四川信息职业技术学院 文本 高频功率放大器_高频电子技术项目二

川信息职业技孝李院 《高频电子技术》将品贵源共享谋 任务2.3 高频功率放大器 2.3.1。资讯准备 1.了解高领功率放大器的功能、类型、主要性能指标： 2。理解丙类谐振高频功率放大器基本电路的结构，工作原理，主要性能指标的计算方法 3。理解内类谐振高顿功率放大器的特性及其应川： 4。理解丙要谐振高频功率故大器的镜电电路及匹配网络的工作原理。放大器的调嘴及调整 方法： 5。了解集成宽带高顿功率放大器的工作原理及应用。 。资讯指南 壳讯内容 获取方式 1高嫩功率战大器的功能是什么？有进类型主要应用于什么地方？ 2.丙类前振高须功率故大基本电路的结构如何，怎样工作？ 3,内类都振高填功率益大罐有零些性指标，如何计算？ 读资串 上网： 4.丙类罐振高须功率故大塑的主要特性有影些？ www.grchina.com 5,当工作条件《（甚极偏置电正.售电级电正.电压负戴）变化 时，故大的工作状态考怎样交化？ wwwmc21st.com 6,除了发射机末级功率故大以外，丙类者振高频功车故大器还有进 童风压书 用途，怎样实现7 询问相关工作人员 7,内类高频功率做大州纯电路和匹配网络如何7 8.丙类渐振高频功率故大装的电路调请及测试技术如阿？ 9.集宽带高填功率监大的工作理及应用如何？ 导学村料 一，概述 高频功率放大器又称为射频功率放大器Radio Frequency Power Amplifier,广泛用于发射机， 高频加热装置和微波功率源等电子设答中。 www.scitc.com.cn 1/28 《高频电子技术》精品赏源共享课建授项目组

www.scitc.com.cn 1 / 28 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组 《高频电子技术》精品资源共享课 任务 2.3 高频功率放大器 2.3.1 资讯准备  任务描述 1．了解高频功率放大器的功能、类型、主要性能指标； 2．理解丙类谐振高频功率放大器基本电路的结构、工作原理、主要性能指标的计算方法； 3．理解丙类谐振高频功率放大器的特性及其应用； 4．理解丙类谐振高频功率放大器的馈电电路及匹配网络的工作原理、放大器的调谐及调整 方法； 5．了解集成宽带高频功率放大器的工作原理及应用。  资讯指南 资讯内容 获取方式 1．高频功率放大器的功能是什么？有哪些类型，主要应用于什么地方？ 阅读资料 上网： www.grchina.com www.mc21st.com 查阅图书 询问相关工作人员 2．丙类谐振高频功率放大器基本电路的结构如何，怎样工作？ 3．丙类谐振高频功率放大器有哪些性能指标，如何计算？ 4．丙类谐振高频功率放大器的主要特性有哪些？ 5．当工作条件（基极偏置电压、集电极电压、激励电压、负载）变化 时，放大器的工作状态将怎样变化？ 6．除了发射机末级功率放大以外，丙类谐振高频功率放大器还有哪些 用途，怎样实现？ 7．丙类高频功率放大器馈电电路和匹配网络如何？ 8．丙类谐振高频功率放大器的电路调谐及测试技术如何？ 9．集成宽带高频功率放大器的工作原理及应用如何？  导学材料 一、概述 高频功率放大器又称为射频功率放大器(Radio Frequency Power Amplifier)。广泛用于发射机、 高频加热装置和微波功率源等电子设备中

