Chapte4高频功率放大器.ppt

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1、Chapte4高频功率放大器,1、舟遥遥以轻飏，风飘飘而吹衣。2、秋菊有佳色，裛露掇其英。3、日月掷人去，有志不获骋。4、未言心相醉，不再接杯酒。5、黄发垂髫，并怡然自乐。,Chapte4高频功率放大器Chapte4高频功率放大器1、舟遥遥以轻飏，风飘飘而吹衣。2、秋菊有佳色，裛露掇其英。3、日月掷人去，有志不获骋。4、未言心相醉，不再接杯酒。5、黄发垂髫，并怡然自乐。4.1概述4.2谐振功率放大器的工作原理4.3晶体管谐振功率放大器的 折线近似分析法4.4晶体管功率放大器的高频特性4.5高频功率放大器的电路组成Chapter4 谐振功率放大器4.6 晶体管倍频器1、使用谐振功率放大器的目的放

2、大高频大信号使发射机末级获得足够大的发射功率。2、功率信号放大器使用中需要解决的两个问题：高效率输出高功率输出联想对比：谐振功率放大器与高频小信号谐振放大器；谐振功率放大器与低频功率放大器；4.1概述,20世纪已经成为历史，站在新世纪的起跑线上，推进我国教育事业的现代化进程正越来越急切地触动着我们的思绪，同时它也正在实践中引领着我们去架设通向未来教育的桥梁。“在发展战略上，用教育信息化拉动教育现代化,实现教育的可持续发展,促进教育发展的新的再跨越”。农村小学应充分运用现代教育技术，促进与现代教育不相适应的教育模式改革。一、重队伍建设，努力实现“硬件”与“软件”的和谐发展。（一）加强教师队伍的培

3、训。一是现代教育新理念的培训，因为现代化设施仅仅是一种工具，如果理念没有更新，其效果只能是“新瓶”装“老酒”。有一位教育哲学家曾经说过，“现代教育技术包含了两个内容，一是现代教育技术本身，一是现代教育技术的使用。”现代教育技术，即计算机及其网络的使用应是一种现代教育理念指导下的使用。为此教师应该保持一种敏感度、敏锐心，能主动抓住技术的变化趋向。教师还应该抱有一种生成感、历史感，他们不仅要能感知到技术最新变化的趋向，更应该能横向、纵向地梳理出技术发展的脉络，及时地把握住技术科学进而是时代变化的走向与内在精髓。二是计算机技术的培训，保证每一位老师都能熟练操作和运用计算机进行教学。三是有助于教育教学

4、的应用软件操作培训，如Photoshop、Flash、Authorware、Powerpoint等。四是学校网络系统和教学资源的使用培训，确保每位教师能熟练运用校园网系统和教学资源库服务于教育教学。（二）加强硬件配套建设。由于从2001年开始实施“校校通”工程，我省的每所学校都配备了“三机一幕”，建成了校园网，开通了互联网。目前，农村小学基本上有教师电子备课室、计算机室、多媒体教室、电子音像阅览室。有的学校教室里还配备了由电脑、展示仪、VCD、大屏幕电视组成的电教平台，实现了局域网、电视网与国际互联网三网合一，短期内实现了办公、教学、管理网络化。（三）建站建库，实现信息网络化。一是在互联网上建

5、立学校门户网站，二是在校园网上建立教学资源库，三是在校园网上用博客建立师生内部交流平台，四是建立学校数字化档案库和数字化管理系统，主要使用的是Spirit数字化管理平台，五是建立师生主题网站和班级博客。（四）强化管理，实现网络管理制度化。首先，强化管理、规范制度，明确各职能部门和人员岗位职责，制订全体成员信息技术考核指标和评估、奖惩办法。其次，加强校园网硬件平台的日常维护，保证校园网络畅通，使设备使用效率得到最大限度发挥。另外，还必须制订师生联网安全保护管理条例，规范师生上网行为。二、抓教育质量，努力实现“信息技术”与“学科课程”的有效整合。（一）创设情景，激发学生学习兴趣。学习本身是一种艰苦

6、的思维活动。兴趣是启动思维的主要动力，是智能和心理发展的催化剂。心理学认为，兴趣是有外界事物的刺激而引起的一种情绪状态，是积极探索某种事物的认识倾向。学生一旦对学习发生强烈的兴趣，就会激发其内在的学习欲望和学习动机，就会聚精会神，其乐融融。在教学过程中，要充分调动学生的积极性，重视学生的“情绪生活”，设法创造一个愉快的生动活泼的学习气氛。多媒体课件的最大优点在于声情并茂的情境、生动形象的视频效果，强烈的震撼了学生的心灵，激发了学生的情感，使他们从中受到教育，从而达到“动之以情，晓之以理”。（二）化抽象为直观，促进学生理解知识。小学生生活知识面窄，感性知识少，抽象思维不强，整合多媒体可以使抽象的

