《高频电路》高频功率放大器.ppt

6.2 谐振功率放大器的工作原理谐振功率放大器的工作原理6.3 晶体管谐振功率放大器的折线近似分析法晶体管谐振功率放大器的折线近似分析法6.4 晶体管功率放大器的高频特性晶体管功率放大器的高频特性6.5 高频功率放大器的电路组成高频功率放大器的电路组成6.16.1 概述概述概述概述6.7 戊类戊类(E(E类类)功率放大器功率放大器6.8 宽带高频功率放大器宽带高频功率放大器6.9 功率合成器功率合成器6.10 晶体管倍频器晶体管倍频器6.66.6 丁类丁类丁类丁类(D(D(D(D类类类类)功率放大器功率放大器功率放大器功率放大器广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章1.谐振（高频）功放与非谐振（低频）功放的比较谐振（高频）功放与非谐振（低频）功放的比较 工作频率工作频率相对频带宽相对频带宽负载负载工作工作状态状态效效率率分析分析方法方法共同点共同点低低功功放放高高功功放放低频低频(音频音频)20Hz20kHz高频高频(射频射频)AM广播信号广播信号:535kHz1605kHz1）要求输出）要求输出功率大，效率功率大，效率高高2）激励信号）激励信号幅度为大信幅度为大信号号非调谐非调谐如：电阻、如：电阻、变压器变压器调谐调谐如：选频如：选频网络网络甲类甲类乙类乙类甲乙类甲乙类丙类丙类丁类丁类戊类戊类图解法图解法图解法图解法折线法折线法低低高高广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章2.高频、低频功放与高频、低频小信号放大电路高频、低频功放与高频、低频小信号放大电路+EE+RCEE高频高频谐振功放的工作状态：大信号丙类谐振功放的工作状态：大信号丙类高频高频小信号谐振放大器工作状态：甲类小信号谐振放大器工作状态：甲类低频低频小信号放大器工作状态：甲类小信号放大器工作状态：甲类广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章3.不同工作状态的功放特点不同工作状态的功放特点工作状态工作状态导通角导通角理想效率理想效率负载负载应用应用甲甲(A)=36050%电阻、变压器电阻、变压器低频低频乙乙(B)=18078.5%电阻、变压器电阻、变压器低频低频甲乙甲乙(AB)180 36050%78.5%电阻、变压器电阻、变压器低频低频丙丙(C)78.5%选频回路选频回路高频高频丁丁(D)开关状态开关状态90%100%选频回路选频回路高频高频戊戊(E)开关状态开关状态90%100%选频回路选频回路高频高频广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章饱和区饱和区过压区过压区放大区放大区欠压区欠压区截止区截止区A类：类：B类：类：C类：类：Q6.2.1 获得高效率所需要的条件获得高效率所需要的条件6.2.2 功率关系功率关系6.3.1 晶体管特性曲线的理想化及其解析式晶体管特性曲线的理想化及其解析式6.3.2 集电极余弦电流脉冲的分解集电极余弦电流脉冲的分解5.3.2 折线分析法折线分析法广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章低频功放与高频功放（丙类）的工作原理低频功放与高频功放（丙类）的工作原理1）低功放）低功放2）高功放）高功放+RCEEEE广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章1.转移特性曲线的理想化转移特性曲线的理想化饱和区饱和区过压区过压区放大区放大区欠压区欠压区截止区截止区VBZ：截止偏压、起始电压：截止偏压、起始电压 硅硅=0.4V0.6V、锗、锗=0.2V0.3V2.输出特性曲线的理想化输出特性曲线的理想化 vCE iC0 vBE饱和区饱和区过压区过压区放大区放大区欠压区欠压区截止区截止区 为了求为了求iC和和vCE，先把晶体管特性曲线理想化先把晶体管特性曲线理想化 选取选取vBE为参变量是因为晶体管的输入电为参变量是因为晶体管的输入电压是正弦或是余弦，由于管子输入特性压是正弦或是余弦，由于管子输入特性 的的非线性，所得的输入电流非线性，所得的输入电流iB就不是正弦或就不是正弦或余弦了，为了避免输入特性的非线性，常余弦了，为了避免输入特性的非线性，常以以vBE作参量测出输出特性。作参量测出输出特性。