第4讲谐振功率放大器电路.ppt

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1、第四讲第四讲 谐振功率放大电路谐振功率放大电路4.1 丁类谐振功放丁类谐振功放4.2 丙类功放的直流馈电电路丙类功放的直流馈电电路4.3 丙类功放的输出匹配网络丙类功放的输出匹配网络 谐振功率放大电路谐振功率放大电路4.1 4.1 丁类高频功率放大器丁类高频功率放大器 丁类放大器工作在开关状态，由截止区到丁类放大器工作在开关状态，由截止区到饱和区。饱和区。4.1.14.1.1 工作原理工作原理 下降的途径：下降的途径：CP0cicescui饱和区饱和区较小较小截止区截止区 输出信号为方波，须加选频网络。输出信号为方波，须加选频网络。谐振功率放大电路谐振功率放大电路 ic2iLL0C0RLV2u

2、ce2uce1V1T1Ec(a)ic1A负半周：负半周：cesCCAVVVVV 管管截截止止。管管饱饱和和导导通通，21正半周：正半周：cesAVVVV 管管截截止止。管管饱饱和和导导通通，12谐振功率放大电路谐振功率放大电路iLL0C0RLEcS(b)uce2AcesCuE cesuuce 2 tEc02iL t04.1.2 4.1.2 等效电路及波形图等效电路及波形图输入为正弦波输入为正弦波谐振功率放大电路谐振功率放大电路ic1 t0ic1maxic2 t0谐振功率放大电路谐振功率放大电路LcesCCLmOcesCCcesCCmcesCCAMARuVRVPuVtdtuVVuVuu22222

3、)2(22)2(2)(cos2(12 则则：为为：电电阻阻上上的的基基波波分分量量峰峰值值为为方方波波，设设输输入入信信号号为为余余弦弦波波4.1.3 4.1.3 输出功率及效率输出功率及效率谐振功率放大电路谐振功率放大电路CCcesCCLCCcesCCLcesCCDOLCCcesCCCOCCDLcesCCCOLcesCCLmCCCCOcVuVRVuVRuVPPRVuVIVPRuVIRuVRViittdiIi2)2(2)2(2)2(2)2(2)2(21cos2122222maxmax22max 为为半半波波谐振功率放大电路谐振功率放大电路丙类与丁类功率放大器丙类与丁类功率放大器导通角导通角串联

4、谐振选频串联谐振选频并联谐振选频并联谐振选频改善失真的方法改善失真的方法截止与饱和失真截止与饱和失真截止失真截止失真失真情况失真情况半波半波小于半波小于半波 波形波形无失真无失真无失真无失真负载电阻上电压负载电阻上电压90%左右左右78.5%左右左右传输效率传输效率 线上线上 线下方线下方静态工作点位置静态工作点位置饱和区与截止区饱和区与截止区放大区与截止区放大区与截止区三极管工作区域三极管工作区域丁丁 类类丙丙 类类0BI0BI9090Ci谐振功率放大电路谐振功率放大电路 在高频功放的输入回路和输出回路应分别在高频功放的输入回路和输出回路应分别加上合适的直流偏压加上合适的直流偏压,有关的直流

5、馈电线路可分有关的直流馈电线路可分为串联馈电和并联馈电两种基本电路形式。为串联馈电和并联馈电两种基本电路形式。串联馈电是指晶体管、直流电源和回路三部串联馈电是指晶体管、直流电源和回路三部分串联分串联,并联馈电是指这三部分并联。并联馈电是指这三部分并联。4.2 4.2 丙类功放的直流馈电线路丙类功放的直流馈电线路谐振功率放大电路谐振功率放大电路4.2.1 4.2.1 集电极馈电电路集电极馈电电路 集电极电流是脉冲形状集电极电流是脉冲形状,包括直流、基频包括直流、基频及各次谐波分量。及各次谐波分量。集电极馈电线路应：集电极馈电线路应：1、有效地将、有效地将直流直流电压加在晶体管的集电极电压加在晶体

6、管的集电极与发射极之间与发射极之间 2、使、使基频基频分量流过负载回路产生输出功率分量流过负载回路产生输出功率 3、有效地滤除高次、有效地滤除高次谐波谐波分量分量谐振功率放大电路谐振功率放大电路串馈串馈并馈并馈高频扼流圈高频扼流圈高频高频扼流圈扼流圈以免高次谐波影响直流电源的稳压性能以免高次谐波影响直流电源的稳压性能串联串联并联并联串联馈电方式串联馈电方式优点优点 Lc和和Cc处于高频地电位处于高频地电位,它们对地的分布电容不它们对地的分布电容不 会影响回路的谐振频率会影响回路的谐振频率缺点缺点 电容器电容器C的动片不能直接接地的动片不能直接接地,安装调整不方便。安装调整不方便。特点特点并联馈