7、知识具体化，给学生身临其境的感觉，缩短学生掌握知识的过程，最后达到省时高效的目的。（三）掌握教学重点，突破教学难点。我们知道小学生的思维是从以具象思维为主要形式，向以抽象思维为主要形式过渡的。这种过渡是儿童思维发展的质的飞跃。但因为小学生抽象思维能力的局限性，往往成为小学生学习的难点。而计算机辅助教学，能比较容易地解说清楚一些不易辨别的语音、深奥难懂的词意、难以演示的实验、不易理解的科学规律等。特别是在创设生活情景时使用，因为问题源于观察，来自于生活实际，能很好的找到具象思维和抽象思维的切合点，从而有效的突破难点。（四）培养学生综合分析问题的能力。教师主要在于引导学生求得知识，也就是引导学生自

8、己去发现问题、解决问题。在教学中，教师可以充分利用多媒体这一优势，把根据教学内容、教学目标和学生的认知结构等创设的教学情境，设置的相关问题，提出的各种假设都装入多媒体教学程序中，引导学生寻求解决问题的思路和方法。学生在学习过程中，可以根据计算机的提示积极地分析问题、解决问题，并在这些学习过程中不断地发现和掌握规律。这有利于提高学生分析判断、逻辑思维、钻研求知、解决问题等能力。（五）联系实际，关注热点。教育教学必须紧扣时代脉搏，关注社会热点、焦点问题，密切联系社会实际和学生实际。利用多媒体课件，能够更好地体现这些特点。教师可以借助多媒体手段，通过光盘的截取、网页的下载、动画的制作等方法收集最新最

9、适用的资料，也可以与当地业务部门联系，用典型的和学生身边的事例、乡土材料来说明教材中的基本原理、基本理论，效果则会更好，学生更容易接受。三、农村关于教育信息化的理性认识。目前，在农村推进教育信息化，对学校管理、人才队伍的培养、教育模式的改革影响较大，总体运行较好，但也存在一些问题。主要表现是：1.部分学校校长管理理念落后，对现代信息技术陌生，不适应教育发展的新形势和新要求，对如何引领和开发教育信息化更是束手无策。2.少数老师知识老化，观念落后，不善学习，仍然习惯于传统的教学方式和手段，不想、也不会利用现代教学手段。部分老师年龄偏大，还有的是民转公教师，无论是知识水平还是教育观念都远远跟不上教育

10、发展的要求。3.少数学校缺少技术骨干，不能充分发挥现代信息技术的资源优势。综上所述，我们认为，农村学校推进教育信息化建设，是改变农村学校薄弱环节，缩小城乡教育差距，实现教育平等最有效的途径，也是最便捷的途径。国家实施现代远程教育工程，各级政府重视，学校欢迎，群众拥护，是一件为民办实事的民心工程，对改变我国农村教育现状具有划时代的意义，国家应加大投资力度，加快发展的步伐。但除搞好硬件建设外还必须作好以下几个方面的工作。1.加强师训工作。目前在师训这一环节还远远不够，应该分类分级培训。要把技术培训与教育理论的培训结合在一起，首先解决“道”，然后再解决“术”；对校长的培训重在“道”，对技术骨干的培训

11、重在“术”，对一般教师重在如何应用。2.加强科研，积极开展基于现代信息技术条件下教育教学的新理论、新模式、新方法、新手段的探索。3.加快教育软件资源的开发，解决教师的技术“瓶颈”问题，实现教师应用“零”技术。4.加大优质教育资源的开发，并且在建立优质教育资源的过程中不能全国统一标准，统一模式。不同地区（比如东部和西部）、不同层次的学校（如城市和农村），应该有不同的内容。这样的资源更具有针对性，更有利于实现资源共享。农村小学教育信息化的建设任重而道远，但也只有在教学过程中广泛运用现代教育技术，才能更有效地促进学生的智慧潜能教育、心理素质教育、公民意识教育和现代意识教育。所以说把现代教育技术真正渗

12、透到整个教育体系之中，教育才能真正实现其现代化的使命，培养出更多的高素质人才和未来知识密集型劳动者，也才能真正体现现代教育技术本身教育功能和自身价值。从语文教学的优良传统和成功经验上看,只有围绕个性化特点来思考、来探索,才能更好地表现语文教学的创意和魅力。反而在初中语文教学活动中,最难的莫过于作文教学,对于作文课.往往是教师感到难教,学生感到难学。传统的作文教法不仅教师不适用,也不利于学生的作文写作.所以要实施个性化作文教学,优化作文生态,创设宽松环境,让学生学会体验和感悟生活,广泛积累,创作个性化作文。一、创设情境,激发兴趣,提高水平 语文教学是一个开放的教学体系,既要加强学生阅读的指导,又