广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章根据晶体管的转移特性曲线可以得到根据晶体管的转移特性曲线可以得到iC的波形的波形1）集电极电流）集电极电流iC（尖顶余弦脉冲）（尖顶余弦脉冲）设输入信号电压：设输入信号电压：则加到晶体管则加到晶体管B、E极的有效电压为：极的有效电压为：求求高频功放（丙类）的高频功放（丙类）的iC和和vCEEEiC的数学表达式的数学表达式1广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章饱和区饱和区过压区过压区放大区放大区欠压区欠压区截止区截止区vbwticwtvBEwtQ广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章iC的数学表达式的数学表达式2iC的数学表达式的数学表达式3广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章ictccic1ic2ic3IcoIcmax其中：其中：尖顶余弦脉冲的分解系数尖顶余弦脉冲的分解系数 可见产生众多的高次谐波，故采用可见产生众多的高次谐波，故采用LC谐振回路把谐波滤除，选出基谐振回路把谐波滤除，选出基波，从而消除非线性失真。波，从而消除非线性失真。广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章 尖顶脉冲的分解系数尖尖顶顶余弦脉冲的分解系数余弦脉冲的分解系数还可以根据还可以根据的数的数值查值查表求出各分解系数的表求出各分解系数的值值。P265附附录录6.1余弦脉冲系数表余弦脉冲系数表 广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章icwtvCEwtABQVCC vCE iC动态特性曲线、工作路动态特性曲线、工作路2)集集电电极极与与发发射射极极电电压压广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章推导动态特性曲线方程：推导动态特性曲线方程：上式消去上式消去coswt 得：得：代入：代入：得：得：广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章iC(ZP)nwVCC+-+-vCEvc集电极与发射极电压集电极与发射极电压vCEEEN1CNR(Zp)nw广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章证明：高功放在谐振时，基波阻抗大，证明：高功放在谐振时，基波阻抗大，而直流分量和谐振的阻抗小。而直流分量和谐振的阻抗小。1）基波时，电路发生谐振，谐振阻抗）基波时，电路发生谐振，谐振阻抗N1CNRN1NRpC说明回路对高次谐波呈容性阻抗说明回路对高次谐波呈容性阻抗2）谐波）谐波nw时，阻抗时，阻抗Rp广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章结论：回路阻抗对于各次谐波来说，它们的值与谐振于结论：回路阻抗对于各次谐波来说，它们的值与谐振于 基波的值相比，小到可以忽略的程度。基波的值相比，小到可以忽略的程度。广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章1）对直流分量，电路等效为：）对直流分量，电路等效为：(ZP)0=0(ZP)nw=小小iC0(ZP)0VCC+-+-vCEvc2）对基波分量，电路等效为：）对基波分量，电路等效为：(ZP)w=RpiC1(ZP)wVCC+-+-vCEvc电路发生谐振电路发生谐振3）对谐波分量，电路等效为：）对谐波分量，电路等效为：iCn(ZP)nwVCC+-+-vCEvc广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章饱和区饱和区过压区过压区放大区放大区欠压区欠压区截止区截止区vbwticwtvCEwtvBEwtABQQVCC vCE iC动态特性曲线、工作路动态特性曲线、工作路广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章vbVBZVBBIcmaxvBEtibtictvCEvctVCCVcmVbm广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章1.获得高效率的条件获得高效率的条件2.