《高频电路——非线性电子线路》课程教学资源（PPT课件）第二章 谐振功率放大器（2.1）谐振功率放大器的工作原理

非第2章谐振功率放大器 线 性 电 子21谐振功率放大器的工作原理 线 22谐振功率放大器的性能特点 23谐振功率放大器电路 24高频功率放大器

第 2 章 谐振功率放大器 2.1 谐振功率放大器的工作原理 2.2 谐振功率放大器的性能特点 2.3 谐振功率放大器电路 2.4 高频功率放大器

今第2章谐振率放大器岭 第2章谐振功率放大器 谐振功放:一种用诸振系统作为匹配网络的功率放大 器 特点:负载匹配网络为诸振系统 应用状态:丙类(或丁类、乙类) 用途:对载波或已调波进行功率放大 种类:丙类谐振功放 bO 丁类、戊类谐振功放 (1) 倍频器 400+ BBO 本章内容:工作原理、性能分析、vm() 电路。 图2-2-1(a)谐振功率放大器 原理电路

第 2 章 谐振功率放大器 谐振功放：一种用谐振系统作为匹配网络的功率放大 器。 图 2-2-1(a) 谐振功率放大器 原理电路 特点：负载匹配网络为谐振系统 应用状态：丙类(或丁类、乙类) 用途：对载波或已调波进行功率放大 种类：丙类谐振功放 丁类、戊类谐振功放 倍频器 本章内容：工作原理、性能分析、 电路

今第2章谐振功率放大器心 第2章谐振功率放大器 21谐振功率放大器的工作原理 21.1丙类诸振功率放大器 2.1.2丁类和戊类诸振功率放大器 2.1.3倍频器

第 2 章 谐振功率放大器 2.1 谐振功率放大器的工作原理 2.1.1 丙类谐振功率放大器 2.1.2 丁类和戊类谐振功率放大器 2.1.3 倍频器

今第2章谐振功率放大器 21.1丙类诸振功率放大器 1.电路组成 外接负载,呈阻 抗性,用CL与R1串联等效 CI C 电路表示。 R L L和C—一匹配网++O 络,与Z组成并联谐振 回路。调节C使回路谐 振在输入信号频率。 图2-1-1谐振功率放大器原理电路 BB 基极偏置电压,使功率管Q点设在截止区, 以实现丙类工作

2.1.1 丙类谐振功率放大器 1．电路组成 图 2–1–1 谐振功率放大器原理电路 ZL—— 外接负载，呈阻 抗性，用 CL 与 RL 串联等效 电路表示。 Lr 和 Cr —— 匹配网 络，与 ZL 组成并联谐振 回路。调节 Cr 使回路谐 振在输入信号频率。 VBB —— 基极偏置电压，使功率管 Q 点设在截止区， 以实现丙类工作

今第2章谐振率放大器心 2.集电极电流ic 输入()= Vcos ot 据 BE VBB+ vb(t) BB+ Pbmcs a、t 由静态转移特性(c-"n),得集电极二=在 电流波形:脉宽小于半个周期的 脉冲序列。傅里叶级数展开 C ICo+ L.0sO、t+lmc0s20、t+ 为平均分量、基波分量和各次谐波分量之和。图212 3.输出电压v (1)对基波分量 阻抗最大,为谐振电阻R(谐振回路调谐在输入信号频 率上,因而对ic中的基波分量呈现的阻抗最大,且为纯电 阻)

2．集电极电流 iC 图 2–1–2 输入 vb (t) = Vbmcoss t 据 vBE = VBB + vb (t) = VBB + vbmcoss t 由静态转移特性(iC-vBE)，得集电极 电流 iC 波形：脉宽小于半个周期的 脉冲序列。傅里叶级数展开 i = I + I t + I t +  C C0 c1m s c2m s cos cos2 为平均分量、基波分量和各次谐波分量之和。 3．输出电压 vo (1)对基波分量 阻抗最大，为谐振电阻 Re(谐振回路调谐在输入信号频 率上，因而对 iC 中的基波分量呈现的阻抗最大，且为纯电 阻)

>第2章谐振功率放大器心 在高Q回路中,其R近似为 C + R= R v(t 式中, OOw BB C+c 回路总电容 C n=0.= 回路谐振角频率 POL 回路有载品质因数 (2)对非基波分量 阻抗很小(谐振回路对i中的其他分量呈现的),产生 的电压均可忽略