13、要培养学生写作的兴趣。阅读是写作的基础,写作是表达,又得益于阅读,两者密不可分。作为人师,必须对学生循循善诱,及时鼓励,活跃课堂气氛,设计多种多样的方法激发学生写作的热情,逐步培养学生写作的兴趣。写作是运用语言文字进行表达和交流的重要方式,是认识世界、认识自我,进行创造表达的过程。所以写作重在培养学生的写作兴趣和自信心。学生写作时不免产生畏难心理。为了消除学生这种心理,鼓励学生自由写话可为学生的写作思维提供一种更为自由轻松的环境氛围,也可激发学生的写作灵感,为他们的写作思维的发展铺设桥梁通道,更利于教师对学生的写作水平有所了解。平时坚持要求学生写日记,有话则长,无话则短,培养学生经常练笔的习惯

14、,让学生关心身边的人和事,积累写作素材,时间久了,学生就自然而然爱上写作了。有了兴趣,学生就会主动地寻找写作素材,并能自觉地克服困难,解决问题,使每一个学生都有话可说,尽情倾吐,人人都能从中获得一份发现的快乐,这样,悟出的写作之道再用于实践,其效果不言而喻。这种“乐教乐学”的教育理念给了我们攀登最高境界的阶梯。总之,作文教学作为语文教学的一个常新话题,教无定法。“路漫漫其修远兮,吾将上下而求索”,我愿与同仁共勉,努力为“新课程”的完美开展添砖加瓦。让充满着思想和智慧的火花,在我们语文课堂上闪现吧!二、鼓励创新,持续写作兴趣 写作是学生的个性化行为,应让学生在积极主动的思维和运用文字表达中,加深

15、体验,张扬个性,有所感悟,获得某种启迪,享受成功的乐趣。当前,学生生活中出现了“三大三小”现象.即“生活的欲望越来越大,心灵的空间越来越小;住房的空间越来越大,生活的空间越来越小;外来的压力越来越大,内在的动力越来越小。”为此,我注重开发课程资源,为学生组织丰富多彩的语文学习活动,丰富他们的生活积累和语言积累。教师要珍爱学生独特的感受、体验和见解。提倡学生多角度、有创新地写作。教学中我们可鼓励学生大胆的思考,写出他们对生活的一些独特感受见解。还要非常重视学生词汇的积累,指导他们树立图书馆意识。走进图书馆读书记笔记,积累佳句美文、成语俗语、阅读和写作的方法,为作文中的应用做好充分准备,使许多学生

16、能“下笔如有神”。基于此,写作教学首先要摒弃传统的“高、难、偏”的做法,提倡学生练写随笔。因为随笔这种文体,不拘形式,不受内容限制,有话则长,无话则短,很容易引起学生的兴趣,有利于引导他们主动写作状态,使他们写出”张扬个性,感情真实“的文章来。其次,注重培养学生自己的写作意识,尊重学生个体差异,激励学生选择适合自己的写作方式。只有这样,才能大面积提高写作水平,培养学生的创造思维和创新精神,真正享受到写作的乐趣。三、指导学生广泛阅读,获取大量信息从而提高学生写作能力 阅读是写作的基础,是获取写作范例的重要途径。“读书破万卷,下笔如有神”“劳于读书,逸于作文”这是前人在读写实践中总结出来的经验。读

17、书是吸收、积累的过程,思想、素材、感受以至语言的表达方法都在不知不觉中储存起来。例如学生在写作考场作文时不妨依据考前训练的作文类型或自己阅读过的优秀习作加以“改头换面”,并依据作文要求加以丰富充实。这样做一则可以减少时间不足,心理影响等不利因素的影响,而有所发挥创造;二则可以通过模拟优秀习作,将文章的文题思想、艺术情趣等方面体现出来,从而发挥出自己较为出色的写作水平。当今社会是信息的社会,每时每刻都有很多信息通过各种媒介在流动着。而当代中学生的生活阅历较浅,因而就须每天阅读,贮存信息,造成一种势能,使胸中有故事。把阅读获得的信息转化为创造能力,从而产生不吐不快的写作欲望。因此,指导学生观察生活

18、,加大阅读,说出自己想说出的话,反复练习,学生的写作能力是可以提高的。四、恰到好处地讲评鼓励,让学生感到成功的喜悦 学生有了写作的欲望,想写、乐写,这种可贵的积极性教师尤其要给予保护。我们在平时进行写作训练教学时,不妨鼓励学生大胆说出或写出自己曾经见到过与此相类似的作文题目或题材。在作文讲评时,即使是“三言两语”的“流水帐”,教师也不求全责备,只要有一个成语用得好,一句话写得好,就耐心地用红笔圈上,写上鼓励的话语。学生在进行作文要求创作时必然会对曾见过的优秀习作会潜移默化地加以应用、模拟创设生成,从而为自己的写作服务。同时,教师还应指导学生在小组中互相评价,取长补短。讲评课上,让优等生朗读自己