提高丙类谐振功放效率的途径提高丙类谐振功放效率的途径例：例：广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章tw或电压电流0VBZVCCVBBVbmVcmqiCic maxciCvCEvBEvCE min1.iC 与与vBE同相，与同相，与vCE反相。反相。2.iC 脉冲最大时，脉冲最大时，vCE最小。最小。广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章EE电路正常工作（丙类、谐振）时，电路正常工作（丙类、谐振）时，外部电路关系式：外部电路关系式：1.直流功率直流功率2.输出交流功率输出交流功率集电极电压利用系数集电极电压利用系数波形系数波形系数3.集电极耗散功率集电极耗散功率4.集电极效率集电极效率波形系数波形系数为了兼顾功率与效率，最佳通角取为了兼顾功率与效率，最佳通角取70 左右。左右。高频功率放大器的动态特性与负载特性高频功率放大器的动态特性与负载特性 各极电压对工作状态的影响各极电压对工作状态的影响 工作状态的计算工作状态的计算(估算估算)举例举例广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章 因此，下面分析四个参数因此，下面分析四个参数Rp和电压和电压VCC、VBB、Vbm的变化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。作状态的特点，为工作状态的调整提供参考。集电极效率集电极效率c c和输出功率和输出功率P Po o是否能最佳实现最终是否能最佳实现最终取决于取决于功放中外部电路参数功放中外部电路参数Rp和电压和电压 VBB、Vbm、VCC。广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章1.高频功放的动态特性高频功放的动态特性icwtvCEwtABQVCC vCE iC动态特性曲线、工作路动态特性曲线、工作路广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章vBEmax2.高频功放的负载特性高频功放的负载特性vBEiC-VBBVBZvBEiCgCVbmvBEmaxiCmaxvCEiCVCCQvCEmin过过压压区区欠压区欠压区A）欠压工作状态）欠压工作状态VCES广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章vBEmax2.高频功放的负载特性高频功放的负载特性vBEiC-VBBVBZvBEiCgCVbmvBEmaxiCmaxvCEiCVCCQvCEmin过过压压区区欠压区欠压区VCESgcrB）临界工作状态）临界工作状态临界区临界区广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章vBEmax2.高频功放的负载特性高频功放的负载特性vBEiC-VBBVBZvBEiCgCVbmvBEmaxiCmaxvCEiCVCCQvCEmin过过压压区区欠压区欠压区VCESgcr临界区临界区gdvCEminC）过压工作状态）过压工作状态广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章PoicvCERp欠压区欠压区过压区过压区临临界界区区Rp欠压区欠压区过压区过压区临临界界区区Icm1ICoP=PcvBEmaxVcm1）欠压区）欠压区2 2）IC0、Icm1、Vcm与与R RP的特性曲线的特性曲线3 3）P=、Po、Pc、c与与R RP的特性曲线的特性曲线广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章PoicvCERp欠压区欠压区过压区过压区临临界界区区Rp欠压区欠压区过压区过压区临临界界区区Icm1ICoP=PcvBEmaxVcm2 2）IC0、Icm1、Vcm与与R RP的特性曲线的特性曲线3 3）P=、Po、Pc、c与与R RP的特性曲线的特性曲线2）过压区）过压区广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章PoicvCERp欠压区欠压区过压区过压区临临界界区区Rp欠压区欠压区过压区过压区临临界界区区Icm1ICoP=PcvBEmaxVcm2 2）IC0、Icm1、Vcm与与R RP的特性曲线的特性曲线3 3）P=、Po、Pc、c与与R RP的特性曲线的特性曲线结论：结论：1 1）临界状态输出功率最大临界状态输出功率最大，效率也较高，可以说是最佳工作状态，常选，效率也较高，可以说是最佳工作状态，常选此状态为末级功放输出状态。