《高频电路——非线性电子线路》课程教学资源（PPT课件）第一章 功率电子线路（1.2）功率放大器的电路组成和工作特性

今第1章功率电子线暗 第1章功率电子线路 12功率放大器的电路组成 和工作特性 12.1从一个例子讲起 12.,2甲类、乙类功率放大器的电路组成 及其功率性能

第 1 章 功率电子线路 1.2 功率放大器的电路组成 和工作特性 1.2.1 从一个例子讲起 1.2.2 甲类、乙类功率放大器的电路组成 及其功率性能

今第1章功率电子线路岭 2.1从一个例子讲起 图1-2-1示为放大器的基本电路,现将其作为功率放 大器来分析它的功率性能。由此揭示功率放大电路组成及 其工作性能上的特点。 电子线路分析方法 R BI RI 分析法 应用 C x°C。∩\R T 等效电路法 小信号 v;(t) o=cE图解法 大信号 幂级数法 频率变换 时变参量法 混频 图1-2-1图解分析(a)

1.2.1 从一个例子讲起 图 1–2–1 图解分析(a) 图 1-2-1 示为放大器的基本电路，现将其作为功率放 大器来分析它的功率性能。由此揭示功率放大电路组成及 其工作性能上的特点。 分析法 应 用 等效电路法 小信号 图解法 大信号 幂级数法 频率变换 时变参量法 混频 电子线路分析方法

第1章功率电子线路 功率放大器为大信号放大器,工程分析时,多采用特 性曲线上作负载线的图解分析法。 1.Q点的选择 为了使电路在管子不出现饱和与截止失真的条件下输 出功率最大,需把Q选在负载线的中点,即 CEQ≈CC,I CC CEQ CC Y CE(sat) 0 >CQ 2R ic I R R + ICE v1(t) VO=VCE 图1-2-1图解分析

功率放大器为大信号放大器，工程分析时，多采用特 性曲线上作负载线的图解分析法。 1．Q点的选择 为了使电路在管子不出现饱和与截止失真的条件下输 出功率最大，需把 Q 选在负载线的中点，即 ， ， L CC L CC CEQ CQ CC CEQ 2 2R V R V V I V V  −  = VCE(sat)  0 图 1–2–1 图解分析

今第1章功率电子线路 2.集电极输出电压和电流(假设VcE(sa0和IcBo为0) C=CQ+i=lcQ+Imsinot 'CE=VCEO +vce -VcEo-Vcemsinat 其中, lo cQ CC CEQ 2 cm CEQ CEQ R R Q 图121图解分析(h)

2．集电极输出电压和电流(假设 VCE(sat) 和 ICEO 为 0) 图 1–2–1 图解分析(b) v V v V V t i I i I I t   sin sin CE CEQ ce CEQ cm C CQ c CQ cm = + = − = + = + 其中， CQ L CEQ L cm cm CC cm CEQ , 2 I R V R V I V V V =  =  

第1章功率电子线路 3.P(直流功率)、P1(负载功率)、PC(管耗) 2兀 2兀 CC O dot=v CCCO 2兀 icrisat=v CEQ CQ +v 2 cmcr 2 P C 2I Jo VcElcdat CEQ CQ cmcm P和PC均由直流和交流两部分合成。例如: P1中 直流功率 CEQCQ ,(cEo≈=Cc 交流功率 VCEQICQ PD 00 cmcm 4 所以 0=25% max

3．PD (直流功率)、PL (负载功率)、 PC (管耗) CC C CC CQ 2 0 D d 2 1 P V i t =V I  =    L CEQ CQ cm cm 2 C 2 0 L 2 1 d 2 1 P i R t =V I + V I  =    CE C CEQ CQ cm cm 2 0 C 2 1 d 2 1 P v i t =V I − V I  =    PL 和 PC 均由直流和交流两部分合成。例如： PL 中： ( CEQ CC) D CEQ CQ V V P V I 2 1 2 直流功率 = ，  交流功率 2 2 4 1 CEQ CQ D o cm cm V I P P = V I = = 所以 25% D o max = = P P 

