3.2 谐振功放折线分析法

EXIT,EXIT,3.2,谐振功率放大器的折线分析法,通信电子线路,合肥工业大学,3.2,谐振高功放的折线分析法,折线分析法：将晶体管的特性曲线理想化为折线再分析。,一、晶体管特性曲线的理想化及其解析式,1.,转移特性曲线（正向传输特性曲线,),实际,理想,称为,跨导,集电极电压恒定时，集电极电流与基极电压的关系曲线,一、晶体管特性曲线的理想化及其解析式,2.,输出特性曲线是以基极电压（或基极电流）为参量的集电极电流与集电极电压的关系曲线。,临界饱和线,放大区,饱和区,临界线方程：,为临界线的斜率,二、余弦电流脉冲的分解,当,t,=,c,时，,i,C,=0,，,则,当,t,=,0,时，,i,C,=,I,CM,，,利用傅里叶级数，可将,i,C,的脉冲序列展开为,直流分量分解系数,基波分量分解系数,n,次谐波分量分解系数,波形系数,三、输出功率与效率,（,1,）直流功率：,（,2,）输出功率：,（,3,）集电极损耗功率：,（,4,）集电极效率：,集电极电压利用系数,甲类：,乙类：,丙类：,在 条件下，,导通角越小，效率越高，,但导通角不能取得太小，因为,为了兼顾输出功率和效率，通常导通角取,60,0,80,0,，,(5),导通角的选择：,例,1:,某谐振功率放大器，,V,CC,=24 V,，,P,o=5W,，,=70,，,=0.9,求该功放的,C,、,P,=,、,P,C,、,I,CM,和回路谐振阻抗,R,p,解：,1.,什么是静态特性？,没有带负载阻抗的条件下得到的,的关系，是晶体管本身固有的。,四、,高功放的动态特性,2.,什么是动态特性？,是指在电源电压,(,V,CC,和,V,BB,),、晶体管,(,g,C,、,U,BZ,),、输入信号,U,bm,和输出电压,U,cm,（或谐振电阻,R,P,）一定的条件下，集电极电流,i,C,=,f(u,BE,u,CE,),的关系称为放大器的动态特性。,u,BE,i,c,g,C,U,BZ,3.,动态特性的表示形式,表示,动态特性曲线的斜率,故动态特性的表示形式：,可见动态特性为折线，而不是一条直线。,i,c,0,u,CE,u,bemax,u,be3,u,be2,u,be1,u,be4,U,o,A,B,V,CC,U,cm,u,CEmin,g,d,4.,动态特性的画法,(,一）截距法,（,1,）在输出特性的 轴上取截距为,（,2,）通过,B,点作斜率为,g,d,的直线交,线于,A,点，则,BA,直线即为,段的动态特性,在,U,CE,轴上找出相应的,V,CC,点，,A,点在,U,CE,轴上随投影为,:,C,(4),在,U,CE,轴上选取 得,C,点，,BC,直线即为,段的动态特性，则,AB-BC,为总动态特性,i,c,0,u,CE,u,bemax,u,be3,u,be2,u,be1,u,be4,U,o,A,B,V,CC,U,cm,u,CEmin,g,d,C,4.,动态特性的画法,(,二）虚拟电流法,(3),连接,AQ,交横轴于,B,点（管子导通点）,(4),在,U,CE,轴上选取 得,C,点，,A,B,C,则,AB-BC,为总动态特性,(V,CC,，,I,Q,）,Q,Q,5,高功放的三种工作状态,u,CE,t,V,CC,i,c,u,CE,u,bemax,u,be3,u,be2,u,be1,u,be4,临界线,O,Q,U,cm1,U,cm2,U,cm3,A,1,A,2,A,3,A,3,M,i,c,欠压状态：,A,点在 线上，但是在放大区，输出电压幅度较小，,i,c,为尖顶脉冲。,临界状态：,A,点在 线和临界饱和线的交点上，输出电压幅度较大,，,i,c,为尖顶脉冲。