高频谐振放大器课件.ppt

1、第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院第三章第三章 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1章 绪论西安工程大学电子信息学院通信终端音频放大器输出信号控制载波震荡器的某些参数实现调制放大器提高信号幅度 图11 无线通信系统的基本组成 信源信宿低频部件解调是调制的逆过程变频、混频器实现信号频率的变换实现放大和选频功能震荡器用来产生载波信号发信机收信机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调制信号或基

2、带信号已调信号载波信号中频信号第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院3.1 高频小信号放大器高频小信号放大器“小信号”指的是输入信号的电平较低，放大器工作在它的线性范围。(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

3、放大器 西安工程大学电子信息学院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 西安工程大学电子信息学院二、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

4、(a)是一典型的高频小信号谐振放大器的实际线路。RL2L3C14VRb1Rb2CbReCe(a)5实际线路ccV第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院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。第第3 3章章 高频谐振放大器

5、高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院三、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 西安工程大学电子信息学院Ube.Yoebece(b)YieYreUce.YfeUbeUce.bIcIY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 西安工程大学电子信息学院其中：Yie是输出交流短路时的输入导纳：0|cebieUbeIYUYre是输入交

6、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.bIcI第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院 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：1111iebbbbmoebbmfebburebbj CYj C rj C r gYj Cj C rgYj C rj CYj C r(3 1)(3 2)(3 3)(

7、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 西安工程大学电子信息学院Y参数等效电路的参数方程为：becebierebececfeoeIY UY UIY UY U(3 5a)(3 5b)Ube.Yoebece(b)YieYreUce.YfeUbeUce.bIcIY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 西安工程大学电子信息学院 2 放大器的性能参数放大器的性能参数图3-1的高

8、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 西安工程大学电子信息学院根据以上方程可以导出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 1LLZYLoeYY一般 输入导纳输入导纳Yi：fecoeLbYUKYYU（3-7）由（3-5a

9、）和（3-7）有：reciebferebiieoeLbY UYUY YIYYYYU(3-8)第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院 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 brecSieUYUYY 0SrefeooeSiecIcY YYYYYIU(3-9)coebfeccrebiebUYUYIUYUYI(3-5a)(3-5b)cLcbSSbUYIUYII(3-6a)(3-6b)第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信

10、息学院 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为有载品质因素：g为回路总电导。012fLCC第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院 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)有四、高四、高频谐振放大器的稳定性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

11、振荡。关键：Yre的存在fe reiieoeLYYY YYY 11mfebburebbgYj C rj CYj C ruremfeCjYgY(3 3)(3 4)fe reiroeLYYYYY第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院将Yoe归入负载中,并考虑谐振频率0附近情况,有00000(12)(12)(12)oeLLLfereumumiroeLLLLLYYGj QY YjC gC gYjYYCj QCj Q (3 11)则 uremfeCjYgY由上式可知：当 时，为一电容。当 时，的电导为正，是负反馈。当 时，的电导为负，是正反馈。0irY00irYirYfe

12、 reiieoeLYYY YYY 第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院2.提高放大器稳定性的方法提高放大器稳定性的方法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。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Yre a.选 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。bcC第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学

13、院N2N1CeCnCb1EcUn.Uc.(a)CbV 第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院02010011b cNjLjLjCjC由电桥平衡条件（对臂阻抗乘积相等）有：1122Nb cb cLNCCCLN中和的目的就是使II调节CN或N1或N2可实现中和抵消。局限性：因为 随频率变化，因而中和只能在某一频率范围内进行。bcC第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院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

14、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fe reiieoeLYYY YYY 第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院共基电路输入导纳大，而共发电路的输出导纳较小，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。第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大

15、学电子信息学院五、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：001020nKK KK201|1pZR2/2(1)nn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：021pRZ第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院2.多级双调谐放大器411144/21(1)4nn（参见2-34）第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院表表3-2 多级双调谐放大器的带宽和矩形系数多

