高频功率放大器(C类)要点课件

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,*,10.4,C类,功率放大器,10.4.1 电路组成与特点,分析内容：,输入电路,输出电路,电流、电压波形,功率、效率,1.,基极偏置,特点：,导通角,90,度,、,非线性,放大器、,效率高,基极偏置 使晶体管,静态时,截止,静态电流,输入,必须是,大信号,设,输入,电压为：,输入回路,方程：,为使晶体管,导通,，应满足：,输入为大信号,结论：,偏置,输入信号幅度,共同,决定了,导通角,导通角,（注意,可正可负,）,2.集电极电流,导通角,小于,90,集电极电流为,余弦脉冲,余弦脉冲,参数,导通角,最大,幅度,余弦脉冲,所含,频谱,：,将电流 进行,傅里叶级数,分解,直流分量,基波分量,二次谐波分量,问题：,各分量与余弦脉冲,参数的关系,？,，最大,最大,，最大,基波,：,二次谐波,：,直流,：,与,脉冲幅度,导通角,有关,结论：,控制,导通角,可控制各分量大小,3.输出电路,特点,接有LC回路,将,天线阻抗,变换为放大器,最佳负载,输出,电路方程,输出电压,正弦波,（回路从电流众多频率分量中,只选出,了,基波,）,回路,作用,选频,阻抗变换,中心频率,与输入信号频率相同,带宽,与输入信号带宽相同,谐振,功放,窄带,功放,4.电流电压,波形,导通角 90度,集电极电流,是脉冲,集电极最大电压,集电极最小电压,回路输出电压,是正弦,幅度,10.4.2,动态,负载线,C 类,放大器工作特点,输入正弦信号,一周内,管子,轮流导通、截止,动态负载线,画在晶体管的输出特性曲线上,由管子的集电极,电流与电压,共同决定的动态点的,运动轨迹,时间,输入信号的,一周期,内,非线性,工作,输出阻抗,变化,画动态负载线的,依据,晶体管输入输出,特性曲线,放大器,外电路方程,晶体管的,输出特性曲线,是,集电极 的关系,外电路输出方程描述的是,集电极电压,与,基波电流,的关系,？,画C类放大器负载线的,难点,：,线性放大器的,负载线,（将外电路方程画在,晶体管输出特性曲线上）,逐点描,C类放大器的,动态负载线,0,0,0,0,0,0,0,0,点,A,A,B,B,C,C,D,从动态负载线看出以下几点:,在输入信号变化一周中，管子,动态负载线是条,折线,经历了,导通,截止,导通,过程,集电极,最大电压值,为：,选管子要求,输出电压,波形,如图,C,类,放大器,是非线性,放大器,不适合,放大,非恒定包络,的已调信号,放大 AM调幅波,输入信号幅度,不同,导通角,不同,输出电流 的,基波分量,的,幅度为：,输出电压,幅度,问题：输出电压幅度与输入调幅波幅度,是否,成正比？,由于 、的,非线性,关系,不成正比,输出电压的,包络失真,结论：C类放大器只能放大,恒定包络,的信号,10.4.3 输出功率与效率,1.,功率与效率,C类,谐振,功率放大器,C类,集电极电流包含谐波,集电极负载为,选频回路,输出为,基波功率,集电极效率,为,为,集电极电压利用系数,，由后面的分析可知,（为集电极负载）,集电极,电源,提供的功率：,集电极效率 主要取决于：,称 为,波形系数,分析,效率,与,关系,：,（设 ）,时,效率,可达,100%,但,基波输出功率,为0,增加，,减小，,效率降低,当 时，,结论：,功率放大器从,A,类,到,B,类,再到,C,类,，通过,减少导通角,获得,高效率,。,为兼顾,大的,输出功率,和,高的,效率，,C,类放大器取 左右,导通角减小 效率提高的,真正原因,？,集电极,效率,：,输出,功率,电源,供给功率,管子,消耗功率,降低,管耗,提高,效率,降低管耗的,两条途径,：,积分,区间小,与 的,乘积小,管耗：,结论：,减小,与 的,乘积,是提高,效率的,根本途径,（减小导通角）,2最佳负载和功率增益,C类功率放大器,工作状态,导通、截止,输出阻抗,变化,当天线阻抗,不等于,最佳负载时，,阻抗变换,如何,匹配,？什么是,最佳负载,？