谐振功放电路

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,3.3谐振功放电路,3.3,谐振功率放大器电路,主要要求：,了解谐振功放常用的直流馈电电路及其特点。,掌握谐振功放中滤波匹配网络的作用，,了解其,主要要求。,了解基本滤波匹配网络的组成、分析与设计。,3.3.1,直流馈电电路,一、集电极直流馈电电路,+,u,CE,V,CC,+,L,C,L,C,C,C1,+,u,CE,V,CC,+,L,C,L,C,C,C2,C,C1,串馈电路,并馈电路,L,C,、,C,C1,构成电源滤波器，避免信号电流通过直流电源而产生级间反馈,一、集电极直流馈电电路,+,u,CE,+,L,C,L,C,C,C1,+,u,CE,+,L,C,L,C,C,C2,C,C1,串馈电路,并馈电路,3.3.1,直流馈电电路,虽然电路结构形式不同，但都实现了：,+,u,c,+,u,c,V,CC,V,CC,一、集电极直流馈电电路,+,u,CE,V,CC,+,L,C,L,C,C,C1,+,u,CE,V,CC,+,L,C,L,C,C,C2,C,C1,串馈电路,并馈电路,3.3.1,直流馈电电路,串馈电路特点：,LC,回路处于直流高电位，谐振元件不能直接接地。,并馈电路特点：,LC,回路处于直流低电位，谐振元件能直接接地，易安装。但,L,C,、,C,C1,并联于回路，其分布参数直接影响谐振回路的调谐。,二、基极偏置电路,欲晶体管工作于丙类，基极应加反向偏压或小于,U,BE(on),的正向偏压。,+,V,BB,I,B0,R,B,C,B,L,B,I,B0,L,B,+,+V,CC,R,B1,C,B,L,B,R,B2,V,BB,自给偏置电路,分压式基极偏置电路,利用,I,B0,流经,R,B,产生偏压电压：,V,BB,=,I,B0,R,B,调节,R,B,，可调节反偏电压大小。,利用,L,B,中的固有直流电阻获得偏压电压,+,V,BB,I,B0,R,B,C,B,L,B,I,B0,L,B,+,+V,CC,R,B1,C,B,L,B,R,B2,V,BB,自给偏置电路,分压式基极偏置电路,自给偏置电路中，未加输入信号时，,i,B,=0,，因此偏置电压也为零。当输入信号幅度由小加大时，,i,B,增大，其直流分量,I,B0,也增大，反向偏压随之增大。这种,偏置电压随输入信号幅度而变化的现象称为自给偏置效应。,二、基极偏置电路,+,V,BB,I,B0,R,B,C,B,L,B,I,B0,L,B,+,+V,CC,R,B1,C,B,L,B,R,B2,V,BB,自给偏置电路,分压式基极偏置电路,由于自给偏压效应，该图中基极偏置电压动态值要比静态值小。,二、基极偏置电路,3.3.2,滤波匹配网络,一、滤波匹配网络的作用和要求,滤波和匹配,在所需频带内进行有效的阻抗变换，给放大器提供,R,popt,有效滤除不需要的谐波成分,将有用功率有效地传送给负载，因此其固有损耗要小。,主,要,要,求,注意：,在丙类谐振功放中，把,R,L,变换为,R,popt,，以获得最大输出,功率的作用，称为阻抗匹配。,而线性电路中的阻抗匹配，指负载阻抗与信号源的,输出阻抗相等时，负载可从信号源取得最大功率。,二、,LC,网络的阻抗变换作用,R,S,X,S,Y,S,X,P,R,P,Y,P,1.,串并联网络的阻抗变换,二、,LC,网络的阻抗变换作用,R,S,X,S,Y,S,X,P,R,P,Y,P,1.,串并联网络的阻抗变换,串并联网络变换后，电抗性质不变,解：,R,S,L,S,L,P,R,P,例,3.3.1,100nH,10,下图中，已知,f,=100 MHz,，求,L,P,和,R,P,。,=102.5 nH,解：,例,3.3.2,50,pF,下图中，已知,f,=50 MHz,，求,C,S,和,R,S,。,R,P,C,P,200,R,S,C,S,=55 pF,2.,L,型滤波匹配网络的阻抗变换,电路在工作频率上达到并联谐振，即,（,1,）低阻变高阻型,L,R,P,C,R,L,R,L,C,L,R,P,应用中，根据阻抗匹配要求确定,Q,，即,例,3.3.3,已知某谐振功放的,f,=50 MHz,，,R,L,=10,，所需的,匹配负载为,R,P,=200,，试确定,L,型滤波匹配网络,的参数。