四川信息职业技术学乾 《高颜电手技本》籍品资源共享漂 1。功能 高颜功率放大器的主要作用是用小功率的高顿输入信号去控制高频功率放大器，将直流电源 侯给的能量转换为大功率高频能量输出。 2.类型 根据相对频带的宽窄不同，高频功率放大器可分为窄梦型和宽带型两大类，其特点如表231 所示。 表2-3-1高频功被的类型及特点 宽带功放 窄带功故 相对频带 01以上 小于0.01 负花类型 宽频带传输线变压器 LC谐振回路 黄谐难度 几乎不用调谐 复杂应用场合测谐因难 功放管工作状态 乙类、丙类减开关状态丁类 乙类、丙类成开关状态丁类 应用场合 雷达系统。功率合成 中波调幅广福 3。技术指标 对高频功率放大器的基本要求有三个：一是输出足够的功率：二是具有高效率的功率转换能 力：三是丰线性失真小。因此，与低频功率故大器相叙，高频功率做大器的主要技术番标也是输 出功率Po、效半、功率增益A· 若故大器输入信号功率为A,、直流电源供给的功率为A,放大器本身消耗的功率（又叫管耗》 为P则 输出功率 Po=P-P 2-3-1 效率 =Pa 2-3-20 功率增益 2-3- 4。分析方法 高频谐振功放与低频功放、小信号诺振放大器都有着某些相蚁之处，但也有一些不同于它们 的特点，表2-3-2列出了它们之间的主要区别。 www.scitc.com.cn 2/28 《高類电子技术》精品魔源共享课建设项目组

www.scitc.com.cn 2 / 28 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组 《高频电子技术》精品资源共享课 1．功能 高频功率放大器的主要作用是用小功率的高频输入信号去控制高频功率放大器，将直流电源 供给的能量转换为大功率高频能量输出。 2．类型 根据相对频带的宽窄不同，高频功率放大器可分为窄带型和宽带型两大类，其特点如表 2-3-1 所示。 表 2-3-1 高频功放的类型及特点 宽带功放 窄带功放 相对频带 0.1 以上 小于 0.01 负载类型 宽频带传输线变压器 LC 谐振回路 调谐难度 几乎不用调谐 复杂应用场合调谐困难 功放管工作状态 乙类、丙类或开关状态丁类 乙类、丙类或开关状态丁类 应用场合 雷达系统、功率合成 中波调幅广播 3．技术指标 对高频功率放大器的基本要求有三个：一是输出足够的功率；二是具有高效率的功率转换能 力；三是非线性失真小。因此，与低频功率放大器相似，高频功率放大器的主要技术指标也是输 出功率 PO、效率 η、功率增益 AP。 若放大器输入信号功率为 Pi、直流电源供给的功率为 PV、放大器本身消耗的功率（又叫管耗） 为 PT，则 输出功率 PO = PV − PT (2-3-1) 效率 V O P P  = (2-3-2) 功率增益 i O P P P A = (2-3-3) 4．分析方法 高频谐振功放与低频功放、小信号谐振放大器都有着某些相似之处，但也有一些不同于它们 的特点，表 2-3-2 列出了它们之间的主要区别

A四川信息职业技术学乾 《高颜电子技本》升品费源共享评 表2-32高频功故的类型及拜点 高顿小信諧振故大 高频功宰故大器 低频功率故大器 器 主要功能 功率放大 电匝放大 功率放大 通信发射机未级故 通信接牧机前置故 典型应用场合 音频功放 大 大 工作频率 30CkH广300WMH 300H7300MH7 20Hz 20kHz 功故管工作状态 丙类或丁类 甲类 甲乙类.乙类 宽带：传输线变压器 宽带：传输线变正器 电阻、变压器等 负载类型 窄带：C谐振回路 窄带：C谐振回路 非谐振负载 主要技术指标 P、A、n A、A、天化.d B、A、n 主要分析方法 图解法 等效法 计算法 值得注意的是，虽然低類功放工作频率柢，但相对频带根宽。因此不能采用谐振网络作为负 载。而只能采用电阻、变压器等丰谐影负载。为提高效率同时又要避免失真，功做管常工作在乙 类或甲乙类状老。高频功放虽然工作频率高，但相对频带却银窄如调幅广播电台的相对频带为 101一10数量级)，因此一般采用谐振网络作为负载，且常工作于丙类（甚至丁类）状态。 另外，虽然高频谐叛功率放大器和高類小信号蒂振傲大器的负载都是C谐振国路，但是由于 它们成大信号的大小不同，所以存在着较大的差别。小信号谐振放大器用于不失真地放大微到高 频信号，谐振负我的作用是抑制干扰信号。而高频谐叛功率放大器常工作在丙类诚丁类]状态， 谐振负载的作用是从失真的集电极电流脉冲中选出基波，滤除请波，从而得到不失真的输出电压。 而且正是由于其功故管工作在丙类状老，分析电路时一般采用图解法。 二、丙类诺振高频功率放大器的工作原理 1。基本电路与工作原理 丙类谐叛功率成大器是指功做管工作于丙类状态的高颊功率放大器，主要用于发射机中，电 路形式有中间级和输出级，中间领的基本电路如图2-31所示， 图中，、C为放大器的并联博叛回路（为电感L的规耗电阻），工作顿率一般调谐在输入信 号角频率他，上：V为集电极直流电源电压，作用是为功率故大器提供直流能量：'m为基极电 源电压，作用是确定合理的静志工作点，保证功放管工作在丙类状态。 www.scitc.com.cn 3/28 《高频电子技术》精品货源共享课建设项目组

