高频功率放大器Word格式文档下载.docx

高频功率放大器Word格式文档下载.docx

《高频功率放大器Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高频功率放大器Word格式文档下载.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

PO

2.效率:

η

3.功率增益:

Ap

第二章高频功率放大器的原理分析

利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振功率放大器。

根据放大器电流导通角|è

的范围可以分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同类型的功率放大器。

电流导通角|è

愈小，放大器的效率|?

愈高。

如甲类功放的|è

＝180o，效率最高也只能达到50％，而丙类功放的|è

＜90%，效率|?

可达到80％。

由技术指标要求总效率|?

大于75%，显然不能只用一级宽带功放，利用丙类谐振功放和宽带高频功放组成两级功率放大器。

2.1.丙类谐振功放

2.1.1．丙类谐振功放的特点

1.与低频功放相比

a.工作频率和相对频带不同

b.负载性质不同

c.工作状态不同

2.与小信号谐振放大器比较

a.对放大信号的要求不同

b.谐振网络的作用不同

图2.1 

三种工作状态波形比较

2.1.2.丙类谐振功放的原理

1.电路原理

图2.2 

丙类谐振功放电路

丙类功放的基极偏置电压-VBE是利用发射极电流的直流分量IE0在射极电阻RE2上产生的压降来提供的，故称为自给偏压电路。

当放大器的输入信号vi'

为正弦波时，则集电极的输出电流ic为余弦脉冲波。

利用谐振回路L2、C2的选频作用可输出基波谐振电压vc1、电流ic1。

2.工作原理

设输入ui为一余弦信号:

=

（2.1）

则三极管的发射结电压：

=

因为管子只在小半周期内导通，因而iB为脉冲电流。

放大后的iC也为脉冲电流。

根据傅氏级数展开得：

（2.2）

考虑LC谐振回路对各次谐波的作用不同得：

（2.3）

因而：

（2.4）

图2.3丙类谐振功率放大器主要相关波形

波形分析：

（a）三极管输入特性

（b）基极脉冲电流及谐波分量

（c）集电极脉冲电流及谐波分量

（d）LC谐振回路两端电压波形

（e）晶体管集电极和发射极之间的瞬时电压波形

3.功率与效率

电源提供功率：

（2.5）

输出功率：

（2.6）

集电极功耗：

（2.7）

效率：

（2.8）

其中：

为集电极电压利用系数。

为集电极电流利用系数（波形系数）。

2.1.3丙类谐振功放的性能分析

1.动态线

——在以UBE作为参变量的三极管输出特性曲线上作出的交流负载线

图2.4 

交流负载线

且有：

，

。

可见，动态线和VCC，

VBB，Uim，Ucm相关。

2.三种工作状态

图2.5 

三种工作状态

改变UBE、UCE将使动态点移动，使谐振功放工作于不同的三种状态：

欠压状态：

① 

临界状态：

②过压状态：

③欠压状态

3.负载特性

指VCC、VBB、Uim不变时，谐振负载RP变化对放大器性能的影响。

如图所示：

图2.5负载对放大器性能影响的曲线

观察集电极余弦脉冲变化，如图所示：

图2.6 

Rp增大时的余弦脉冲波形

4.调制特性

集电极调制特性：

指VBB、Uim、RP固定，VCC变化对放大器性能的影响。

特点：

随着VCC增大，先后经历：

过压→临界→欠压且θ不变。

作为集电极调制时应工作于过压区

基极调制特性：

指VCC、Uim、RP固定，VBB变化对放大器性能的影响。

随着VBB增大，先后经历：

→临界→过压且θ增大。

作为基极调制时应工作于欠压区。

图2.7 

调制特性

5.放大特性

指VCC、VBB、RP固定，Uim变化对放大器性能的影响。

随着Uim的增大，先后经历：

欠压→临界→过压且θ增大。

欠压时用于放大，过

压时用于限幅。

图2.8放大特性

2.1.4.丙类谐振功放电路

1.基极馈电电路

图2.9基极馈电电路

2.集电极馈电电路

图2.10集电极馈电电路

3.滤波匹配网络（输入与输出）

图2.11滤波匹配网络

2.2.宽带功放

如下图2-1所示，晶体管T组成的非谐振甲类功率放大器工作在线性放大状态。

其中R1为直流负反馈电阻，以稳定电路的静态工作点。

R2为交流负反馈电 

阻，一般为几欧至几十欧，可以提高放大器的输入阻抗，稳定增益。

图2.12宽带功放电路

2.2.1静态工作点的确定：

（2-1）

（2-2）

（2-3）

（2-4）

2.2.2高频变压器：

上图2.12所示的高频变压器仍然是应用变压器的原理，依靠磁芯中的公共磁通将初级线圈的能量传输到次级线圈。

由变压器原理可知，宽带功放集电极的功率：

Pc=Ph/ηt（其中Ph为输出负载的实际功率，ηt为变压器的传输功率）。

第3章电路参数确定及元件选择

3.1.电路的确定

此电路由丙类谐振功放以及宽带功放组成

图2.13功率放大器总电路

丙类功放的输出回路采用了变压器耦合方式。

集电极谐振回路为部分接入，谐振频率为 

或 

谐振阻抗与变压器线圈匝数比为

（3.1）

（3.2）

（3.3）

3.2丙类功放计算

3.2.1确定工作状态

为获得较高的效率及最大输出功率，放大器的工作状态选为临界状态，取

，由式（2-15）得谐振回路的最佳负载电阻

（3.4） 

由式（3.4）得集电极基波电流振幅

为

（3.5）

由式（3.5）得

（3.6）

（3.7）

其中，

由式（3.7）得电源供给的直流功率

为 

（3.8）

由式（3.8）得放大器的转换效率

% 

（3.9）

3.2.2谐振回路及耦合回路参数计算

由式（3.1）得输出变压器线圈匝数比为

取

若取并联谐振回路的电容C=100pF，得回路的电感为 

L≈10μH现采用Φ10mm×

Φ6mm×

5mm的铁氧体磁环来绕制输出耦合变压器，已知其参数为

μ=100H/m，A=10mm2，l=25mm。

则计算初级线圈的总匝数N2。

N2≈8。

3.2.3基极偏置电路

加入

后，

，则

V。

由

=0.6V，得

取高频旁路电容

3.3宽带功放电路参数计算

3.3.1电路参数计算

宽带功放的输出功率

应等于下级丙类功放的输出功率，其输出负载

等于丙类功放的输出阻抗

，即

设高频变压器的效率

若

，取标称值为360Ω。

高频变压器匝数比为3，取次极匝数为2则初级匝数为6。

本宽带功放采用的是3DG6，设B=30，取功率增益

dB，则

3.3.2确定静态工作点

由上述计算结果得到静态（

）时晶体管的射极电位则

若取基极偏置电路的电流

，取标称值为2KΩ。

第4章电路仿真与调试

4.1电路仿真

用EWB软件仿真如图4-1所示：

图4.1电路仿真图

用示波器接入T2的发射极，调节Vi，使得Ic工作在欠压（图4-2），临界压（图4-3），过压（图4-4）三个状态图依次如下图所示：

图4.2欠压状态

图4.3临界状态