1、第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红第三章第三章 高频谐振放大器高频谐振放大器3.1 高频小信号放大器3.2 高频功率放大器的原理与特性3.3 高频功率放大器的实际线路第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红音频放大器调制器激励放大输出功率放大载波振荡器天线开关高频放大混频器中频放大与滤波解调器音频放大器话筒本地振荡器扬声器变频器高频小信号放大器高频功率放大器第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红3.1 高频小信号放大器高频小信号放大器 “小信号
2、”指的是输入信号的电平较低（V-mV），放大器工作在它的线性范围（甲类放大器）。高频中心频率一般在几百kHz-几百MHz，频带宽度在几kHz-几十MHz。(a)根据频带宽度可分为窄带放大器和宽带放大器。一般被放大的都是窄带信号。小信号放大器的基本类型是频带（窄带）放大器，它是以各种选频电路作负载，如并联谐振回路、耦合谐振回路等；如果要放大多个高频信号，这时用高频宽带放大器，采用无选频作用的负载电路，如高频变压器或传输线变压器。一、概述概述2.分类1.功能：放大各种无线电设备中的高频小信号、阻抗变换和选频滤波第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红
3、4.性能指标要求（1）增益高，即放大量大（b）按有源器件可分为以分立元件为主的高频放大器和以集成电路为主的集中选频放大器。（2）频率选择性要好。选择所需信号，抑制无用信号的能力要强。放大器的频带宽度和矩形系数是衡量选择性的重要参数。（3）工作稳定可靠。要求放大器的性能尽可能的不受外界因素变化的影响，不产生任何自激。3.特点：（1）管子线性放大，输入信号很小，着眼于电压增益。(2)以LC回路做负载，完成滤波和阻抗匹配。第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红二、高频小信号谐振放大器的工作原理二、高频小信号谐振放大器的工作原理图3 1(a)是一典型的
4、高频小信号谐振放大器的实际线路。RL2L3C14VRb1Rb2CbReCe(a)5实际线路第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红RL2LC5V(b)431交流等效电路 图中采用抽头谐振回路作为放大器负载，对信号频率谐振，即=0，完成阻抗匹配和选频滤波功能。输入的是高频小信号，放大器工作在A（甲）类状态甲类（A）工作状态：晶体管发射结一直处于正向偏置；乙类（B）工作状态：晶体管发射结半个周期正向，半个周期反向；甲乙类（AB）工作状态：介于甲类和乙类之间。正偏时间大于半个周期丙类（C）：发射结正偏时间小于半个周期。RL2L3C14VRb1Rb2Cb
5、ReCe(a)5第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红三、放大器性能分析放大器性能分析1.晶体管高频等效电路晶体管的等效电路：晶体管的等效电路：（1）H参数等效电路参数等效电路 物理意义明确，且低频范围内，各参数为实数，因此，物理意义明确，且低频范围内，各参数为实数，因此，多用于低频电路的等效分析。多用于低频电路的等效分析。（2）混合）混合 型等效电路型等效电路 等效电路比较复杂，计算繁琐。等效电路比较复杂，计算繁琐。（3）Y参数等效电路参数等效电路 多用于高频电路的等效分析，使分析、运算简便。多用于高频电路的等效分析，使分析、运算简便。第第3
6、 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红图3 2(a)是晶体管在高频运用时的混 等效电路rbbUbe.CgmUbe.Ycebeceb(a)C图中，C=Cbe；C=Cbc，直接用混等效电路分析放大器性能很不方便，因此用Y参数等效电路来分析。第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红Ube.Yoebece(b)YieYreUce.YfeUbeUce.Y参数等效电路第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红其中：Yie是输出交流短路时的输入导纳：0|cebieUbIY
7、UYre是输入交流短路时的反向传输导纳：0|bebreUceIYUYfe输出交流短路时正向传输导纳：0|cecfeUbeIYUYoe是输入交流短路时输出导纳：0|becoeUceIYUUbe.Yoebece(b)YieYreUce.YfeUbeUce.第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红 晶体管的Y参数可以直接测量得到，也可根据混 等效电路换算得来。在忽略rbe及满足CC的条件下,Y参数与混 参数之间的关系为：bburebbmfebbmbboebbierCjCjYrCjgYrCjgrCjCjYrCjCjY111(3-1)(3-2)(3-3)(