19、的好作文;让中等生讲述自己的好段落;让差生来读读自己的好句子好词语。我千方百计地让学生看到成绩,看到希望,感到写作文不是“难于上青天”。大大增强学生对作文的兴趣和信心。五、总结 学生写作能力的提高不是一朝一夕就能办到的,要靠广大师生的共同努力,真正做到教与学互动,师与生互动,使学生乐于表达,敢于表达,更重要的是学会有创意地表达,只要我们牢固地树立语文教学观,确立学生发展观,努力拓宽作文教学的时空,坚决贯彻自主学习的精神,就能赋予作文教学新的活力,谱写作文教学的新篇章。,4.1概述,4.2谐振功率放大器的工作原理,4.3晶体管谐振功率放大器的 折线近似分析法,4.4晶体管功率放大器的高频特性,4

20、.5高频功率放大器的电路组成,Chapter4 谐振功率放大器,4.6 晶体管倍频器,1、使用谐振功率放大器的目的放大高频大信号使发射机末级获得足够大的发射功率。2、功率信号放大器使用中需要解决的两个问题：高效率输出高功率输出联想对比：谐振功率放大器与高频小信号谐振放大器；谐振功率放大器与低频功率放大器；,4.1概述,3、谐振功率放大器与小信号谐振放大器的异同之处,相同之处：它们放大的信号均为高频信号，而且放大器的负 载均为谐振回路。,不同之处：激励信号幅度大小不同；放大器工作点不同；晶体管动态范围不同。,谐振功率放大器波形图,小信号谐振放大器波形图,小信号谐振放大器波形图,2c是在一周期内的

21、集电极电流流通角，因此，c可称为半流通角或截止角(意即t=c时，电流被截止)。为方便起见，以后将c简称为通角,2c,谐振功率放大器波形图,2c,共同之处:都要求输出功率大和效率高。不同之处：工作频率与相对频宽不同；放大器的负载不同；放大器的工作状态不同。功率放大器实质上是一个能量转换器，把电源供给的直流能量转化为交流能量，能量转换的能力即为功率放大器的效率。功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率,4、高频功率放大器与低频功率放大器的异同之处,5、工作状态：,功率放大器一般分为甲类、乙类、甲乙类、丙类等工作方式，为了进一步提高工作效率还提出了丁类与戊类放大器。,谐振功率放大器通常工作于丙类工作

22、状态，属于非线性电路,谐振功率放大器通常用来放大窄带高频信号,其工作状态通常选为丙类工作状态(c90)，为了不失真的放大信号，它的负载必须是谐振回路。非谐振功率放大器可分为低频功率放大器和宽带高频功率放大器。低频功率放大器的负载为无调谐负载，工作在甲类或乙类工作状态；宽带高频功率放大器以宽带传输线为负载。谐振功率放大器的分析方法：图解法，解析法,1、原理电路,谐振功率放大器的基本电路,(1)晶体管的作用是在将供电电源的直流能量转变为交流能量的过程中起开关控制作用。,(2)谐振回路LC是晶体管的负载,(3)电路工作在丙类工作状态,外部电路关系式：,晶体管的内部特性：,4.2谐振功率放大器的工作原

23、理,根据晶体管的转移特性曲线可得：,谐振功率放大器转移特性曲线,故得：,必须强调指出：集电极电流ic虽然是脉冲状，但由于谐振回路的这种滤波作用，仍然能得到正弦波形的输出。,12,谐振功率放大器中各部分电压与电流的关系,（a）,2、电流与电压波形：,(,b),1.iC 与vBE同相，与vCE反相；,2.iC 脉冲最大时，vCE最小；,3.导通角和vCEmin越小，Pc越小；,高频功率放大器中各部分电压与电流的关系,LC回路能量转换过程,回路的这种滤波作用也可从能量的观点来解释。,回路是由L、C二个储能元件组成。,当晶体管由截止转入导电时，由于回路中电感L的电流不能突变，因此，输出脉冲电流的大部分

24、流过电容C，即使C充电。充电电压的方向是下正上负。这时直流电源VCC给出的能量储存在电容C之中。过了一段时间，当电容两端的电压增大到一定程度(接近电源电压)，晶体管截止，电容通过电感放电，下一周期到来重复以上过程。,由于这种周期性的能量补充，所以振荡回路能维持振荡。当补充的能量与消耗的能量相等时，电路中就建立起动态平衡，因而维持了等幅的正弦波振荡。,3、LC回路的能量转换过程,4、谐振功率放大器的功率关系和效率,功率放大器的作用原理是利用输入到基极的信号来控制集电极的直流电源所供给的直流功率，使之转变为交流信号功率输出去。,有一部分功率以热能的形式消耗在集电极上，成为集电极耗散功率。为了表示晶

25、体管放大器的转换能力引入集电极效率c,P=直流电源供给的直流功率；Po=交流输出信号功率；Pc=集电极耗散功率；,根据能量守衡定理：,故集电极效率：,由上式可以得出以下两点结论：,如果维持晶体管的集电极耗散功率Pc不超过规定值，那么提高集电极效率c，将使交流输出功率Po大为增加。谐振功率放大器就是从这方面入手，来提高输出功率与效率的。,1)设法尽量降低集电极耗散功率Pc，则集电极效率c自然会提高。这样，在给定P=时，晶体管的交流输出功率Po就会增大；,如何减小集电极耗散功率Pc,可见使ic在vCE最低的时候才能通过，那么，集电极耗散功率自然会大为减小。,晶体管集电极平均耗散功率：,故：要想获得

