3.3谐振功放电路2006
丙类功率放大器
丙类功率放大器仿真分析一、概述随着无线通信技术的高速发展，市场对射频电路的需求越来越大，同时对射频电路的性能要求也越来越高。
丙类谐振功率放大器是位于无线发射机末端的重要部件，它通常被用作末级功放，以使发射信号获得较大的输出功率和较高的效率。
在通信电路中，为了弥补信号在无线传输过程中的衰耗要求发射机具有较大的功率输出，通信距离越远，要求输出功率越大。
为了获得足够大的高频输出功率，必须采用高频功率放大器。
高频功率放大器是无线电发射没备的重要组成部分。
在无线电信号发射过程中，发射机的振荡器产生的高频振荡信号功率很小，因此在它后面要经过一系列的放大，如缓冲级、中间放大级、末级功率放大级等，获得足够的高频功率后，才能输送到天线上辐射出去。
实际上高频功率放大器不仅仅应用于各种类型的发射机中，而且高频加热装置、高频换流器、微波炉等许多电子设备中都得到了广泛的应用。
本论文对EDA 软件PSPICE 进行了系统的研究，从而掌握了丙类谐振式功率放大器的仿真设计方法。
首先，根据电路的性能指标要求，对丙类谐振式功率放大器的电路参数进行工程估算；然后，利用软件对估算的电路进行进一步的精确模拟分析，通过观测、分析丙类谐振式功放的负载特性、放大特性、调制特性的基础上，调整电路路的参数，从而达到优化电路参数的目的，以使电路的各项性能指标满足预期的设计要求。
高频功率放大器按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；谐振功率放大器的特点：①放大管是高频大功率晶体管，能承受高电压和大电流。
②输出端负载回路为调谐回路，既能完成调谐选频功能，又能实现放大器输出端负载的匹配。
③基极偏置电路为晶体管发射结提供负偏压，使电路工作在丙类状态。
④输入余弦波时，经过放大，集电极输出电压是余弦脉冲波形。
二、基本原理与理论分析2. 1电路原理2. 1. 1工作原理如图2-1所示，丙类功率放大器的基极偏置电压U BE 是利用发射极电流的直流分量I E 。
资料：第 2 章 谐振功率放大器 练习
第 2 章谐振功率放大器1.LC串联谐振回路品质因数下降，频带变宽，选择性变差。
2.LC并谐振电路谐振时，感抗与容抗都为零，所以回路呈纯电阻特性。
( ╳ ).3.谐振功率放大器1）某丙类谐振功率放大器工作在临界状态，若使其工作在过压状态，应保持其它参数不变，将集电极直流电源电压增大（√ ）2）丙类谐振功放外接负载开路不会造成晶体管损坏（╳）3）丙类谐振功放作为集电极调幅时，应工作于过压状态（√ ）4）谐振功率放大器的串、并两种馈电方式对应的直流通路不同（╳）4.在高频放大器或振荡器中,由于某种原因,会产生不需要的振荡信号,这种振荡称为（ B ）。
A、间谒振荡B、寄生振荡C、高频振荡D、频率占据5.高频功率放大器输入、输出调谐回路的作用是______、______、______。
高频功率放大器原来工作于临界状态，当谐振阻抗增大时，工作于______状态，i c出现______。
丙类功率放大器输出波形不失真是由于______。
高频功率放大器三种工作状态，分别为______、______、_______。
（匹配；选频；抑制不需要的分量；过压；双峰；选频回路的作用；欠压；过压；临界）6. 丙类功率放大器工作在欠压状态，随着负载谐振电阻R P的增大而向临界状态过渡时, 放大器的交流输出电压V cm将 B 。
A) 减小 B) 增大 C) 略有增大 D) 略有减小7.谐振功率放大器工作于欠压区，若基极电源V BB中混入50Hz市电干扰，当输入为高频等幅正弦波时，其输出电压将成为 D 。
A) 调频波B) 等幅正弦波 C) 直流信号按50Hz正弦变化的波 D) 调幅波8.某谐振放大器工作在过压状态，现要调整使之工作到临界状态，若其他参数不变，可以增加负载R e来实现。
( ╳ )9.为什么高频功放一般在乙类、丙类状态下工作？为什么通常采用谐振回路作负载？答：为了提高效率，一般选择在乙类或丙类下工作；但此时的集电极电流是一个余弦脉冲，因此必须用谐振电路做负载，才能得到所需频率的正弦高频信号；另外，谐振回路还能实现阻抗匹配。