www.scitc.com.cn 3 / 28 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组 《高频电子技术》精品资源共享课 表 2-3-2 高频功放的类型及特点 高频功率放大器 高频小信谐振放 大 器 低频功率放大器 主要功能 功率放大 电压放大 功率放大 典型应用场合 通信发射机末级 放 大 通信接收机前置 放 大 音频功放 工作频率 300kHz~300MHz 300kHz~300MHz 20Hz～20kHz 功放管工作状态 丙类或丁类 甲类 甲乙类、乙类 负载类型 宽带：传输线变压器 窄带：LC 谐振回路 宽带：传输线变压器 窄带：LC 谐振回路 电阻、变压器等 非谐振负载 主要技术指标 P0、AP、η Au、AP、fbw、Kr、dn P0i、AP、η 主要分析方法 图解法 等效法 计算法 值得注意的是，虽然低频功放工作频率低，但相对频带很宽，因此不能采用谐振网络作为负 载，而只能采用电阻、变压器等非谐振负载。为提高效率同时又要避免失真，功放管常工作在乙 类或甲乙类状态。高频功放虽然工作频率高，但相对频带却很窄(如调幅广播电台的相对频带为 10-2～10-3 数量级)，因此一般采用谐振网络作为负载，且常工作于丙类（甚至丁类）状态。 另外，虽然高频谐振功率放大器和高频小信号谐振放大器的负载都是 LC 谐振回路，但是由于 它们放大信号的大小不同，所以存在着较大的差别。小信号谐振放大器用于不失真地放大微弱高 频信号，谐振负载的作用是抑制干扰信号。而高频谐振功率放大器常工作在丙类(或丁类)状态， 谐振负载的作用是从失真的集电极电流脉冲中选出基波、滤除谐波，从而得到不失真的输出电压。 而且正是由于其功放管工作在丙类状态，分析电路时一般采用图解法。 二、丙类谐振高频功率放大器的工作原理 1．基本电路与工作原理 丙类谐振功率放大器是指功放管工作于丙类状态的高频功率放大器，主要用于发射机中，电 路形式有中间级和输出级，中间级的基本电路如图 2-3-1 所示。 图中，L、C 为放大器的并联谐振回路（r 为电感 L 的损耗电阻），工作频率一般调谐在输入信 号角频率 c 上； VCC 为集电极直流电源电压，作用是为功率放大器提供直流能量； VBB 为基极电 源电压，作用是确定合理的静态工作点，保证功放管工作在丙类状态

川信息职业技孝李院 《高频电子技术》将品贵源共享谋 为了使功放管工作在丙类状态，应使'小于管子的导通电压U-·即's<U,常取 '≤0，即V为负电源或不如基极电夏。显然，静态时功收管处于截止状态： CE VBB 图2-3-4丙类诺挥功率故大器 若功放管基极输入信号为余弦电压。即私，=U,©然/，则加在三极管发射销两端的电压 ='m+。=s+Ucos 234 若忽略'x对基极的反作用，测由管子的转移特性可以得到它的集电极电流，如图232 所示。 墨2一32再类调振功率被大器的韩移特性曲线 由于功放管工作在内类状态，故管子只在小率个周期内导通。而在大半个周期内截止，即号 通角20<180°或0<90°。8称为半导通角，简称导电角或通角。显然为余林冲被形。由于 01=8时。e刚好为零，成等于Ua·故'+Uc0s0之U·则 cose U-Vo 2-35 www.scitc.com.cn 4/28 《高频电子技术》精品赏源共享课建授项目组

