并聯(lián)諧振時(shí)：X1+Xp=0, R1=Rp,對(duì)于上圖(d) 串聯(lián)諧振時(shí)：X1+Xs=0, R1=Rs,【例 】 已知某電阻性負(fù)載為10Ω，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)， 使該負(fù)載在20 MHz時(shí)轉(zhuǎn)換為50 Ω。如負(fù)載由10Ω電阻和0.2μH電感串聯(lián)組成， 又該怎樣設(shè)計(jì)匹配網(wǎng)

29、絡(luò)?解： 由題意可知，匹配網(wǎng)絡(luò)應(yīng)使負(fù)載值增大，故采用圖 (a)所示的倒L型網(wǎng)絡(luò)。所需電抗值為 ：,所以：,由0.16μH電感和318pF電容組成的倒L型匹配網(wǎng)絡(luò)即為所求， 如右圖所示。,如負(fù)載為10Ω電阻和0.2μH電感相串聯(lián)，在相同要求下的設(shè)計(jì)步驟如下：因?yàn)?.2 μH電感在20MHz時(shí)的電抗值為,而,所以,T型網(wǎng)絡(luò)和π型網(wǎng)絡(luò)各由三個(gè)電抗元件(其中兩個(gè)同性質(zhì)，另一個(gè)異性質(zhì))組成，如圖所示，它們都可以分別看作是兩個(gè)倒L型網(wǎng)絡(luò)的組合

30、，用類似的方法可以推導(dǎo)出其有關(guān)公式。,,圖中，設(shè)Qe1、Qe2分別為右、左兩個(gè)倒L形網(wǎng)絡(luò)的品質(zhì)因數(shù)，RE1為右邊選頻匹配網(wǎng)絡(luò)的等效阻抗。由網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可知，在工作頻率處，右網(wǎng)絡(luò)可以增大負(fù)載阻抗的等效值，而左網(wǎng)絡(luò)可以減小右網(wǎng)絡(luò)等效阻抗的等效值。,,則有,得,通過兩個(gè)倒L形網(wǎng)絡(luò)品質(zhì)因數(shù)的恰當(dāng)選擇，就可以兼顧到濾波和阻抗匹配的要求。,3.3.3 諧振功率放大器電路舉例,圖3.23 160 MHz諧振功率放大器電路,例：工作頻率為175 MHz

31、的兩級(jí)諧振功率放大電路的組成。,[例] 改正下圖所示線路中的錯(cuò)誤，不得改變饋電形式，重新畫出正確的線路。,分析：u 這是一個(gè)兩級(jí)功放，分析時(shí)可以一級(jí)一級(jí)地考慮，且要分別對(duì)輸入回路，輸出回路按以下原則進(jìn)行判定：（1）交流要有交流通路，（2）直流要有直流通路，（3）交流信號(hào)不能流過直流電源。,,3.4 D、E類功率放大器概念,高頻功率放大器的主要指標(biāo)是如何盡可能地提高其輸出功率與效率。丙類放大器是采取減小電流導(dǎo)通角θ以減小集電極

32、電流中的直流分量的方法來提高其效率。但是導(dǎo)通角θ的減小是有一定限制的，因?yàn)閷?dǎo)通角θ減小，為了使輸出功率符合要求，就必須增大輸入信號(hào)的振幅，這樣就給前級(jí)放大器增加了負(fù)擔(dān)。,放大器集電極效率為,要提高放大器集電極效率，需要盡可能地減小集電極耗散功率PC，而,減小集電極耗散功率PC，一種方法是減小PC的積分區(qū)間，即減小電流導(dǎo)通角θ ，這就是丙類放大器所采用的方法；另一種方法就是減小iC與uCE的乘積，即電流導(dǎo)通角θ固定為90°，放大

33、器工作在開關(guān)狀態(tài)：當(dāng)uCE處于高電壓時(shí)，使流過的電流iC很小；當(dāng)通過器件的電流很大時(shí)，使器件兩端電壓很低。這樣，在理想情況下，iC與uCE的乘積接近于零，其效率接近100%。,3.4.1 D類功率放大器,D類、E類放大器有電壓開關(guān)型和電流開關(guān)型兩種電路。電壓開關(guān)型D類諧振功率放大器的工作過程：,圖3.24 D類放大器原理圖及電壓、電流波形,3.4.2 E類功率放大器,(a)  E類功率放大器電路圖,(b)&

34、#160; E類功率放大器等效電路圖,圖3.25 E類功率放大器電路圖及等效電路圖,E類功率放大器在信號(hào)一個(gè)周期的工作過程如下。(1) 當(dāng)在信號(hào)的正半周時(shí)，此時(shí)開關(guān)閉合，輸出電壓UCE=0，電容C0的電流iC0=0，iC將隨輸入信號(hào)的變換規(guī)律而進(jìn)行變換。(2) 當(dāng)在信號(hào)的負(fù)半周時(shí)，此時(shí)開關(guān)斷開，則iC突變?yōu)?，iL1開始向電容C0充電，充電不久后電容又給負(fù)載放電，得到輸出電壓UCE的波形，電流 iL1通過由LC所組成的理