,过压状态：,A,点在 的延长线上（实际上是不存在），进入晶体管饱和区，输出电压幅度大，,i,c,为凹顶脉冲,B,2,B,1,B,3,随,Rp,增大，,减小,五、高功放的负载特性,负载特性是指,g,c,、,V,BZ,、,V,CC,、,V,BB,、,U,bm,不变时，改变谐振回路的谐振电阻,R,P,，,放大器的输出电流、电压、功率和效率等,R,P,随变化的关系。,1,什么是负载特性？,2,负载特性的分析,Q,点,，,不随,Rp,变化而变化的，以,Q,点为参考点,Q,V,CC,i,c,u,CE,u,bemax,u,be3,u,be2,u,be1,u,be4,临界线,O,不变,不变,A,五、高功放的负载特性,Q,A,g,d,V,CC,i,c,u,CE,u,bemax,u,be3,u,be2,u,be1,u,be4,临界线,O,i,c,R,p,欠压,过压,I,c1m,I,co,U,cm,P,C,P,o,P,=,c,临界状态,:,输出功率最大,效率也较高,，,是功率放大器的最佳工作状态，一般用于发射机的输出级。,欠压状态：,输出功率和效率,都较低，,P,C,较大，,R,P,0,，,P,C,最大，可能烧坏管,子，应避免。,但输出电流几乎不随,R,P,变,化，放大器可视为恒流源。,过压状态,：在,弱过压区效率最高，,而,输出功率下降不多，且,R,P,变化时，输出,电压相对较平稳，常用于发射机的中间级。,临界,R,p,欠压,过压,临界,六、各级电压变化对工作状态的影响,1,V,CC,的影响,Q,点,，,i,c,u,ce,u,bemax,u,be3,u,be2,u,be1,u,be4,临界线,O,A,集电极调制特性,（,g,c,、,V,BZ,、,R,P,、,V,BB,、,V,bm,不变）,不变,改变,Q,V,CC,V,CC,欠压,过压,临界,I,co,I,c1m,V,cm,P,=,V,CC,欠压,过压,临界,P,0,P,C,Q,V,CC,V,CC,Q,注意：,只有工作在过压区才能有效地实现,V,CC,对,Vcm,的控制作用，,故集电极调幅电路应工作在过压区。,2,V,BB,的影响,（,g,c,、,V,BZ,、,R,P,、,V,bm,、,V,cc,不变）,Q,点向上移动,u,be2max,u,be3max,u,be1max,V,cc,i,c,u,ce,临界线,O,Q,1,A,1,B,1,Q,2,A,2,B,2,A,3,B,3,Q,3,i,c,t,进入过压状态后，随着,V,BB,向正值方向增大，集电极脉冲电流的宽度和幅度也增大，但凹陷加深，结果使,I,co,、,I,cml,增大得十分缓慢。,U,cm,I,co,I,cml,临界,过压,欠压,U,BB,O,在欠压状态：,V,bb,自负值向正值方向增大时，集电极脉冲电流的幅度,I,CM,和导通角,c,增大，,故,I,co,、,I,cml,随,V,BB,的增大而增大。,2,V,BB,的影响,基极调制特性,注意：,只有工作在欠压区才能有效地实现,V,BB,对,Vcm,的控制作用，,故基极调幅电路应工作在欠压区。,（,g,c,、,V,BZ,、,R,P,、,V,bm,、,V,cc,不变）,U,cm,I,cml,I,co,U,bm,过压,临界,欠压,O,3,U,bm,的影响,（,g,c,、,V,BZ,、,R,P,、,V,BB,、,V,cc,不变）,(1),当谐振功率放大器作为线性功率放大器，,放大器必须,工作在欠压状态。,(2),当谐振功率放大器用作振幅限幅器时，,放大器必须,工作在过压状态。,七、谐振功放在临界状态的计算,V,CC,Vcm,例,1:,已知晶体管谐振功率放大 器工作于临界状态，晶体管的饱和临界线斜率,解：由于工作于临界状,态，则有,例,2,：某谐振功率放大器，,试求集电极电流最大值,输出电压振幅,集电极效率,并判断放大器工作于什么状态。,解,：,