www.scitc.com.cn 4 / 28 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组 《高频电子技术》精品资源共享课 为了使功放管工作在丙类状态，应使 VBB 小于管子的导通电压 Uon ，即 VBB  Uon ，常取 VBB  0 ，即 VBB 为负电源或不加基极电源。显然，静态时功放管处于截止状态。 C r V L uBE uCE ub uc VBB VCC iB iC + + + + 图 2-3-1 丙类谐振功率放大器 若功放管基极输入信号为余弦电压，即 u U t b bm c = cos ，则加在三极管发射结两端的电压 u V u V U t BE BB b BB bm c = + = + cos (2-3-4) 若忽略 VCC 对基极的反作用，则由管子的转移特性可以得到它的集电极电流 C i ，如图 2-3-2 所示。 ωt ωt -θ -θ θ θ ub VBB Uo n Ucm iCmax uBE O iC iC 图 2-3-2 丙类谐振功率放大器的转移特性曲线 由于功放管工作在丙类状态，故管子只在小半个周期内导通，而在大半个周期内截止，即导 通角 0 2  180 或 0   90 。 称为半导通角，简称导电角或通角，显然 C i 为余弦脉冲波形。由于 c t =  时， C i 刚好为零，或 be u 等于 Uon ，故 VBB +Ubm   Uon cos ，则 bm on BB U U −V cos  (2-3-5)

四川信息职业技求学乾 《高颜电手技本》籍品贵源共享漂 机据俏立叶级数的理论，周期性的集电极余弦电流账冲可分解为 ic =lco +id tic.+ict.. 2-3句 式中，I。为直流电流分量： a为基波分量：4=cos@: :为二次谐波分量：=/c0s21: i.为n次藩波分量：in=/cosmo!: 其中，各交流电流分量叛幅大小分别为 1o =icm 'a(0) Lm =lcmm a(0): Iomm =icmm a(0). 式中，←是。被形的脉冲幅度：a。()为余弦脉冲的分解系数。大小可根据余兹脉冲分解系数 查表求出。 由于输出LC谐振回路谐振于。·则它对的基波分量呈现很大阻抗R(R中己考虑了负载 的影响)，而对直流和各次谐波电流星现的阻抗根小，可近似看成复路。因此，c的各种成分中。 只有基被分量才能在C谐振回路两端产生压降。其值为 Me RI m cos ot =U cos0t 2-3-7刀 式中，U。=为输出LC话振国路两端〔基波作用)电压的振幅。可见，诺振回路具有从众 多电流分量中选取有用分量的作用，即选须作用。由于是自下面上地流过谐据日路，因此4，的 极性是上负下正，则 Ma='.-4,='.-U.cos@ 2-3-8 根据上述分析，可以面出丙类谐振功成的船g·、4。和红，的形被，如图233所示。 www.scitc.com.cn 5/28 《高频电子技术》精品魔源共享课建设项目组

www.scitc.com.cn 5 / 28 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组 《高频电子技术》精品资源共享课 根据傅立叶级数的理论，周期性的集电极余弦电流脉冲可分解为 ...... ......... iC = IC0 + i c1 + i c2 + + i cn + (2-3-6) 式中， c0 I 为直流电流分量； c1 i 为基波分量： i I t c cm c cos 1 = 1 ； c2 i 为二次谐波分量： i I t c cm 2c cos 2 = 2 ； cn i 为 n 次谐波分量： i I n t cn cmn c = cos 。 其中，各交流电流分量振幅大小分别为 ( ) I c0 = iC max  0  ； ( ) I cm1 = iC max 1  ； ( ) I cmn = iC max  n  。 式中， Cmax i 是 C i 波形的脉冲幅度；  ( ) n 为余弦脉冲的分解系数，大小可根据余弦脉冲分解系数 查表求出。 由于输出 LC 谐振回路谐振于 c ，则它对 C i 的基波分量呈现很大阻抗 R ( R 中已考虑了负载 的影响)，而对直流和各次谐波电流呈现的阻抗很小，可近似看成短路。因此， C i 的各种成分中， 只有基波分量才能在 LC 谐振回路两端产生压降，其值为 u RI t U t c cm c cm c cos cos = 1 = (2-3-7) 式中， Ucm = RI cm1 为输出 LC 谐振回路两端（基波作用）电压的振幅。可见，谐振回路具有从众 多电流分量中选取有用分量的作用，即选频作用。由于 C i 是自下而上地流过谐振回路，因此 c u 的 极性是上负下正，则 u V u V U t CE cc c cc cm c = − = − cos (2-3-8) 根据上述分析，可以画出丙类谐振功放的 BE u 、 B i 、 C i 、uCE 和 o u 的形波，如图 2-3-3 所示