8、3-4)一般在工程上会做如下近似：（1）分析放大器的增益时，忽略Yre的影响；分析放大器稳定性时，考虑Yre的影响。（2）小信号放大器，窄带工作，故在讨论的频率范围内，近似认为各参数为常数，不随频率变化。第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红Y参数等效电路的参数方程为：coebfeccrebiebUYUYIUYUYI(3 5a)(3 5b)Y参数等效电路Ube.Yoebece(b)YieYreUce.YfeUbeUce.第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红 2 放大器的性能参数放大器的性能参数
9、图3-1的高频等效电路为：ISYSUb.Ib.YieUc.YreUc.YfeUb.Ic.YLYoe.图3-3 高频小信号放大器的高频等效电路 从图中可以看出：cLcbSSbUYIUYII(3-6a)(3-6b)外部方程coebfeccrebiebUYUYIUYUYI(3-5a)(3-5b)内部方程Ys电源导纳；YL是负载导纳第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红高频小信号放大器的主要性能指标：电压放大倍数电压放大倍数K由3-5b、3-6b可得：feLKY Z 一般1LLZY 输入导纳输入导纳Yi：fecoeLbYUKYYU（3-7）由（3-5a
10、）和（3-7）有：reciebferebiieoeLbY UYUY YIYYYYU(3-8)oeLYY ISYSUb.Ib.YieUc.YreUc.YfeUb.Ic.YLYoe.第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红 输出导纳输出导纳Yo由（3-5a、3-6a）以及Is=0，有：由（3-5b）有：cboefeccIUYYUU0ScoIcIYUbsbiebrecIYUY UY U brecSieUYUYY0SrefeooeSiecIcY YYYYYIU(3-9)ISYSUb.Ib.YieUc.YreUc.YfeUb.Ic.YLYoe.第第3 3章
11、章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红 通频带和矩形系数通频带和矩形系数因为负载是一单谐振回路，故矩形系数K0.1为9.95。0.707oLfBQ01LQLg式中：f0为回路谐振频率：L为回路电感；为回路总电容 QL为有载品质因数：g为回路总电导。012fLCCISYSUb.Ib.YieUc.YreUc.YfeUb.Ic.YLYoe.第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红 反向传输导纳Yre引入的输入导纳,记为Yir。忽略 r bb的影响,则由式(3-3)、(3-4)有uremfeCjYgY四、高频谐振放大
12、器的稳定性四、高频谐振放大器的稳定性1.不稳定的原因 晶体管高频工作时，由于 Yre的存在（混电路中的C），使输出信号反馈到输入端，引起输入电流的变化，如果反馈在信号某一频率上满足正反馈条件，则会产生自激振荡。关键：Yre的存在第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红将Yoe归入负载中,并考虑谐振频率0附近情况,有(3-11)则 uremfeCjYgY第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红2.提高放大器稳定性的方法提高放大器稳定性的方法提高稳定性的关键是消除自激，有以下两种方法：（1）减少反馈参数
13、Yre a.选Yre小的管子；b中和法抵消Yre（中和法）（2）降低放大器的增益（失配法）：破坏正反馈的振幅条件。a.中和法 基本思想：在输入输出端引入一附加的外部反馈电路（中和电路）来抵消晶体管内部参数Yre的反馈作用，从而保证放大器的稳定工作。第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红由电桥平衡条件（对臂阻抗乘积相等）有：02010011b cNjLjLjCjC1122Nb cb cLNCCCLN调节CN，总可以 使II中和的目的就是使II调节CN或N1或N