7、电方式并联馈电方式缺点缺点 由于由于Lc和和Cc1不处于高频地电位不处于高频地电位,它们对地的分布它们对地的分布 电容直接影响回路的谐振频率电容直接影响回路的谐振频率优点优点 但回路处于直流地电位但回路处于直流地电位,L、C元件可接地元件可接地,故安故安 装调整方便。装调整方便。谐振功率放大电路谐振功率放大电路 在无输入信号时在无输入信号时,自给偏压电路的偏置自给偏压电路的偏置为零。为零。随着输入信号的逐渐增大随着输入信号的逐渐增大,加在晶体加在晶体管管be结之间的偏置电压向负值方向增大。结之间的偏置电压向负值方向增大。4.2.2 4.2.2 基极馈电电路基极馈电电路自给偏压方式自给偏压方式

8、基极的负偏压既可以是外加的，也可以基极的负偏压既可以是外加的，也可以由基极直流电流或发射极直流电流流过电阻由基极直流电流或发射极直流电流流过电阻产生。产生。谐振功率放大电路谐振功率放大电路高频高频扼流圈扼流圈高频高频短路电容短路电容 4.3 丙类功放的滤波匹配网络丙类功放的滤波匹配网络 该双端口网络应具有这样的几个特点该双端口网络应具有这样的几个特点:(1)以保证放大器传输到负载的功率最大以保证放大器传输到负载的功率最大,即即起到阻抗起到阻抗匹配匹配的作用的作用;(2)抑制工作频率范围以外的不需要频率抑制工作频率范围以外的不需要频率,即即有良好的有良好的滤波滤波作用作用;(3)传输高效传输高效

9、。(4)大多数发射机为大多数发射机为波段波段工作工作。谐振功率放大电路谐振功率放大电路R2R1(a)(b)(c)(a)L型 (b)T型 (c)型4.3.1 常用匹配网络常用匹配网络 谐振功率放大电路谐振功率放大电路常用网络有：常用网络有：1、L、T型等型等2、三种基本单元的混合型、三种基本单元的混合型3、双调谐耦合回路、双调谐耦合回路阻抗匹配：阻抗匹配：阻抗的虚部为零，实部与外电路相等。阻抗的虚部为零，实部与外电路相等。滤波网络同时达到谐振与匹配滤波网络同时达到谐振与匹配。谐振功率放大电路谐振功率放大电路XsXpRpXsXpRsXpXpRp(a)(b)XsXsRs 图 4-8 L型匹配网络 (

10、a)L-I型网络 (b)L-型网络 图图4-9是一超短波输出放大器的实际电路是一超短波输出放大器的实际电路,它工它工作于固定频率。作于固定频率。3DA21CCbVC1L1L2C222.5 V图 4-9 超短波输出放大器的实际电路 谐振功率放大电路谐振功率放大电路例例4-1 分析工作频率为分析工作频率为175 MHz的两级谐振功率放大的两级谐振功率放大电路的组成及元器件参数。电路的组成及元器件参数。解：解：两级功放的输入馈电方式均为自给负偏压两级功放的输入馈电方式均为自给负偏压,输出馈电方式均为并馈。输出馈电方式均为并馈。在信号源与第一级放大器之间、第一级放在信号源与第一级放大器之间、第一级放大

11、器与第二级放大器之间分别加入大器与第二级放大器之间分别加入T型选频匹配型选频匹配网络网络(C1、C2、L1和和C3、C4、L2),在第二级放大在第二级放大器与负载之间加入倒器与负载之间加入倒L型选频匹配网络型选频匹配网络(C5、L3、C6)。谐振功率放大电路谐振功率放大电路 由于晶体管参数的分散性和分布参数的影由于晶体管参数的分散性和分布参数的影响响,C1C6均采用可变电容器均采用可变电容器,其最大容量应为其最大容量应为计算值的计算值的23倍。通过实验调整倍。通过实验调整,最后确定匹配最后确定匹配网络元件的精确值。网络元件的精确值。匹配网络可自行选择，网络中各电感与电匹配网络可自行选择，网络中各电感与电容的值可根据相应的公式（容的值可根据相应的公式（P101表表2-3-1）计算）计算得出。得出。谐振功率放大电路谐振功率放大电路