A四川信息邢业技术学院 《高额电子技本》拜品费源共享评 0 2x 图2-小3各级电压电流的波形 2。功率关系 由式(236刮和式23)可得，直流功率 P -Vcclco 239 输出功率 2R 2-3-10 功战管功耗（管耗） P:=Py-Po 2-3-11 www.scitc.com.cn 6/28 《高频电子技术》精品货源共享课建设项目组

www.scitc.com.cn 6 / 28 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组 《高频电子技术》精品资源共享课 π 2 π ωt π 2 π ωt π 2 π ωt π 2 π ωt π 2 π ωt ub uBE Ub m 2 θ 2 θ iCmax Ub m icm iC , ic1 ic1 iC uC E uc Ucm O O O O O 图 2-3-3 各级电压和电流的波形 2．功率关系 由式(2-3-6)和式(2-3-7)可得，直流功率 V CC C0 P =V I (2-3-9) 输出功率 R U P I U I R cm O cm cm cm 2 2 1 1 2 1 2 1 2 1 = = = (2-3-10) 功放管功耗（管耗） PT = PV − PO (2-3-11)

(四川信息职业技求学院 《高频电子技术》将品贵源共享谋 效率 -Po=IU La-(0) n-pVlo 2 2-3-12 式中，风为话振负载，（为集电极电压利用系数。8(）为集电极电流利用系数。 3。倍频器 停频器是一种输出频率等于输入顿率整数倍的电路，广泛应用在发射机，频率合成器等电子 授备中。采用倍颜器可以降低爱射机主振器的顿率，有利于稳频，提高发射机的工作稳定性和扩 展发射机的被段。对于调類和调相发射机，采川信類器还可以加大频偏和相偏，从而加深调制度， 实现倍顿的方法主要有两种：丙类倍领器和参量倍顿器。 参量倍频器是利用变容二极管的结电容与外如电压的丰线性关系对输入信号进行非线性变 换，再由谐叛回落从中选取所需的n次请波分量，从而实现n倍频的，其工作频率可达100MH 以上。 丙类倍顿器是利用丙类功率政大器实现的，它是利用丙类谐叛功率政大器的输出谐振回路谐 振于n次谐被上，则谐振同路上获得的就是次谐被电压，在负载上得到的信号的顿率为输入信 号颜率的n倍，即实现了n信颜. 在这里需要指出的是：(1]集电极电流脉冲中包含的蒂波分量幅度总是随着的增大而迅速减 小。因此，倍频次数过高，倍频器的输出功率和效卓就会过低。(2]倍频器的输出请振日路需要滤 除高于子n和低于n的各汝分量。低于n的谐波分量畅度比有用的n次分量畅度大，不易滤除。因 此丙类倍颠器的工作顿率一般不超过几十兆林兹。 三、丙类谐振功率放大器的性能分析 经测试可知。若以放大器输入信号体■从心05从小到大变化为例，故大墨将呈现表2-33 所示的工作状志。 由表233可知，在输入信号心的作用下，功欧管将经历不同的工作区，放大器也将工作于 欠压、临界、过医等三种不同的状态。所请欠压状态，是指功放管导通时均处于成大区时，成大 器的工作状态：临界状态是指功管导通后，工作点达到临界饱和线时，放大器的工作状态：过 压状态则是指功放管导通后，工作点进入限和区时，放大器的工作状态。 表2小小偷入德号保由小到大变化时烛大器的工作状态 故大器工作状 山的大小 功放管工作区 功放管（的波形 态 4很小，以至<Ua 载止区 山逐渐增大使儿 导通并始终位于放大 余弦脉冲 欠压状态 www.scitc.com.cn 7/2这 《高频电子技术》精品赏源共享课建没项目组

