第3章高頻功率放大器作用：高效率地輸出足夠大的信號功率。諧振功率放大器寬帶高頻功率放大器放大固定頻率信號或窄帶信號，LC諧振網絡作為負載，需調諧。

放大變換頻率的信號或寬帶信號，傳輸線變壓器作為負載，不需調諧。無線電發射機與超外差接收機的結構框圖第3章高頻功率放大器

諧振功率放大器的工作原理諧振功率放大器的特性分析諧振功率放大器電路

丁類諧振功率放大器

集成高頻放大器及其應用寬帶高頻功率放大器3.1諧振功率放大器的工作原理主要要求：

理解諧振功放的電路組成，掌握其工作原理掌握丙類諧振功放輸出功率、管耗和效率的計算集電極耗散功率3.1.1

基本工作原理一、放大器的工作狀態2θ2θ2θ甲類（θ＝180?）乙類（θ＝90?）丙類（θ<90?）諧振功率放大器通常選擇工作在丙類，效率高。二、諧振功放的電路組成三、諧振功放的工作原理VBB使放大器工作于丙類。

LC回路調諧于輸入信號的中心頻率，構成濾波匹配網絡。tuBEOVBBuBE(on)tiBOiBmaxtiCOIC0iCmaxic1ic2VCCuctuCEOtuBEOVBBuBE(on)tiCOiCmaxVCCuctuCEOiC為iCmax

時，uCE為uCEmin。ic不僅出現時間短，而且只在uCE很小的時段內出現，因此集電極損耗很小，功放效率較高。諧振功放工作原理小結：設置VBB<UBE(on)

，使晶體管工作于丙類；當輸入余弦信號時，集電極電流為余弦脈沖；將LC回路調諧在信號頻率上，可將余弦電流脈沖變換為不失真的余弦電壓輸出。iC+ui–RL+uCE–+

uBE

VCCVBBiB+uc–+––+LC

原理電路3.1.2

余弦電流脈沖的分解假設不考慮器件極間電容的影響，將轉移特性曲線折線化。

t

=

時，iC=0，則故iC可寫為又t

=0

時，iC=iCmax，由上式可得故可將iC表示為將iC展開為傅里葉級數…00.10.20.30.40.50.620406080100120140160180°n()3()2()0()1()g1()123.1.3

輸出功率與效率集電極電壓利用系數00.10.20.30.40.50.620406080100120140160180°n()3()2()0()1()g1()12

例圖示電路中，VCC=24V，Po=5W，=70o，

=0.9,

求功放的C、

PD、PC、iCmax和回路諧振阻抗Rp解：iC+ui–RL+uCE–+

uBE

VCCVBBiB+uc–+––+LC小結功率放大器的主要指標：輸出功率和效率功率放大器的工作狀態：丙類（效率最高）丙類功率放大器的負載：LC諧振網絡（消除諧波）（負載匹配）（3.3節）常用公式：3.2諧振功率放大器的特性分析主要要求：

理解諧振功放過壓、欠壓、臨界工作狀態的特點掌握丙類諧振功放的負載特性了解VCC、VBB

、Uim對諧振功放工作狀態的影響3.2.1

諧振功放的工作狀態與負載特性放大器工作狀態的分類：按晶體管導通時間分甲類（始終導通）乙類（半周導通）甲乙類（大半周導通）丙類（小半周導通）丙類諧振功放按晶體管是否進入飽和區分欠壓（不進入飽和區）過壓（進入飽和區）臨界（達到臨界飽和）一、諧振功率放大器的動態特性

諧振功率放大器的動態特性：當諧振功率放大器加上信號源及負載阻抗時，晶體管電流與電極電壓的關系曲線。

諧振功率放大器的動態特性指：晶體管內部特性與外部特性結合的特性，即為實際的放大器的工作特性。二、晶體管特性曲線的理想化及其特性曲線晶體管實際特性和理想折線

根據理想化原理晶體管的靜態轉移特性可用交橫軸于VD的一條直線來表示(VD為截止偏壓)。理想化折線（虛線）icgceb0VDic過壓區臨界線欠壓區ebec0(a)(b)gcr三、動態特性的作法(1)寫出和表達式(2)作出動態特性(3)畫出波形(4)根據圖進行討論1)欠壓工作狀態：集電極最大點電流在臨界線的右方，交流輸出電壓較低且變化較大。

在非線性諧振功率放大器中，常常根據集電極是否進入飽和區，將放大區的工作狀態分為三種：2)過壓工作狀態：集電極最大點電流進入臨界線之左的飽和區，交流輸出電壓較高且變化不大。3)臨界工作狀態：是欠壓和過壓狀態的分界點，集電極最大點電流正好落在臨界線上。四、欠壓、臨界和過壓工作狀態1、欠壓、臨界和過壓工作狀態VCCOuCEωtVCCucuCEminuCEmin=VCC