26、高的集电极效率，谐振功率放大器的集电极电流应该是脉冲状。导通角小于180，处于丙类工作状态。,谐振功率放大器工作在丙类工作状态时c90，集电极余弦电流脉冲可分解为傅里叶级数：,直流功率：,输出交流功率：,Vcm-回路两端的基频电压 Icm1-基频电流Rp-回路的谐振阻抗,放大器的集电极效率：,集电极电压利用系数:,为通角c的函数；c越小g1(c)越大,波形系数:,越大(即Vcm越大或vcEmin越小)c越小,效率c越高。因此，丙类谐振功率放大器提高效率c的途径为：1、减小c角；2、使LC回路谐振在信号的基频上，即ic的最大值应对应vcE的最小值。,放大高频大信号,属于非线性工作状态；基极偏置为

27、负值,半通角c90，即丙类工作状态；电流脉冲是尖顶余弦脉冲；负载为LC谐振回路。,故谐振功率放大器的工作特点：,4.3.1折线法,所谓折线法是将电子器件的特性曲线理想化，用一组折线代替晶体管静态特性曲线后进行分析和计算的方法。工程上都采用近似估算和实验调整相结合的方法对高频功率放大器进行分析和计算。折线法就是常用的一种分析法。对谐振功率放大器进行分析计算，关键在于求出电流的直流分量Ic0和基频分量Icm1。,4.3谐振功率放大器的折线近似分析法,折线分析法的主要步骤：,1、测出晶体管的转移特性曲线ic vBE及输出特性曲线ic vCE，并将这两组曲线作理想折线化处理。2、作出动态特性曲线。3、

28、根据激励电压vb的大小在已知理想特性曲线上画出对应电流脉冲ic和输出电压vc的波形。4、求出ic的各次谐波分量Ic0、Ic1、Ic2由给定的负载谐振阻抗的大小，即可求得放大器的输出电压、输出功率、直流供给功率、效率等指标。,晶体管实际特性和理想折线,根据理想化原理晶体管的静态转移特性可用交横轴于VBZ的一条直线来表示(VBZ为截止偏压)。,由上图可见，根据理想化原理，在放大区,集电极电流只受基极电压的控制,与集电极电压无关;在饱和区，集电极电流只受集电极电压的控制，而与基极电压无关。,4.3.2晶体管特性曲线的理想化及其特性曲线,则临界线方程可写为 ic=gcrvCE(2)gcr为临界线的斜率

29、,则转移特性方程可写为 ic=gc(vBEVBZ)(vBEVBZ)(1),gc-转移特性方程的斜率,式(1)和(2)是折线近似法的基础，应很好地掌握。,在非线性谐振功率放大器中，常常根据集电极是否进入饱和区，将放大区的工作状态分为三种：,1)欠压工作状态：集电极最大点电流在临界线的右方，交流输出电压较低且变化较大。,2)过压工作状态：集电极最大点电流进入临界线之左的饱和区，交流输出电压较高且变化不大。,3)临界工作状态：是欠压和过压状态的分界点，集电极最大点电流正好落在临界线上。,当晶体管特性曲线理想化后，丙类工作状态的集电极电流脉冲是尖顶余弦脉冲。这适用于欠压或临界状态。,尖顶余弦脉冲,晶体

30、管的内部特性为：,它的外部电路关系式,ic=gc(vBEVBZ)(1),vBE=VBB+Vbmcost(2),vCE=VCCVcmcost(3),将式(2)代入式(1)，得 ic=gc(VBB+VbmcostVBZ)(4)当t=c时，ic=0，代入上式得 0=gc(VBB+VbmcoscVBZ)(5)即,4.3.3集电极余弦电流脉冲的分解,(6),因此，知道了Vbm、VBB与VBZ各值，c的值便完全确定。将式(4)与式(5)相减，即得 ic=gcVbm(costcosc)(7)当t=0时，ic=ic max，因此 ic max=gcVbm(1cos c)(8),将式(7)与式(8)相除，即得,

31、或,式(9)即为尖顶余弦脉冲的解析式，它完全取决于脉冲高度ic max与通角c。,(9),若将尖顶脉冲分解为傅里叶级数,由傅里叶级数的求系数法得,其中：,尖顶脉冲的分解系数,尖顶脉冲的分解系数,当c120时，Icm1/icmax达到最大值。在Ic max与负载阻抗Rp为某定值的情况下，输出功率将达到最大值。这样看来，取c=120应该是最佳通角了。但此时放大器处于甲级工作状态效率太低。,右图可见：,尖顶脉冲的分解系数,：,波形系数,由曲线可知：极端情况c=0时，,此时=1，c可达100%,因此，为了兼顾功率与效率，最佳通角取70左右。,由于,1.谐振功率放大器的动态特性,晶体管的静态特性是在集电

