第二章高频功率放大器2

,第二级,第三级,第四级,第五级,第2章 高频功率放大器,2.2 丙类谐振功率放大器的工作状态分析,2.2.1 解析分析法,解析分析法首先要解决的问题是找到器件的数学模型。由于晶体管处于大信号非线性工作区，特性曲线可用折线近似，如晶体管转移特性可用图2.4(a)表示，晶体管特性放大区的表示式可写为,(2.21),截止区的表示式可写为,图2.4 理想化的转移特性和输出特性,(a)转移特性；(b)输出特性,基极电流Ib一定时，晶体三极管的Ic和Uce之间的关系曲线叫做输出特性曲线。曲线以Ic（mA）为纵坐标，以Uce（V）为横坐标给出，图上的点表示了晶体管工作时Ib、Uce、Ic三者的关系，即决定了晶体三极管的工作状态。从曲线上可以看出，晶体管的工作状态可分成三个区域。饱和区：Uce很小，Ic很大。集电极和发射极饱和导通，好像被短路了一样。这时的Uce称作饱和压降。此时晶体管的发射结、集电结都处于正向偏置。放大区：,在此区域中Ib的很小变化就可引起Ic的较大变化，晶体管工作在这一区域才有放大作用。在此区域Ic几乎不受Uce控制，曲线也较为平直，此时管子的发射结处于正向偏置，集电结处于反向偏置。截止区：Ib0，Ic极小，集电极和发射极好像断路（称截止），管子的发射结、集电结都处于反向偏置。,晶体管的输出特性，在放大区忽略基调效应的情况下，可认为特性曲线是一组与横轴平行的水平线。在饱和区，用这些特性曲线从放大区进入饱和区的临界点相连起来的一条直线加以近似，这条直线叫临界线，其斜率用S,cr,表示，如图2.4(b)所示。这样，在饱和区晶体管特性的表示式可写为,(2.22),晶体管外部电压为：u,BE,=E,B,+U,bm,cost,u,CE,=E,C,-,U,cm,cost，因此放大区晶体管集电极电流为,图2.3 电流、电压波形,当t=时，i,C,=0，则,(2.23),当,当,t,=0时，,(2.24),由此可得集电极余弦脉冲电流的解析表示式为,(2.25),根据傅立叶级数展开公式，i,C,中的直流分量为,(2.26a),基波分量的幅值为,(2.26b),n次谐波分量的幅值为,(2.26c),图2.5 余弦脉冲分解系数与的关系曲线,2.2.2 动特性曲线图解分析法,动特性曲线是在晶体管的特性曲线上画出的谐振功率放大器瞬时工作点的轨迹。小信号电压放大器是纯电阻负载，晶体管仅仅在放大区工作，因此可近似等效为一个线性元件。小信号电压放大器瞬时工作点的轨迹就是负载线，是一条直线。谐振功率放大器是非线性工作，各个区域的特性曲线方程不同，因此各个区域工作点的移动规律也不同，所以称其为动特性曲线，以示与负载线的区别。,已知放大区集电极电流表示式为,又根据u,CE,=E,C,-U,cm,cost写出,这样，可得,(2.27),可见，i,C,与u,CE,是直线关系，两点决定一条直线，因此只要在输出特性上求出谐振功率放大器的两个瞬时工作点，它们的连线就是晶体管放大区的动特性曲线。,根据式(2.11)和式(2.14)的公式，取,t,=0，则有,据此在图2.6所示的输出特性上确定C点。再取 ，,则,图2.6 动特性曲线与集电极电流波形,确定B点。在丙类状态工作时，E,B,U,B,，甚至可能为负值，因此B点的确定可以采用将放大区特性曲线按比例向下延伸，先找到假想的U,BE,=E,B,的特性曲线，从而确定B点(见图2.6)。连C,B,，与横轴交于A点，CA直线即为放大区的动特性。截止区(i,C,=0)的动特性是横轴上的一段，其端点D可这样确定：取t=，则,图2.6 动特性曲线与集电极电流波形,画动特性曲线的关键是确定3个特殊点，即,这表明C点位于临界饱和线上。因此，电路工作在临界状态。它具有输出功率大、效率高的特点。,（2）参考动特性曲线画出和波形分别如下图所示。,精品课件,！,精品课件,！,