过压状态，效率高，但输出功率较小。此状态为末级功放输出状态。过压状态，效率高，但输出功率较小。2 2）在欠压状态）在欠压状态IC0，Icm1几乎不变，功放相当于一个恒流源，而过压状态几乎不变，功放相当于一个恒流源，而过压状态Vcm几乎不变，相当于一个恒压源。几乎不变，相当于一个恒压源。1.改变改变CCCC对工作状态的影响（集电极调制）对工作状态的影响（集电极调制）一一.高频功放电路的调制特性高频功放电路的调制特性当当RP，Vbm不变，而不变，而改变改变CC CC，VBBBB与与Icm1，IC0，P=，Po之间的关系。之间的关系。当当RP、Vbm、VBBBB不变，动态特性曲线与不变，动态特性曲线与CCCC的关系。的关系。vceicvbemaxQVCCQVCCQVCCicVCC欠压区欠压区过压区过压区临临界界区区VCC欠压区欠压区过压区过压区临临界界区区P=PoPC 在过压区，在过压区，VCCCC能有效的控制能有效的控制cm1cm1与与o o，因此，因此，集电极调幅必须工作于过压区。集电极调幅必须工作于过压区。VCCVcmIcoIcm1EEEE+wtiC1wtvVCCiCwtwtvcwtvcwtvVCC 利用利用CCCCcmcm,这一特性实现集电极调幅这一特性实现集电极调幅wtiC1iCwt广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章过压区过压区vvcm欠压区欠压区临临界界VCCvwt广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章2.2.改变改变BBBB对工作状态的影响（基极调制）对工作状态的影响（基极调制）当当RP、Vbm、VCC不变，动态特性曲线与不变，动态特性曲线与VBB的关系。的关系。vbeVBBvbemax1vBEiCVBBvbemax2VBBvbemax3vceiCvbemax1vbemax2QVCCvbemax3iC广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章 进入过压状态后，随着进入过压状态后，随着VBB向正值方向增大，集电极脉冲电流向正值方向增大，集电极脉冲电流的宽度增加，幅度几乎不变，但凹陷加深，结果使的宽度增加，幅度几乎不变，但凹陷加深，结果使Ico、Icml和相应和相应的的Vcm增大得十分缓慢。增大得十分缓慢。VcmIcoIcml临界临界VBB过压过压欠压欠压O 当当Vbm固定，固定，VBB自负值向正值方向增大时，集电极脉冲电流自负值向正值方向增大时，集电极脉冲电流ic的导通角的导通角c增大，增大，从从而集电极脉冲电流而集电极脉冲电流ic的幅度和宽度均增大，的幅度和宽度均增大，状状态态由欠由欠压压区区进进入入过压过压区。区。基极调幅作用是通过改变基极调幅作用是通过改变BBBB来改变来改变cm1cm1与与o o才能实现的，因才能实现的，因此，必须工作于此，必须工作于欠压区欠压区。广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章二二.高频功放电路的放大特性高频功放电路的放大特性改变改变bm对工作状态的影响对工作状态的影响当当RP、VBB、VCCCC不变，动态特性曲线与不变，动态特性曲线与bm的关系。的关系。vBEicvBEmax1vBEmax2vb-VBBvBEmax3VBZict饱和区饱和区放大区放大区截止区截止区 固定固定VBB、增大、增大Vbm和固定和固定Vbm、增大、增大VBB的情况类似，的情况类似，它们都使基极输它们都使基极输入电压入电压vBEmax随之增大，随之增大，对对应应的的集电极脉冲电流集电极脉冲电流ic的幅度和宽度均增大，放的幅度和宽度均增大，放大器的工作状态由欠压进入过压大器的工作状态由欠压进入过压。广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章vceiCvbemax1vbemax2QVCCvbemax4iCvbemax3VcmIcmlIcoVbm过压过压临界临界欠压欠压OO ticOticVbm增大增大OtictOic 当谐振功率放大器作为线性功率当谐振功率放大器作为线性功率放大器，为了使输出信号振幅放大器，为了使输出信号振幅Vcm反映反映输入信号振幅输入信号振幅Vbm的变化，的变化，放大器必须放大器必须在在Vbm变化范围内工作在欠压状态。