非谐振功率放大器.pptx

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1、1-1 功率放大器概述一、功放的任务与功率管安全工作条件1.任务：功率管在安全工作的条件下，非线性失真在允许的范围内，高效率地输出大的功率。2.功率管安全工作的条件 PCmaxPCMvCEmaxV(BR)CEO iCmaxICM第1页/共43页二、功率放大器的分类按负载性质分纯阻负载（非谐振功放）电抗性负载（谐振功放）甲类单管（变压器耦合）乙类推挽（变压器耦合）无输出变压器（OTL或OCL）集成功放宽带高频功率放大器（传输线变压器）线性谐振功放丙类谐振功放高效率功放（丁类、戊类、己类）第2页/共43页二、功率放大器的分类（续）按流通角划分甲类功放180o乙类功放90o甲乙类90o180o丙类

2、P omax第8页/共43页3.能量估算电源供给功率集电极输出功率集电极平均管耗集电极效率第9页/共43页4.结论1）一旦电路确定，甲类单管功放PD为恒值。若vi=0，则PCmax=PD2）匹配情况下，匹配负载值是唯一的；在匹配并充分激励的情况下：4）欲想提高Pomax主要受到PCM限制 3）PO大小与交流负载RL 及工作点Q有关 第10页/共43页5.甲类单管存在问题及解决途径问题：功率小、损耗大、效率低原因：工作点设置太高解决思想方法：为保证输出电路波形不失真，采用推挽电路形式为保证输出电路波形不失真，采用推挽电路形式工作点Q90o乙类工作状态第11页/共43页1-2 乙类推挽功率放大器一

3、、变压器耦合乙类推挽电路1）原理电路第12页/共43页一、变压器耦合乙类推挽电路（续1）2）工作原理令VBE(on)=0第13页/共43页3）元件作用Tr1完成两管交替导通Tr2完成阻抗匹配和上下波形的合成，形成完整的正弦波。一、变压器耦合乙类推挽电路（续2）第14页/共43页4）能量估算一、变压器耦合乙类推挽电路（续3）第15页/共43页5）安全工作条件提高Pomax主要受到V(BR)CEO和ICM的限制一、变压器耦合乙类推挽电路（续4）第16页/共43页6）非线性失真交叉失真（或交越失真）现象 原因：设VBE(on)=0，实际VBE(on)0 措施：对T1，T2发射结适当加入正偏压一、变压

4、器耦合乙类推挽电路（续5）(a)产生交叉失真(b)克服交叉失真(c)输出电流的波形第17页/共43页7）存在问题及解决途径 问题：解决途径去掉Tr2 OTL电路一、变压器耦合乙类推挽电路（续6）第18页/共43页二、无输出变压器的互补推挽功放1.OTL电路1)类型：同型，异型 共同点：有公共负载 RL，有两个电源 VCC/2 不同点：同型管构成的需两个激励源 异型管构成的只需一个激励源第19页/共43页1.OTL电路（续1）2)互补对称的OTL电路及工作原理 原理：图解分析：电路：A第20页/共43页1.OTL电路（续2）3)OTL电路存在的问题措施：a)在末级两管射极加入反馈电阻 存在交叉失

5、真采用形式:a)R与D1,D2串联，VB2B3VBE2(on)+VBE3(on)b)加一电阻R，R两端并联一只大容量的交流旁路电容c)恒压偏置电路措施：可在两管B2B3之间加适当正偏压 直接耦合导致工作点漂移b)采用二级电压并联负反馈第21页/共43页1.OTL电路（续3）3)OTL电路存在的问题（续）难选择到互补对称管措施：采用复合管替代末级互补对称管 不能充分利用末级互补对称管原因：推动级T1工作在甲类，R直负=RCR交=RC/Ri3 措施：引入自举电路，使R交负R直负 第22页/共43页1.OTL电路（续4）4)实际OTL电路（或准互补对称的OTL电路）电路：优点：a)克服工作点漂移b)

6、克服交叉失真 c)克服异型互补对称管选管克服异型互补对称管选管困难困难 d)引入自举电路引入自举电路,克服了不克服了不能充分利用末级互补对能充分利用末级互补对称管称管 第23页/共43页1.OTL电路（续5）5)能量估算6)调整 波形出现交叉失真（调RW）静态VA=（调R1,R3）第24页/共43页2.OCL电路1)电路：2)原理：与OTL电路相同3)与OTL不同：CL去掉，改成两个电源VCC供电调整：（静态时）使VA=0(V)，IL=0A第25页/共43页一、集成电路要求与特点1.要求:大电容，大电阻，电感外接二极管用三极管连接替代晶体管数目不限2.特点:1-3 集成低功放 第26页/共43