14、2可实现中和抵消。局限性：因为Cbc随频率变化，因而中和只能在某一频率范围内进行。第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红b.失配法 失配法通过增加负载导纳，进而增加总回路导纳，使输出电路失配，输出电压相应减小，对输入端的影响也就减小。可见失配法使用牺牲电路增益来换取电路的稳定。为了满足增益和稳定性的要求，失配法常用共发-共基电路V1V2YSYLYi YieYo YobYfbYrbYib 图 3 6 共发共基电路第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红 共基电路输入导纳大，而共发电路的输出导纳较小，
15、二者相连相当于增大了共发电路的负载导纳而使之失配，从而使共发晶体管内部反馈减弱而提高系统稳定性。共发电路在负载导纳很大的情况下，虽然电压增益减小，但电流增益仍很大；而共基电路虽然电流增益接近于1，但电压增益较大，所以二者级联后，互相补偿，使电压增益和电流增益均较大。V1V2YSYLYiYieYoYobYfbYrbYib第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红五、多级谐振放大器五、多级谐振放大器1.多级单调谐放大器 多级单调谐放大器各级谐振频率相同，均为信号中心频率，各级谐振时电压放大倍数为K01，K02，K0n，则放大器总的放大倍数为：00102
16、0nKK KK201|1pZR由单振荡回路归一化频率特性（参见2-9）：则有n个回路的多级放大器的归一化频率特性为：2/2(1)nn第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红2.多级双调谐放大器41114（参见2-34）4/21(1)4nn第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红表表3-2 多级双调谐放大器的带宽和矩形系数多级双调谐放大器的带宽和矩形系数第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红六、高频集成放大器六、高频集成放大器分类:(1)非选频的高频集
17、成放大器，以电阻或宽带高频变压器作负载 (2)选频的高频集成放大器，用于需要有选频功能的场合集中放大与集中滤波的优点：（1）线路简单，性能可靠，调整方便；（2）可满足不同频率的要求，频率特性较稳定 （3）可集成第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红(a)(b)前 置放大器集 中滤波器宽 带放大器宽 带放大器集 中滤波器图3 10 集中选频放大器组成框图第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红 上次课内容复习：高频小信号谐振放大器 高频小信号谐振放大器的实际电路与交流等效电路、工作原理和分析方法（Y
18、参数模型、线性分析）、性能参数，谐振回路作为负载的作用（与低频放大器的区别），与高频功率放大器的区别。提高放大器稳定性的方法中和法、失配法。第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红 七、低噪声小信号放大器（七、低噪声小信号放大器（LNA）的设计）的设计 对接收机前端的小信号放大器的基本要求：噪声系噪声系数低、足够的功率增益、工作稳定可靠、大的动态范围。数低、足够的功率增益、工作稳定可靠、大的动态范围。（1）半导体器件及工作点选择：晶体管、场效应管，噪声、增益等（2）放大器噪声匹配网络设计：功率匹配、噪声匹配（3）电容电感：高Q电感，电容损耗角小（
19、4）损耗小、易于加工、性质稳定等第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红音频放大器调制器激励放大输出功率放大载波振荡器天线开关高频放大混频器中频放大与滤波解调器音频放大器话筒本地振荡器扬声器变频器高频小信号放大器高频功率放大器第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红3.2 高频功率放大器的原理和特性高频功率放大器的原理和特性一、概述1.作用：不失真地放大高频信号，且以高效输出大功率。主要应用于无线电发射机末级。2.分类:因为能量或功率是不能放大的，高频信号的功率放大，其实质是在输入高频信号的控制下，
20、将电源直流功率转换成交流输出功率（高频功率）。即供给集电极以直流功率，当输入信号电流加到晶体管的基极时，由于晶体管电流控制作用，很小的基极电流变化就可能引起很大的集电极电流的变化，这样在负载上就得到一个大的输出功率。因此除要求高频功率放大器除了产生符合要求的高频功率外，还应要求具有高的转换效率。（1）宽带功放：效率不高，适用于中小功率（2）谐振功放：高效大功率，频带窄第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红4.谐振功放的特点：（1）以调谐回路做负载，完成滤波和阻抗变换（2）工作在C类，以高效输出大功率（3）工作在大信号状态:线性放大区和截止区3.