丙类功率放大器的设计与仿真
摘要本论文使用EWB软件对丙类谐振式功率放大器的进行了仿真设计。
首先，根据电路的性能指标要求，对丙类谐振式功率放大器的电路参数进行工程估算；然后，利用软件对估算的电路进行进一步分析，通过观测、分析丙类谐振式功放的调制特性、负载特性、放大特性的基础上，调整电路的参数，从而达到优化电路参数的目的，以使电路的各项性能指标满足预期的设计要求。
关健词: EWB；丙类功率放大器；放大特性；负载特性ABSTRACTIn this dissertation，the simulation of the class-C resonant Power-Amplifier is given in detail by studying EWB, by using which the accurate simulation analysis of the estimated circuit is obtained after the Circuit parameters of the class-C resonant Power-Amplifier are estimated according to the circuit performance. On the base of observing and analyzing load characteristics, amplify characteristics and modulation characteristics, optimized Circuit Performance are obtained by adjusting the circuit parameters for the purpose of meeting the demands of the design.Keywords：EWB；class C amplifier；amplification characteristics；load characteristics目录第1章前言 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 研究意义 (1)1.3 研究内容 (2)第2章丙类功率放大器原理 (2)2.1 丙类功率放大器的电路组成及工作原理 (3)2.2 丙类谐振功率放大器的效率与功率 (3)2.3 丙类放大器的工作特性 (4)2.3.1 调制特性 (4)2.3.2 放大特性（振幅特性） (5)2.3.3负载特性 (6)第3章丙类功率放大器电路设计与仿真分析 (8)3.1放大器电路设计要求 (8)3.2设计电路图 (8)3.3 EWB软件介绍 (9)3.3.1 EWB操作介绍 (9)3.3.2 EWB软件中各界面介绍 (11)3.4 仿真结果及分析 (12)3.4.1测量高频功率放大器的技术指标 (12)3.4.2 调制特性的仿真分析 (12)3.4.3 放大特性（振幅特性）的仿真分析 (14)3.4.4 负载特性的仿真分析 (16)总结 (20)参考文献 (1)致谢 (2)第1章前言1.1 研究背景随着无线通信技术的高速发展，市场对射频电路的需求越来越大，同时对射频电路的性能要求也越来越高。
高频功率放大电路
ube Eb Ubm cost uce Ec Ucm cost
由以上两式可得：
ube
Eb
Ubm
EC uce U cm
(4-13)
第4章 高频功率放大电路 19
将（4-13）代入（4-12）有：
ic
gc ( Eb
Ubm
EC uce U cm
Vth )
第4章 高频功率放大电路 25
➢ 过压状态下的ic的波形如下图所示，从图中看出： 1、特性曲线与临界曲线重合 2、电流凹陷：Rp负载过大，Ucm过大，uce减小，ic随之迅速减小。
第4章 高频功率放大电路 26
四、高频功放的外部特性 外部特性：性能随放大器外部参数变化的规律。
负载电阻Rp
激励电压Ubm
