高频丙类功率放大器原理和工作状态.ppt

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1、第六讲第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态丙类功率放大器原理和工作状态10/29/2022 1:54 PM射频功率放大器射频功率放大器 (Power Amplifier)高频功率放大器的特点高频功率放大器的特点丙类谐振功率放大器丙类谐振功率放大器丁类谐振功率放大器丁类谐振功率放大器谐振功率放大器的电路组成谐振功率放大器的电路组成宽带高频功率放大器宽带高频功率放大器第六讲第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态丙类功率放大器原理和工作状态10/29/2022 1:54 PM 功放是能量转换器功放是能量转换器：在输入信号的作用下，直流电源提供的直流功率在输入信号的作用下，直流电源提供的直流功率PD中，

2、一部分被转换为输出信号功率中，一部分被转换为输出信号功率P0，其余部分，其余部分消耗在功率管中，成为功率管的耗散功率消耗在功率管中，成为功率管的耗散功率Pc，即管，即管耗。耗。放大器的集电极效率放大器的集电极效率 (Collection efficiency)就是来评价这种转换能力的性能指标：就是来评价这种转换能力的性能指标：作为放大器，作为放大器，功率增益功率增益是重要的性能指标，是重要的性能指标，但却是但却是第二位第二位的。的。第六讲第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态丙类功率放大器原理和工作状态10/29/2022 1:54 PM二.功率管的运用特性功率管的运用特性 在功放中，往往在功放

3、中，往往选择不同的静态工作点，选择不同的静态工作点，使功放运用在特性不同使功放运用在特性不同的区段上，来实现甲，的区段上，来实现甲，乙，丙，丁等不同运用乙，丙，丁等不同运用状态。在输入余弦波激状态。在输入余弦波激励下励下,集电极输出电流集电极输出电流iC 的波形不同：的波形不同：Demo:高频放大器工作状态的划分第六讲第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态丙类功率放大器原理和工作状态10/29/2022 1:54 PM 管子的运用状态不同，相应的最大集电极效率管子的运用状态不同，相应的最大集电极效率也就不同。假定管子集电极电流为也就不同。假定管子集电极电流为iC，电压为，电压为vCE则则丙类效率

4、最高丙类效率最高。为晶体管集电极电流导通角，为晶体管集电极电流导通角，iC导通时间越小，导通时间越小，PC就越低。就越低。演示：功率放大器A、B、C类示意图第六讲第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态丙类功率放大器原理和工作状态10/29/2022 1:54 PM高频功率放大器的工作原理高频功率放大器的工作原理+ub-RpCL+uCE-icEC-UBB(b)等效电路等效电路+uc1-UBBCECL+uS-+ub-(a)原理电路原理电路主要由五个部分组成：主要由五个部分组成：1）集电极直流电源）集电极直流电源 2）基极偏置电路）基极偏置电路 3）大功率晶体管）大功率晶体管 4）输入激励电路）输入激

5、励电路 5）输出谐振回路）输出谐振回路第六讲第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态丙类功率放大器原理和工作状态10/29/2022 1:54 PM+ub-RpCL+uCE-EC-UBB+uc1-ic2 工作原理分析工作原理分析uBEic-UBBUBZubicUbmgC+uBE _第六讲第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态丙类功率放大器原理和工作状态10/29/2022 1:54 PM第六讲第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态丙类功率放大器原理和工作状态10/29/2022 1:54 PM第六讲第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态丙类功率放大器原理和工作状态10/29/2022 1:54 PM2

6、工作原理分析工作原理分析vBEic-UBB-UBZvbicVbmgCIcmax+ub-RpCL+uCE-EC-UBB+uc1-ic+uBE _第六讲第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态丙类功率放大器原理和工作状态10/29/2022 1:54 PM(1)集电极电流集电极电流ictccic1ic2ic3IcoIcmax第六讲第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态丙类功率放大器原理和工作状态10/29/2022 1:54 PMiC频谱频谱(2)集电极输出电压集电极输出电压LC回回路阻路阻抗抗Rp+ub-RpCL+uCE-EC-UBB+uc1-ic+uBE _ictccic1ic2ic3IcoIcma

7、xubUBZUBBIcmaxuBEtibtictuCEuctECUcmUbmuBEic-UBBUBZubUbmgC第六讲第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态丙类功率放大器原理和工作状态10/29/2022 1:55 PM3.高频功放的功率关系高频功放的功率关系 co13 1.02.02第六讲第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态丙类功率放大器原理和工作状态10/29/2022 1:55 PM开放实验：高频功率放大器 本次实验主要研究以甲类谐振功率放大器为推动级，本次实验主要研究以甲类谐振功率放大器为推动级，以丙类谐振功率放大器为末级的混合功率放大器。以丙类谐振功率放大器为末级的混合功率放大器。第

