第第 2 2 章谐振功率放大器章谐振功率放大器2.2谐振功率放大器的性能特点谐振功率放大器的性能特点2.2.1近似分析方法近似分析方法2.2.2欠压、临界和过压状态欠压、临界和过压状态2.2.3四个电压量对性能影响的定性讨论四个电压量对性能影响的定性讨论2.2.1近似分析方法近似分析方法非非谐振功放振功放丙类谐振功放丙类谐振功放集集电极极负载纯电阻阻谐振回路，含电抗元件谐振回路，含电抗元件求功率性能求功率性能图解法图解法准静态分析法准静态分析法要要 点点求负载线求负载线求动态线求动态线 1使用条件使用条件两假设两假设 谐谐振振回回路路滤滤波波特特性性理理想想，即即尽尽管管集集电电极极、基基极极电电流流为为脉脉冲冲波波，但但两两回回路路只只产产生生基基波波(余余弦弦)电电压压，其其他他分分量量的的电压均可忽略。电压均可忽略。电路特点比较电路特点比较 功率管特性用输入和输出静态特性曲线表示，其参变量采用 vBE(而不是通常的 iB) 。 2分析步骤分析步骤 图图 221谐振功率放大器的近似分析方法谐振功率放大器的近似分析方法(b) 求动态点，画波形；求动态点，画波形； 连动态线，画连动态线，画 iC 波形；波形； 图解积分求分量；图解积分求分量； 计算功率性能。计算功率性能。谐振功率放大器的分析谐振功率放大器的分析 (1)求动态点，画波形图图 221谐振功率放大器的近似分析方法谐振功率放大器的近似分析方法(a)设设定定 VBB、Vbm、VCC、Vcm ，将将 t 按按等等间间隔隔( t = 0， 15， 30， ) 给给定定数数值值，由由便可确定便可确定 vBE 和和 vCE (图图 a)。(2)(2)连动态线，画连动态线，画 iC iC 波形：波形：图图 221谐振功率放大器的近似分析方法谐振功率放大器的近似分析方法(b)根据 vBE 和vCE 值，在输出特性曲线上(以 vBE 为参变量)找对应的动态点，画动态线(动态点的连线)，由此可确定 iC 的波形。 不不到到 VCC，因因为导通角小于为导通角小于 (3) (3) 图解积分求得分量图解积分求得分量 IC0 IC0 和和 Ic1m Ic1m谐振电阻(4) (4) 计算功率性能计算功率性能四变量 VBB、Vbm、VCC、Vcm 不同，iC 的波形和数值就不同，由此求得的 Re 及相应的功率性能就不同。应了解四变量的影响。2.2.2欠压、临界和过压状态欠压、临界和过压状态1当当 VBB、Vbm、VCC 不变，不变， Vcm 由小变大，动态由小变大，动态点左移点左移 欠压状态Vcm 的取值，使所对应的动态点均处在放大区。 临界状态Vcm 增大，使 t = 0 所对应的动态点 A处在临界点，iCmax 略微减小。 过压状态过压状态Vcm 继继续续增增大大，使使 A ( t = 0)动动态态点点处处在在饱饱和和区区，iC 迅迅速速减减小小，电电流流脉脉冲冲出出现现凹凹陷陷，Vcm 增增大，凹陷加深。大，凹陷加深。谐振功放的工作状态谐振功放的工作状态2 iC 的平均分量的平均分量 IC0 与基波分量与基波分量 Ic1m iC 脉冲越宽，高度越高，IC0 和 Ic1m 就越大。如果出现凹陷，则凹陷越深，IC0 和 Ic1m 就越小。2.2.3四个电压量对性能影响的定性讨论四个电压量对性能影响的定性讨论一、负载特性一、负载特性 （ic-Reic-Re的关系）的关系）1定义定义指指 VBB、Vbm 和和 VCC 一一定定，放放大大器器性性能能随随 Re 的的变化特性。变化特性。 2特性特性 Re 的增加的增加势必将引起必将引起 Vcm 增大增大(Vcm = ReIcm)Re Vcm vCEmin (功放欠压 过压) iC 波形出现凹陷。据此可以画出据此可以画出 Ic0 和和 Ic1m 随随 Re 变化的特性。变化的特性。 谐振功放的负载特性谐振功放的负载特性3 Vcm、Po、PD、PC、 C 随随 Re 变变化化的的曲线曲线图图 2-2-4负载特性负载特性 Vcm = ReIc1m ， Po = VcmIc1m/2 PD = VCCIC0 ， PC = PDPo C = Po/ PD图图 2-2-4负载特性负载特性 3讨论讨论(1) 欠压区欠压区Re ，iC 脉脉冲冲高高度度略略有有减减小小，相相应应的的 IC0、Ic1m 也也略略有有减减小小，因因而而 Vcm(= ReIc1m)和和 Po( )近近似似线线性性增增大大，而而 PD(= VCCIC0)略略有有减减小小， C 增增大大，PC 减减小小。