1．高频功放的负载特性
偏置电压Eb Ec
负载特性: 只改变负载电阻Rp, 高频功放电流、 电压、 功率及 效率η变化的特性。
第4章 高频功率放大电路 27
下图是反映不同负载时的动态特性曲线。
ic max
Rp
ic max
Ec Eb
Rp 斜率gd 谐振放大器的工作状态由欠压 临界 过 压逐步过渡。
P0
1 2
I c1mU cm
1 2
I R 2 c1m p
1 2
U
2 cm
Rp
(4-8)
➢ 集电极损耗功率PPcc为：Pd P0
(4-9)
第4章 高频功率放大电路 13
➢ 集电极效率η为：
其中：
P0 1 Ic1m Ucm
Pd 2 Ic0 Ec
1 2 g1
(4-10)
g1
Ic1m Ic0
高频电路原理与分析总复习
8
第2章 高频电路基础
（2）并联谐振回路
并联阻抗： Z
(a)谐振频率
P
L
C
1 r j (L ) C
0
1 LC
f0
1 2 LC
(b)特性阻抗
1 L 0 L 0C C
9
第2章 高频电路基础
并联谐振回路的等效电路
等效电路
并联阻抗： P
Z
L
C
谐振阻抗：
1．电流、 电压波形
基极回路电压：
ic I co I c1 cost I cn cosnt
0 时：谐振阻抗R 最大 L
输出电压：
uo uc I c1RL cost Uc cost
集电极电压：
uce Ec uo Ec Uc cost
CH2 高频电路基础
CH2
重点内容如下：
第2章 高频电路基础
2.2 高频电路中的基本电路
高频电路中的基本电路主要有：
高频振荡(谐振)回路
高频变压器 谐振器与各种滤波器
完成功能：
信号的传输、频率选择及阻抗变换等功能。
4
第2章 高频电路基础
2.2 高频电路中的基本电路
一、高频振荡回路
是高频电路中应用最广的无源网络，它是构成高频
C
U BZ E B 0.6 (0.5) 0.44 U bm 2.5
得C 63.90 ,查表得：
（C ） 0.232，1 C ） 0.410， （ 0
34
I c 0 ICM（C） 1.8 0.232 0.417( A) 0
I c1m ICM（C） 1.8 0.410 0.738( A) 1
谐振功率放大器
ic 0 uce Ec U c cos , 位于图中B点，晶体管刚刚导通。 （3）当 t 0时 U
P0 I c 0 Ec
1 1 2 1 U c2 P I c1U c I c1 RL 1 2 2 2 RL
Pc P P 0 1
P1 1 I c1 U c 1 P0 2 I c 0 Ec 2
称为集电极电压利用系数； 称为波形系数。
4）集电极效率
其中， U c Ec
2 工作原理分析
i (1) 集电极电流 c 设输入信号电压:
ub U bm cost
+ ub + u be + uCE C _
ic
Rp
+ L u c1 -
ube ub Eb Eb U bm cost
由晶体管的转移特性曲线可以看出：
则加到晶体管基极,发射级的 有效电压为:
-Eb
EC
c Uce
•
Q
Ucm1
c
uce Ec uc Ec Uc cos t Ec Ic1 RL cos t 外部特性决定,KVL ic gm (Ub cos t Eb Eb ) gmUb (cos t cos ) 内部特性决定 （） 当t 1 时：
高频电子线路
内容二、 谐振功率放大器
第3章
高频谐振放大器
第二节 谐振功率放大器
回顾：
高频小信号放大器
高频小信号放大器
谐振功率放大器复习题
谐振功率放大器复习题1、何谓谐振功放，属于何种放大器？甲类、乙类和丙类功率放大器的导通角分别是多少，他们的效率大小顺序如何排列？为什么丙类功率放大器的效率较高？2、对功率放大器有哪些性能要求？3、高频功率放大器中谐振电路的作用有哪些？谐振功率放大器有哪几种工作状态？4、谐振功放的输出电压u f与集电极电压u ce的相位有何关系，而与输入信号电压u be的相位又有什么关系？5、谐振功放过压状态最明显的特征是什么，过压状态、欠压状态和临界状态分别是指一种什么样的状态，当谐振功放的集电极电流脉冲出现尖顶时，是否能肯定此时的谐振功放的工作状态？6、谐振功放原工作在临界状态，若等效负载电阻R c因某种原因增大或减小时，则输出功率P1、集电极耗散功率P c和效率ηc将如何变化？7、谐振功率放大器的直流馈电线路包括哪几种馈电电路，电路中各部分有何关系？馈电线路的确定应遵循何种原则？谐振功放的外部特性主要包括哪些特性特性？8、谐振功率放大器的集电极输出电流为什么波形，而经过负载回路选频后输出为什么波形。