变化范围内工作在欠压状态。当谐振功率放大器用作振幅限幅器当谐振功率放大器用作振幅限幅器时，时，放大器必须在放大器必须在Vbm变化的范围内工作变化的范围内工作在过压状态。在过压状态。tVbm线性功率线性功率放放 大大 器器tVcmVbmVcm振振 幅幅限幅器限幅器VcmtVbmVcm广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章例例6.3.1 6.3.1 有一个用硅有一个用硅NPNNPN外延平面型高频功率管外延平面型高频功率管3DA13DA1做成的做成的谐振功率放大器，设已知谐振功率放大器，设已知CCCC2424，工作频，工作频率率MHzMHz。试求它的能量关系。由晶体管手册已知其有。试求它的能量关系。由晶体管手册已知其有关参数为关参数为f70MHz 70MHz，A Ap p（功率增益）（功率增益）13 dB13 dB，CmaxCmax750750,CE(sat)CE(sat)(集电极饱和压降集电极饱和压降)1.5)1.5,CMCMWW。解：解：）由前面的讨论已知，工作状态最好选用临界状态。作）由前面的讨论已知，工作状态最好选用临界状态。作为工程近似估算，可以认为此时集电极最小瞬时电压为工程近似估算，可以认为此时集电极最小瞬时电压 2 2）广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章 3 3）选）选 c c=70=70o o，4 4）未超过电流安全工作范围。未超过电流安全工作范围。5 5）6 6）7 7）8 8）9 9）广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章vbet-VBBVBZ低频低频高频效应高频效应 当低频时：信号周期当低频时：信号周期 ，基区载流子的分布与外加瞬，基区载流子的分布与外加瞬时电压是一一对应的。时电压是一一对应的。广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章vbet-VBBVBZ低频低频高频高频6.5.1 馈电线路馈电线路6.5.2 输出、输入与级间耦合回路输出、输入与级间耦合回路广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章 以上的高频功率放大器的电路仅仅是其原理图。欲使高以上的高频功率放大器的电路仅仅是其原理图。欲使高频功率放大器正常工作于丙类某一最佳状态，与小信号谐振频功率放大器正常工作于丙类某一最佳状态，与小信号谐振放大器同样，必须有正确的直流通路和交流通路。除此之外，放大器同样，必须有正确的直流通路和交流通路。除此之外，还要尽量减少功率传输中的损耗。这就涉及其馈电线路的实还要尽量减少功率传输中的损耗。这就涉及其馈电线路的实际问题。际问题。直流馈电线路：直流馈电线路：为晶体管各级提供合适的偏置。为晶体管各级提供合适的偏置。广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章1.1.集电极馈电电路集电极馈电电路（1 1）集电极馈电电路的组成原则）集电极馈电电路的组成原则 iC的直流分量的直流分量IC0除晶体管的内阻外除晶体管的内阻外,应予以短路应予以短路,以保证以保证 VCC全部加在集电极上，产生直流功率。全部加在集电极上，产生直流功率。iC的基波分量的基波分量Icm1通过负载回路，通过负载回路，产生高频输出功率。产生高频输出功率。iC的高次谐波分量的高次谐波分量Icmn不应消耗功率，因此不应消耗功率，因此Icmn对晶体管对晶体管 外的电路应尽可能短路。外的电路应尽可能短路。RP广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章判断原理电路集电极馈电是否满足判断原理电路集电极馈电是否满足3个原则？个原则？IC0满足第一原则满足第一原则。Icm1通过负载回路，同时也流过电源产生能量损耗通过负载回路，同时也流过电源产生能量损耗。Icmn流过电源产生能量损耗。流过电源产生能量损耗。