16、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 西安工程大学电子信息学院六、高六、高频集成放大器频集成放大器分类:(1)非选频的高频集成放大器，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。集成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 西安工程大学电子信息学院(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

17、安工程大学电子信息学院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。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，将电源直流功率转换成交流输出功率（高频功率）。即电源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产生符合要求的高频功率外，还应要求具有高的转换效率。第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学

18、电子信息学院3.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）工作在丙类，以高效输出大功率。（3）工作在大信号状态:线性放大区和截至区。2.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 西安工程大学电子信息学院4.电路要求：（1）要求工作在丙类状态，要求基极偏置电压Eb为负值，使晶体管工作在截止区。（2）激励信号为大信号，要求Ub0

19、.5v。（3）负载为谐振回路。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 西安工程大学电子信息学院二、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 西安工程大学电子信息学院2.电流、电压波形设输入信号为：cosbbuUtcosbebbuEUt由图3-12有：则Ube的波形为：（3-17）第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安

20、工程大学电子信息学院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。cosbebbuEUtbeU第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院由图可看出，波形有如下特点：（1）基极偏置通常为负，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是一周期性的余旋脉冲。;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：cosbebbbuEUtE

21、计算方法：当 时所对应的角度即为通角。第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院 tnItIIicnccoccoscos1(3 18)max01max1maxmaxmaxmax2()(sincos(1 cos)sincos(1 cos)2sincos2 sincos()(1)(1)(1 cosc)os)cccnccncoccciinnIiaIianIiiannn(3 19b)(3 19a)(3 19c)分解系数的数值参见附录。第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院3.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

22、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，而对于与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。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)tnItIIicnccoccoscos1第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院电流电压波形图：cos()bbuUtcos()bebbuEUt01cos()cCciIIt1cos()cos()ceccccLuEUtEI Rtuc=Ic1RLc

23、os(t)=Uccos(t)第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院由图可知：（1）uce中的交流分量与uc反向；（2）wt=0时，Icmax，Ucemin，Ubemax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，这正好丙类放大器效率高的原因。1u2ccccCEPidt第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院4、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)：12211111222ccccLLUPI UI RR(3 22)（2）集电极电源供给的直流

24、输入功率P0为：00ccPI E(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：01cPPP(3 24)tnItIIicnccoccoscos1第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院（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。01011212ccccIUIPPE（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。01cPPP第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子

25、信息学院（5）激励功率输入回路中，信号源供给的功率。设基极的基波电流振幅为Ib1，且与Ub同相，则激励功率为：112dbbPI U(3 27)（6）功率放大倍数)(101dBPPLgKdp(3 29)1pdPKP(3 28)第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院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()01011212ccccIUIPPEuo=uc=Ic1RLcos(t)

26、=Uccos(t)12111122cccLPI UI R第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院oooA180150%B901.5778.5%C901.5790%：；，：；，：；，可达根据导通角划分晶体管工作类别：01011212ccccIUIPPE第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院三、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)

27、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与发射极或集电极电压（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 西安工程大学电子信息学院 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 R1ccLuiR(2).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

28、放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院B高频功放的动特性高频功放的动特性tcos()-cos()bebbceccuEUtuEUt第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院A高频功放的动特性高频功放的动特性cos()-cos()bebbceccuEUtuEUt第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院不同的Uc（=RLIc1），可得到不同的动特性，从而工作在不同的区域。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

29、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=UcIc1/2随Uc的增加而增加，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。ccUE第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院欠压状态的ic波形图Acos()-cos()bebbceccuEUtuEUt1ccLuiR01011212ccccIUIPPE第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西

30、安工程大学电子信息学院当Uc加大到接近Ec时，Ucemin将小于Uces（晶体管的饱和压降），这时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 西安工程大学电子信息学院UceminUces；此时放大器工作在放大区，ic为余弦脉冲。（3）过压工作状态该：UceminRLcr）：效率高，损耗小，输出电压受负载电阻RL的影响小，近

