1、高效率向负载提供足够大的信号功率高效率向负载提供足够大的信号功率丙类丙类(信号的小半周期晶体管导通信号的小半周期晶体管导通)利用利用LC谐振回路滤除谐波，窄带放大谐振回路滤除谐波，窄带放大载波功率的放大载波功率的放大一、电路一、电路3.1.1 基本工作原理基本工作原理iC+uiRL+uCE+uBE VCCVBBiB+uo+LCtUu cosimi iBBBEuVu tUV cosimBB BE(on)BBUV(VBB可为负值可为负值)电路调谐在：电路调谐在：LC1 二、电流、电压波形二、电流、电压波形 tuBEOVBBuBE(on)导通角导通角 uCE(sat)欠压欠压uCE对对iC 有有影响
2、影响当当 uCE=uCE(sat)临界临界当当uCE uCE(sat)过压过压uCE 对对 iC 影响小影响小iC+uiRL+uCE+uBE VCCVBBiB+uo+LC2.造成过压状态下造成过压状态下iC 凹陷的原因凹陷的原因饱和区：饱和区：uCE uBE集电结正偏集电结正偏,uBE 对对iC 影响小影响小uCE 对对iC 影响大影响大二、负载特性二、负载特性(RP对对 iC 的影响的影响)iC+uiRL+uCE+uBE VCCVBBiB+uo+LC设设VCC、VBB、Uim不变不变1.RP变化对变化对 iC 波形的影响波形的影响 tiCORP 2.RP对对 电压、电流的影响电压、电流的影响
3、RPIUOIC0Ic1mUcm欠压欠压 临界临界过压过压pcm1cmRIU cmp,UR欠压状态欠压状态过压状态过压状态减缓减缓 cmpc1m,URI3.RP对对 功率、效率的影响功率、效率的影响RPP O欠压欠压 临界临界 过压过压pcm1221oRIP PoPomaxCCC0DVIP PDoDCPPP PCDoC/PP cRPoptocm2popt21PUR o2CE(sat)CC)(21PUV 3.2.2 VCC对放大器工作状态的影响对放大器工作状态的影响 tiCOVCC 设设VBB、Uim、Rp不变不变1.iC 脉冲形状变化脉冲形状变化欠压区：欠压区：iC 变化不大变化不大过压区：过压
4、区：VCC，Ucm，iC 2.集电极调制特性集电极调制特性VCCI UO过过 压压临界临界欠压欠压IC0Ic1mUcm3.2.3 Uim和和VBB对放大器工作状态的影响对放大器工作状态的影响设设VCC 、VBB、Rp不变不变1.Uim对放大器工作状态的影响对放大器工作状态的影响imBBBE(max)UVu UimI UO欠压欠压临界临界 过压过压IC0Ic1mUcm tiCOUim 2.VBB对放大器工作状态的影响对放大器工作状态的影响 VBBI UO欠压欠压临界临界过压过压UcmIc1mIC0VBB 基极调制特性基极调制特性作作 业业3-13-33-5一、集电极直流馈电电路一、集电极直流馈电
5、电路3.3.1 直流馈电电路直流馈电电路1.串馈串馈+uCEVCC +LCLCCC1LC、CC1对电源滤波，避免级间反馈对电源滤波，避免级间反馈LC 高扼圈高扼圈(对高频接近开路对高频接近开路)CC1 旁路电容旁路电容(对高频短路对高频短路)特点特点：LC 回路处于直流高电位回路处于直流高电位上，谐振元件不能直接接地。上，谐振元件不能直接接地。2.并馈并馈+uCEVCC+LCLCCC2CC1CC2 隔直电容隔直电容(对高频短路对高频短路)特点特点：LC 回路处于直流低电位上，谐振回路处于直流低电位上，谐振元件可以直接接地，易安装。元件可以直接接地，易安装。缺点：缺点：LC、CC1的参数影响谐振
6、回路调谐。的参数影响谐振回路调谐。tUVu coscmCCCE 直流电源、负载谐振回路和功率管串联直流电源、负载谐振回路和功率管串联直流电源、负载谐振回路和功率管并联直流电源、负载谐振回路和功率管并联二、基极偏置电路二、基极偏置电路1.自给偏置电路自给偏置电路 (利用基极脉冲的直流成分产生负利用基极脉冲的直流成分产生负VBB)RB产生自给负偏压产生自给负偏压 +VBBIB0RBCBLBVBB=IB0RBCB旁路交流旁路交流iB=0 时，时，VBB=0VBB负向负向 iB ，IB0 IB0LB由由L的直流电阻获的直流电阻获自给负偏压自给负偏压 并馈并馈串馈串馈IE0LBRECERE产生自给负偏压