广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章LCCCCC1ECLCuc1VTLCCCECLCuc1VTICO直流通路直流通路ICOECLCCCCC1ECLCuc1VTLCCCECLCuc1VTIC1交流通路交流通路Ic1LCCCCC1VCCLCuc1VTLCCCVCCLCuc1VTICn交流通路交流通路ICnLCCCCC1VCCLCvc1VTLCCCVCCLCvc1VT广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章2 基极馈电线路基极馈电线路广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章2 基极馈电线路基极馈电线路广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章功功 率率放大器放大器输入输入匹配匹配网络网络输出输出匹配匹配网络网络RLRSuS(1)使负载阻抗与放大器所需要的最佳阻抗相匹配，以保证放大器传输到使负载阻抗与放大器所需要的最佳阻抗相匹配，以保证放大器传输到 负载的功率最大负载的功率最大，即它起着匹配网络的作用。，即它起着匹配网络的作用。(2)抑制工作频率范围以外的不需要频率，即它抑制工作频率范围以外的不需要频率，即它有良好的滤波作用。有良好的滤波作用。(3)同时同时有几个电子器件输出功率的情况下，保证都有几个电子器件输出功率的情况下，保证都能有效地传送功率到能有效地传送功率到 公共负载公共负载，同时又尽可能地使这几个电子器件，同时又尽可能地使这几个电子器件彼此隔离，互不影响彼此隔离，互不影响。输入匹配网络或级间耦合网络输入匹配网络或级间耦合网络:是用以与下级放大器的输入端相连接是用以与下级放大器的输入端相连接输出匹配网络输出匹配网络:是用以输出功率至天线或其他负载是用以输出功率至天线或其他负载 高频功放都要采用一定的耦合回路，以使高频功放都要采用一定的耦合回路，以使P Po o能有效地传输到负载（下能有效地传输到负载（下级输入回路或天线回路），一般说来，放大器与负载之间的耦合可采用级输入回路或天线回路），一般说来，放大器与负载之间的耦合可采用下图所示四端网络来表示。下图所示四端网络来表示。广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章匹配网络的电路形式匹配网络的电路形式1）简单的耦合回路）简单的耦合回路a）电容耦合）电容耦合b）电感耦合）电感耦合c）自感耦合）自感耦合2）滤波器形式：用于大功率、低阻抗宽带输出级）滤波器形式：用于大功率、低阻抗宽带输出级a）L型型b）型型c）T型型3）并联谐振回路形式：用于前级、中间级放大器）并联谐振回路形式：用于前级、中间级放大器4）复合形式）复合形式广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章一、滤波器形式的匹配网络一、滤波器形式的匹配网络复习：串并转换复习：串并转换当当QL 110时时，广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章1、L型网络型网络1）定义：由两个）定义：由两个异性异性电抗支路连成电抗支路连成“L”型结构的匹配网路构成。型结构的匹配网路构成。2）电路形式）电路形式电路形式电路形式1：能将低电阻变成高电阻。（：能将低电阻变成高电阻。（R1R2）X1R2R1X2CLRX2R2R1X1CLR电路形式电路形式2：能将高电阻变成低电阻。（：能将高电阻变成低电阻。（R1RAB，设其品质因数为，设其品质因数为QL1,则有：则有：X1与与X2要互为异性电抗要互为异性电抗 若若T型网络的两个串联臂电抗型网络的两个串联臂电抗X1、X3是同性质的，则是同性质的，则X2则应分割则应分割为两个同性质电抗，反之，为两个同性质电抗，反之，X2应分割为两个异性电抗。应分割为两个异性电抗。广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章X1R2R1X2X3X1R2R1X3X2X2RAB2）对于右边）对于右边L型网络，应有型网络，应有RABR2，设其品质因数为，设其品质因数为QL2,则有：则有：X2X3R2RABX3与与X2要互为异性电抗要互为异性电抗广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章X1R2R1X2X3X1R2R1X3X2X2RAB3）结论：）结论：广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章C1L1RC2L1RC2C1P234例例P272习题习题6.10广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章3、T 型网络型网络1）定义：由三个电抗支路连成）定义：由三个电抗支路连成“T”型结构的匹配网路，其中型结构的匹配网路，其中 两个支路是同性电抗，另一支路是异性电抗。