物理学院高频电子线路g3-3

第二节高频功率放大器的原理与特性C0Cmax0C1Cmax1()()IIII集电极电流：输出电压：1coscoscosoLCcuRItUt丙谐振功率放大器输出功率：LcLccRURIUIPc22112121211集电极电源供给的直流功率：0c0CCPIU集电极损耗功率Pc：10PPPc动态线的斜率：cmaxcL1(1cos)1()(1cos)IUR导通角：BBBBb'cosUUarcU2．高频功放的工作状态高频谐振功率放大器根据晶体管是否进入饱和区可以分为欠压、临界和过压三种状态。在动态线上以uBEmax或uCEmin与动态线的交点A判别。A1工作在欠压状态A2工作在临界状态A3工作在过压状态二、高频谐振功率放大器的工作状态A3（1）欠压状态在信号激励的周期内，晶体管始终工作在放大区和截止区。Uc较小，所以称为欠压。ic近似为余弦脉冲，Uc越大输出功率越大。①Ub变化对Uc、Icmax影响大。②斜率变化，Icmax几乎不变，但影响Uc。（2）过压状态在信号激励的周期内，晶体管分别工作在饱和区、放大区和截止区。动态线和临界饱和线有一段重合①在过压状态，斜率变化，输出电压的幅值Uc变化不大。②ic的顶部出现凹陷并在D点达到最小。凹陷越大IC0，IC1越小。Uc较大，所以称为过压。（3）临界状态在信号激励的周期内，晶体管始终工作在放大区和截止区。①ic近似为余弦脉冲。与欠压状态相比ic略有降低。Uc有所增加。②在临界状态输出功率最大，效率接近最高，对应的负载电阻RL称为最佳负载电阻，高频功放一般工作在此状态。三种状态的特点：①临界状态的特点是输出功率最大，效率接近最高，是最佳工作状态，发射机末级一般设计成此状态。②过压状态特点是负载阻抗变化时，输出电压变化小，电压幅值较大，弱过压时效率最高，发射机的中间级和集电极调幅电路采用此状态。③欠压状态的输出功率和效率都较低，集电极耗损功率较大，负载阻抗变化时，输出电压随之变化，除基极调幅电路外较少采用。三、高频功放的外部特性外部特性是指功放的性能随外部参数变化的规律。讨论UCC,UBB,Ub,RL变化对性能的影响。以上参数变化会影响动态线的斜率、导通角、uCEmin、uBEmax，影响功放的工作状态和性能。1．高频功放的负载特性负载特性是指UBB，Ub，UCC一定，放大器性能随负载电阻RL变化的特性。（1）RL增加功放的工作状态变化如下：∵动态线的斜率：cmaxcL11(1cos)()(1cos)IUR欠压→临界→过压（2）欠压状态到临界状态RL↑→电流↓但变化较小，同时RL↑→电压↑，随RL增加。（3）临界状态到过压状态，RL↑→电压↑，但电压变化较小，RL↑→电流↓，且电流变化较大。Cc1L22c1L1OCCC0CIo22CLUIRIRUPRPUIPPPQUBEmax临界点：P1达到最大，η较大，Pc较小。放大器接近最佳性能。对应的RL值称为匹配负载，用RLcr表示。22cCCCESLcrII()122UUURPP（4）匹配负载212CLUPRQ2．高频功放的振幅特性高频功放的振幅特性是指只改变激励信号振幅Ub时,放大器电流、电压、功率及效率的变化特性。L11()(1cos)RBBBBbb'cos,(/2)UUarcUU（1）Ub增加功放的工作状态变化如下：欠压→临界→过压L11()(1cos)R3.高频功放的调制特性UCC、RL、Ub不变，放大器性能随UBB的变化特性。（1）基极调制特性基极调幅电路由基极调制特性可知基极调幅应工作在欠压区。（2）集电极调制特性UBB、RL、Ub不变，放大器性能随UCC的变化特性。∵在B点。CE0coscCCciuUU∴UCC↑，工作状态：过压、临界、欠压。集电极调幅电路由集电极调制特性可知集电极调幅应工作在过压区。4.高频功放的调谐特性调谐特性是指Uc,Ic1,Ic0随回路电容C变化的特性。失谐时谐振回路阻抗ZL的模下降，工作状态向临界及欠压状态变化，Ic1,Ic0增加Uc减小。可按此规律调谐电路。用Ic0指示。失谐时P0增加，PI下降，Pc增大注意功放管的安全。1、放大器工作在欠压状态，随着负载电阻RL的增大而向临界状态过渡时，放大器的交流输出电压Uc将——，输出功率PI将——，iCmax将——，IC0,IC1将——，P0将——，将——。2、放大器工作在临界状态，随着负载电阻RL的增大而向过压状态过渡时，放大器的交流输出电压Uc将——，输出功率PI将——，iCmax将——，IC0,IC1将——，P0将——，将——。3、一个谐振功率放大器，若要求输出电压平稳，工作状态应选在——，若要求输出功率PI最大,工作状态应选在——，若要求兼顾输出功率和效率，工作状态应选在——，若进行基极调幅时，工作状态应选在——，若进行集电极极调幅时，工作状态应选在——。例2－1若设谐振功率放大器原来工作在临界状态，后来发现该放大器的性能发生变化，P1明显下降，η反而增加，不过UCC,Uc,uBEmax却保持不变，试问此时放大器工作在什么状态？并分析其性能变化的原因。解：1、仍工作在临界状态UCEmin,uBEmax没有改变2、UBB,Ub发生改变，使导通角变小。第三节高频功率放大器的高频效应一、高频晶体管的电流放大倍数1、，低频工作区，可以不考虑晶体管电抗元件对外电路的影响。0.5ff2、，中频工作区，需要考虑晶体管结容对外电路的影响，f上升，电流放大倍数β下降。T0.50.2fff3、，高频工作区，需要考虑晶体管结容、引线电感、基区载流子渡越时间造成的不良影响。T0.2ff二、少数载流子的渡越时间效应在中频区和高频区功率增益按每倍频程6db的规律下降。三、非线性电抗效应功放管中存在集电结电容,这个电容是随集电结电压Ubc变化的非线性势垒电容。四、发射极引线电感五、饱和压降的影响晶体管工作于高频时,实验发现其饱和压降随频率提高而加大。