哈尔滨工业大学：《高频电子线路》课程教学资源（PPT课件）第三章 高频功率放大器

首页高频电子线路第三章高频功率放大器主要内容概述第一节第二节谐振式高频功率放大器的工作原理第三节谐振功率放大器的折线分析法第四节谐振功率放大电路

高频电子线路 首页 上页 下页 退出 第一节 概述 第二节 谐振式高频功率放大器的工作原理 第三节 谐振功率放大器的折线分析法 第四节 谐振功率放大电路 第三章 高频功率放大器 主要内容

首币具高频电子线路第一节概述、高频功率放大器的功能1.功能：用小功率的高频输入信号去控制高频功率放大器将直流电源供给的能量转换为大功率的高频能量输出。2.功能的表示方法：输出电压与输入电压的频谱相同。二、高频功率放大器的分类1.按工作频率分：窄带功率放大器（丙类）谐振功率放大器宽带功率放大器（甲类或乙类推挽）-非谐振：2.按放大器的工作类型分：甲、乙、丙、丁、戊类放大。主要技术指标输出功率：放大器的负载得到的功率。1、2、效率：高频输出功率与直流电源提供功率的比值。即能量转换的效率。3、功率增益：高频输出功率和信号输入功率的比值，5、谐波抑制度：是对非线性高频功率放大器而提出的，也就是谐波分量相对于基波分量越小越好。哈宋滨工技大学

高频电子线路 首页 上页 下页 退出 哈尔滨工程大学 第一节 概 述 一、高频功率放大器的功能 1.功能：用小功率的高频输入信号去控制高频功率放大器将直流电源供给 的能量转换为大功率的高频能量输出。 2.功能的表示方法：输出电压与输入电压的频谱相同。 二、高频功率放大器的分类 二、主要技术指标 1、输出功率:放大器的负载得到的功率。 2、效率:高频输出功率与直流电源提供功率的比值。即能量转换的效率。 3、功率增益:高频输出功率和信号输入功率的比值. 5、谐波抑制度:是对非线性高频功率放大器而提出的，也就是谐波分量相对于 基波分量越小越好。 2.按放大器的工作类型分：甲、乙、丙、丁、戊类放大。 宽带功率放大器（甲类或乙类推挽）-非谐振‥ ‥ 1.按工作频率分：窄带功率放大器（丙类）-谐振功率放大器

高频电子线路第二节谐振高频功库放大器的工作原理一、基本电路形式Ir=COVb0VeceOVOVetH(a)(b)无论中间级还是输出级电路都可以等效为：输入回路、非线性器件和带通滤波器成哈京旗工蕉大学

高频电子线路 首页 上页 下页 退出 哈尔滨工程大学 一、基本电路形式 第二节 谐振高频功率放大器的工作原理 无论中间级还是输出级电路都可以等效为： 输入回路、非线性器件和带通滤波器成

高频电子线路谐振功率放大器原理图二、 基本特点谐振于输入信号的频率の特点：①为了提高效率，放大器常工作于丙类状态，流过晶体管的电流为失真的脉冲波形；②负载为谐振回路取出基波分量，获u得正弦电压波形。阻抗匹配。oVecOVbb哈宋旗工技大学

高频电子线路 首页 上页 下页 退出 哈尔滨工程大学 二、基本特点 特点： ①为了提高效率，放大器常工作于 丙类状态，流过晶体管的电流为失真 的脉冲波形； 谐振于输入 信号的频率  谐振功率放大器原理图 ②负载为谐振回路 取出基波分量，获 得正弦电压波形。 阻抗匹配。 谐振功率放大器原理图

民高频电子线路三、工作原理1i.Uozwt0bhVbb0wtibLUbz1wr00ub0eLewtuewt(a)wt(b)哈宋旗工技大学

高频电子线路 首页 上页 下页 退出 哈尔滨工程大学 三、工作原理

首币A高频电子线路第三节谐振功率放大器的折线分析法谐振高频功率放大器的折线分析法1、工作大信号和非线性工作状态。2、将晶体管特性曲线理想化成为折线进行分析，称为折线分析法二、晶体管特性曲线的理想化ic(mA)1.正向传输特性曲线理想化9Vuce=8如图a是理想化的正向传输特性，其解析式为60(Ube <Ub.)4ic=(g。 (ube -Ub-)(Ube ≥Ub)2(V)Ai.Aube,称为跨导。Ub称为理想化其中：8。=0.60.80.4Ube特性的导通电压。(a)哈京旗工程大学

高频电子线路 首页 上页 下页 退出 哈尔滨工程大学 第三节 谐振功率放大器的折线分析法 一、谐振高频功率放大器的折线分析法 1、工作大信号和非线性工作状态。 2、将晶体管特性曲线理想化成为折线进行分析，称为折线分析法 二、晶体管特性曲线的理想化 1.正向传输特性曲线理想化 如图a是理想化的正向传输特性，其解析式为 其中： ,称为跨导。 称为理想化 特性的导通电压。 ( ) 0 c c be bz i g u U  =   −  ( ) Ube  Ubz ( ) Ube  Ubz be c c u i g   = Ubz