两个支路是同性电抗，另一支路是异性电抗。2）电路形式）电路形式X2R2R1X1X3CLRCCLRL广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章X2R2R1X1X3X3R2R1X1X2X2RAB思路思路:将将X2分成分成X2和和X”2,分别和分别和X1和和X3组成两个组成两个“L”型网络。型网络。若若T型网络的两个串联臂电抗型网络的两个串联臂电抗X1、X3是同性质的，则是同性质的，则X2则应分割则应分割为两个同性质电抗，反之，为两个同性质电抗，反之，X2应分割为两个异性电抗。应分割为两个异性电抗。1）对于左边）对于左边L型网络，应有型网络，应有R1R2，设其品质因数为，设其品质因数为QL2,则有：则有：X3与与X2要互为异性电抗要互为异性电抗广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章X2R2R1X1X3X3R2R1X1X2X2RAB3）结论：）结论：广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章二、复合形式的匹配网络二、复合形式的匹配网络 介于放大器与天线回路之间的介于放大器与天线回路之间的L1C1回路叫做中介并联谐回路叫做中介并联谐振回路振回路。RA、CA分别代表天线的幅射电阻与等效电容分别代表天线的幅射电阻与等效电容；Ln、Cn为天线回路的调谐元件。为天线回路的调谐元件。它们的作用是使天线回它们的作用是使天线回路路处于串联谐振状态，以使天线回路的电流处于串联谐振状态，以使天线回路的电流IA达到最大值，达到最大值，亦即使天线幅射功率达到最大。亦即使天线幅射功率达到最大。广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章CN、LN、CA、RA串联谐振时，则串联谐振时，则C1L1L2RAr1M把把RA反映到反映到L1C1中介回路中介回路C1L1r1rC1L1RPRP 改变互感系数改变互感系数M和接入系数和接入系数 p就可以就可以在不影响回路调谐的情况下。调整晶体在不影响回路调谐的情况下。调整晶体管的输出回路的等效负载电阻管的输出回路的等效负载电阻Rp，以达，以达到阻抗匹配的目的。到阻抗匹配的目的。RPC1L1广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章 为为了了使使器器件件的的输输出出功功率率绝绝大大部部分分能能送送到到负负载载RA上上，就就希希望反映电阻望反映电阻r 回路损耗电阻回路损耗电阻r1。衡量回路传输能力优劣的标准，引入中介回路传输效率衡量回路传输能力优劣的标准，引入中介回路传输效率k 要想要想k高，高，空载空载Qo越大越好，有载越大越好，有载QL越小越好，越小越好，即，即，中介回路本身的损中介回路本身的损耗越小越好耗越小越好。但从但从回路滤波作用良好考虑，则回路滤波作用良好考虑，则QL值又应足够大。值又应足够大。兼顾两方面，兼顾两方面，QL值一般不应小于值一般不应小于10。广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章晶体管中介回路天线回路P=、PC、PO PK PA能量守恒 效率对效率的理解对效率的理解广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章相关题：6.9、6.29、6.30广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章2.输入匹配网络与级间耦合网络输入匹配网络与级间耦合网络）中间放大级工作于过压状）中间放大级工作于过压状）中间放大级工作于过压状）中间放大级工作于过压状态，此时它等效为一个理想电态，此时它等效为一个理想电态，此时它等效为一个理想电态，此时它等效为一个理想电压源，其输出电压几乎不随负压源，其输出电压几乎不随负压源，其输出电压几乎不随负压源，其输出电压几乎不随负载变化。载变化。载变化。载变化。）降低级间耦合回路的效率。）降低级间耦合回路的效率。）降低级间耦合回路的效率。）降低级间耦合回路的效率。