www.scitc.com.cn 7 / 28 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组 《高频电子技术》精品资源共享课 效率 ( ) 2 1 2 1 1 0 1  g  V I U I P P CC C cm cm V O = = = (2-3-12) 式中，R 为谐振负载，ξ 为集电极电压利用系数， ( ) g1  为集电极电流利用系数。 3．倍频器 倍频器是一种输出频率等于输入频率整数倍的电路，广泛应用在发射机、频率合成器等电子 设备中。采用倍频器可以降低发射机主振器的频率，有利于稳频，提高发射机的工作稳定性和扩 展发射机的波段。对于调频和调相发射机，采用倍频器还可以加大频偏和相偏，从而加深调制度。 实现倍频的方法主要有两种：丙类倍频器和参量倍频器。 参量倍频器是利用变容二极管的结电容与外加电压的非线性关系对输入信号进行非线性变 换，再由谐振回路从中选取所需的 n 次谐波分量，从而实现 n 倍频的，其工作频率可达 100MHz 以上。 丙类倍频器是利用丙类功率放大器实现的，它是利用丙类谐振功率放大器的输出谐振回路谐 振于 n 次谐波上，则谐振回路上获得的就是 n 次谐波电压，在负载上得到的信号的频率为输入信 号频率的 n 倍，即实现了 n 倍频。 在这里需要指出的是：(1)集电极电流脉冲中包含的谐波分量幅度总是随着ｎ的增大而迅速减 小。因此，倍频次数过高，倍频器的输出功率和效率就会过低。（2)倍频器的输出谐振回路需要滤 除高于ｎ和低于ｎ的各次分量。低于ｎ的谐波分量幅度比有用的ｎ次分量幅度大，不易滤除。因 此丙类倍频器的工作频率一般不超过几十兆赫兹。 三、丙类谐振功率放大器的性能分析 经测试可知，若以放大器输入信号 ub = Ub mcosωct 从小到大变化为例，放大器将呈现表 2-3-3 所示的工作状态。 由表 2-3-3 可知，在输入信号 ub 的作用下，功放管将经历不同的工作区，放大器也将工作于 欠压、临界、过压等三种不同的状态。所谓欠压状态，是指功放管导通时均处于放大区时，放大 器的工作状态；临界状态是指功放管导通后，工作点达到临界饱和线时，放大器的工作状态；过 压状态则是指功放管导通后，工作点进入饱和区时，放大器的工作状态。 表 2-3-3 输入信号 ub 由小到大变化时放大器的工作状态 ub的大小 功放管工作区 功放管 iC的波形 放大器工作状 态 ub很小，以至 uBEUon 导通并始终位于放大 余弦脉冲 欠压状态

A四川信息职业技术学院 《高颜电手技本》籍品资源共享漂 导通并到达临界饱和 山继续蜡大 余弦球冲 临界状态 线 山继续蜡大 饱和区 凹顶余弦脉冲 过压状态 实际上，丙类诺振功率放大器的工作状态不但与Um有关，还与、：和负载电阻R有关。 工作状态不同，放大器的输出功率和管耗就不同，因此必须分析各种工作状态的特点，以及从 ,:和R的变化对工作状态的影响，即对丙类谐振功放的特性进行分析。由于功放管工作干 套线性状志，因此不能采用等效法，而需要仙助图解法《动态线)素分析各参数变化对工作状老 的影响， 1。放大器的动态线 图解法中，放大器的工作状态是根据，瞬时工作点在特性曲线上所处位置确定，为此 就要在输出特性曲线上作出交流负载线。 在非谐叛功放中〔如低顿功放)，由于交流负载为纯电阻，所以交流负载线为一直线，且集电 极电压与集电极电蓬被形相似。而谐戴功政的集电极负载是谐振回路，且集电极电压与集电极电 流的波形就然不问，因此其交流负载线己不是直线。而是一条曲线，一殿称为动态线，反映了谐 服功成工作点变化的轨迹，图解法中雷要用逐点指述法描绘。 (1)动态线的作法 因为工作状态是根据(：顺时工作点在特性曲线上所处位置确定，所以首先活将功放管 的输出特性曲线上的参变量转换成：并在从m、V、V:和R保持不变的情况下，假设仙，t 取不同的值，根据公式 Mr■'an+Ucosm I Mgr =Ve -U cos0t 可得对应的：和吹：值，从而确定输出特性曲线上的各个“动态点”，然后依次违接各个“动 态点”，就可得到动态线。如图234所示， www.scitc.com.cn 8/28 《高频电子技术》精品晓源共享课建设项目组