,解：,=139 nH,=146 nH,应采用低阻变高阻型,L,型滤波匹配网络，其参数设计如下,（,2,）高阻变低阻型,R,P,C,R,L,L,R,P,C,R,L,L,电路在工作频率上达到串联谐振，即,Q,根据阻抗匹配要求确定，即,3.,型和,T,滤波匹配网络,因为,或,故在,R,L,和,R,L,相差不大时，,Q,只能很小，会使滤波性能很差,这时可采用,型或,T,滤波匹配网络,3.,型和,T,滤波匹配网络,R,P,C,2,R,L,L,1,C,1,R,L,L,1,C,1,L,2,R,P,型滤波匹配网络,T,型滤波匹配网络,C,2,R,L,L,11,C,1,L,12,R,P,R,L,低阻变高阻,高阻变低阻,恰当选择两个,L,型网络的,Q,值，就可兼顾滤波和阻抗匹配的要求。,R,P,C,2,R,L,L,1,C,1,例,3.3.4,已知,f,=50 MHz,，,R,L,=50,，,欲,R,P,=150,，,采用,型滤波匹配网络，试确定,C,1,、,C,2,、,L,1,值。,解：,C,2,R,L,L,11,C,1,L,12,R,P,R,L,R,L,C,2,R,L,L,12,选取,Q,2,=4,R,P,C,2,R,L,L,1,C,1,例,3.3.4,已知,f,=50 MHz,，,R,L,=50,，,欲,R,P,=150,，,采用,型滤波匹配网络，试确定,C,1,、,C,2,、,L,1,值。,解：,C,2,R,L,L,11,C,1,L,12,R,P,R,L,R,L,C,2,R,L,L,12,选取,Q,2,=4,R,P,C,2,R,L,L,1,C,1,例,3.3.4,已知,f,=50 MHz,，,R,L,=50,，,欲,R,P,=150,，,采用,型滤波匹配网络，试确定,C,1,、,C,2,、,L,1,值。,解：,C,2,R,L,L,11,C,1,L,12,R,P,R,L,选取,Q,2,=4,C,1,R,L,L,11,R,P,R,P,C,2,R,L,L,1,C,1,例,3.3.4,已知,f,=50 MHz,，,R,L,=50,，,欲,R,P,=150,，,采用,型滤波匹配网络，试确定,C,1,、,C,2,、,L,1,值。,解：,选取,Q,2,=4,R,P,R,P,C,1,L,11,3.3.3,谐振功率放大器电路举例,一、例,1,电路性能：,160MHz,，负载,50,，输出功率,13W,，功率增益,9dB,一、例,1,输出匹配网络,基极采用自给偏压。集电极采用并馈电路。,L,2,、,C,3,和,C,4,构成,L,型输出匹配网络，调,C,3,和,C,4,可在工作频率上实现阻抗匹配。,3.3.3,谐振功率放大器电路举例,一、例,1,输入匹配网络,功放的输入阻抗很低，且随着放大器工作状态的改变而变化。为了减小其对前级放大器的影响，需要有输入匹配网络。,3.3.3,谐振功率放大器电路举例,一、例,1,输入匹配网络,输入匹配网络作用：,把低且变化的功放输入阻抗变为前级所需要的较稳定的高阻抗，并使前级工作于过压区，从而使功放获得,较稳定的激励电压。,工作于过压区时，输出电压几乎不随负载变化。,3.3.3,谐振功率放大器电路举例,一、例,1,输入匹配网络,输入匹配网络作用：,把低且变化的功放输入阻抗变为前级所需要的较稳定的高阻抗，并使前级工作于过压区，从而使功放获得,较稳定的激励电压。通过增大匹配网络的损耗，可使功放输入阻抗在匹配网络总等效损耗中的比例减小，以减小功放输入阻抗对中间级的影响。,3.3.3,谐振功率放大器电路举例,一、例,1,输入匹配网络,图中输入匹配网络作用：,将功率管的输入阻抗在工作频率上变换为前级放大器需要的,50,匹配电阻。,C,1,调匹配，,C,2,调谐振。,3.3.3,谐振功率放大器电路举例,二、例,2,电路性能：,50MHz,，负载,50,，输出功率,25W,，功率增益,7dB,基极馈电电路和输入匹配网络类例,1,。,集电极采用串馈电路,L,2,、,L,3,、,C,3,、,C,4,构成,型输出匹配网络，调,C,3,和,C,4,可调谐在工作频率上，并实现阻抗匹配。,输入匹配网络,输出匹配网络,总结,谐振功率放大器直流电路有串馈和并馈两种形式。基极偏置常采用自给偏压电路。自给偏压电路只能产生反向偏压，自给偏压形成的必要条件是电路中存在非线性导电现象。,滤波匹配网络的主要作用是将实际负载阻抗变换为放大器所要求的最佳负载，其次是有效滤除不需要的高次谐波，并把有用的信号功率高效率地传给负载。,L,形滤波匹配网络可把低阻变高阻，也可把高阻变低阻，其变换倍数决定于网络的有载品质因数,Qe,值的大小。,常用的,LC,滤波匹配网络有,L,型、,型和,T,型。,