21、与低频功放的异同：（2）工作频率和相对频率宽度不同：高频功放工作频率很高，相对频带窄，一般采用选频网络作为负载。也称谐振功率放大器。低频功放工作频率低，相对频带宽，因此不能采用调谐负载，只能用电阻、变压器等非调谐负载（1）都要求高效输出大功率第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红5.与高频小信号谐振放大器的异同：相同：相同：放大的信号均为高频信号，放大器的负载均为谐振回路。不同：不同：激励信号幅度大小不同，放大器工作点不同，晶体管动态范围不同。第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红二、工作原理1
22、.基本线路ucCRLuceubeubEbEcu()ibicV图 3 12 晶体管高频功率放大器的原理线路 组成：晶体管、输入回路、谐振回路、电源、偏置电路第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红电路要求：（1）要求工作在C类状态，要求基极偏置电压Eb为负值，使晶体管工作在截止区。（静态时发射结反偏）（2）激励信号为大信号，要求Ub0.5v(3)负载为谐振回路（输出电压不失真，阻抗变换）晶体管工作在截止和导通两种状态下，基极电流ib和集电极电流ic都是高频脉冲。ic除了含有有用 基波分量外，还有谐波分量和其他频率成份，因此用谐振回路选出有用分量，滤
23、除无用的频率分量。采用部分接入，使谐振回路呈现出高频功放所要求的最佳负载阻抗值，即匹配。使高频功放高效输出大功率。第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红2.电流、电压波形设输入信号为：cosbbuUt由图有：则Ube的波形为：（3-17）cosbebbuEUtucCRLuceubeubEbEcu()ibicV第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红由晶体管的转移特性可获得ic的波形由于输入为大信号，当管子导通时，主要工作在线性区，因此转移特性进行了折线化的近似。ucCRLuceubeubEbEcu
24、()ibicV第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红由图可看出，波形有如下特点：（1）基极偏置可能为负，若无激励信号，则晶体管截止；（2）Ub很大，Ub0.5V；（3）晶体管处于开关状态：因此ic是一周期性余弦脉冲;0;0bebcbebcUEiUEi定义：通角一个周期内电流导通角度的一半，用表示周期性脉冲可以分解成直流、基波(信号频率分量)和各次谐波分量,即对ic进行傅氏级数展开有：第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红 tnItIIicnccoccoscos1(3 19)1()()coscos
25、1)(1(cossin2cossin2)()cos1(cossin)()cos1(cossinmax2max1maxmax10maxmaxnainnnnniIaiiIaiiIncccncccccco(3 20b)(3 20a)(3 20c)第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红回路滤波作用回路滤波作用 为了得到不失真的输出，采用LC并联谐振回路对ic进行滤波，取出基波分量，滤除直流和谐波分量。因为谐振回路的谐振频率为激励信号的频率，它对ic基波分量呈现出大的谐振电阻，而对于谐振频率相差较大的直流和谐波分量呈现出很小的阻抗，因而输出很小，几乎为0
26、。此时回路的输出电压为：uo=uc=Ic1RLcos(t)=Uccos(t)则集电极电压为：uce=Ec-uo=Ec-Uccos(t)第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红电流电压波形图：cos()bbuUtcos()bebbuEUt01cos()cCciIIt1cos()cos()ceccccLuEUtEI RtucCRLuceubeubEbEcu()ibicV第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红由图可知：（1）uce中的交流分量与uc反向；（2）wt=0时，Icmax，Ucemin，Ube
27、max同时出现，因此，当集电极电压Uce最大时，电流Ic为0，所以集电极管耗功率减小，这正好c类放大器效率高的原因。第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红3、高频功放的能量关系高频功放的能量关系（1）输出功率P1谐振回路得到的高频功率(高频一周的平均功率)：12211112212ccccLLI UIRRUP(3 22)（2）集电极电源供给的直流输入功率P0为：ccEIP00(3 23）（3）管耗功率直流输入功率与集电极输出高频功率之差：10PPPc(3 24)第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫
