当前课程知识点：高频电子线路 > 第4章 高频功率放大器 > 4.2丙类谐振功率放大器的性能分析 > 4.2.2工作状态与负载特性
您好
欢迎您继续学习本课程
通过上一讲的动态特性方程
可以知道
动态特性曲线的斜率
与负载电阻Rp有关
本讲我们通过改变Rp的大小
来分析丙类谐振功放的
工作状态及其负载特性
在此我们不妨假设VCC VBB Uim等
各极电压不变
则虚拟静态工作点Q固定不变
uBE的最大值都不变
若增大Rp
动态线斜率随之减小
此时 动态线将以Q点为
中心逆时针旋转
下面我们具体来看一下谐振功放的
工作状态
当Rp比较小时
按照画动态线的方法可画出线段A1B1
A1点位于临界饱和线的右侧
由对应的uCE波形可看出Ucm较小
这种工作状态称为欠压状态
此时的集电极电流iC波形为
尖顶余弦脉冲
A1点决定了脉冲电流的高度
欠压状态下的动态特性曲线
为折线A1B1 B1C1
随着Rp的逐渐增大
动态线斜率逐渐减小
动态线逆时针旋转
如果A2点正好落在临界饱和线上
uCE波形中的输出电压Ucm较大
这种工作状态称为临界状态
此时的集电极电流iC波形仍为
尖顶余弦脉冲
只是比欠压状态时的
脉冲幅度略小
表明在欠压状态时谐振功放相当于
恒流源
临界状态下的动态特性曲线为折线A2B2 B2C2
集电极电流波形的高度可由
注意此式只适用于临界状态
如果Rp继续增大
使得动态线与uBE最大值对应的
输出特性曲线的交点A4进入饱和区
此时对应的uCE波形中的Ucm略大于
临界时的输出电压
这种工作状态称为过压状态
也表明 在过压状态谐振功放相当于
恒压源
当动态工作点沿着动态线移动到
动态线与临界线的交点A3时
动态工作点将沿着临界线向下移动
集电极电流iC的波形出现凹陷
A3决定了脉冲电流的高度
A5点确定了谷点
即脉冲电流下凹的高度
过压状态下的动态特性曲线为折线A5A3 A3B3 B3C3
可见
随着Rp的增大
工作状态由欠压到临界再到过压
脉冲电流由尖顶到凹顶
也就是说
在Uim VBB和VCC不变的条件下
改变负载电阻Rp
会改变谐振功放的工作状态
我们把这种特性称为负载特性
由脉冲电流iC的波形可以看出
由于通角θc不变
所以在欠压区
IC0和Ic1m会随着Rp的增大略有下降
进入过压区将急剧下降
对于输出电压Ucm
由于欠压时Ic1m下降很小
所以此时Ucm仅随Rp的增大而上升
进入过压区
虽然Ic1m显著下降
但是 Rp的继续增大将最终导致
Ucm缓慢上升
下面依据电流 电压的变化趋势
讨论功率和效率随Rp变化的关系
对于电源提供的功率PVCC而言
VCC不变
PVCC的变化趋势与IC0变化曲线相近
对于输出功率Po
欠压时Ic1m下降很小
此时 Po与Ucm变化曲线相近
进入过压后
Ucm变化不大
此时 Po与Ic1m变化曲线相近
可见
在临界状态时 Po达到最大值
这种状态主要用于发射机的末级
对于集电极损耗功率Pc
可由PVCC和Po两曲线相减得到
当Rp=0时
因为输出功率Po为零
此时Pc=PVCC
为最大值
所以在调试谐振功放时
要尽可能避免谐振回路严重失谐
对于效率ηc
由于θc不变
则g1(θc)不变
所以ηc的变化趋势与Ucm曲线相近
从变化曲线看出
在过压状态
输出电压比较平稳
且弱过压时效率最高
所以过压状态常用于
需要维持输出电压平稳的场合
例如作为发射机的中间级放大器
下面我们通过一个练习题
把前面介绍的内容进行一下
归纳和总结
实际上
分析计算功率放大器
一般来说是计算功率和效率
也就是用我们前面介绍的
公式来计算
例如
要计算功率或效率
