《电子线路（非线性部分）》课程教学资源（PPT课件）第二章 谐振功率放大器

第二章谐振功率放大器 第一节谐振功率放大器的工作原理 第二节谐振功率放大器的性能特点 第三节谐振功率放大器电路 第四节髙频功率放大器

第二章谐振功率放大器 1 第二章 谐振功率放大器 第一节 谐振功率放大器的工作原理 第二节 谐振功率放大器的性能特点 第三节 谐振功率放大器电路 第四节 高频功率放大器

谐振功率放大器是一种用谐振系统作为匹配网络的功率放 大器,一般在丙类工作,主要应用在无线电发射机中,用 来对载波信号或高频已调波信号进行功率放大 特点:效率高,频带较窄

第二章谐振功率放大器 2 谐振功率放大器是一种用谐振系统作为匹配网络的功率放 大器，一般在丙类工作，主要应用在无线电发射机中，用 来对载波信号或高频已调波信号进行功率放大。 特点：效率高，频带较窄

第一节谐振功率放大器的工作原理 §2.1.1丙类谐振功率放大器 Z是外接负载,由C和R的串联等效电路组成;L和C是匹配 负载,它们与外接负载共同组成并联谐振回路 调节C使回路工作在谐振频率上; 调节V使T工作在截止区内 令v(t)= V cOs G、t Cr T U BE -Von+v cost u (t) L aC 图2-1-1谐振功率放大器原理电路

第二章谐振功率放大器 3 第一节 谐振功率放大器的工作原理 ZL是外接负载，由CL和RL的串联等效电路组成；Lr和Cr是匹配 负载，它们与外接负载共同组成并联谐振回路。 调节Cr使回路工作在谐振频率上； 调节VBB使T工作在截止区内； 令v(t)＝Vbm cosω s t vBE ＝VBB＋Vbm cosω s t §2.1.1丙类谐振功率放大器

由静态转移特性曲线(ic~vBE)可画出集电极的电流波形 C C TOVBEl on)VBE.OTG at 图2-1-2丙类谐振功率放大器集电极电流和电压波形

第二章谐振功率放大器 4 由静态转移特性曲线（iC ～vBE）可画出集电极的电流波形

由傅里叶级数 =I+i,+ 2 + COTIcImcoso t+ VBE UCE I,cos2ω,t 图2-1-2丙类谐振功率放大器集电极电流和电压波形 由于集电极谐振回路调谐在输入信号频率上,因而它对i中的 基波分量呈现阻抗最大,且为纯电阻(称为谐振电阻);这样, 就可以近似认为回路上仅有由基波分量产生的电压;因而在负 载上得到了所需的不失真功率

第二章谐振功率放大器 5 由傅里叶级数： iC ＝IC0＋ic1＋ic2＋…… ＝IC0＋Ic1m cosω s t＋ Ic2m cos2ω s t＋…… 由于集电极谐振回路调谐在输入信号频率上，因而它对iC中的 基波分量呈现阻抗最大，且为纯电阻（称为谐振电阻）；这样， 就可以近似认为回路上仅有由基波分量产生的电压；因而在负 载上得到了所需的不失真功率

利用谐振电路的选频作用,可以将失真的集电极电流脉冲变 换为不失真的输出余弦电压。同时,谐振回路还可以将含有 电抗分量的外接负载变换为谐振电阻R,而且调整L和C,还 能保持回路谐振时R等于放大管所需的集电极负载值,实现 阻抗匹配 谐振回路起到选频和阻抗匹配的双重作用

第二章谐振功率放大器 6 利用谐振电路的选频作用，可以将失真的集电极电流脉冲变 换为不失真的输出余弦电压。同时，谐振回路还可以将含有 电抗分量的外接负载变换为谐振电阻Re，而且调整Lr和Cr，还 能保持回路谐振时Re等于放大管所需的集电极负载值，实现 阻抗匹配。 谐振回路起到选频和阻抗匹配的双重作用

效率的讨论: 丙类工作时,集电极效率随着管子导通时间的减小而增大; 但是,随着导通时间的减小,会导致放大器输出功率的减小 可以采用增大输入激励电压Vn,同时将基极偏置电压V向负 方向增大的方法,但要 注意功率管发射结有反 向击穿的危险;通常采 用开关工作的谐振功率 放大器 图2-1-3集电极电流脉冲宽度随V和Vm变化的示意图

第二章谐振功率放大器 7 效率的讨论： 丙类工作时，集电极效率随着管子导通时间的减小而增大； 但是，随着导通时间的减小，会导致放大器输出功率的减小； 可以采用增大输入激励电压Vbm，同时将基极偏置电压VBB向负 方向增大的方法，但要 注意功率管发射结有反 向击穿的危险；通常采 用开关工作的谐振功率 放大器

T §2.1.2丁类和戊类谐振功率放大器 T1和T2为同型号配对功率管 Vb1和v2大小相等,极性相反 v:为频率是ω的余弦波,且幅度足够大 Cc-2VcEls) vA为A点对地的电位,VcE(at为两管的饱 和压降 ;正半周:T饱和导通,T截止 a CE (sat) v;负半周:T2饱和导通,T1截止 CE(sat 2-1-4丁类谐振功率放大器的原理电路及其

第二章谐振功率放大器 8 §2.1.2丁类和戊类谐振功率放大器 vb1和vb2大小相等，极性相反 vi为频率是ω的余弦波，且幅度足够大 vA为A点对地的电位，VCE(sat)为两管的饱 和压降 vi正半周：T1饱和导通，T2截止 vA ＝VCC－VCE(sat) vi负半周：T2饱和导通，T1截止 vA ＝VCE(sat) T1和T2为同型号配对功率管

TI 合成 vA的幅值为Vc-2VcE(sa) ROll 该电压加在L、C、R1组 成的串联谐振回路上,若谐振 回路调谐在信号角频率上,这"a- 几几 样,就可以近似认为回路上的 电流i是角频率为ω的余弦波, R1载上得到了所需的不失真功 率 日2-1-4丁类谐振功率放大器的原理电路及其波形

第二章谐振功率放大器 9 合成 vA的幅值为VCC－2VCE(sat) 该电压加在L、C、RL组 成的串联谐振回路上，若谐振 回路调谐在信号角频率上，这 样，就可以近似认为回路上的 电流iL是角频率为ω的余弦波， RL载上得到了所需的不失真功 率

§213倍频器 在丙类谐振功率放大器中,若将输出谐振回路调谐在输入 信号频率的n次谐波上,则可近似认为,输出谐振回路上仅有i 的n次谐波分量产生的高频电压,而其他分量产生的电压均可忽 略;因而,在负载R上得到频率为输入频率n倍的输出信号功率。 ic=Ico t -Iot, cos t+lo. t+ S 10

第二章谐振功率放大器 10 §2.1.3 倍频器 在丙类谐振功率放大器中，若将输出谐振回路调谐在输入 信号频率的n次谐波上，则可近似认为，输出谐振回路上仅有iC 的n次谐波分量产生的高频电压，而其他分量产生的电压均可忽 略；因而，在负载RL上得到频率为输入频率n倍的输出信号功率。 iC ＝IC0＋ic1＋ic2＋…… ＝IC0＋Ic1mcosω s t＋Ic2mcos2ω s t＋……