9、输入单频信号时，丙类高频功率放大器原工作于临界状态，当电源电压减小或增大时，工作状态将作如何变化？10、输入单频信号时，丙类高频功率放大器原工作于临界状态，当输入信号增大或减小时，工作状态将作如何变化？11、谐振功率放大器输出功率6W，当集电极效率为60﹪时，晶体管集电极损耗为多少？12、谐振功率放大器功率放大器，要实现集电极调制放大器应工作在什么状态，要实现际基极调制放大器应工作在什么状态，为使放大器工作在丙类工作状态，基极偏压应如何设置？13、已知谐振功率放大器原工作在临界状态，当改变电源电压时，管子发热严重，说明管子进入了什么状态，并说明原因。
谐振功率放大器，若要求效率高，应工作在什么状态。
14、谐振功率放大器原工作于临界状态，由于外接负载的变化而使放大器工作于过压状态。
如若将输入信号减小，使放大器仍工作在临界状态，这时放大器的输出与原来相比有何变化？15、谐振功放的负载特性、调制特性和放大（振幅）特性分别是指什么？16、谐振功放原工作在临界状态，当其它参数一定时，若负载逐渐变化放大器状态会如何变化？若集电极电源逐渐放大器状态会如何变化？若基极电源逐渐放大器状态会如何变化？17、丙类放大器的负载回路失谐时，工作状态将如何变化？丙类放大器为什么要用调谐回路作为集电极负载？18、已知某谐振功率放大器的电压、电流值为E c＝12V，U f＝11V，E b＝0.5V，U b＝0.24V，I c0＝25mA，I c1＝45mA，I b0＝0.8mA，I b1＝1.5mA。
3.1谐振功放工作原理
I c1m
1 iC costdt iCmax 1 ( ) 2
…
I cnm iCmax n ( )
n ( )称 为 余 弦
电流分解系数
1 ( ) g1 ( ) 0 ( )
称为波形系数
EXIT
高频电子线路
3.1 谐振功率放大器的工作原理
3.1.2 输出功率与效率
晶体管特性曲线的理想化
在工程上，对于工作频率不是很高的谐振功率 放大器的分析、计算，通常采用准线性的折线分析 法。 准线性放大是指仅考察集电级输出电流中的基 波分量在负载两端产生输出电压的放大作用。
折线近似分析法(简称折线法)，这是一种图解 法与数学解析分析相折中的办法，指用几条直线来 代替晶体管的实际特征曲线，然后用简单的数学解 析式写出它们的表示式。缺点是准确度低，但计算 比较简单，易于进行概括性的理论分析。
n 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 1.0 2 2.0 1 0
为使用方便，通常将分解系数与 的关系绘制在同一个图里
1 0 1 0
c
Po 1 U cm I c1m 1 1 ( c ) 1 g1 ( c ) PD 2 VCC I c 0 2 0 ( c ) 2
谐振功放电流、电压波形
高频电子线路
3.1 谐振功率放大器的工作原理
由于谐振回路调谐在输入信号频率上，故它对ic 中的基波分量呈现阻抗最大，且为纯电阻。
2 2 P R = L /
RL = L/CRL
uc Rp I c1m cos t
Ucm cos t
uCE VCC uc VCC U cm cos t
放大器输出功率PO等于集电极电流基波分量在有 载谐振电阻R(RP)上的功率(负载吸收的基频功率) 。
(完整版)高频电子线路高瑜翔版课后习题解答
2。
3解: 设放大电路的选频电路由简单LC 并联回路构成。