7、页1.内部电路二、举例：DG4100集成功放芯片 T1、T2差分输入级T3、R4、R5、T5组成分压电路T4、T7:二级电流串联负反馈放大器T5、T6有源负载T8、T12、T13、T14互补对称OTL功放第27页/共43页二、举例：DG4100集成功放芯片 2.框图差分输入差分输入(单入、单出）单入、单出）电流串联电流串联负反馈负反馈I电流串联电流串联负反馈负反馈II准互补对称的准互补对称的OTL电路电路vivo两级电流负反馈放大两级电流负反馈放大电平移位电平移位前置电压放大前置电压放大对激励信号放大对激励信号放大第28页/共43页1-4 宽带高频功放和功率合成技术一、传输线变压器1.结构与性

8、能结构：分解二根导线（传输线）可为同轴线、平行线、双绞线、高强度漆包线变压器性能：第29页/共43页一、传输线变压器2.工作原理端口电压相等端口电压相等例：1:1倒相器Ri :RL=1:1Vi=V，Vo=-V流过传输线电流大流过传输线电流大小相等，方向相反小相等，方向相反第30页/共43页一、传输线变压器3.常用的传输线变压器1)1:1倒相器 2)1:1平衡与不平衡变换器i)1:1平衡变不平衡变换器ii)1:1不平衡变平衡变换器第31页/共43页一、传输线变压器3.常用的传输线变压器（续1）3)m:1传输线变压器 一般构成原则：n个1:1理想的传输线变压器与一根短路线始端相串，终端相并称为m:

9、1传输线变压器 m=(1+n)2n:n 个1:1理想传输线变压器1:一根短路线其中其中第32页/共43页一、传输线变压器3.常用的传输线变压器（续2）4)1:m传输线变压器 一般构成原则：n个1:1理想的传输线变压器与一根短路线始端相并，终端相串称为1:m传输线变压器 m=(1+n)2n:n 个1:1理想传输线变压器1:一根短路线其中其中第33页/共43页一、传输线变压器4.存在问题1)阻抗比不能实现任意比值2)频带宽，谐波分量多，导致非线性失真可用平衡推挽抵消偶次谐波分量第34页/共43页二、宽带功率合成技术 1.宽带功率合成的涵义它指用传输线变压器构成混合网络作为功率放大器的极间耦合网络或

10、多级这样放大器级联实现功率合成或分配的技术。用4:1或1:1传输线变压器构成混合的网络称为魔T型网络。第35页/共43页二、宽带功率合成技术2.特点1)若有几个功放，每个对负载提供功率为P，则n个对负载提供功率为nP。2)n个功放之间彼此相互隔离，若其中一个损坏，不影响其他功放正常工作。第36页/共43页二、宽带功率合成技术3.魔T型网络1)用4:1或1:4传输线变压器构成的魔T型网络i)魔T型网络结构ii)理想魔T网络条件设1:4或4:1特性阻抗为R，则理想魔T网络第37页/共43页二、宽带功率合成技术3.魔T型网络（续1）1)用4:1或1:4传输线变压器构成的魔T型网络iii)魔T网络可等

11、效为：第38页/共43页二、宽带功率合成技术3.魔T型网络（续2）2)用两个1:1传输线变压器构成的魔T网络i)结构ii)理想魔理想魔T网络条件网络条件设设1:1传输线变压器的特性传输线变压器的特性阻抗为阻抗为R，则理想魔则理想魔T网络网络第39页/共43页二、宽带功率合成技术3.魔T型网络（续3）3)理想魔T网络性能i)功率合成功率合成同相合成同相合成反相合成反相合成同相功率合成同相功率合成反相功率合成反相功率合成第40页/共43页二、宽带功率合成技术3.魔T型网络（续4）3)理想魔T网络性能ii)功率分配功率分配同相功率分配同相功率分配反相功率分配反相功率分配同相分配同相分配反相分配反相分配第41页/共43页二、宽带功率合成技术3.魔T型网络（续5）4)举例：有一个阻值为Rg的信号源vg，试设计一个三分配器，并分别求各电阻值。设Tr2，Tr3特性组均为R第42页/共43页感谢您的观看！第43页/共43页