就需要知道集电极尖顶余弦脉冲电流
分解后的IC0 Ic1m等
那么 式中的通角θc和脉冲电流的高度iCmax
可由谐振功放的工作原理决定
所以
如果我们知道了这些表达式
以及他们之间的相互联系
那么分析计算丙类谐振功放
就会非常容易了
对于本题
由于功放工作在临界状态
所以将临界状态时计算
脉冲电流高度的表达式代入到
输出功率的表达式中得到
由此计算出输出电压有两个值
因为工作在临界状态的功放
其输出电压比较大
故将Ucm2舍去
由相应的计算公式可计算出
由此可计算出直流电源VCC的
功率和效率
谐振电阻Rp等于Ucm1除以
Ic1m等于6.71欧
本题的第二问是输入信号的
频率减小一倍
而其他参数不变
也就是说LC并联回路的谐振频率不变
那么此时的谐振频率是
输入信号频率的2倍
集电极电流iC的二次谐波Ic2m最大
根据功率和效率的公式可计算出
通过本讲的分析可以看出
谐振功放工作在不同的状态
具有不同的特点
所以在实际应用中
要通过合理的选择元件参数
使其工作在最佳状态
-1.1 通信系统的组成
-第1章 绪论--1.1 通信系统的组成
-1.2 调制与解调
-第1章 绪论--1.2 调制与解调
-1.3 发射机和接收机的组成
-第1章 绪论--1.3 发射机和接收机的组成
-2.1选频网络
-第2章 高频电路基础--2.1选频网络
-2.2非线性电路分析基础
-第2章 高频电路基础--2.2非线性电路分析基础
-3.1 分散选频放大器
-第3章 高频小信号放大器--3.1 分散选频放大器
-3.2 集中选频放大器
-第3章 高频小信号放大器--3.2 集中选频放大器
-4.1 丙类谐振功率放大器的工作原理
-第4章 高频功率放大器--4.1 丙类谐振功率放
-4.2丙类谐振功率放大器的性能分析
-第4章 高频功率放大器--4.2丙类谐振功率放大
-4.3 丙类谐振功率放大器的实际电路
-第4章 高频功率放大器--4.3 丙类谐振功率放大
-4.4宽带高频功率放大器
-第4章 高频功率放大器--4.4宽带高频功率放大器
-4.5 功率合成
--4.5功率合成
-第4章 高频功率放大器--4.5 功率合成
-5.1反馈型振荡器原理
-第5章 正弦波振荡器--5.1反馈型振荡器原理
-5.2 LC正弦波振荡器
-第5章 正弦波振荡器--5.2 LC正弦波振荡器
-5.3 石英晶体振荡器
-第5章 正弦波振荡器--5.3 石英晶体振荡器
-5.4 压控振荡器
--5.4压控振荡器
-第5章 正弦波振荡器--5.4 压控振荡器
-6.1 调幅信号的分析
-第6章 振幅调制、解调及混频--6.1 调幅信号的分析
-6.2 调幅信号的产生电路
-第6章 振幅调制、解调及混频--6.2 调幅信号的产生电路
-6.3 调幅信号的解调电路
-第6章 振幅调制、解调及混频--6.3 调幅信号
-6.4 变频电路
-第6章 振幅调制、解调及混频--6.4 变频电路
-7.1调角信号的分析
--7.1 调角信号
-第7章 角度调制与解调--7.1调角信号的分析
-7.2 调频信号的产生电路
-第7章 角度调制与解调--7.2 调频信号的产生
-7.3 调频信号的解调电路
-第7章 角度调制与解调--7.3 调频信号的解调电
-8.1反馈控制电路概述
-第8章 反馈控制电路--8.1反馈控制电路概述
-8.2 自动增益控制电路
-第8章 反馈控制电路--8.2 自动增益控制电路
-8.3 自动频率控制电路
-第8章 反馈控制电路--8.3 自动频率控制电路
-8.4 锁相环路
-第8章 反馈控制电路--8.4 锁相环路
