谐振功放工作原理

谐振功率放大器通常工作于丙类
二、 谐振功放的电路组成
iC
+
ui –
iB
+
+
uBE
uCE
–
C
+ –– +
+
Luc
VBB使放大器工作于丙类。
RL
–
LC回路调谐于输入信号
的中心频率，构成滤波匹配
VBB
VCC
网络。
谐振功放原理电路
三、谐振功放的工作原理
uBE VBB ui
VBB Uim cos t
0 ()
0.2
2()
0.1
0
20
40
3()
60 80 100 120 140 160 180
°
减小，g1( ) 增大，c 增大。但 40后，g1( )随 减小而增大 不明显，而1( )迅速减小使功率过小。一般取约70。
例 图3.1.1所示电路中，VCC = 24 V，Po = 5W， = 70 º， = 0.9, 求该功放的 C、 PD、PC、iCmax 和回路谐振阻抗Rp
（3.1.8）
利用式（3.1.8）可将式（3.1.7）改写为
iC gcUim (cos t cos )
（3.1.9）
当 t = 0 时，iC=iCmax ，由式（3.1.9)可得
iCmax gcUim (1 cos )
（3.1.10）
cost cos 因此，可 iC 表示为 iC iCmax 1 cos
uBE VBB Uim cos( t )
iC gc (uBE U BE(on) ) uBE UBE(on)
iC 0
uBE U BE(on)
iC gc (VBB Uim cos t UBE(on) ) （3.1.7）
当电t流=脉 冲时的，近iC似=分0，析则
cos
UBE(on) VBB Uim
3.1 谐振功率放大器的工作原理
主要要求：
理解谐振功放的电路组成，掌握其工作原理 掌握丙类谐振功放输出功率、管耗和效率 的计算。
3.1.1 基本工作原理
一、 放大器工作状态的选择
2θ
甲类（ θ＝180◦）
2θ
乙类（ θ＝90◦）
2θ
丙类（ θ<90◦）
PC
1
2
2
0 iC uCE d(t )
故θ越小，效率越高
解：
C
1 2
1( ) 0 ( )
Ucm VCC
1 2
g1 (
)
1 2
1.75 0.9
79%
PD
Po
C
5 6.3 (W) 0.79
PC PD Po 6.3 5 1.3 (W)
因 为Po
1 2
Ic1mUcm
1 2
iCmax1( )VCC
故
iCmax
2 Po
1( )VCC
1.05(A)
Rp
效率较高。
PC
1
2
2
0 iC uCE d(t )
uBE uBE(on) VBB
O
iC iCmax
O
uCE VCC
O
t
t
uc
t
谐振功放工作原理小结：
设置VBB< UBE(on) ，使晶体管工作于丙 类。当输入信号较大时，可得集电极余弦 电流脉冲。将LC回路调谐在信号频率上， 就可将余弦电流脉冲变换为不失真的余弦 电压输出。
0 ()
电流分解系数
0.2
2()
g1
(
)
1 0
( (
) )
0.1
0
20
40
3()
60 80 100 120 140 160 180
°
称为波形系数
3.1.2 输出功率与效率
Po
1 2
I c1mU cm
1 2
I
2 c1
mRp
U
2 cm
/
2Rp
PD IC0VCC
C
Po PD
1 2
I c1m I C0
Ucm Ic1m
VCC 1( )iCmax
46.5 ()
利用傅里叶级数，可将iC的脉冲序列展开为
iC IC0 Icnm cos n t
n1
IC0
1 2
iCdt
iCmax 0 ( )
Ic1m
…
1 2
iC
costdt
n()
iCmax 1 (
)
Icnm iCmax n ( ) n ( )称为余弦
0.6 0.5
1 () g1 ()
0.4 0.3
iC
+
ui –
iB
+
+
uBE
uCE
–
C
+ –– +
+
Luc
RL
–
VBB
VCC
谐振功放原理电路
谐振功放电路与
小信号谐振放大器 电路有何区别？
iC
+
ui –
iB
+
+
uBE
uCE
–
C
+ –– +
+
Luc
RL
–
VBB
VCC
谐振功放原理电路
3.1.2 余弦电流脉冲的分解
假设不考虑结电容， 略去uCE对iC的影响， 将转移特性折线化
第 3 章 高频功率放大器
第 3 章 高频功率放大器
作用：高效率地输出足够大的信号功率。 谐振功率放大器 放大固定频率信号或窄带信号。需调谐。 宽带高频功率放大器
用于放大需在很宽范围内变换频率的信 号或宽带信号。不需调谐。
第 3 章 高频功率放大器
谐振功率放大器的工作原理 谐振功率放大器的特性分析 谐振功率放大器电路 丁类谐振功率放大器 集成高频放大器及其应用 宽带高频功率放大器 本章小结
Ucm VCC
1 1( ) Ucm 2 0 ( ) VCC
1 2
(
)
集电极电压利用系数，在尽限使用时， 1
甲类工作状态： 180 乙类工作状态： 90 丙类工作状态： 设 60
C / 4 78.5% C 90%
n()
0.6 0.5
1 () g1 ()
0.4 0.3
–
C
+ –– +
+
Luc
RL
–
VBB
VCC
iBmax
O iC
iCmax
O
uCE VCC
t
ICti0c1 ic2 uc
O
t
谐振功放电流、电压波形
uc与 ui 反相 。 当uBE为uBEmax时，iC 为 iCmax ，而uCE为uCE min。 ic不仅出现时间短，而且 只在uCE很小的时段内出现， 因此集电极损耗很小，功放
iC IC0 Ic1m cos(t )
uBE
uBE(on)
VBB
O
t
Ic2m cos(2t ) ...
iB
Icnm cos(nt ) ... uc Rp Ic1m cos t
Ucm cos t
uCE VCC uc
VCC Ucm cioCs t
+
ui –
iB
+
+
uBE
uCE
解：
C
1 2
1( ) 0 ( )
Ucm VCC
1 2
g1 (
)
1 2
1.75 0.9
79%
n()
0.6 g1()
0.5 0.4 2.0
g1 ()
0.3
1 () 0 ()
0.21.0
2()
0.1
0
20
40
3()
60 80 100 120 140 160 180
°
例 图3.1.1所示电路中，VCC = 24 V，Po = 5W， = 70 º， = 0.9, 求该功放的 C、 PD、PC、iCmax 和回路谐振阻抗Rp