在高 Q 回路中，其 Re近似为 t L r L 2 r 2 0 e C R L R L R = =  式中， r L r L t C C C C C + = —— 回路总电容 r t 0 s 1 L C  =  = —— 回路谐振角频率 L 0 r e R L Q  = —— 回路有载品质因数 (2)对非基波分量 阻抗很小(谐振回路对 iC 中的其他分量呈现的)，产生 的电压均可忽略

今第2章谐振功率放大器心 既然仅有由基波分量产生的电压ν输出,负载获得的 信号功率不失真。 因此,丙类诸振功率放大器谐振回路的功能: ①选频:利用诸振回路的选频作用,可将失真的集电 极电流脉冲变换为不失真的输出电压。 ②阻抗匹配:调节L和C,谐振回路将含有电抗分 量的外接负载变换为谐振电阻R,并阻抗匹配。 所以,谐振功率 放大器中,谐振回路 C z v() 起到选频和匹配负载 se 的双重作用。 图2-1-1谐振功率放大器原理电路

既然仅有由基波分量产生的电压 vc 输出，负载获得的 信号功率不失真。 因此，丙类谐振功率放大器谐振回路的功能： ① 选频：利用谐振回路的选频作用，可将失真的集电 极电流脉冲变换为不失真的输出电压。 ② 阻抗匹配：调节 Lr 和 Cr ，谐振回路将含有电抗分 量的外接负载变换为谐振电阻Re，并阻抗匹配。 所以，谐振功率 放大器中，谐振回路 起到选频和匹配负载 的双重作用

今第2章谐振功率放大器心 4.功率特性分析 (1)丙类功放的问题 若提高7,管子导通角O应 继续减小;但引起ic中基波分量 Im减小,导致输出功率减小。 icl (2)解决方法 lB负向增大(e减小) ICu 同时,提高输入激励电压 Vbm,以维持输出功率不变。 但需警惕管发射结反向击 穿 图2-1-3脉冲宽度变化的示意图 为进一步提高效率,可采用开关工作的丁类、戊类谐 振功率放大器

4．功率特性分析 (1)丙类功放的问题 图 2–1–3 脉冲宽度变化的示意图 若提高  C，管子导通角 c 应 继续减小；但引起 iC 中基波分量 Icm1 减小，导致输出功率减小。 (2)解决方法 VBB 负向增大(c 减小) 同时，提高输入激励电压 Vbm，以维持输出功率不变。 但需警惕管发射结反向击 穿。 为进一步提高效率，可采用开关工作的丁类、戊类谐 振功率放大器

今第2章谐振功率放大器岭 22丁类和戊类谐振功率放大器 1.丁类谐振功率放大器 1)电路 Tr二次侧两绕组相同,极性相反。 ic L T1和T2特性配对,为同型管。 R (2)原理 若v足够大,则 0时,T2饱和导通,T1截止, A2 CE(sat) A点最大振幅值: N/证- Voc-2V

2.1.2 丁类和戊类谐振功率放大器 1．丁类谐振功率放大器 (1)电路 Tr 二次侧两绕组相同，极性相反。 T1 和 T2 特性配对，为同型管。 (2)原理 若 vi 足够大，则 vi 0 时，T2饱和导通，T1截止， vA2 = VCE(sat) A 点最大振幅值： vA = vA1− vA2 = VCC − 2VCE(sat)

→第2章谐振功率放大器 加到串联谐振回路,若谐振回路工作在输入信号角频 率上,可近似认为输出电流i是角频率为O的余弦波,R 上获得不失真输出功率。 (3)讨论 ①vcEa小,管耗小,放大器的效率高(90%以上); ②因结电容、分布电容等影响,实际波形不理想,使 管耗增大,丁类功放效率受限。 2.戊类放大器 为了克服这个缺点,在开关 Ck(sat) 工作的基础上采用一个特殊设计O 的集电极回路,保证vcE为最小 值的一段期间内,才有集电极电 流流通一一戊类放大器

加到串联谐振回路，若谐振回路工作在输入信号角频 率上，可近似认为输出电流 iL 是角频率为  的余弦波，RL 上获得不失真输出功率。 (3) 讨论 ① VCE(sat)小，管耗小，放大器的效率高 (90% 以上)； ② 因结电容、分布电容等影响，实际波形不理想，使 管耗增大，丁类功放效率受限。 2．戊类放大器 为了克服这个缺点，在开关 工作的基础上采用一个特殊设计 的集电极回路，保证 vCE 为最小 值的一段期间内，才有集电极电 流流通——戊类放大器