则LC 回路谐振频率465kHz,为满足带宽要求,回路的品质因数应为5810810465337.0≈⨯⨯==BW f Q o L 此回路谐振电阻为5.922==C f Q R o Lπ （k Ω) 改为1992L o Q R f Cπ== (k Ω)回路未接电阻时固有谐振电阻为1592≈=Cf Q R o oo π （k Ω)改为3422oo o Q R f Cπ=≈ (k Ω)因此需并联电阻为221=-=RR RR R o oL （k Ω)改为476oL o RR R R R==- (k Ω)2.4解:为计算简化,这里1R 与电容2C 的容抗之比π221=C X R 较大，可采用部分接入法公式 )(1002121pF C C C C C =+=∑电感 )(253.0)2(12mH C f L o ≈=∑π接入系数 P=5.0212=+C C C1R 在两端等效为)(2021Ω==k PR R T 电感固有品质因数50,对应的固有谐振电阻)(58.792Ω≈=∑k C f Q R o oo π端等效电阻为)(16Ω≈+k R R R R oT oT有载品质因数10101623=⨯⨯=∑C f Q o L π习题3.1 高频功率放大器的主要作用是什么？应对它提出哪些主要要求?答:高频功率放大器的主要作用是放大高频信号或高频已调波信号，将直流电能转换成交流输出功率。
要求具有高效率和高功率输出。
3。
2 为什么丙类谐振功率放大器要采用谐振回路作负载?若回路失谐将产生什么结果?若采用纯电阻负载又将产生什么结果？答：因为丙类谐振功率放大器的集电极电流i c为电流脉冲，负载必须具有滤波功能,否则不能获得正弦波输出。
若回路失谐集电极管耗增大，功率管有损坏的危险。
若采用纯电阻负载则没有连续的正弦波输出。
3。
3 高频功放的欠压、临界和过压状态是如何区分的？各有什么特点？答：根据集电极是否进入饱和区来区分，当集电极最大点电流在临界线右方时高频功放工作于欠压状态，在临界线上时高频功放工作临界状态,在临界线左方时高频功放工作于过压状态.欠压状态的功率和效率都比较低，集电极耗散功率也较大,输出电压随负载阻抗变化而变化，较少使用，但基极调幅时要使用欠压状态。
3.3v升压到12v电路图大全（六款模拟电路设计原理图详解）
3.3v升压到12v电路图大全（六款模拟电路设计原理图详解）3.3v升压到12v电路图大全（六款模拟电路设计原理图详解）3.3v升压到12v电路图（一）用3V电源为12V压电式扬声器供电电路矮型压电式扬声器可为便携式电子设备提供优质的声音，但要求加在扬声器元件两端的电压摆幅大于8Vp-p。
可是，大多数便携设备只有一个低压电源，传统的电池供电放大器无法提供足够大的电压摆幅来驱动压电式扬声器。
解决这一问题的一种方法是使用图1中的IC1，你可以将IC1配置得能用高达12Vp-p的电压摆幅来驱动压电式扬声器，并由3V电源供电。
IC1的型号是MAX4410，它含有一个立体声耳机驱动器以及一个能从正3V电源获得一个负3V电源的反相电荷泵。
因此，为驱动放大器一个内部V电源，就能使IC1的每个输出端提供6Vp-p摆幅。
再将IC1配置成一个BTL（桥接式）驱动器，就可将负载上的最大电压摆幅增加2倍，达到12Vp-p。
在BTL结构中，IC1的右通道用作主放大器，它决定IC1的增益，驱动扬声器的一端，并为左通道提供一个信号。
如果把IC1配置成一个增益为1的跟随器，则左通道将右通道的输出反相后，驱动扬声器的另一端。
为了确保失真低和匹配良好，你应该用精密电阻调节左通道的增益。
图1这种桥接式负载配置可将放大器的电压摆幅成倍增大我们使用松下公司（panasonic）的WM-R57A压电式扬声器对该电路进行了测试，绘出THD+N（总谐波失真+噪声）曲线（图2和图3）。
要注意的是，在图2和图3中，总谐波失真和噪声随频率的增加而增加。
因为压电式扬声器对于放大器来说几乎是一只电容，所以扬声器的阻抗随频率的增大而下降，结果是从放大器中吸收更大的电流。
IC1不随这一扬声器而变化，但是，具有不同特性的扬声器也许会引起不稳定性（图4）。
在那种情况下，你可以增加一个与扬声器串接的简单电阻/电感网络，把扬声器的电容与放大器隔离开来（在图1的虚线内）。