8、六讲第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态丙类功率放大器原理和工作状态10/29/2022 1:55 PMbmV 晶体管高频功率放大器，电源晶体管高频功率放大器，电源 电压利用系数电压利用系数 输出功率输出功率 。求电源提供的功率。求电源提供的功率 ，峰值峰值 和导通角和导通角 。若偏压。若偏压 ，求输入信号所需的振幅求输入信号所需的振幅 。例题第六讲第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态丙类功率放大器原理和工作状态10/29/2022 1:55 PM查表得知：查表得知：解解第六讲第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态丙类功率放大器原理和工作状态10/29/2022 1:55 PM第六讲第六讲 丙类

9、功率放大器原理和工作状态丙类功率放大器原理和工作状态10/29/2022 1:55 PM丙类倍频器丙类倍频器 第六讲第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态丙类功率放大器原理和工作状态10/29/2022 1:55 PMiC+uce-Ec+-uc2+iciC1iC2ic频谱频谱0ICOIC1IC2IC3IC4LC谐振特性谐振特性iC1iC1iC1iC2iC2iC2第六讲第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态丙类功率放大器原理和工作状态10/29/2022 1:55 PM第六讲第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态丙类功率放大器原理和工作状态10/29/2022 1:55 PM 高频功率放大器的工作状态

10、高频功率放大器的工作状态 第六讲第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态丙类功率放大器原理和工作状态10/29/2022 1:55 PM+ub-CLEC-UBB+uc1-icRp+uCE-+uBE _第六讲第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态丙类功率放大器原理和工作状态10/29/2022 1:55 PM动态线（动态线（Dynimic Line）：）：根据根据Vbe和和Vce的值在以的值在以Vbe为参变量的输出特性曲线为参变量的输出特性曲线ic=f(Vce)上找出对应的动态点和由此确定的上找出对应的动态点和由此确定的ic值并画出值并画出ic的波形。其中，动态点的连线称为谐振功率放大器的的波形。其中

11、，动态点的连线称为谐振功率放大器的动态线。动态线。A点：C点：B点：第六讲第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态丙类功率放大器原理和工作状态10/29/2022 1:55 PMuceicAOECQUcmucminubemaxDemo:谐振功率放大器的近似分析方法第六讲第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态丙类功率放大器原理和工作状态10/29/2022 1:55 PM直线直线AB、BC动态特性曲线动态特性曲线当当A A2 2点处于临界区称为点处于临界区称为临界临界（Critical）状态状态当当A A1 1点处于放大区称为点处于放大区称为欠压欠压（Undervoltage）状态状态当当A A3 3

12、点处于饱和区称为点处于饱和区称为过压过压（Overvoltage）状态状态Demo:功率放大器三种工作状态和状态波形第六讲第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态丙类功率放大器原理和工作状态10/29/2022 1:55 PM在在A没有进入饱和区时，动态特性曲线斜率为没有进入饱和区时，动态特性曲线斜率为利用利用A，B两点直线计算斜率：两点直线计算斜率：第六讲第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态丙类功率放大器原理和工作状态10/29/2022 1:55 PM1.A1在欠压区在欠压区，ic为余弦脉冲，脉冲高度随为余弦脉冲，脉冲高度随Vcm增增大略有减小。大略有减小。2.A2临界状态临界状态。3.A3在

13、过压区，在过压区，ic为中间凹陷的脉冲波，随着为中间凹陷的脉冲波，随着Vcm增大脉冲波的凹陷加深，高度减小。增大脉冲波的凹陷加深，高度减小。当当VBE向向VBEmax增大，增大，VCE向着向着VCEmin减小时，对减小时，对应的动态点先到达临界点应的动态点先到达临界点(图中图中E点点)，ic值最大，而后值最大，而后进入饱和区，进入饱和区，ic值减小，出现凹陷。直到值减小，出现凹陷。直到A3点，点，ic值达值达到最小。到最小。思考题：思考题：在过压区为什么会出现凹陷？在过压区为什么会出现凹陷？第六讲第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态丙类功率放大器原理和工作状态10/29/2022 1:55 P

14、M 某谐振功率放大器的动特性如图所示，试回答并计算某谐振功率放大器的动特性如图所示，试回答并计算以下各选项以下各选项：(1)此时功放工作于何种状态？写出此时功放工作于何种状态？写出A，B，C三点坐标三点坐标,画出画出ic的波形。的波形。(2)计算计算 和和 。例题第六讲第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态丙类功率放大器原理和工作状态10/29/2022 1:55 PM(1)A，B，C三点坐标：三点坐标：ABC动特性：由动特性知正好达到临界饱和线，动特性：由动特性知正好达到临界饱和线，故工作在临界状态，故工作在临界状态，ic的波形如下。的波形如下。解解第六讲第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态丙类功率放大器原理和工作状态10/29/2022 1:55 PM由由 和和 可求得可求得(2)由图可知：由图可知：第六讲第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态丙类功率放大器原理和工作状态10/29/2022 1:55 PM第六讲第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态丙类功率放大器原理和工作状态10/29/2022 1:55 PM第六讲第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态丙类功率放大器原理和工作状态10/29/2022 1:55 PM第六讲第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态丙类功率放大器原理和工作状态10/29/2022 1:55 PM作业：作业：清华版教材：清华版教材：2-2