第3讲 高频功率放大电路的工作原理.ppt

3.2 丙类谐振功率放大电路 作 业 * * 3.1 概述 3.2 丙类功率放大器 第三讲 高频功率放大电路的工作原理 高频功率放大电路的工作原理 功率放大器是放大器的一种，依静态工作点的位置可分为甲类、乙类、丙类、丁类和戊类。 3.1 概述 甲类 多用于小信号放大，静态工作点位置居中，波形没有失真，三极管在一个周期内处于全导通状态，效率低。 要求 效率高，输出功率高，不失真。 高频功率放大电路的工作原理 高频功率放大电路的工作原理 小信号调谐放大器 高频功率放大电路的工作原理 乙 类 推 挽 功 率 放 大 器 高频功率放大电路的工作原理 提高效率的方法 功率关系式为： 在 一定的情况下， 越小， 越高。 因此， 越小， 越小， 越高。 高频功率放大电路的工作原理 由三极管的特点可知： 1、增大 的时间，让三极管工作在截止区的时间延长。 2、尽可能减小 的数值。 三极管工作在开关状态时，必然存在最高的传输效率。 高频功率放大电路的工作原理 静态 工作点 导通角 甲类 乙类 丙类 工作在截止区 的时间不断延长 效率不断提高 高频功率放大电路的工作原理 在甲类工作状态时, 为保证不失真, 必须满足Ic1m≤IC0, 又Ucm≤VCC(忽略晶体管饱和压降), 所以最高效率为50%。   高频功率放大电路的工作原理 由此 可求得在Ucm=VCC时的最高效率: 高频功率放大电路的工作原理 乙类 乙类与甲乙类功率放大器 导通角 推挽工作方式 推挽工作方式 改善失真的方法 截止失真 截止失真 失真情况 大于半波 半波 波形 无失真 交越失真 负载电阻上电压 小于78.5% 78.5% 传输效率 线上方 线上 静态工作点位置 放大区与截止区 放大区与截止区 三极管工作区域 甲乙类 乙 类 高频功率放大电路的工作原理 3.2.1 工作原理 ，静态工作点位于 为提高效率，使三极管工作在截止区的时间进一步延长，导通角小于 下方，即形成丙类工作状态。 此时, 集电极电流 波形严重失真，是尖顶余弦脉冲,在负载电阻上进行波形合成已不能满足波形不失真的要求。 高频功率放大电路的工作原理 为周期性的非正弦信号，可以用傅立叶级数展开。 因此在放大器后加一个中心频率为 的滤波器，则经过滤波，必将波形还原。 滤波器应为带通滤波器。选用具有良好选频功能的窄带滤波器------LC并联谐振回路。 LC并联谐振回路对中心频率 呈纯阻性，阻抗最大，并联电阻上有最大电压，同时电压波形为不失真的正弦波。 高频功率放大电路的工作原理 与甲类和乙类不同，三极管的负载不是单一的负载电阻，而是LC并联谐振回路。 高频功率放大电路的工作原理 3、负载电阻应并联至谐振回路，谐振回路同时实现阻抗的匹配。 结论 4、谐振回路的中心频率应与输入信号频率相同，此时实现信号无失真传输。 5、当谐振频率为输入信号频率的2倍时，可以选出2次谐波，用做2倍频器。同理，可以实现n倍频器。 1、电路由工作在丙类状态的三极管和LC并联谐振回路组成。 2、为保证丙类工作状态，发射结电源电压应为负偏置。 高频功率放大电路的工作原理 3.2.2 相关计算 1、谐振时的阻抗 2、谐振阻抗上的电压峰值 3、功率 高频功率放大电路的工作原理 4、效率 5、余弦脉冲分解 与 分别为余弦脉冲的高度和导通角。 高频功率放大电路的工作原理 α0(θ)、 α1(θ)、 αn(θ)分别称为余弦脉冲的直流、 基波、 n次谐波的分解系数。 高频功率放大电路的工作原理 图3-3 电流、电压波形 3.2.3 电流、 电压波形 高频功率放大电路的工作原理 功率放大电路是大信号工作, 而在大信号工作时必须考虑晶体管的非线性特性, 这样将使分析比较复杂。为简化分析, 可以将晶体管特性曲线理想化, 即用一条或几条直线组成折线来代替, 称为折线近似分析法。  折线近似分析法 高频功率放大电路的工作原理 集电极电流余弦脉冲 思考 减小导通角提高效率的同时，对输出功率有何影响？ 高频功率放大电路的工作原理