谐振功率放大器2.pptx

2.2.1近似分析方法近似分析方法非谐振功放非谐振功放丙类丙类谐振功放谐振功放集电极负载集电极负载纯电阻纯电阻谐振回路，含电抗元件谐振回路，含电抗元件求求功率性能功率性能图解法图解法准静态分析法准静态分析法要要 点点求负载线求负载线求动态线求动态线 1使用条件使用条件两假设两假设 谐谐振振回回路路滤滤波波特特性性理理想想，即即尽尽管管集集电电极极、基基极极电电流流为为脉脉冲冲波波，但但两两回回路路只只产产生生基基波波(余余弦弦)电电压压，其其他他分分量量的的电压均可忽略。电压均可忽略。电路特点比较电路特点比较 功功率率管管特特性性用用输输入入和和输输出出静静态态特特性性曲曲线线表表示示，其其参参变量采用变量采用 vBE(而不是通常的而不是通常的 iB)。2分析步骤分析步骤 图图 221谐振功率放大器的近似分析方法谐振功率放大器的近似分析方法(b)求动态点，画波形；求动态点，画波形；连动态线，画连动态线，画 iC 波形；波形；图解积分求分量；图解积分求分量；计算功率性能。计算功率性能。谐振功率放大器的分析谐振功率放大器的分析 (1)求动态点，画波形求动态点，画波形图图 221谐振功率放大器的近似分析方法谐振功率放大器的近似分析方法(a)设设定定 VBB、Vbm、VCC、Vcm，将将 t 按按等等间间隔隔(t=0，15，30，)给定数值，给定数值，由由便可确定便可确定 vBE 和和 vCE(图图 a)。(2)连动态线，连动态线，画画 iC 波形波形：图图 221谐振功率放大器的近似分析方法谐振功率放大器的近似分析方法(b)根根据据 vBE 和和vCE 值值，在在输输出出特特性性曲曲线线上上(以以 vBE 为为参参变变量量)找找对对应应的的动动态态点点，画画动动态态线线(动动态态点点的的连连线线)，由由此此可可确确定定 iC 的波形。的波形。不不到到 VCC，因因为为导通角小于导通角小于 (3)图解积分求得分量图解积分求得分量 IC0 和和 Ic1m谐振电阻谐振电阻(4)计算功率性能计算功率性能四四变变量量 VBB、Vbm、VCC、Vcm 不不同同，iC 的的波波形形和和数数值值就就不不同同，由由此此求求得得的的 Re 及及相相应应的的功功率率性性能能就就不不同同。应应了了解解四四变量的影响。变量的影响。2.2.2欠压、临界和过压状态欠压、临界和过压状态1当当 VBB、Vbm、VCC 不变，不变，Vcm 由小变大，由小变大，动态动态点点左移左移 欠压欠压状态状态Vcm 的取值，使所对应的动态点均处在放大区。的取值，使所对应的动态点均处在放大区。临界临界状态状态Vcm 增增大大，使使 t=0 所所对对应应的的动动态态点点 A 处处在在临临界界点点，iCmax 略微减小。略微减小。过压过压状态状态Vcm 继继续续增增大大，使使 A(t=0)动动态态点点处处在在饱饱和和区区，iC 迅迅速速减减小小，电电流流脉脉冲冲出出现现凹凹陷陷，Vcm 增大，凹陷加深。增大，凹陷加深。谐振功放的工作状态谐振功放的工作状态2 iC 的平均分量的平均分量 IC0 与基波分量与基波分量 Ic1m iC 脉脉冲冲越越宽宽，高高度度越越高高，IC0 和和 Ic1m 就就越越大大。如如果果出出现现凹凹陷陷，则则凹凹陷陷越越深深，IC0 和和 Ic1m 就越小就越小。2.2.3四个电压量对性能影响的定性讨论四个电压量对性能影响的定性讨论一、负载特性一、负载特性（ic-Re的关系）1定义定义指指 VBB、Vbm 和和 VCC 一一定定，放放大大器器性性能能随随 Re 的的变变化特性。化特性。2特性特性 Re 的增加势必将引起的增加势必将引起 Vcm 增大增大(Vcm=ReIcm)Re Vcm vCEmin (功功放放欠欠压压 过过压压)iC 波形出现波形出现凹陷凹陷。据此可以画出据此可以画出 Ic0 和和 Ic1m 随随 Re 变化的特性。变化的特性。谐振功放的负载特性谐振功放的负载特性3 Vcm、Po、PD、PC、C 随随 Re 变化的曲线变化的曲线图图 2-2-4负载特性负载特性 Vcm =ReIc1m，Po=VcmIc1m/2 PD =VCCIC0，PC =PDPo C=Po/PD图图 2-2-4负载特性负载特性 3讨论讨论(1)欠压区欠压区Re ，iC 脉脉冲冲高高度度略略有有减减小小，相相应应的的 IC0、Ic1m 也也略略有有减减小小，因因而而 Vcm(=ReIc1m)和和 Po()近近似似线线性性增增大大，而而 PD(=VCCIC0)略有减小，略有减小，C 增大，增大，PC 减小。减小。(Re是主要变量是主要变量)Vcm =ReIc1m，Po=VcmIc1m/2 PD =VCCIC0，PC =PDPo C=Po/PD图图 2-2-4负载特性负载特性(2)过压区过压区Re ，电电流流脉脉冲冲高高度度减减小小，凹凹陷陷加加深深，相相应应的的 IC0、Ic1m 减减小小，结结果果使使 Vcm 略略有有增增加加，Po、PD 减减小小，且且 Po 比比 PD 减减小小的的慢慢，从从而而 C 略略有有增增加加，PC 略有减小。