(Re是是主主要变量要变量) Vcm = ReIc1m ， Po = VcmIc1m/2 PD = VCCIC0 ， PC = PDPo C = Po/ PD图图 2-2-4负载特性负载特性 (2)过压区Re ，电流脉冲高度减小，凹陷加深，相应的 IC0、Ic1m 减小，结果使 Vcm 略有增加，Po、PD 减小，且 Po 比 PD 减小的慢，从而 C 略有增加，PC 略有减小。 Vcm = ReIc1m ， Po = VcmIc1m/2 PD = VCCIC0 ， PC = PDPo C = Po/ PD图图 2-2-4负载特性负载特性 (3)匹配负载 ReoptRe = Reopt 时，管子工作在临界状态， Po 最大， C 较大，PC 较小，放大器性能接近最佳。此时的 Re 称为谐振功放的匹配负载。 3讨论讨论(3)匹配负载 ReoptRe = Reopt 时，管子工作在临界状态， Po 最大， C 较大，PC 较小，放大器性能接近最佳。此时的 Re 称为谐振功放的匹配负载。 二、调制特性二、调制特性 两种调制特性：集电极调制和基极调制特性。两种调制特性：集电极调制和基极调制特性。 1集电极调制特性集电极调制特性 （ic-Vcc的关系）的关系）(1)含义VBB、Vbm 和 Re一定，放大器性能随 VCC 变化的特性。 载波载波 调制信号调制信号为谐振回路上的输出电压。为谐振回路上的输出电压。(2)(2)调制特性调制特性放大器放大器 VCC(t) 的变化范围内工作在过压状态。的变化范围内工作在过压状态。 欠压状态：随 VCC 减小，集电极电流脉冲高度略有减小，因而 IC0 和 Ic1m 也将略有减小，Vcm(= ReIc1m)也略有减小。 过压状态：随 VCC 减小，集电极电流脉冲的高度降低，凹深加深，因而 IC0、Ic1m、Vcm 将迅速减小。 (3) (3) 集电极调幅原理电路集电极调幅原理电路 图中：图中： 载波载波 调制信号调制信号为谐振回路上的输出电压。为谐振回路上的输出电压。 与谐振功放区别：集电极回路接入调制信号电压。图图 227集电极调幅电路集电极调幅电路令令 VCC(t) = VCC0 + v (t) 作作为为放放大大器器的的等等效效集集电电极极电电源源电电压压。若若要要求求 Vcm(t) 按按 VCC(t) 的的规规律律变变换换，根根据据集集电电极极调调制制特特性性，放放大大器器必必须须在在 VCC(t) 的的变变化化范范围围内内工工作作在在过压状态。过压状态。 2基极调制特性基极调制特性 图图 226基极调制特性基极调制特性(1)含义Vbm、VCC、Re 一定，放大器性能随 VBB 变化的特性。 (2)(2)调制特性调制特性放大器工作在欠压状态放大器工作在欠压状态当当 Vbm 一一定定，VBB ，iC宽宽度度、高高度度 ， IC0 Ic1m 、Vcm ，VCEmin ，(放放大大器欠压器欠压 过压。过压。)过过压压后后，随随 VBB ，iC 宽宽度度、高高度度 ，凹凹陷陷加加深深，IC0 和和 Ic1m、Vcm 均均增增加加缓缓慢慢，可认为近似不变。可认为近似不变。(3)(3)基极调幅原理电路基极调幅原理电路 图图 228基极调幅电路基极调幅电路 基极偏置基极偏置电压 使使 Vcm 按按 VBB(t) 的规律变化，放大器工作在欠压状态。的规律变化，放大器工作在欠压状态。三、放大特性三、放大特性图图 229放大特性放大特性1含义当当 VBB、VCC 和和 Re 一一定定，放放大大器器性性能能随随 Vbm 变变化化的特性。的特性。2特性特性固固定定 VBB，增增大大 Vbm 与与上上述述固固定定 Vbm 增增大大 VBB 的的情情况况类类似似，它它们们都都使使 iC 的的宽宽度度和和高高度度增增大大，放放大大器器由由欠欠压压进进入过压，图入过压，图 229(a)。谐振功放的放大特性谐振功放的放大特性(1)(1)谐振功放作为线性功放谐振功放作为线性功放图图 2210 (a) 线性功率放大器的作用线性功率放大器的作用为了使输出信号振幅 Vcm 反映输入信号 Vbm 的变化，放大器必须在 Vbm 变化范围内工作在欠压状态。(2) (2) 谐振功放作为振幅限幅器谐振功放作为振幅限幅器(Amplitude Limiter)(Amplitude Limiter)图图 2210 (b) 振幅限幅器的作用振幅限幅器的作用作用：将 Vbm 在较大范围内的变化转换为振幅恒定的输出信号。 特点：根据放大特性，放大器必须在 Vbm 的变化范围内工作在过压状态，或 Vbm 的最小值应大于临界状态对应的 Vbm 限幅门限电压。