32、极电路内没有负载阻抗的条件下获得的。如，维持基极电压eb不变，改变集电极电压ec，就可求出icec静态特性曲线族。如果集电极电路有负载阻抗，则当改变eb使ic变化时，由于负载上有电压降，就必然同时引起eC的变化。,4.3.4谐振功率放大器的动态特性与负载特性,高频放大器的工作状态是由负载阻抗Rp、激励电压vb、供电电压VCC、VBB等4个参量决定的。如果VCC、VBB、vb 3个参变量不变，则放大器的工作状态就由负载电阻Rp决定。此时，放大器的电流、输出电压、功率、效率等随Rp而变化的特性，就叫做放大器的负载特性。所谓动态特性是和静态特性相对应而言的，在考虑了负载的反作用后，所获得的vCE、v

33、BE与ic的关系曲线就叫做动态特性。,当放大器工作于谐振状态时，它的外部电路关系式为,vBE=VBB+Vbmcost,vCE=VCCVcmcost,消去cost可得，,vBE=VBB+Vbm,另一方面，晶体管的折线化方程为,ic=gc(vBEVBZ),得出在icvCE坐标平面上的动态特性曲线(负载线或工作路)方程：,=gd(vCE V0),图中示出动态特性曲线的斜率为负值，它的物理意义是：,从负载方面看来，放大器相当于一个负电阻，亦即它相当于交流电能发生器，可以输出电能至负载。,用类似的方法，可得出在ic eb坐标平面的动态特性曲线。,电压、电流随负载变化波形,根据上式可作出功放的动态特性曲线

34、如图所示：,动态线作法：AB为动态特性曲线，也称为工作路。取B点，作斜率为gd的直线；取Q、A两点，连成直线。,特殊点说明 A点：0，vBE达到最大，vCEeee达到最小，iC达到最大；,Q点：90，vCEVCC，虚拟电流IQgc（VBBVBZ）,ic vCE坐标平面上的动态特性曲线的作法与相应的ic波形,2.功率放大器的负载特性,在 VCC、VBB、vb为一定，只变化放大器的负载电阻而引起的放大器输出电压、输出功率、效率的变化特性称为负载特性。,电压、电流随负载变化波形,1)在负载电阻RP由小至大变化时，负载线的斜率由小变大，如图中123。不同的负载，放大器的工作状态是不同的,所得的ic波形

35、、输出交流电压幅值、功率、效率也是不一样的。,2)欠压、过压、临界三种工作状态,欠压状态 B点以右的区域。在欠压区至临界点 的范围内，根据Vc=RpIc1，放大器的交流输出电压在欠压区内必随负载电阻RP的增大而增大，其输出功率、效率的变化也将如此。,临界状态 负载线和vb max正好相交于临界线的拐点。放大器工作在临界状态时，输出功率大，管子损耗小，放大器的效率也就较大。,根据Rp与ebmax相交在不同区域，可分为三种工作状态:,过压状态,电压、电流随负载变化波形,过压状态放大器的负载较大，如动态线3就是这种情况。动态线穿过临界点C后，电流沿临界线下降，因此集电极电流ic呈下凹顶状，过压愈重，

36、则ic波顶下凹愈厉害，严重时，ic波形可分裂为两部分。根据傅里叶级数对ic波形分解可知，波形下凹的ic，其基波分量Ic1会下降，下凹愈深，则Ic0、Ic1的下降也就愈激烈因此放大器的输出功率和效率也要减小。,根据上述分析，可以画出谐振功率放大器的负载特性曲线,负载特性曲线,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，因此较少采用。但晶体管基极调幅，需采用这种工作状态。,过压状态的优点是，当负载阻抗变化时，输出电压比较平稳且幅值较大，在弱过压时，效率可达最高，但输出功率有所下降，发射机的中间级、集电极调幅级常采用这种状态。,负载特性曲线,临界状态的特点是输出

37、功率最大，效率也较高，比最大效率差不了许多，可以说是最佳工作状态，发射机的末级常设计成这种状态，在计算谐振功率放大器时，也常以此状态为例。,负载特性曲线,掌握负载特性，对分析集电极调幅电路、基极调幅电路的工作原理，对实际调整谐振功率放大器的工作状态和指标是很有帮助的。,1.导通角c的调整,由,若保持Vb不变增大偏置VBB；或保持VBB不变增大激励电压振幅Vb；或同时增大VBB和Vb，这三种情况均可使导通角c增大，若相反，则可使c减小。但是采取上述三种方法中的任一个方法，当c增大时，ic脉冲电流的振幅Im会加大，输出功率Po当然也会加大，而当c减小时，Im和Po均将减小。有时希望增大c，但要保持

