谐振功率放大器.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,2,.,谐振功率放大,器的工作原理,2,.,谐振功率放大器的性能特点,2,.,谐振功率放大器电路,第,2,章 谐振功率放大器,功能：,对高频信号（载波或已调波）进行窄带功率放大,研究的目标：,高效率大功率输出,工作状态：,丙类、丁类、戊类,电路结构特点：,谐振回路,作负载,谐振功率放大器,主要内容：,负载特性 功率放大,谐振功率放大器的工作原理 性能特点 调制特性 调幅,放大特性 线性放大,限幅,直流馈电,电路组成 实用电路,匹配滤波网路,2.1,谐振功率放大器的工作原理,一、原理电路,结构特点,:,(,1),功率管,丙类,工作（调,V,BB,在截止区）,(2),负载,：,谐振回路,，其中,L,、,C,为,匹配网络,，,Z,L,为外接负载。调,C,使回路谐振在输入信号的频率上。,二、工作原理（图解法）,图解过程：,已知,v,BE,和转移特性，画出集电极电流和电压波形。,集电极电流失真,（周期性脉冲）傅立叶级数分解 集电极谐振回路选频 不失真集电极电压。,R,e,：,谐振电阻,推广：将谐振回路调谐在,n,s,上,倍频器,2.2,谐振功率放大器的性能特点,性能指标：,波形系数,设定,V,BB,、,V,bm,、,V,CC,、,V,cm,四个值画动态线（交流负载线）,画集电极电流波形,一、近似分析法,谐振功率放大器的近似分析方法,作图过程：,（描点法）取点 确定,的值在输出特性曲线上确定动态点画动态线画 波形分解出 求性能指标,结论：,四个电量影响放大器的性能。,问题：,动态线为什么是曲线？,动态线：,ABC,（交流负载线），,A,点（）,B,点（求 角），,C,点（求 ）,二、丙类谐振功放工作状态,（欠压、临界、过压）,根据,A,点的位置确定工作状态：,A,在放大区,欠压,A,在临界点,临界,A,在饱和区,过压,一定时，改变,对工作状态的影响。,电流 波形的变化：,欠压：余弦脉冲,临界：余弦脉冲 略,过压 中间凹陷脉冲，高度减小。,问题：,1,过压状态下，为什么出现凹陷？,2,为什么讨论 的波形变化？,三、性能分析,1,、负载特性,V,BB,、,V,bm,、,V,CC,一定，放大器性能随,R,e,变化的特性。,V,BB,、,V,bm,一定 一定,i,C,宽度一定,V,BB,、,V,bm,一定,v,BEmax,一定,欠压,R,e,V,cm,从欠压临界过压,I,c1m,I,C0,最佳工作状态,：,临界,（最大，较大）,匹配负载：,负载特性曲线,2,、调制特性,（,1,）集电极调制特性,V,BB,、,V,bm,、,R,e,一定，放大器性能随,V,CC,变化的特性。,V,BB,、,V,bm,一定 一定,i,C,宽度一定，同时 一定,过压,V,CC,从过压临界欠压,集电极调制特性,注意,过压区，,V,cm,与,V,CC,成正比。,用调制信号控制,V,CC,的变化，实现输出高频电压幅度相应变化。,集电极调幅原理电路,载波,调制信号,为,谐振回路上的输出电压,。,调制信号,LC,调谐在,加在集电极上,上，则,调幅波,调制过程：,等效集电极电源电压,控制放大器在调制信号变化范围内,过压,工作。,（,2,）基极调制,一定，放大器性能随 变化的特性。,欠压,过压,基极调制特性,注意：,在,欠压,区，集电极电压幅度 与 成正比。,控制 ，实现对输出高频电压幅度的控制（,基极调幅）,。,原理电路,基极调幅电路,基极偏置电压,使,V,cm,按,V,BB,(,t,),的规律变化，放大器工作在欠压状态,。,3,、放大特性,一定，放大器性能随 变化的特性。,欠压,过压,放大特性,线性,功率放大器的,作用,在,欠压,区，与 成正比，实现线性功率放大。,应用：,(1),谐振功放作为线性功放,应用：,(,2,),谐振功放作为振幅限幅器,(,Amplitude Limiter,),图,2,2,10,(,b,),振幅限幅器的,作用,在,过压,区，无论 如何变化，近似恒定，实现振幅限幅器。,问题,：这种振幅限幅器限幅门限怎样确定。,临界状态对应的,V,bm,集电极调制特性,例,设两个谐振功放具有相同的回路元件参数，它们的输出功率,P,o,分别为,1W,和,0.6W,。