－UcmuCE=VCC

－uctiCO欠壓區tiCO過壓區tiCO臨界2、諧振電阻Re對集電極電流的影響(3)討論3、負載特性VCC、VBB、Vim不變時，放大器的工作狀態、電流、電壓和功率以及效率隨Re的變化而變化的關系。tiCORe放大器從欠壓→臨界→過壓。VCC、VBB、Vim不變時，，Im，，以及IQ基本不變。諧振功放的負載特性RPOIC0Ic1mUcm欠壓臨界過壓RPO欠壓臨界過壓PoPDPCcPC在回路阻抗很小時很大！因此，回路失諧大時易損壞功率管！臨界時Po最大，PC較小，效率較高，功放性能最佳。3.2.2

集電極電壓VCC

對工作狀態的影響

——集電極調制特性Re

、VBB、Vim不變，

VCC，放大器從過壓區→臨界→欠壓區。Re

、VBB、Vim不變時，，Im，，以及IQ基本不變。在VCC改變時，僅有Q點發生改變，且在橫軸上平行移動。欠壓過壓臨界ic1ic2ic3ic4ic5icebecVCC5VCC3VCC1VC1VC2VC3VC4VC5欠壓臨界過壓在欠壓區內，輸出電流的振幅基本上不隨VCC變化而變化，故輸出功率基本不變；而在過壓區，輸出電流的振幅將隨VCC的減小而下降，故輸出功率也隨之下降。VCC對高頻諧振功率放大器工作狀態的影響用作集電極調制電路時，工作于過壓區。集電極調制特性指的是：當Re、VBB、Vim不變時，Vcm隨VCC變化的特性。在VCC改變時，這個特性是晶體管集電極調幅的理論依據。從圖可以看出，在過壓狀態，VCC對Vcm才有較大的控制作用。集電極調制特性Re

、VCC、VBB恒定時，Vim使得集電極電流脈沖寬度和高度增大，放大器的工作狀態由欠壓進入過壓。3.2.3

Vim和VBB

對諧振功放工作狀態的影響Vim對放大器工作狀態的影響_

諧振功率從放大器的放大特性Vim對放大器工作狀態的影響

UimIUO欠壓臨界過壓IC0Ic1mUcmRP、VBB、VCC不變，Ucm隨Uim變化的特性稱為放大特性。用作線性放大器時，用于放大振幅按調制信號規律變化的調幅信號，為了使輸出信號振幅反應輸入信號振幅的變化，放大器應工作于欠壓狀態。若諧振功率放大器工作與振幅限幅器時，工作于過壓區，則成為限幅器。2.VBB對放大器工作狀態的影響——基級調制特性Re

、VCC、Vim恒定時，VBB使得集電極電流脈沖寬度和高度增大，增大使得其高度增加，因而使得IC0

和Ic1增大，使的vCEmin

減小，放大器的工作狀態由欠壓進入過壓。進入過壓狀態后，隨著VBB集電極電流脈沖寬度和高度增加，但凹陷也加深，此時，電流增大緩慢，可以近似認為不變。基級調制特性2.VBB對放大器工作狀態的影響——基級調制特性

VBBIUO欠壓臨界過壓UcmIc1mIC0Re

、VCC、Vim不變時，Vcm隨VBB變化的特性稱為基極調制特性諧振功放用作基極調制電路時，必須工作于欠壓區。例如：一個丙類諧振功率放大器，設計在臨界狀態，現發現所研制放大器的PO和效率均不能達到設計要求，則應該如何進行調整？如果說PO沒有達到設計要求，說明放大器并沒有工作在臨界狀態，而是工作在欠壓或者過壓狀態?？梢哉{整Re、VCC、Vim、VBB3.2.4

四個特性在調試中的應用Re放大器從欠壓→臨界→過壓。Re

、VBB、Vim不變，

VCC，放大器從過壓區→臨界→欠壓區。RP、VBB、VCC不變，

Vim

，放大器從欠壓→臨界→過壓小結丙類諧振功放按晶體管是否進入飽和區分:欠壓、過壓、臨界三種狀態。Re放大器從欠壓→臨界→過壓。PC在回路阻抗很小時很大！因此，回路失諧大時易損壞功率管！臨界時Po最大（匹配負載），PC較小，功放性能最佳。Re

、VBB、Vim不變，

VCC，放大器從過壓→臨界→欠壓。Re、VBB、VCC不變，

Vim，放大器從欠壓→臨界→過壓。Re、Vim、VCC不變，VBB

，放大器從欠壓→臨界→過壓。應用：諧振功放用作功放時，工作于臨界狀態；用作基極調幅電路時，必須工作于欠壓區；用作集電極調幅電路時，必須工作于過壓區；對Vim而言，工作于欠壓區時，可用作線性放大電路，工作于過壓區時，可用作限幅電路。3.3諧振功率放大器的電路組成主要要求：