31、似为交流恒压源特性。（3）欠压状态(RLRLcr)：输出电流受电阻RL的影响小，近似为交流恒流源特性。但是效率低，集电极损耗大，一般不选择此状态工作。结论：第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院工作状态的选择：（1）输出级：希望效率高，功率大选临界状态。（2）中间级：希望输出电压稳定选弱过压状态。第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院2高频功放的振幅特性高频功放的振幅特性高频功放的振幅特性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。Ube=Eb+Ubcos(t)当Eb不变时，UbUbemax icmax,在欠

32、压状态时，ic的面积增加从中分解出的Ic0，Ic1增加，Uc=Ic1RL 增加。因为UbUbemax icmax,当Ub 增加到一定程度后，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Ic0，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 西安工程大学电子信息学院B高频功放的动特性高频功放的动特性tcos()-cos()bebbceccuEUtuEUt第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院高频功放的振幅特性可以看出在过压区，Uc

33、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 西安工程大学电子信息学院结论：（1）如果对调幅波放大，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 ，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，因Uc=Ic1RL，Uc也随Ub线形变化。此时可用来放大振幅变化的高频信号。bbE=E o90第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大

34、器 西安工程大学电子信息学院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）基极调制特性仅改变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 西安工程大学电子信息学院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 西安工程大学电子信息学院B高频功放的动特性高频功放的动特性tcos()-cos

35、()bebbceccuEUtuEUt第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院（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 西安工程大学电子信息学院 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。选定合适的工作状

36、态，在直流电压Eb和Ec上叠加一个较小的信号（调制信号），则输出信号的振幅将随调制信号的规律变化，从而完成振幅调制，使功放和调制一次完成，通常称为高电平调制。第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院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。假设谐振时，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

37、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 西安工程大学电子信息学院高频功放的调谐特性由图可知，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 西安工程大学电子信息学院注：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=Uc1Ic1cos/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

38、，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 西安工程大学电子信息学院3.3 高频功率放大器的高频效应（自学）高频功率放大器的高频效应（自学）1.少数载流子的渡越时间效应少数载流子的渡越时间效应 晶体管本质上是电荷控制器件。2.非线性电抗效应非线性电抗效应 功放管中存在集电结电容,这个电容是随集电结电 压Ube变化的非线性势垒电容。coCC2 (3 30)3.发射极引线电感的影响发射极引线电感的影响910)75.043.2(1971.0dlLgLe (3 31)第第3 3章章 高频谐振放大

39、器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院 4.饱和压降的影响饱和压降的影响 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。第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院 3.4 高频功率放大器的实际线路高频功率放大器的实际线路 一、直流馈电线路一、直流馈电线路1.直流馈电线路的组成原则 直流馈电线路包括集电极和基极馈电线路，它应保证：（a）ube=Eb+ub，使基极回路得到正确的工作点Eb和激励电压ub。（b）uce=Ec-uc，使集电极回路得到正确的工作点Ec及输出电压uc。使Ic0，I

40、c1，Ib0，Ib1各自有各自的通路，不开路不短路。Ib0：beEbbIb1:be基极回路bIc0：ceEccIc1:ce输出回路c第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院 正确使用扼流圈、隔直电容a.高频扼流圈（大电感）Lc：通直流、断交流b.旁路电容Cc：通交流、断直流 交流信号不能通过直流电源，偏置电压一端接地。u交流有交流通路，直流有直流通路，交流不过直流源。第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院2.集电极馈电线路馈电（供电，直流源）形式：串联馈电、并联馈电 串联馈电晶体管、回路、电源三者串联a.串联馈电高频等效nLb扼流圈