,若增大两放大器的,V,CC,，,发现其中,P,o,=1W,的放大器输出功率增加不明显,，,P,o,=,0.6W,的放大器输出功率增加明显，试分析其原因。,若要增大,P,o,=1W,放大器的输出功率，试问还应同时采取什么措施（不考虑功率管的安全工作问题）？,若,P,o,=1w,，需,V,CC,同时,R,e,或,V,BB,4.,小结,根据对丙类谐振功放的性能分析,可得出以下几点结论,:,(1),若,对等幅信号进行功率放大,应使功放工作在,临界,状态,此时输出功率最大,效率也接近最大。比如对第,5,章将介绍的调频信号进行功率放大。,(2),若,对非等幅信号进行功率放大,应使功放工作在,欠压,状态,但线性较差。若采用乙类工作则线性较好。比如对第,4,章将介绍的调幅信号进行功率放大。,(3),丙类谐振功放在进行功率放大的同时,也可进行,振幅调制,。若,调制信号加在基极,偏压上,功放应工作在,欠压,状态；若,调制信号加在集电极,电压上,功放应工作在,过压,状态。,2.3,谐振功率放大器电路,直流馈电线路,电路组成,滤波匹配网络,1.,直流馈电线路,馈电原则：,（,1,）将直流电压加在晶体管的电极间，除晶体管外，没有其它电阻消耗直流能量；,（,2,）应使基频分量流过负载回路产生输出功率,但不要通过直流电源。,（,3,）有效地滤除高次谐波分量。,串联馈电,：晶体管、直流电源和谐振回路三部分串联,馈电形式,并联馈电,：晶体管、直流电源和谐振回路三部分并联,无论哪种电路形式,直流偏压与交流电压总是串联迭加的,即,（,1,）集电极馈电,串馈,并馈,L,c,：高频扼流圈（大电感）对高频开路，阻止高频信号流过直流电源。,C,c,、,C,c,2,：电源滤波电容（旁路电容），高频短路。,C,c,1,：隔直电容，以免电感将直流电源短路。,(,b,),(a),馈电方式的优缺点：,（,1,）串联馈电方式,优点：,L,c,和,C,c,不会影响回路的谐振频率；,缺点：,电容器,C,不能直接接地,安装调整不方便。,（,2,）并联馈电方式,缺点：,由于,L,c,和,C,c1,并接在滤波匹配网路上，直接影响回路的谐振频率；,优点：,L,C,元件可接地,安装调整方便。,(2),基极馈电线路,外加电源,基极馈电两种形式,自给偏置,外加分压偏置,为减小分压电路的功耗，分压电阻数值应适当,大些,串联馈电,偏置电路：,L,B,、,R,B,、,C,B1,自给偏置电路,R,B,：,产生压降，提供自偏电压；,L,B,：,避免,R,B,、,C,B1,对输入滤波匹配网络的旁路影响。,直流分量,I,B0,在电阻,R,B,上产生的压降负偏压,(1),自给偏压的产生,v,b,0,i,b,0,，为脉冲电流，可分解为,I,B0,、,I,b1m,、,I,b2m,、,(2),自给偏置效应：,偏置电压随输入信号电压振幅变化的效应。,在无输入信号时,自给偏压电路的偏置为零。,随着输入信号的增大,加在晶体管,BE,结的偏置电压向负值方向增大。,利用自给偏置效应，放大等幅信号（载波）时，能自动稳定输出电压振幅。,若放大调幅波（线性放大）时，会造成输出信号失真。,2.,滤波匹配网络,双重作用,选频滤波,阻抗匹配,要求,阻抗变换,品质因数高,传输效率高,滤波匹配网络结构：,L,型、,T,型、型,（,1,）串、并联阻抗变换,等效原理：端导纳相等,品质因数,说明：,（,1,）串并联转换 值不变。,（,2,）转换前后电抗性质不变,（,3,）,（,2,）,L,型网络的设计,L,型存在的问题,：若,Q,e,较高,R,L,与,R,e,相差较大,要求：,希望,R,L,与,R,e,差值不大，而,Q,e,值又较高的网络。,措施：,两段,L,型串联,低阻高阻和高阻低阻,高阻低阻和低阻高阻,（,3,）,T,型和型,3.,谐振功率放大器电路,分析,直流馈电,(,集电极、基极,),电路，元件作用,滤波匹配网络,(,输入、输出,),习题：,1,、,一谐振功率放大器，已知,工作频率 。试设计此谐振功率放大器的匹配滤波网络（,L,型），画图并确定元件参数。,2,、,某谐振功率放大器工作在临界状态，分析当集电极负载电阻,1,）增大一倍、,2),减小一半时，输出功率 如何变化？,3,、,采用两管并联运用的谐振功率放大器，原来的工作状态为临界，当其中一管损坏时，发现放大器的输出功率发生了变化，试分析电路的输出功率变化情况，管子工作是否安全？,