28、红（4）集电极效率其中 为波形系数；为集电极电压利用系数。1100()()ccII ccUE的物理意义：说明直流功率转换成交流功率的能力。11001122ccccIUPPIE（3-25）由（3-24、3-25）有：111cPP(3 26)晶体管允许的损耗功率Pc一定时，效率越高，输出功率P1越大。第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红（5）激励功率基极电路中，信号源供给的功率设基波电流振幅为Ib1，且与Ub同相，则激励功率为：bbdUIP121(3 27)（6）功率放大倍数)(101dBPPLgKdp(3 29)dpPPK1(3 28)第第3
29、3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红5.提高效率的途径：（2）提高波形系数（1）提高电压利用系数 。提高Uc，可通过提高回路谐振阻抗RL来实现。ccUE图3-15给出了波形系数、各次谐波分解系数与通角的关系曲线，由图可知：但是 太小，输出功率下降，通常选65o75o1()第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红oooA180150%B901.5778.5%C901.5790%：；，：；，：；，可达根据导通角划分晶体管工作类别：第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实
30、验室付卫红 上次课内容复习 高频功率放大器的原理与特性：高频功率放大器的通角、工作原理、特点及电路要求、分析方法（折线近似），与高频小信号谐振放大器、低频功放的区别。高频功放的三种工作状态。第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红二、工作原理1.基本线路ucCRLuceubeubEbEcu()ibicV图 3 12 晶体管高频功率放大器的原理线路 组成：晶体管、输入回路、谐振回路、电源、偏置电路第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红2.电流、电压波形设输入信号为：cosbbuUt由图有：（3-17
31、）cosbebbuEUtucCRLuceubeubEbEcu()ibicV第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红三、高频谐振功率放大器的工作状态三、高频谐振功率放大器的工作状态1.工作状态的划分：依据导通期间所经历的工作区域不同，可分为欠压状态，临界状态和过压状态。2.高频功放的动特性（1）定义：动特性是指加上激励信号及接上负载阻抗时，晶体管集电极电流ic与集电极电压（ube或uce）的关系曲线。(,)cbeceif uu 由ube、uce同时变化所确定的瞬时工作点的连线叫做动态线或动态特性曲线第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安
32、电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红 在非谐振功放中，负载是纯电阻，Uc=icRL，此时负载线是斜率为1/RL的直线；在谐振功放中，负载是并联谐振回路，；而ccLui R1ccLuiR2.动特性曲线cos()-cos()bebbceccuEUtuEUt0A/2QABCCAQBttt点点、为动特性曲线点、与横轴的交点点第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红cos()-cos()bebbceccuEUtuEUt第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红cos()-cos()bebbceccuEUtuE
33、Ut第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红cos()-cos()bebbceccuEUtuEUt第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红 不同的Uc（=RLIc1），可得到不同的动特性，从而工作在不同的区。3.高频功放的工作状态高频功放的工作状态 由动特性的工作区域，尤其是A的位置来区分高频功放的工作状态。当Uc不是很大时，晶体管只是在截止和放大区变化，集电极电流ic为余弦脉冲，在此区域内Uc增加时，集电极电流ic基本不变，即Ic0，Ic1基本不变，故输出功率P1=Uc1Ic1/2随Uc的增加而增
34、加，而P0=EcIc0基本不变，所以 效率随Uc的增加而增加，这表明集电极电压利用不够充分，这种工作状态称为欠压工作状态。前面讲到，提高电压利用系数，即增加Uc，可以提高效率。下面讨论Uc由小到大变化时，动特性曲线的变化。第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红欠压状态的ic波形第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红 当Uc加大到接近Ec时，Ucemin将小于Uces（晶体管的饱和压降），这是发射结和集电结都处于正向偏置状态，即工作到饱和状态。由于饱和区Uce对ic的强烈反作用，电流ic随uce的