略有减小。Vcm =ReIc1m，Po=VcmIc1m/2 PD =VCCIC0，PC =PDPo C=Po/PD图图 2-2-4负载特性负载特性(3)匹配负载匹配负载 ReoptRe=Reopt 时时，管管子子工工作作在在临临界界状状态态，Po 最最大大，C 较较大大，PC 较较小小，放放大大器器性性能能接接近近最最佳佳。此此时时的的 Re 称称为为谐谐振振功功放放的的匹配负载。匹配负载。3讨论讨论(3)匹配负载匹配负载 ReoptRe=Reopt 时时，管管子子工工作作在在临临界界状状态态，Po 最最大大，C 较较大大，PC 较较小小，放放大大器器性性能能接接近近最最佳佳。此此时时的的 Re 称称为为谐谐振振功功放放的的匹配负载。匹配负载。二、调制特性二、调制特性 两种调制特性：两种调制特性：集电极调制集电极调制和和基极调制特性基极调制特性。1集电极调制特性集电极调制特性（ic-Vcc的关系）的关系）(1)含义含义VBB、Vbm 和和 Re一定，放大器性能随一定，放大器性能随 VCC 变化的特性。变化的特性。载波载波 调制信号调制信号为为谐振回路上的输出电压谐振回路上的输出电压。(2)调制特性调制特性放大器放大器 VCC(t)的变化范围内工作在的变化范围内工作在过压状态过压状态。欠欠压压状状态态：随随 VCC 减减小小，集集电电极极电电流流脉脉冲冲高高度度略略有有减减小小，因因而而 IC0 和和 Ic1m 也也将将略略有有减减小小，Vcm(=ReIc1m)也也略略有有减小减小。过过压压状状态态：随随 VCC 减减小小，集集电电极极电电流流脉脉冲冲的的高高度度降降低，凹深加深，因而低，凹深加深，因而 IC0、Ic1m、Vcm 将将迅速减小迅速减小。(3)集电极调幅原理电路集电极调幅原理电路 图中：图中：载波载波 调制信号调制信号为为谐振回路上的输出电压谐振回路上的输出电压。与谐振功放区别：与谐振功放区别：集电极回路接入调制信号电压集电极回路接入调制信号电压。图图 227集电极调幅电路集电极调幅电路令令 VCC(t)=VCC0+v(t)作作为为放放大大器器的的等等效效集集电电极极电电源源电电压压。若若要要求求 Vcm(t)按按 VCC(t)的的规规律律变变换换，根根据据集集电电极极调调制制特特性性，放放大大器器必必须须在在 VCC(t)的的变变化化范范围围内内工工作作在在过过压状态压状态。2基极调制特性基极调制特性 图图 226基极调制特性基极调制特性(1)含义含义Vbm、VCC、Re 一定，放大器性能随一定，放大器性能随 VBB 变化的特性。变化的特性。(2)调制特性调制特性放大器工作在放大器工作在欠压状态欠压状态当当 Vbm 一一定定，VBB ，iC宽宽度度、高高度度 ，IC0 Ic1m 、Vcm ，VCEmin ，(放放大大器器欠欠压压 过压过压。)过过压压后后，随随 VBB，iC 宽宽度度、高高度度 ，凹凹陷陷加加深深，IC0 和和 Ic1m、Vcm 均均增增加加缓缓慢慢，可可认认为为近近似不变。似不变。(3)基极调幅原理电路基极调幅原理电路 图图 228基极调幅电路基极调幅电路 基极偏置电压基极偏置电压 使使 Vcm 按按 VBB(t)的规律变化，放大器工作在的规律变化，放大器工作在欠压状态欠压状态。三、放大特性三、放大特性图图 229放大特性放大特性1含义含义当当 VBB、VCC 和和 Re 一一定定，放大器性能随放大器性能随 Vbm 变化的特性。变化的特性。2特性特性固固定定 VBB，增增大大 Vbm 与与上上述述固固定定 Vbm 增增大大 VBB 的的情情况况类类似似，它它们们都都使使 iC 的的宽宽度度和和高高度度增增大大，放放大大器器由由欠欠压压进进入入过过压压，图图 229(a)。谐振功放的放大特性谐振功放的放大特性(1)谐振功放作为线性功放谐振功放作为线性功放图图 2210(a)线性线性功率放大器的功率放大器的作用作用为为了了使使输输出出信信号号振振幅幅 Vcm 反反映映输输入入信信号号 Vbm 的的变变化化，放放大大器器必必须须在在 Vbm 变变化化范范围围内内工工作作在在欠欠压状态压状态。(2)谐振功放作为振幅限幅器谐振功放作为振幅限幅器(Amplitude Limiter)图图 2210(b)振幅限幅器的振幅限幅器的作用作用作作用用：将将 Vbm 在在较较大大范范围围内内的的变变化化转转换换为为振振幅幅恒恒定定的的输出信号输出信号。特特点点：根根据据放放大大特特性性，放放大大器器必必须须在在 Vbm 的的变变化化范范围围内内工工作作在在过过压压状状态态，或或 Vbm 的的最最小小值值应应大大于于临临界界状状态态对对应应的的 Vbm 限幅门限电压。限幅门限电压。