因为回路效率降低，意味着回路本身损耗加大，这样就使因为回路效率降低，意味着回路本身损耗加大，这样就使因为回路效率降低，意味着回路本身损耗加大，这样就使因为回路效率降低，意味着回路本身损耗加大，这样就使下级输入电路的损耗功率相对来说显得不重要，也就是减弱了下级输入电路的损耗功率相对来说显得不重要，也就是减弱了下级输入电路的损耗功率相对来说显得不重要，也就是减弱了下级输入电路的损耗功率相对来说显得不重要，也就是减弱了下级对本级工作状态的影响。下级对本级工作状态的影响。下级对本级工作状态的影响。下级对本级工作状态的影响。广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章 高频功率放大器的主要问题是如何尽可能地提高高频功率放大器的主要问题是如何尽可能地提高高频功率放大器的主要问题是如何尽可能地提高高频功率放大器的主要问题是如何尽可能地提高它的输出功率与效率。甲、乙、丙类放大器就是沿着它的输出功率与效率。甲、乙、丙类放大器就是沿着它的输出功率与效率。甲、乙、丙类放大器就是沿着它的输出功率与效率。甲、乙、丙类放大器就是沿着不断减小电流通角不断减小电流通角不断减小电流通角不断减小电流通角c c c c的途径，来不断提高放大器效的途径，来不断提高放大器效的途径，来不断提高放大器效的途径，来不断提高放大器效率的。率的。率的。率的。c c c c的减小是有一定限度的。因为的减小是有一定限度的。因为的减小是有一定限度的。因为的减小是有一定限度的。因为c c c c太小时，效太小时，效太小时，效太小时，效率虽然很高，但因率虽然很高，但因率虽然很高，但因率虽然很高，但因I I I Icm1cm1cm1cm1下降太多，输出功率反而下降。下降太多，输出功率反而下降。下降太多，输出功率反而下降。下降太多，输出功率反而下降。要想维持要想维持要想维持要想维持I I I Icm1cm1cm1cm1不变，就必须加大激励电压，这又可能不变，就必须加大激励电压，这又可能不变，就必须加大激励电压，这又可能不变，就必须加大激励电压，这又可能因激励电压过大，而引起管子的击穿。因激励电压过大，而引起管子的击穿。因激励电压过大，而引起管子的击穿。因激励电压过大，而引起管子的击穿。丁类、戊类等放大器就是采用固定丁类、戊类等放大器就是采用固定丁类、戊类等放大器就是采用固定丁类、戊类等放大器就是采用固定c c c c为为为为90909090，但尽量降低管子的耗散功率的办法，来提高功率放大但尽量降低管子的耗散功率的办法，来提高功率放大但尽量降低管子的耗散功率的办法，来提高功率放大但尽量降低管子的耗散功率的办法，来提高功率放大器的效率的。器的效率的。器的效率的。器的效率的。广东技术师范学院电子与信息学院广东技术师范学院电子与信息学院高频电路高频电路 第第6章章 丁类放大器的晶体管工作于开关状态：导通时，丁类放大器的晶体管工作于开关状态：导通时，丁类放大器的晶体管工作于开关状态：导通时，丁类放大器的晶体管工作于开关状态：导通时，管子进入饱和区，器件内阻接近于零；截止时，电流管子进入饱和区，器件内阻接近于零；截止时，电流管子进入饱和区，器件内阻接近于零；截止时，电流管子进入饱和区，器件内阻接近于零；截止时，电流为零，器件内阻接近于无穷大。这样，就使集电极功为零，器件内阻接近于无穷大。这样，就使集电极功为零，器件内阻接近于无穷大。这样，就使集电极功为零，器件内阻接近于无穷大。这样，就使集电极功耗大为减小，效率大大提高。在理想情况下，丁类放耗大为减小，效率大大提高。在理想情况下，丁类放耗大为减小，效率大大提高。在理想情况下，丁类放耗大为减小，效率大大提高。在理想情况下，丁类放大器的效率可达大器的效率可达大器的效率可达大器的效率可达100%100%。晶体管丁类放大器都是由两个晶体管组成的，它晶体管丁类放大器都是由两个晶体管组成的，它晶体管丁类放大器都是由两个晶体管组成的，它晶体管丁类放大器都是由两个晶体管组成的，它们轮流导电，来完成功率放大任务。控制晶体管工作们轮流导电，来完成功率放大任务。控制晶体管工作们轮流导电，来完成功率放大任务。控制晶体管工作们轮流导电，来完成功率放大任务。控制晶体管工作于开关状态的激励电压波形可以是正弦波，也可以是于开关状态的激励电压波形可以是正弦波，也可以是于开关状态的激励电压波形可以是正弦波，也可以是于开关状态的激励电压波形可以是正弦波，也可以是方波。晶体管丁类放大器有两种类型的电路：一种是方波。晶体管丁类放大器有两种类型的电路：一种是方波。晶体管丁类放大器有两种类型的电路：一种是方波。晶体管丁类放大器有两种类型的电路：一种是电流开关型，另一种是电压开关型。电流开关型，另一种是电压开关型。