山东大学：《高频电子线路》课程教学资源（PPT课件讲稿）第七章 高频功率放大器（7.5）丁类和戊类高频功率放大器

75※丁类和戊类高频功率放大器 高频功率放大器的主要问题是如何尽可能地提高它 的输出功率与效率。由于功率放大器的集电极效率为 男 D 学习工学 而放大器的集电极耗散功率P为 P C2元 CE(OL 7.5

7.5※ 丁类和戊类高频功率放大器 高频功率放大器的主要问题是如何尽可能地提高它 的输出功率与效率。由于功率放大器的集电极效率为 o o c D o C P P P P P  = = + 而放大器的集电极耗散功率 PC 为 1 ( ) 2 P i d t C C CE      − =  7.5

由上式可以得出以下两点结论: (1)要提高集电极效率,应设法尽量降低集电极耗 散功率P 这样,在给定P时,晶体管的交流输出功率P就 男 会增大。 (2)如果维持晶体管的集电极耗散功率P不超过规定 学习工学 值,那么,提高集电极效率7,将使交流输出功率P 大为增加。对于这一点可说明如下: 由于P= nc PC 7

（2）如果维持晶体管的集电极耗散功率 PC 不超过规定 值，那么，提高集电极效率 c ，将使交流输出功率 P o 大为增加。对于这一点可说明如下： 由上式可以得出以下两点结论： PC （1）要提高集电极效率，应设法尽量降低集电极耗 散功率 。 这样，在给定 PD 时，晶体管的交流输出功率 P o 就 会增大。 由于 1 C o C C P P   = −

显然,只要将效率稍许提高一点,就能在同样的器 件耗散功率条件下,大大提高输出功率。当然,这时输 入直流功率也要相应地提高,才能在P不变的情况下 增加输出功率。 男 减小集电极耗散功率P的方法就是减小积分区间0 使只在以最低的时候才通过也就是说,要想获得高 大的集电极效率,放大器的集电极电流应该是脉冲状 甲、乙、丙类功率放大器就是沿着不断减小电流导通角 O的思路,来不断提高放大器效率的。 7.5

显然，只要将效率稍许提高一点，就能在同样的器 件耗散功率条件下，大大提高输出功率。当然，这时输 入直流功率也要相应地提高，才能在 PC 不变的情况下， 增加输出功率。 减小集电极耗散功率 PC 的方法就是减小积分区间  使 C i 只在 CE 最低的时候才通过。也就是说，要想获得高 的集电极效率，放大器的集电极电流应该是脉冲状。 甲、乙、丙类功率放大器就是沿着不断减小电流导通角 7.5  的思路，来不断提高放大器效率的

但是,的减小是有一定限度的。因为太小时,效率 虽然很高,但因/m下降太多,输出功率反而下降,如前 面提到的当O=0时,效率7=100%,但此时P=0。因此 男 必须另寻蹊径来设法提高放大器的输出功率与效率。丁 类、戊类等放大器就是采用固定O(取=90),但尽量 水降低管耗功率的办法,来提高功率放大器的效率的 7.5

必须另寻蹊径来设法提高放大器的输出功率与效率。丁 类、戊类等放大器就是采用固定 面提到的当  = 0 时，效率 0 c =100 0 ，但此时 0 P o = 。因此  （取 90o  = ），但尽量 降低管耗功率的办法，来提高功率放大器的效率的。 7.5 虽然很高，但因 c m1 I 下降太多，输出功率反而下降，如前 但是，  的减小是有一定限度的。因为  太小时，效率

7.51丁类功率放大器 晶体管丁类放大 1 器都是由两个晶体管 组成的,它们轮流导 通,来完成功率放大 输出 男 任务。控制晶体管工 作于开关状态的激励 学习工学 电压浪形可以是正弦 波,也可以是方波。 图7.5.1电压开关型丁类放大器电路 晶体管丁类放大器有两种类型的电路:一种是电流 开关型,另一种是电压开关型。 7.5.1