首页退高频电子线路2.输出特性曲线理想化如图b是理想化的输出特性。它可分为饱和区、放大区和截至区。i.(mA)0.68V7mA①饱和区：近似认为i只受uce的控制，而与ube160无关。理想的饱和临界线为一条通过原点的斜线。6mA0.66V斜率：120Ai.g0.64VAu。5mA80②放大区：近似认为i.与u.无关。各条曲线为平4mA0.62V行于uce的水平线。对于等差的△i,间隔应该是40ib=3mA相等的。Uie=0.60V(V20121624 048Uce表征临界线的方程(b)lc=geruce哈京麒工程大学

高频电子线路 首页 上页 下页 退出 哈尔滨工程大学 c gcruce i = ce c cr u i g   = 如图b是理想化的输出特性。它可分为饱和区、 放大区和截至区。 ①饱和区：近似认为 只受 的控制，而与 无关。理想的饱和临界线为一条通过原点的斜线。 斜率： ②放大区：近似认为 与 无关。各条曲线为平 行于 的水平线。对于等差的 间隔应该是 相等的。 表征临界线的方程： ce u c i ube ce i c u ce u b i 2.输出特性曲线理想化

首成R高频电子线路三、集电极余弦电流脉冲的分解1、余弦电流脉冲的表示式当输入信号up=umcosot时集电极电流i的波形为余弦电流脉冲。余弦电流脉冲表示式(由脉冲高度IcM和通角c决定）IcarbVathw1Ubzcoso t-cosoic=IcMV1-cos0c6u,10Uh.-Vbh导通角cOsOUbm已知Vbb、Ubz和Ubm可确定高频功率放大器的半通角0c，有时也Iwt称0c为通角。通常用0c=180°表示甲类放大：0c=90°表示乙类放大；0c<90°表示丙类放大。哈宋旗工技大学

高频电子线路 首页 上页 下页 退出 哈尔滨工程大学 三、集电极余弦电流脉冲的分解 1、余弦电流脉冲的表示式 当输入信号 时, 集电极电流 的波形为余弦电流脉冲。 u u t b = bm cos c i 余弦电流脉冲表示式(由脉冲高度 IcM和通角θc决定) cos cos 1 cos c c cM c t i I    − = − 导通角 已知Vbb、Ubz和Ubm可确定高频功率放大器的半通角θc，有时也 称θc为通角。通常用θc=180°表示甲类放大；θc=90°表示乙类 放大；θc<90°表示丙类放大。 bm bz bb U U −V cos =

首页良高频电子线路2、余弦电流脉冲的分解系数周期性的电流脉冲可以用傅氏级数表示：i。 = Ico + Iclm cos ot + Ic2m cos2ot + ... + Icnm cosnot其中Ic。= Icmα(①) -一直流分量电流Ieclm=Icmα(0）一—基波分量电流幅值..+Icm=Icmα,(Q.）—N次谐波分量幅值哈京旗工程大学

高频电子线路 首页 上页 下页 退出 哈尔滨工程大学 2、余弦电流脉冲的分解系数 周期性的电流脉冲可以用傅氏级数表示： i I I t I t I n t c = co + c1m cos + c2m cos2 +.+ cnm cos  ( ) cnm CM n c I = I   ( ) co CM 0 c 其中 I = I   ( ) c1m CM 1 c I = I   . 直流分量电流 基波分量电流幅值 N 次谐波分量幅值

首页A高频电子线路cosot-cosocHdot2元(1-coso.)2元J--0sin 0。-0.cosOc= IcMα(0)=IcM元(1-cosQ。)-cosot-cosoi.coswtdot=cosotdotcM(1-coso)元元。-sin g,cos0c= Icma(0.)元(1-cos0)cosot-cosoi.coswtdot=cosnotdotCMcnm(1-coso.)元元：Hsinng.coso。-ncosn.singc=IcMαn()CMn(n2 _1)(1-cos0c)元哈宋滨工程大学

高频电子线路 首页 上页 下页 退出 哈尔滨工程大学 ( ) π(1 cos ) sin cos d (1 cos ) cos cos 2π 1 d 2π 1 π π 0 cM o c c c c c cM c c c c cM I I t t I i t I c c              = − − = − − = =   − − ( ) π(1 cos ) sin cos cos d (1 cos ) cos cos π 1 cos d π 1 1 π π 1 cM c c c c c cM c c c m c cM I I t t t I i ωt t I c c               = − − = − − = =   − − ( ) ( 1) (1 cos ) sin cos cos sin π 2 cos d (1 cos ) cos cos π 1 cos d π 1 2 π π cM n c c c c c c cM c c cnm c cM I n n n n n I n t t t I i ωt t I c c                =         − − − =  − − = =   − −