今第1章功率电子线路岭 4.讨论: (1)电路组成上 甲类功放 no=25% P中,输出的信号功率P仅占1/4,P2消耗在R1上。 提高 n的办法 ①降低Q—合理选择管子的运用状态(乙类或甲乙 类)减小管子的静态损耗。 ②消除RL上的直流功率——改进管外电路,使之不消 耗直流功率 (2)工作特性上 c一定且Q在负载线中点时,欲提高输出信号功率, 需增大cmn(减小R1),但必须同时增大激励电流

4．讨论： (1) 电路组成上 甲类功放  Cmax = 25% PD 中，输出的信号功率Po 仅占 1/4，PD/2消耗在 RL上。 提高  Cmax 的办法： ① 降低 Q —— 合理选择管子的运用状态(乙类或甲乙 类)减小管子的静态损耗。 ② 消除 RL 上的直流功率——改进管外电路，使之不消 耗直流功率。 (2) 工作特性上 VCC 一定且 Q 在负载线中点时，欲提高输出信号功率， 需增大 Icm(减小 RL)，但必须同时增大激励电流

今第1章功率电子线路 ①R减小,负载线斜率改变,减小了集电极电压振幅, 使P减小; ②r(Q增大,使P增大,c降低。 5.结论 (1)在电路组成 RLSRI 上,必须采用避免 i Ri Ie=le 管外电路无谓消耗 R1 直流功率的结构。 (2)在工作特性上,输 CEQ V=1 出负载、输入激励和静态 工作点相互牵制,要高效 率输出所需信号功率,三 者必须有一个最佳配置。 图1-2-2R1变化对功率性能的影响

图 1–2–2 RL 变化对功率性能的影响 ① RL 减小，负载线斜率改变，减小了集电极电压振幅， 使 Po 减小； ② ICQ 增大，使 PD增大，C 降低。 5．结论 (1)在电路组成 上，必须采用避免 管外电路无谓消耗 直流功率的结构。 (2)在工作特性上，输 出负载、输入激励和静态 工作点相互牵制，要高效 率输出所需信号功率，三 者必须有一个最佳配置

今第1章功率电子线路 12,2甲类、乙类功率放大器的电路组成 及其功率性能 、甲类变压器耦合功率放大器 1.电路 (1)输入端 RRIW ISW2 IL 偏置电阻: 旁路电容; T 耦合变压器 (t) (2)输出端 耦合变压器,对 交流,Tr2起阻抗变换作用。 图1-2-3(a)原理电路 2.电路分析 静态分析、动态分析、功率性能、管安全)

1.2.2 甲类、乙类功率放大器的电路组成 及其功率性能 一、甲类变压器耦合功率放大器 图 1–2–3(a) 原理电路 1．电路 (1)输入端 RB —— 偏置电阻； CB —— 旁路电容； Tr1 —— 耦合变压器。 (2)输出端 Tr2—— 耦合变压器，对 交流，Tr2 起阻抗变换作用。 2．电路分析 (静态分析、动态分析、功率性能、管安全)

今第1章功率电子线路 (1)静态分析 C cQ ①画直流通路 R所3}形[Rt ②画直流负载线 RB 直流负载线方程: CE CC 直流负载线:EF ic/mA I 1B=0.4 mA ③求Q点 0.3mA BBQ IB=78Q=0.2 C一1CQ 0.1mA CE CEQ CC IcEoLJ--. CE(sat) 6 vceo 9 VcE /V 图1-24甲类变压器耦合功率放大器的图解分析

(1)静态分析 ① 画直流通路 ② 画直流负载线 直流负载线方程： vCE = VCC 直流负载线：EF 图 1–2–4 甲类变压器耦合功率放大器的图解分析 ③ 求 Q 点 iB = IBQ， iC = ICQ， vCE = VCEQ = VCC

今第1章功率电子线路岭 (2)动态分析 C ①画交流通路 R∈ ②画交流负载线 R 交流负载线方程: IORu) v(o 吟(t) i R ce L=n L n ic/mAl iB=0.4 mA 过Q点作交流负载 0.3mA 线MN,斜率 0.1mA CEO ③求动态范围 6VcEQ9 C 甲类变压器耦合功放图解分析

(2)动态分析 ① 画交流通路 ② 画交流负载线 交流负载线方程： 过 Q 点作交流负载 线 MN， RL  = − 1 斜率 ce c RL v = −i  2 2 1 W W RL  = n RL ， n = ③ 求动态范围 甲类变压器耦合功放图解分析