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1、第十章高頻功率放大器9/7/20211Xi'anJiaotongUniversity第十章內容目錄10.1概述10.2高頻功率放大器的分類10.3A、B類功率放大器A類放大器、B和AB類放大器10.4C類功率放大器電路組成與特點、動態(tài)負載線、輸出功率與效率倍頻與調制特性、C類放大器的饋電電路10.5高效率高頻功率放大器D類高頻功率放大器、E類高頻功率放大器10.6高頻功率放大器設計晶體管大信號參數(shù)、設計舉例10.7功率合成電路魔T網(wǎng)絡、功率合成電路9/7/20212Xi'anJiaotongUniversity10·1概
2、述功率放大器的工作原理功率放大器的主要目標是要得到足夠大的信號功率輸出。在滿足這個目標的前提下，還要盡量追求具有比較高的效率、比較小的失真、比較低的電源電壓等方面的指標。從功放的使用要求來看，根據(jù)其工作頻率范圍大體上可分為兩類：寬帶功放（f0/BW0.7<2)和窄帶功放（f0/BW0.7>10)。在RF頻率范圍內，多數(shù)采用窄帶功放電路。效率是功放的重要指標。直流電源提供的能量一部分轉變?yōu)榻涣餍盘栞敵觯硪徊糠謩t消耗在晶體管及耦合電路上。損耗的存在不僅導致經(jīng)濟指標的下降，更重要的是它轉換成熱能后會使晶體管的溫度迅速上升，對
3、電路的正常工作造成嚴重影響。9/7/20213Xi'anJiaotongUniversity10·1概述高頻功率放大器工作特點：低電壓、大電流基本組成：晶體管、偏置電路、扼流圈、阻抗變換、負載高頻功率放大器性能指標功率效率 集電極效率 功率增加效率雜散輸出與噪聲線性特性9/7/20214Xi'anJiaotongUniversity10·2高頻功率放大器的分類功率放大器最重要的指標是輸出功率與效率，按這個標準，可以分為A、B、C、D、E、F類。按照晶體管導通情況A類——在信號的一周期內管子均導通B類——在信號的一周期內
4、管子只有一半時間導通C類——導通時間小于一般周期按照晶體管等效電路A、B、C屬于一類，晶體管等效為一個受控電流源D、E、F屬于一類，晶體管等效為受輸入信號控制的開關，導通角近似為90o。9/7/20215Xi'anJiaotongUniversity10·3A、B類功率放大器A類功率放大器9/7/20216Xi'anJiaotongUniversity10·3A、B類功率放大器B類功率放大器AB類放大器9/7/20217Xi'anJiaotongUniversity10·4C類功率放大器C類功率放大器由于C類放大器的集電
5、極電流波形是余弦脈沖形的，要在負載上得到完整的正弦電壓波形輸出，必須要借助于濾波器。集電極接諧振回路是最常見的方式。這也就決定了C類放大器一般都用來放大窄帶信號，作為AM、FM通信機的末級射頻功放使用。電路組成與特點9/7/20218Xi'anJiaotongUniversity10·4C類功率放大器當輸入信號幅度Vim>>1時，晶體管的轉移特性可以用折線表示，在信號的整周期內輸出端不進入飽和區(qū)的情況下，求解步驟如下：（VBB,VD,Vim=>q,Icm)--->(ic(t),Ic0,Ic1,Ic2,….,Ze(nw0)
6、)--->(Vom,Po,Pdc,hc)各級電流電壓波形如圖。Note:
7、Ze(nw0)
8、表達式應為：9/7/20219Xi'anJiaotongUniversity10·4C類功率放大器計算結果如下：其中x為集電極電源電壓利用率，隨著x上升，輸出功率和效率都會上升。9/7/202110Xi'anJiaotongUniversity10·4C類功率放大器集電極動態(tài)特性C類功放的集電極電壓是由其電流的 基波分量在回路的諧振電阻上得到的。 實際上集電極電壓的波形會反過來影 響集電極電流的波形，最后達到某種 動態(tài)平衡。作出以v
9、BE為參變量的輸出特性曲線 如圖，由輸入信號的變化可以得到各 時間點上的vBE(ti)值；由于回路的選 頻作用，集電極電壓始終為直流疊加 余弦的形式，設其幅度恰好達到平衡時的值，可由此得到各時間點上的vCE(ti)值，與vBE(ti)對應描點聯(lián)線，得到的曲線稱為動態(tài)線。由動態(tài)線可以得到ic波形，其基波分量與Re的乘積應當?shù)扔赩cm。9/7/202111Xi'anJiaotongUniversity10·4C類功率放大器負載特性負載特性是指VBB,Vim,Vcc保持不變，放大器的輸出電流、電壓、功率、效率等隨Re變化的特性
10、。右圖給出了Re變化時ic波形的變化情況。Re小，在欠壓區(qū)，Icm大，Re大，在過壓區(qū)，ic出現(xiàn)凹陷。下面的曲線給出了隨Re變化各個主要指標的變化情況。9/7/202112Xi'anJiaotongUniversity10·4C類功率放大器欠壓：Ic1基本不隨Re變化，功率和效率隨Re增大而增大；Re太小時Pc急劇增