38、Im不变，则应在增加VBB的同时，适当减小激励Vb。,4.3.5放大器工作状态及导通角的调整,2.欠压、临界、过压工作状态的调整,调整欠压、临界、过压三种工作状态，大致有以下几种方法：改变集电极负载Rp；改变供电电压VCC；改变偏压VBB；改变激励Vb。,改变VBE,(1)改变Rp，但Vb、VCC、VBB不变 当负载电阻Rp由小至大变化时，放大器的工作状态由欠压经临界转入过压。在临界状态时输出功率最大。,负载特性曲线,VCC变化时对工作状态的影响,在欠压区内，输出电流的振幅基本上不随VCC变化而变化，故输出功率基本不变；而在过压区，输出电流的振幅将随VCC的减小而下降，故输出功率也随之下降。,

39、(2)改变VCC，但Rp、Vb、VBB不变当集电极供电电压VCC由小至大变化时，放大器的工作状态由过压经临界转入欠压。,改变VCC对工作状态的影响,(3)Vbm变化，但VCC、VBB、Rp不变或VBB变化，但VCC、Vb、Rp不变 这两种情况所引起放大器工作状态的变化是相同的。因为无论是Vbm还是VBB的变化，其结果都是引起vBE的变化。,由 vBE=VBB+Vbmcost vBEmax=VBB+Vbm,当VBB或Vbm由小到大变化时，放大器的工作状态由欠压经临界转入过压。,在过压区中输出电压随VCC改变而变化的特性为集电极调幅的实现提供依据；因为在集电极调幅电路中是依靠改变VCC来实现调幅过

40、程的。改变VCC时，其工作状态和电流、功率的变化如上图所示。,1.改变VCC对工作状态的影响,各极电压对工作状态的影响,VCC由小大时，对应工作状态由过压临界欠压。,Vbm变化时电流、功率的变化,2.改变vb m对工作状态的影响,当vb m由小到大变化时，放大器的工作状态由欠压临界过压。,例4-1 谐振功率放大器输出功率Po已测出，在电路参数不变时，为提高Po采用提高Vbm的办法。但效果不明显，试分析原因，并指出为了达到Po明显提高的目的，可采用什么措施?,负载特性曲线,采用提高Vbm提高Po效果不明显说明放大器工作在过压工作状态，为了达到Po明显提高的目的可以减小Rp或增加Vcc。,谐振功率

41、放大器的主要指标是功率和效率。以临界状态为例：,1)首先要求得集电极电流脉冲的两个主要参量ic max和c,导通角c,集电极电流脉冲幅值Icm,4.3.6谐振功率放大器的计算,2)电流余弦脉冲的各谐波分量系数0(c)、1(c)、n(c)可查表求得，并求得个分量的实际值。,3)谐振功率放大器的功率和效率,直流功率：,P=Ic0 VCC,交流输出功率：,集电极效率：,4)根据,可求得最佳负载电阻：,在临界工作时，接近于1，作为工作估算，可设定=1。“最佳”的含义在于采用这一负载值时，调谐功率放大器的效率较高，输出功率较大。可以证明，放大器所要求的最佳负载是随导通角c改变而变化的。c小，Rp大。要提

42、高放大器的效率，就要求放大器具有大的最佳负载电阻值。在实际电路中，放大器所要求的最佳电阻需要通过匹配网络和终端负载(如天线等)相匹配。,2)根据,求得Vb,3)根据ic max=gcVb(1cosc)求得ic max、Ic1、Ic0,c=70，cos70=0.342，,Ic1=ic max1(70)=20.436=0.872A Ic0=i c max0(70)=20.253=0.506A,1)根据图可求得转移特性的斜率gc,例4-1 某谐振功率放大器的转移特性如图所示。已知该放大器采用晶体管的参数为：fT150MHz，功率增益Ap13dB，管子允许通过的最大电流IcM=3A，最大集电极功耗为P

43、c max=5W。管子的VBZ=0.6V，放大器的负偏置VBB=1.4V，c=70，VCC=24V，=0.9，试计算放大器的各参数。,4)求交流电压振幅：Vcm=VCC=240.9=21.6V 对应功率、效率。P=VCC IC0=240.506=12W Po=,Pc=P=-Po=2.6WPc max(安全工作),则,5)激励功率 因为Ap=13dB，即,4.4.1概述,用折线法分析高频功率放大器时要引入相当的误差，低频时误差还是允许的。但随着工作频率的提高，由于晶体管的高频特性及大信号的注入效应而引入的误差将更大，严重时，使放大器无法工作。一方面应该考虑晶体管基区少数载流子的渡越时间、晶体管的

44、体电阻(特别是rbb的影响)。饱和压降及引线电感等因素的影响；另一方面，功率放大管基本工作在大信号，即大注入条件下，必须考虑大注入所引起的基极电流和饱和压降增加的影响。上述的这些影响都会使放大器的功率增益、最大输出功率及效率的急骤下降。,*4.4晶体管功率放大器的高频效应,在高频小信号工作时，渡越角是以扩散电容的形式来表示基区渡越时间的影响的，由于信号的幅度小结电容可等效成线性的。而在大信号高频工作时，必须考虑其非线性特性。,通过实验，可以用示波器观察功率放大器放大管各极电流波形随工作频率变化而变化的情况。,高频情况下功放管 各电极电流波形,4.4.2基区渡越时间的影响,在工作频率很高，渡越角