了解諧振功放常用的直流饋電電路及其特點。掌握諧振功放中濾波匹配網絡的作用，了解其主要要求。3.3.1

高頻功率放大器的電路組成一、直流饋電線路無論是集電極電路還是基級電路，其饋電方式分為兩種：串聯形式和并聯形式，且都需遵循以下原則：諧振高頻功率放大器的工作狀態是由直流饋電電路確定的。高頻功放需要工作在丙類狀態，須有相應的直流饋電電路。直流饋電電路是指把直流電源饋送到晶體管各級電路，包含集電極饋電和基級饋電電路兩部分。3.3.1

高頻功率放大器的電路組成一、直流饋電線路饋電電路需遵循以下原則：1、直流電流Ico由VCC經管外電路饋送到集電極，應該沒有外電阻消耗能量，即為外電路對直流電流應呈短路，右圖為管外電路對直流來說等效電路饋電電路需遵循以下原則：3、高頻諧波不應該消耗功率，外電路對高頻諧波應呈短路，其等效電路為圖c2、高頻基波分量流Icm1coswt應該通過諧振回路，產生高頻輸出功率，因此高頻基波只應在諧振回路產生壓降，外電路其他部分對基波分量應呈短路，右圖為其等效電路一、集電極直流饋電電路+uCE–VCC–+LCLCCC1串饋電路+uCE–VCC+

–LCLCCC2CC1并饋電路滿足以上幾條原則的典型性饋電電路：串聯形式：電子器件、負載回路和直流電源三部分是串聯起來的。并聯形式：電子器件、負載回路和直流電源三部分是并聯起來的。一、集電極直流饋電電路+uCE–VCC–+LCLCCC1串饋電路+uCE–VCC+

–LCLCCC2CC1并饋電路

取值原則：LC>>Re、CC1、CC2>>ReL、C為負載回路；

LC為高頻扼流圈，對直流近似為短路，對高頻呈現大阻抗；CC1為旁路電容，作用是防高頻電流流過直流電源；

CC2為隔直電容，防止直流電流進入負載回路。直流電源VCC為什么一定要放在靠近“地”電位一端？+uCE––+LCLCCC1+uCE–+

–LCLCCC2CC1串饋電路并饋電路從工作原理角度：互換位置是可以的；+uc–+uc–VCCVCC從實際工作角度：互換位置是不允許的；原因：電源與地之間有一定的雜散電容，而且較大，換位后雜散電容將于負載回路并聯，稱為總電容的一部分，限制最高工作頻率，引起電路不穩。必須接地，這是電子線路中的一條基本原則。一、集電極直流饋電電路+uCE–VCC–+LCLCCC1+uCE–VCC+

–LCLCCC2CC1串饋電路并饋電路串饋電路特點：

LC回路接直流高電位，諧振元件不能直接接地。適用于工作頻率較高的電路；并饋電路特點：

LC回路接直流低電位，諧振元件能直接接地，易安裝。但LC

、CC1并聯于回路，其分布參數直接影響諧振回路的調諧，適用于頻率較低的電路。雖然串饋與并聯電路形式不同，但是輸出電壓都是直流電壓和交流電壓的疊加。二、基極饋電電路基級饋電電路也分為串聯饋電電路和并聯饋電電路。串聯電路并聯電路二、基極偏置電路

欲使晶體管工作于丙類，基極應加反向偏壓或小于UBE(on)的正向偏壓。+

–VBBIB0RBCBLBIB0LB+

–+VCCRB1CBLBRB2VBB自給偏置電路分壓式基極偏置電路利用IB0流經RB產生偏壓電壓：VBB=－IB0RB調節RB

，可調節反偏電壓大小。利用LB中的固有直流電阻獲得偏置電壓在實際電路中，VBB不是用電池獲得，因此通常用上述圖的方法產生VBB。A圖，從耦合電容耦合到基級的輸入是純交流，當其振幅超過導通電壓后，晶體管導通，產生余宣脈沖，其中包含直流分量從發射級經偏置電阻Rb流向基級，在Rb上產生所需要的負偏壓。B圖，利用基級電流中包含的直流分量在基區體電阻上產生的壓降設置所需要的負偏壓，優點，電路簡單，缺點，體電阻數值小，且不穩定，一般只在需要小的壓降時采用。C圖，實質是直流電流反饋，電流中的高頻經旁路電容濾掉，只有直流成分在Re上產生壓降。+

–VBBIB0RBCBLBIB0LB自給偏置電路自給偏置效應自給偏置電路中，未加輸入信號時iB=0，則偏置電壓也為零。當輸入信號幅度加大時，iB脈沖增大，則直流分量IB0也增大，反向偏壓隨之增大。這種偏置電壓隨輸入信號幅度而變化的現象稱為自給偏置效應。+

–+VCCRB1CBLBRB2VBB分壓式基極偏置電路

由于自給偏壓效應，圖中基極偏置電壓動態值要比靜態值小。小結諧振功率放大器直流饋電電路：集電極：串饋、并饋基極：自給偏壓（只產生反偏壓）、分壓式3.4丁類諧振功率放大器主要要求：

了解丁類諧振功放的工作原理一、提高功放效率的方法提高功放效率的方法：tuBEOVBBuBE(on)tiCOiCmaxVCCuctuCEO1.減小θ2.減小iCuC