35、下降而迅速下降，动特性与饱和区的电流下降段重合。故此时A点进入饱和区时动特性曲线用临界饱和线代替。此时ic为顶部出现凹陷的余弦脉冲。高频功放的这种工作状态称为过压状态。第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红UceminUces；此时放大器工作于放大区，ic为余弦脉冲（3）过压工作状态过压工作状态：UceminRLcr）：效率高，损耗小，输出电压受负载电阻RL的影响小，近似为交流恒压源特性。（3）欠压状态(RLUcemin时，放大器进入到过压状态。此时虽然ic的波形产生凹顶现象，但因为Ubemax增加，icmax和还会增加，从ic中分解出来的Ic
36、0，Ic1随Ub的增加略有增加。Uc=Ic1RL的变化与Ic1相同。第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红高频功放的振幅特性可以看出在过压区，Uc几乎不变；在欠压区，Ic0，Ic1，Uc随Ub的增加而增加，但不一定是线性关系。第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红结论：（1）如果对已调波放大，应使放大器工作在欠压状态，保证包络不失真。（B类工作状态）（2）如果作恒压输出，应使放大器工作在过压区，起到限幅的作用。要使Uc和Ub成线性关系，则只有在=90o的乙（B）类工作状态下才能得到，因为此时 ，
37、Ub变化时，不变，而只有icmax随Ub线形变化，从而使Ic1随Ub线形变化。此时可用来放大振幅变化的高频信号。bbE Eo90第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红3.高频功放的调制特性高频功放的调制特性调制特性Ub，RL一定时，放大器性能随Ec/Eb变化的特性。（1）极调制特性仅改变Eb时，放大器电流、电压、功率及效率的变化特性cos()bebbuEUtEb,Ub决定了放大器的ubemax改变Eb的情况与改变Ub的情况类似。即：Eb icmax,放大器：欠压临界过压第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点
38、实验室付卫红第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红基极调制特性在欠压区，Uc基本上与Eb成线性关系，可完成基极调制。第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红（2）集电极调制特性只改变Ec，放大器的电流、电压、功率及效率的变化特性。Ec，因为Uce=Ec-Uccos(wt)Ucemin，又Uces不变当Ec很小时，UceminUces时，放大器处于欠压状态；Ec,放大器：过压临界欠压Ic凹形余弦脉冲完整余弦脉冲 结论：过压区可完成集电极调制第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大
39、学ISN国家重点实验室付卫红第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红 利用谐振功放完成调制时，若调制信号加在基极，则应使放大器工作在欠压状态；若调制信号加在集电极，应使放大器工作在过压状态。第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红4.高频功放的调谐特性：调谐特性改变回路元件参数时，放大器的外部电流Ic0，Ic1，电压Uc的变化特性。利用这种特性可以判断放大器是否调谐。回路失谐时，阻抗|ZL|，且存在一幅角，uc=Ic1|ZL|cos(),Uc与Ic1不再同相Ucemin与Ubemax不再同时出现。假
40、设调谐时，放大器工作在弱过压状态，则失谐时，由于|ZL|，因此由放大器的负载特性可知，此时放大器向临界以及欠压状态变化，Ic0，Ic1增大，而Uc下降。第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红高频功放的调谐特性由图可中，可以利用Ic0，Ic1最小，或Uc的最大来指示放大器的调谐。一般，因为Ic0变化明显，又只用直流电流表，对回路影响小，故采用Ic0指示调谐的较多。第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红注：回路失谐时，直流输入功率P0=Ic0 Ec随Ic0的增加而增加，而输出功率P1=Uc1Ic1c
41、os/2将因cos而下降，因此失谐后集电极功耗Pc将迅速增加。因此高频功放必须经常保持在谐振状态。调谐过程中，失谐状态的时间要尽可能短，调谐动作要迅速，否则晶体管会因为过热而损坏。为了防止调谐时损坏晶体管，在调谐时可降低Ec或激励电压Ub。第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红对上次课内容的复习 高频功放的动特性曲线、三种工作状态（欠压、临界、过压）；高频功放的外部特性：负载特性、幅度特性、调制特性（基极调幅、集电极调幅时的工作状态）、调谐特性。第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红欠压状态的i