35、想濾波器，在負(fù)載 上得到一個(gè)與輸入信號(hào)頻率一致的正弦信號(hào)，如圖3.26所示。,由圖3.26可知，在E類功率放大電路中，當(dāng)UCE=0時(shí)才有集電極電流，克服了D類在開關(guān)轉(zhuǎn)換過程中的集電極功耗，故其效率很高。,圖3.26 E類功率放大器波形圖,3.5 集成射頻功率放大器及其應(yīng)用簡介,三菱公司的M57704系列高頻功率放大器是一種厚膜混合集成電路，包含有多個(gè)型號(hào)，頻率范圍為335～512MHz，各種型號(hào)的工作頻率如表3.1所示。,表3.1

36、 三菱公司M57704系列的工作頻率,圖3.27(a)是M57704系列的外形圖，3.27(b)是其等效電路圖，包括三級(jí)放大電路，匹配網(wǎng)絡(luò)由微帶線和LC元件混合組成。①腳為信號(hào)輸入端，②、③、④腳分別為三級(jí)放大器的集電極電源輸入端，⑤腳為信號(hào)輸出端，⑥腳為接地端。,(a) 外形圖,(b) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖,圖3.27 M57704系列功率放大器外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu),圖3.28 TW-42超短波電臺(tái)發(fā)射機(jī)高頻功率放大器部分電路圖,本章導(dǎo)讀高頻功

37、率放大電路在系統(tǒng)中起何作用？功率放大電路的工作狀態(tài)和分析方法與小信號(hào)放大電路有何不同？高頻功放的輸出功率和效率與哪些因素有關(guān)？如何提高效率？高效率功放的類型有哪些？它們工作特點(diǎn)是什么？知識(shí)要點(diǎn)丙(C)類諧振功率放大器的工作原理、特性及理論上的分析方法。丙(C)類諧振功放的欠壓、臨界、過壓三種工作狀態(tài)。丙(C)類諧振功放的負(fù)載特性、放大特性、集電極和基極調(diào)制特性。濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)。直流電路的串饋和并饋兩種形式。,本 章

38、 小 結(jié),高頻諧振功率放大器可以工作在甲類、乙類或丙類狀態(tài)。相比之下，丙類諧振功率放大器的輸出功率雖不及甲類和乙類大，但效率高，節(jié)約能源，所以是高頻功率放大器中經(jīng)常選用的一種電路形式。丙類諧振功率放大器效率高的原因在于導(dǎo)通角θ小，集電極功耗減小，但此時(shí)放大器的集電極電流波形失真。采用LC諧振網(wǎng)絡(luò)作為放大器的負(fù)載，可克服工作在丙類時(shí)產(chǎn)生的失真。由于LC諧振網(wǎng)絡(luò)的帶寬較窄，因此丙類諧振功率放大器一般放大窄帶高頻信號(hào)。選擇合適的θ角，是丙類諧

39、振功率放大器在兼顧效率和輸出功率兩個(gè)指標(biāo)時(shí)的一個(gè)重要考慮。,由于高頻功率放大器是工作在大信號(hào)的輸入信號(hào)狀態(tài)下，則在工程上常采用折線分析法對(duì)其進(jìn)行分析。利用折線分析法可以對(duì)丙類諧振功率放大器進(jìn)行性能分析，得出它的負(fù)載特性、放大特性和調(diào)制特性。若丙類諧振功率放大器用來放大等幅信號(hào)(如調(diào)頻信號(hào))時(shí)，應(yīng)該工作在臨界狀態(tài)；若用來放大非等幅信號(hào)(如調(diào)幅信號(hào))時(shí)，應(yīng)該工作在欠壓狀態(tài)；若用來進(jìn)行基極調(diào)幅，應(yīng)該工作在欠壓狀態(tài)；若用來進(jìn)行集電極調(diào)幅，應(yīng)該工

40、作在過壓狀態(tài)。折線化的動(dòng)態(tài)線在性能分析中起了非常重要的作用。,丙類諧振功率放大器的基極回路常采用自給偏壓方式，集電極有串饋和并饋兩種直流饋電方式。丙類諧振功率放大器的濾波匹配網(wǎng)絡(luò)有兩方面的作用：其一是進(jìn)行阻抗變換，即將實(shí)際負(fù)載變換為放大器所要求的最佳負(fù)載；其二是濾除晶體管工作在非線性狀態(tài)下所產(chǎn)生的高次諧波分量。,D類、E類功率放大器，由于功率管工作在開關(guān)狀態(tài)，故效率可達(dá)90%以上。,集成射頻功率放大器功率增益較大，使用方便，廣泛應(yīng)用于移