7.5.1丁类功率放大器 晶体管丁类放大 器都是由两个晶体管 组成的，它们轮流导 通，来完成功率放大 任务。控制晶体管工 作于开关状态的激励 电压波形可以是正弦 波，也可以是方波。 7.5.1 图7.5.1 电压开关型丁类放大器电路 晶体管丁类放大器有两种类型的电路：一种是电流 开关型，另一种是电压开关型

电压开关型电路 在电压开关型电路 中,两管是与电源电 CE(st) 压串联的。激励电 压通过变压器产生 0 变科 2 两个极性相反的电 压UnU2作为两个特 性配对的同型晶体管 大的激励输入电压 图752丁类功率放大器的工作波形

一、电压开关型电路 在电压开关型电路 中，两管是与电源电 压 串联的。激励电 压 通过变压器产生 两个极性相反的电 压 、 ，作为两个特 性配对的同型晶体管 的激励输入电压。 VCC i b1 b2 图7.5.2 丁类功率放大器的工作波形

若激励电压是角频率为的余弦波,且其幅度足 够大,足以使正半周时管饱和导通,箇截止,而 负袢周时管饱和导通,管截。 若、管的饱和压降均为V则A点的电压在管)4 饱和导通、管截止时为在管饱和导通、管截 学习工学 止时为T。因而合成的A点电压波形为矩形方波n而 两个晶体管的集电极电流为半个周期的余弦波

若激励电压是角频率为 的余弦波，且其幅度足 够大，足以使 正半周时 管饱和导通， 管截止，而 负半周时 管饱和导通， 管截止。  i T1 T2 i T2 T1 若 、 管的饱和压降均为 ，则A点的电压在 管 饱和导通、 管截止时为 ；在 管饱和导通、 管截 止时为 。因而合成的A点电压 波形为矩形方波，而 两个晶体管的集电极电流为半个周期的余弦波。 T1 T2 VCE sat ( )  A T1 T2 V V CC CE sat − ( ) T2 T1 VCE sat ( )  A

电压堋到由、R、l成的串联谐振回路上,若回 路谐振在输入信号角频率上d且其值足够高,可以 认为通过回路的电流是由通过上、下两管的电流合成 的,所以在负载上得到合成的波形,如图752所示。 可见尽管每管的电流很大,但相应的管压降很小,使 每个管子的管耗很小,放大器的效率也就很高。 学习工学

电压 加到由 、 、 组成的串联谐振回路上，若回 路谐振在输入信号角频率 上，且其 值足够高，可以 认为通过回路的电流 是由通过上、下两管的电流合成 的，所以在负载 上得到合成的波形，如图7.5.2所示。 可见尽管每管的电流很大，但相应的管压降很小，使 每个管子的管耗很小，放大器的效率也就很高。  A RL L C  Q i RL

二、电流开关型电路 在电流开关型电路中,两管推挽工作,电源Vc 通过大电感L供给一个恒定电流l 两管轮流 导通(饱 男 和),因 而回路电 励4 C .D-v 流方向也 大随之轮流 L 改变。见 流 图7.5.3所 图7.5.3电流开关型功率放大器电路 7.5.1

在电流开关型电路中，两管推挽工作，电源 VCC 通过大电感 L 供给一个恒定电流 C I 两管轮流 导通（饱 和），因 而回路电 流方向也 随之轮流 改变。见 图7.5.3所 示。 7.5.1 二、电流开关型电路 图7.5.3 电流开关型功率放大器电路

由图7.5.3知,该电路与推挽电路非常相似,但 有两点不同之处:一个是集电极回路中点不是地电 位(推挽电路此点则在交流地电位);另一个是在 电路中串接了大电感L。加入L的目的是利用通过 男 电感的电流不能突变的原理,使V提供一个恒定的电 流lc,以保证当两管轮流导通时,通过每管的电流波 犬波形是矩形方波 7.5.1

由图7.5.3知，该电路与推挽电路非常相似，但 有两点不同之处：一个是集电极回路中点不是地电 位（推挽电路此点则在交流地电位）；另一个是在 VCC 电感的电流不能突变的原理，使 VCC 提供一个恒定的电 7.5.1 电路中串接了大电感 L 。加入 L 的目的是利用通过 C 流 I ，以保证当两管轮流导通时，通过每管的电流波 波形是矩形方波