42、c波形欠压状态的ic波形图UceminUces第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红临界状态的ic波形图Ucemin=Uces第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红UceminRLcr时，采用L-I型网络调整Q值，使大Rp小 ，以获得阻抗匹配：sRsLcrRR调谐时：ssXX第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红 L-II型网络（Xs与Rs串联）2 2 22|ppppppssppppXRRXRXXRXRRX 2 22222|ppsppppsppR
43、XXRXRXRRX令则|ppRQX2221(1)pspsQXXQRQR 第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红2221(3)|1)(1)(2)pspsppQXXRRQQRQX 由（1、2）可知：2pspsRRQXX2|pspsRRQXX又由（3）可知：|pspsRXQXR2221(1)|pspspspsQXXQRQRRXQXR n谐振时：0pPXXn在RsRLcr时，可采用L-II型网络，通过调整Q值将小的Rs变为大的 以获得阻抗匹配：pRpLcrRR第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红 图3
44、 29是一超短波输出放大器的实际电路,它工作于固定频率。3DA21CCbVC1L1L2C222.5 V图 3 29 一超短波输出放大器的实际电路 L1，C1，C2构成一II型网络，改变C1，C2可实现调谐和阻抗匹配的目的。第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红 2 耦合回路耦合回路当次级回路谐振时，212()fLMrrR当初级回路谐振时，112111112()()()efLLLRC rrMC rrRn调节互感MRe变化实现匹配第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红例：设计一L型匹配网络，已知工作
45、频率f=5MHz，功放临界电阻RLcr=100，天线端电阻R2=10解：依题意知：R2RLcr，故采用L-II型网络采用低通L-II型网络：22(1)LcrRRQ21=100/1013LcrRQR 由L-II型网络的匹配公式：第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红又：2230ssXQXQ RR630=25 100.95 HssLX 又：221103033.39psQXXQ因为在谐振时0ppXX133.3pppXXC 695133.3 2065 1pCpF 第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红
46、图3 31(a)是工作频率为50 MHz的晶体管谐振功率放大电路,它向50 外接负载提供25W功率,功率增益达7 dB。VL2Ec13.5 VLbC1C214150pF50 90400 pFL1L332250 pF32250 pFC3C450(a)基极采用零偏，集电极采用串馈，由L2、L3、C3、C4组成 型网络三、高频功放的实际线路举例三、高频功放的实际线路举例第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红C5VR1100k50 530 pFL1533pF15 pFC4R2110 kEGEDC615 pFL3C8C7533 pF533 pF50(b)
47、C1C2C3L2 图 3 31 高频功放实际线路栅极采用并馈，漏极采用串馈第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红第三章第三章 小结小结（1）小信号放大器：工作在晶体管的线性放大区，A类工作状态（导通角180o），采用Y参数等效电路进行定量分析。（2）谐振功率放大器：工作在截至和线性放大区，C类工作状态（导通角小于90o），利用波形图进行定性分析主要内容：掌握:(a)Y参数等效电路；(b)性能指标的计算，如电压放大倍数，输入导纳，输出导纳，通频带等；(c)提高放大器稳定性的方法:中和法，失配法掌握:(a)谐振功放的工作原理；（b）动态特性：会画动
48、态特性曲线，以及对应的电压电流波形；（c）工作状态：工作状态的划分，判定第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红(d.)负载特性、调制特性、振幅特性：定义，特性曲线，波形(e)针对不同的用途，工作状态的选择 如：集电极调制欠压；基极调制过压 放大已调信号欠压；恒压输出过压（f）能量的计算：P0，P1，Pc，等的计算（3）谐振功放的实际线路掌握：（a）线路的组成原则；（b）会画交流等效电路；（c）会改正线路错误；（4）输出匹配网络掌握：L型（L-I；L-II）匹配网络的计算第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安电子科技大学ISN国家重点实验室付卫红作业 3-(4，6，7，10，11，16，18，20，24，25)