45、在0=1020时，功放管各电极电流的变化情况：,(1)发射极电流ie：随着工作频率提高，存贮在基区中的载 流子由于输入信号vb迅速向负极性变化而返回发射极，因而ie出现反向脉冲，管子的导通角加大，工作频率越 高,ie反向脉冲的宽度就越大，幅值也越高，导通角也 越扩展。,(2)集电极电流ic：ic 的峰值 滞后于ie 的峰值，二者 差一渡越角0，ic的导 通角也由低频时的c增 大到：c+20,高频情况下功放管各电极电流波形,(3)基极电流ib：由于ie出现反向脉冲，根据ib=ie ic，所以ib也出现反向电流脉冲，且其最大值比vBE的最大值提前，可以看出其基波分量加大，且比vBE超前，Ib1的增

46、加将提高了对激励功率的要求。,上述分析表明，ic的导通角加大，将使功率管的效率大大降低；Ib1的加大将使激励功率增加，这会使放大器的功率增益降低，这种现象将随工作频率升高而加剧。,高频情况下功放管 各电极电流波形,当频率增高时，已经证明基极电流的基波振值Ib1是迅速增加的，这表明be间呈现的交流阻抗显著减小，因此rbb的影响便相对增加，要求的激励功率将更大，这会使功率增益进一步减小。,4.4.3晶体管基极体电阻rbb的影响,4.4.4饱和压降Vces,大信号注入时，功率管的饱和压降将增大，在高频工作时，集电极体电阻也要提高，致使饱和压降进一步增加。,例如:当f=30MHz时，实测某管的Vces

47、=1.5V，当f=200MHz时，Vces则可大到3.5V。,Vces的增加，会使功率放大器的输出功率、效率、功率增益均减少。,在更高频率工作时，要考虑管子各电极引线电感的影响，其中以发射极的引线电感影响最严重，因为它能使输出输入电路之间产生寄生耦合。一般长度为10mm的引线，其电感约为103H，在工作频率为300MHz时，感抗值约为1.9，若通过1A高频电流，则会在此感抗上产生约1.9V的负反馈电压。这种负反馈当然会使输出功率及功率增益下降，并使激励增加。,4.4.5引线电感的影响,4.4.1直流馈电电路,4.4.2输出回路和级间耦合回路,集电极馈电电路,基极馈电电路,级间耦合网络,输出匹配

48、网络,4.4高频功率放大器的电路组成,1.集电极馈电电路,根据直流电源连接方式的不同，集电极馈电电路又分为串联馈电和并联馈电两种。,4.4.1直流馈电电路,(1)串馈电路 指直流电源VCC、负载回路(匹配网络)、功 率管三者首尾相接的一种直流馈电电路。C1、LC为低通 滤波电路，A点为高频地电位，既阻止电源VCC中的高频 成分影响放大器的工作，又避免高频信号在LC负载回路 以外不必要的损耗。C1、LC的选取原则为 LC 10 回路阻抗 1/c1 1/10回路阻抗,(2)并馈电路 指直流电源VCC、负载回路(匹配网络)、功 率管三者为并联连接的一种馈电电路。如图LC为高频扼 流圈，C1为高频旁路

49、电容，C2为隔直流通高频电容，LC、C1、C2的选取原则与串馈电路基本相同。,馈电线路的基本组成原则,1）其直流通路应如图（a）所示。,2）其基波分量的交流通路应如图（b）所示。,如原理图所示：,3）其谐波分量的交流通路应如图（c）所示。,输出回路为例,集电极电路对各频率成分电流的等效电路,无论是串馈还是并馈都必须满足外部电路方程：,输出回路满足：vcE=VCCVcmcost,(3)串并馈直流供电路的优缺点优点：在并馈电路中，信号回路两端均处于直流地电位，即零电位。对高频而言，回路的一端又直接接地，因此回路安装比较方便，调谐电容C上无高压，安全可靠；缺点:在并馈电路中，LC处于高频高电位上，它

50、对地的分布电容较大，将会直接影响回路谐振频率的稳定性；串联电路的特点正好与并馈电路相反。,2.基极馈电电路,基极馈电电路也分串馈和并馈两种。基极偏置电压VBB可以单独由稳压电源供给，也可以由集电极电源VCC分压供给。在功放级输出功率大于1W时，基极偏置常采用自给偏置电路。利用发射极直流电流在发射极偏置电阻上产生所需的偏置的方法，称为自偏置。这种方法具有在输入信号幅度变化时自动稳定输出电压的作用。,3.输入回路的馈电线路,1）串联馈电如图（a）所示。,基极电路两种馈电形式,2）并联馈电如图（b）所示。,vBE=VBB+Vbmcost,输入回路满足：,3）偏置电路中的自生反偏压,图（b）CB2和R