,最佳负载,保证,输出最大功率,则,为输出,最大功率,，,应有：,C类放大器的功率增益,输入功率,注意：是,基波,或,C类,与,A类,放大器的,功率增益,比较,A类,增益大,10.4.4,倍频,与,调制,特性,1.倍频,C类,功率放大器,非线性,集电极电流含有,丰富的谐波,输出回路,谐振于基波放大器,输出回路,谐振于某次谐波倍频器,倍频器应用时注意点,谐波分量随着谐波次数,n,的增大而迅速减小,高次倍频时，输出功率小，效率很低,合理设计选频回路,Q,值，,滤除,基波,和,低次谐波,注意控制导通角,2.调幅,（,普通调幅,AM）,信息,包含在其,包络,的变化中,不能用,高效率的,非线性放大器,放大,AM,直接在高效率放大器中完成,调制并放大,C类放大器调幅原理是什么,？,决定放大器输出的,4 个参数：,电源,负载,偏置,输入信号幅度,共同决定,用,调制信号,控制某些,参数,可实现,调幅,C类功率放大器调幅类型,集电极,调幅,基极,调幅,（1）集电极调幅,用调制信号控制,电源电压,使输出电压幅度变化,调幅,、,不变,负载线斜率,不变,不变,导通角,不变,A,负载线的,顶点,A,沿着曲线 从,放大区,移动到,饱和区,A,当电源电压,从大,变小,时，,动态负载线,向左移动,大,放大区,变化不大,小,饱和区,变化大,集电极电流脉冲 随 变化的,波形,放大区,饱和区,由,集电极电流,直流,集电极电流,基波,回路,输出电压,饱和区,放大区,若调制信号为,使 且放大器工作在,过压区,则实现,集电极调幅,(2)基极调幅放大器,输出,电压,幅度,随,基极偏压,变化,、,不变,负载线,不变,当 从,负向,朝,正向,增加时,导通角,增大,增大,负载线的,顶点,在提高,结论：用调制信号,控制偏置,，并确保,C,类放大器工作在,欠压状态,（放大区），可实现,基极调幅,集电极,电流脉冲,随 而,变化,、和 随 而变化,放大区,饱和区,（1）并联馈电,10.4.5 C类放大器的馈电电路,1.,集电极,馈电,馈电方式,串联,馈电、,并联,馈电,C,类放大器馈电特点,通过,扼流圈,或,线圈,对晶体管的集电极馈电,直流,通路,交流,通路,扼流圈通直流、阻交流,隔直流电容隔直流、交流短路,高频旁路电容交流短路,并联馈电,特点,交、直流通路分开，互不影响,输出,电路方程,（2）串联馈电,直流,通路,交流,通路,串联馈电特点,交、直流,均流过,回路线圈,扼流圈通直流、阻交流,高频旁路电容交流短路,输出电路方程,两种馈电方式,输出电路方程相同,2.基极馈电,晶体管,C,类放大器的基极偏置大约有三种方式：,外偏置,、,自偏置,、,信号偏置,（1）外偏置,电阻 、,分压式偏置,扼流圈,通直流、阻交流,高频旁路电容,交流短路,（2）自偏置,C,E,当,不加信号,时,发射极无电流,晶体管处于,零偏置,加入大信号,晶体管导通角,90,度,发射极电流为脉冲,直流分量 流经,高频分量被大电容 短路,上正下负,的直流电压,形成,负偏压,自偏置,V,BB,基极,自偏置,无信号时,零偏置,加大信号时，是脉冲,交流,分量流经信号源,直流,分量流经 、,进一步滤除 上交流,偏置电压,为：,自给负偏置,（3）信号偏置,无信号,时，晶体管处于,零偏置,C,B,R,B,输入偏置电路类似,并联检波,电路,大信号,输入时,电容C,B,上形成,电荷积累,信号使晶体管导通时，,对串联电容,C,充电,充电,时间常数小,当信号不能使晶体管导通时，,电容通过电阻,R,放电,放电,时间常数大,电压 即为放大器的,负偏置,控制,时间常数,RC,，可以改变放大器的,导通角,小结：,1,A,、,B,、,C,类放大器对应的,导通角,分别是,180、90,和小于,90,度，,通过,减小导通角,来提高放大器的效率,2.,从,A,B,C,类，放大器的,功率增益降低,3.,C,类,放大器的,高效率,（）和,大的输出功率,（）,不可能同时取得,7.,C,类,功率放大器属于,非线性放大器,，当放大,非恒定包络,的,已调信号时会产生,频谱再生,4.,C,类,放大器的集电极电流是脉冲，因此在集电极必须设置,LC,选频回路,，确保输出为正弦波,5.当输出功率和电源电压确定后，可以求出放大器的,最佳负载,6.,C,类,功率放大器可以实现,倍频,和,调幅,