www.scitc.com.cn 8 / 28 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组 《高频电子技术》精品资源共享课 区 ub继续增大 导通并到达临界饱和 线 余弦脉冲 临界状态 ub继续增大 饱和区 凹顶余弦脉冲 过压状态 实际上，丙类谐振功率放大器的工作状态不但与 Ub m有关，还与 VBB、VC C和负载电阻 R 有关。 工作状态不同，放大器的输出功率和管耗就不同，因此必须分析各种工作状态的特点，以及 Ub m、 VBB、VCC 和 R 的变化对工作状态的影响，即对丙类谐振功放的特性进行分析。由于功放管工作于 非线性状态，因此不能采用等效法，而需要借助图解法（动态线）来分析各参数变化对工作状态 的影响。 1．放大器的动态线 图解法中，放大器的工作状态是根据(uB E，uCE)瞬时工作点在特性曲线上所处位置确定，为此 就要在输出特性曲线上作出交流负载线。 在非谐振功放中（如低频功放），由于交流负载为纯电阻，所以交流负载线为一直线，且集电 极电压与集电极电流波形相似。而谐振功放的集电极负载是谐振回路，且集电极电压与集电极电 流的波形截然不同，因此其交流负载线已不是直线，而是一条曲线，一般称为动态线，反映了谐 振功放工作点变化的轨迹，图解法中需要用逐点描述法描绘。 (1)动态线的作法 因为工作状态是根据(uB E，uC E)瞬时工作点在特性曲线上所处位置确定，所以首先需将功放管 的输出特性曲线上的参变量 ib转换成 uB E，并在 Ubm、VBB、VCC 和 R 保持不变的情况下，假设 ωct 取不同的值，根据公式 u V U t BE BB bm c = + cos u V U t CE cc cm c = − cos 可得对应的 uB E和 uC E 值，从而确定输出特性曲线上的各个“动态点”，然后依次连接各个“动 态点”，就可得到动态线，如图 2-3-4 所示

A四川信息邢业技术学院 《高额电于技本》拜品费源共享评 图2-3-4丙英高频诺振功南被大器的功迹线 各工作点的具体描绘步骤如下： ①确定·Vc、U.以、U.和导电角&的值： ②将t取不同的值，如0°、3、45、6、90°、1800等： ③当，s0时，功政管将导通，根据oe,ua确定工作点： ④当，2d时，功收管将截止，(-0，则点在横轴上，根据：确定工作点： ⑤将各工作点用光滑曲线依次连接起来，便得到放大器的动态线。 图2-34中，各工f作点的点如下， At=0P:功放管导通：-M+从n:幅值最大：比c从m·幅值最小， Pta0:功放管处于临界状态：-0，kr=Vec从，cosd. G:u90,功放管截止：=0，Vcr :w杠180，功放管藏止：=0，此=Wx+以m,幅值最大 (2)不同工作状态的动态线 如果保持Va,V,和以m不变，则政变Un(实际上是改变r)对谐振功放的动老线和工作 状态的影响如图2-35所示， 图中，由线①是放大器工作在欠压工作状态的动态线，由线②是放大器工作在峰界工作状 态的动态线，曲线③是放大器工作在过压工作状态的动态线。 在M、V、和山m不变的条件下，随着以n的增大，谐振功成的工作状态由欠压向临界、 过压状态变化。在欠压-临界状态，k为余弦脉冲，随着U的增大，k的宽度不变面幅度略有减 小：在过压状志下，e为顶部下凹的余弦波形，面着U。的增大，的宽度不变而下回加深，且幅 度减小。 由动老线分析可知：①动老线、政大器的工作状老与V,V、.和r的大小有关系：② 放大器工作在过压状志时，（波形会出现下凹。 www.scitc.com.cn 9/28 《高频电子技术》精品货源共享课建设项目组