41、，将Ec与高频电流隔开；nCb旁路电容，对高频短路，使高频不流过直流源Ecn中心抽头用来完成阻抗匹配u优点：Lb，Cb接高频地电位，其对地的分布参数对回路无影响；缺点：回路L，C两端都不能接地，安装不方便。第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院 并联馈电晶体管、回路、电源三者并联并联馈电高频等效电路nLb扼流圈，通直隔交：直流短路，交流开路nCb隔直电容，对交流短路，直流开路u优点：回路的一端，尤其是C的一端接地，便于安装；u缺点：Lb，Cb接在高频高电位，分布参数对回路调谐有影响。第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院3.基极馈

42、电线路 馈电形式：串馈、并馈b.并联馈电注：一般要求直流电源一端接地，因此Lc和Eb的位置不要交换。第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院（a）固定偏压）固定偏压，外加Eb （如上图）优点：电压稳定；缺点：须外加电源或分压电路（b）自给偏压）自给偏压串馈自给偏压并馈自给偏压lib中分解的直流分量Ib0通过Rb产生压降，使Eb=-Ib0Rb自给偏压的优点：不用外加电源，且能自动调节工作状态。偏压的供给方法：固定偏压，自给偏压，组合偏压，零偏压第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院（c）.组合偏压组合偏压：固定及自给偏压组合使用（d）

43、.零偏压零偏压：偏压为0组合偏压零偏压第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院二、输出匹配网络二、输出匹配网络高频功放的级与级之间或功放与负载之间是用输出匹配网络来连接的，一般用双端口网络来实现。双端口网络的特点：（a.）保证放大器传输到负载的功率最大，即起到阻抗匹配的作用。（b.）抑制工作频率范围外的不需要的频率，即有良好的滤波作用。（c）改变工作频率时，调谐要方便，并能在波段内保持较好的匹配和较高的效率。高频功放阻抗匹配的概念：在给定的电路条件下，改变负载回路的可调元件，使电子器件送给额定的输出功率给负载。常用输出匹配网络：常用输出匹配网络：LC匹配网络和耦合

44、回路。第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院1.LC匹配网络 几中常用的LC匹配网络：L型网络按照负载电阻与网络电抗的并联或串联关系可分为L-I型（并联）网络和L-II型（串联）网络。第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院 L-I型网络2222|ppppppssppppRXRXRXXRRXRX222222|ppsppppsppRXXRXRXRRX令则：|ppRQX222111spspQXXQRRQ LcrRLcrR第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院222111spspppRRQQXXQRQX 调

45、谐时：ssXX LcrRLcrR当RpRLcr时，采用L-I型网络阻抗匹配。调整Q值，使 ，由所选Q值求得 ，进一步求得 。sLcrRRpXsX第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院 L-II型网络（Xs与Rs串联）2 2 22|ppppppssppppXRRXRXXRXRRX 2 22222|ppsppppsppRXXRXRXRRX令则|ppRQX2221(1)ppssQXXQRQRLcrRLcrR第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院2221(3)|1)(1)(2)pspsppQXXRRQQRQX 由（1、2）可知：2psps

46、RRQXX2|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 使：得到Q值，进一步得到 ，。pRpLcrRRsXpX第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院例：设计一L型匹配网络，已知工作频率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=100/10-13LcrRQR由L-II型网络的匹配公

47、式：第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院又：2230ssXQXQ RR630=25 100.95 HssLX 又：221103033.39psQXXQ因为在谐振时0ppXX133.3pppXXC 695133.3 2065 1pCpF 2221(1)|pspspspsQXXQRQRRXQXR 第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院 图3 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构成一型网络，改变C1，C2可实现

48、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 西安工程大学电子信息学院 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M第第3 3章章 高频谐振放大器高频谐振放大器 西安工程大学电子信息学院 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

49、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 西安工程大学电子信息学院C5VR1100k50 530 pFL1533pF15 pFC4R2110 kEGEDC615 pFL3C8C7533 pF533 pF50(b)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 西安工程大学电子信息学院第三章第三章 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）

50、谐振功率放大器：工作在截止和线性放大区，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 西安工程大学电子信息学院(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：集电极调制过压；基极调制欠压 放大已调信号欠压；恒压