www.scitc.com.cn 9 / 28 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组 《高频电子技术》精品资源共享课 ω t A B C D E F ω t iC -θ θ -θ θ c c i Cmax O O O uC E uc G H uBEmax uCEmin Ucm Vcc iC 图 2-3-4 丙类高频谐振功率放大器的动态线 各工作点的具体描绘步骤如下： ①确定 VBB、VCC、Ucm、Ubm、Uon和导电角 θ 的值； ②将 ωct 取不同的值，如 0 0、300、450、600、900、1800 等； ③当 ωct≤θ 时，功放管将导通，根据(uBE，uCE)确定工作点； ④当 ωct≥θ 时，功放管将截止，ic=0，则点在横轴上，根据 uC E确定工作点； ⑤将各工作点用光滑曲线依次连接起来，便得到放大器的动态线。 图 2-3-4 中，各工作点的特点如下： A:ωct=00；功放管导通；uBE=VBB+Ub m，幅值最大；uC E=VC C-Uc m，幅值最小。 F:ωct=θ；功放管处于临界状态；ic=0，uC E=VCC -Uc mcosθ。 G:ωct=900，功放管截止；ic=0，uCE=VCC。 H:ωct= 1800，功放管截止；ic=0，uC E=VCC +Ucm，幅值最大。 (2)不同工作状态的动态线 如果保持 VB B、VCC、和 Ub m 不变，则改变 Uc m（实际上是改变 R）对谐振功放的动态线和工作 状态的影响如图 2-3-5 所示。 图中，曲线①是放大器工作在欠压工作状态的动态线，曲线②是放大器工作在临界工作状 态的动态线，曲线③是放大器工作在过压工作状态的动态线。 在 VBB、VCC、和 Ubm 不变的条件下，随着 Uc m 的增大，谐振功放的工作状态由欠压向临界、 过压状态变化。在欠压-临界状态，iC 为余弦脉冲，随着 Ucm 的增大，iC 的宽度不变而幅度略有减 小；在过压状态下，iC为顶部下凹的余弦波形，随着 Uc m的增大，iC的宽度不变而下凹加深，且幅 度减小。 由动态线分析可知：①动态线、放大器的工作状态与 VBB、VCC、Ub m和 R 的大小有关系；② 放大器工作在过压状态时，iC波形会出现下凹

回川信息职业技孝李院 《高频电子技术》将品贵源共享课 c 740mV 720mV ① 680mV ② 640mV 45 +459 ①②③ 图2-35不可状态的功迹线 四、丙类谐振功宰放大器的特性 前述可知，丙类谐振功率放大器的特性受集电极回路谐振电阻风、集电极直流电源电压V: 基极电源电压V,和基极澄场电压根幅以。影响。下面我们通过分析某一物理量的变化对战大器 工作状态和输出信号的影响来分析放大器的特性。为了简单起见。这里仅介绍其影响，而不介绍 具体的分析过程。 1.负载特性 负载特性是指在、Mc和m不变到，放大器随R变化的特性。 ()工作状态的变化 随着R由小变大，放大器将由欠压状志向临界状态，过压状态依次麦亿，即先后经历欠压， 脑界、过压状态。 (2)(波形的变化 随着月由小变大，k的变化如图236所示，k波被形的宽度基本不变。 4 增火 图2-3-6←随配变化的特性 www.scitc.com.cn 10/28 《高频电子技术》精品货源共享课建设项目组

www.scitc.com.cn 10 / 28 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组 《高频电子技术》精品资源共享课 ① ② ③ ③ ③ ② ② ① ① 640mV 660mV 680mV 700mV 720mV 740mV A' A'' A''' ωt ωt O O O iC iC uC E uc -90° -90° +90° +90° +45° +45° -45° -45° 图 2-3-5 不同状态的动态线 四、丙类谐振功率放大器的特性 前述可知，丙类谐振功率放大器的特性受集电极回路谐振电阻 R、集电极直流电源电压 VCC、 基极电源电压 VBB 和基极激励电压振幅 Ubm 影响，下面我们通过分析某一物理量的变化对放大器 工作状态和输出信号的影响来分析放大器的特性。为了简单起见，这里仅介绍其影响，而不介绍 具体的分析过程。 1．负载特性 负载特性是指在 VBB、VCC和 Ubm不变时，放大器随 R 变化的特性。 (1)工作状态的变化 随着 R 由小变大，放大器将由欠压状态向临界状态、过压状态依次变化，即先后经历欠压、 临界、过压状态。 (2)iC波形的变化 随着 R 由小变大，iC的变化如图 2-3-6 所示，iC波形的宽度基本不变。 ωt O iC ωt O iC ωt O iC ωt O iC R增大 图 2-3-6 iC 随 R 变化的特性