7、产生自给负偏压 2.分压式基极偏置电路分压式基极偏置电路+VCCRB1CBLBRB2VBB0 VBB RL)11(2QLL L RLQ 并联谐振：并联谐振：CL 1 )1(2LLPQRRR 1LP RRQ例例3.3.3已知已知 f=50 MHz，RL=10 ，使使RP=200 ，决定参数。，决定参数。解解36.4191/LP RRQ L QRL 710514.321036.4 =139 nH)19/11(139)/11(22 QLL=146 nH/12LC PpF 69 2)高阻变低阻高阻变低阻(适合于适合于RL较大，需变小的情况较大，需变小的情况)RPCRLLRPCRLLP2LL)1/(RQ
8、RR )11(2SPQXX CRXRQ LPL 串联谐振：串联谐振：1 CL 1PL RRQ 1)11(2QCC (II)(I)3.型和型和T滤波匹配网络滤波匹配网络(适于适于RL和和RL相差不太大的情况相差不太大的情况)RPC2RLL1C1C2RLL11C1L12目的：目的：提高提高QRPRL低阻变高阻低阻变高阻高阻变低阻高阻变低阻步骤：步骤：1)选取网络选取网络(II)的的Q 值；值；2)根据根据Q和和RL计算计算RL；3)根据根据Q和和RL计算计算C2；RLC2RLL124)根据根据Q和和C2计算计算C2；5)根据根据 和和C2计算计算L12；6)根据根据RP和和RL计算计算Q1；7)根
9、据根据Q1和和RL计算计算L11；8)根据根据L11和和Q1 计算计算L11；RPC1L119)根据根据L11和和 计算计算C1。RPC2RLL1C1例例3.3.4已知已知 f=50 MHz，RL=50 ，使使RP=150 ，采用，采用 型型滤波匹配网络，决定滤波匹配网络，决定C1、C2、L1 的值。的值。解解(II)(I)C2RLL11C1L12RPRLRLC2RLL12选取网络选取网络(II)的的 Q=4 94.2175012LL QRRpF 255 L22 RQC pF 271)/11(22 QCCnH 4.37 12212 CL 07.71/LP1 RRQnH 66 L111 RQLR
10、PC1L11nH 67)1(211111 QLLpF 151 11121 LC 二、滤波匹配网络应用举例二、滤波匹配网络应用举例LBLC+VCCL2L3L1C1C2CCC3C4C550 50 输入耦合网络输入耦合网络输出耦合网络输出耦合网络C4C4L4L2L3C3C4C5L4RLRLRLRP高扼圈的直高扼圈的直流电阻提供流电阻提供基极负偏压基极负偏压集电极并馈集电极并馈高扼圈高扼圈LC和和CC构成电源滤波构成电源滤波RL 0,V1饱和导通，饱和导通，V2截止截止+ui+ub1ub2+uoRLCLiC1iC2+VCCV1V1uA=VCC UCE(sat)ui 0,V1饱和导通，饱和导通，V2截止
11、截止+ui+ub1ub2+uoRLCLiC1iC2+VCCV1V1uA=VCC UCE(sat)ui 0,V2饱和导通饱和导通，V1截止截止uA=UCE(sat)tuAOVCCUCE(sat)tiC1O tiC2O tuoOio3.4.2 丙类倍频器丙类倍频器倍频器功能倍频器功能:输出信号频率是输入信号的整数倍。输出信号频率是输入信号的整数倍。实现方法实现方法:将谐振回路调谐在二次或三次谐波频率上。将谐振回路调谐在二次或三次谐波频率上。电路：电路：+ui+uoC1LBL1L2C2C3L3+VCCLCCCL1、C1构成串联谐振，构成串联谐振，111CL fL2、C2构成串联谐振，构成串联谐振，2
12、212CL L3、C3构成并联谐振，构成并联谐振，3313CL 2f3f陷波器陷波器基波和二次谐基波和二次谐波对地短路波对地短路功率合成：功率合成：理想功率合成：理想功率合成：1.无损失地合成各功放电路的输出功率；无损失地合成各功放电路的输出功率；2.各功放电路之间互不影响；各功放电路之间互不影响；3.具有宽频带特性。具有宽频带特性。多个功率放大器共同向负载提供大功率信号。多个功率放大器共同向负载提供大功率信号。一、传输线变压器的工作原理一、传输线变压器的工作原理3.5.1 传输线变压器传输线变压器由传输线绕在高导磁率低损耗磁环构成。由传输线绕在高导磁率低损耗磁环构成。1.传输线：传输线：两根
13、紧靠的平行线、扭绞线、同轴线两根紧靠的平行线、扭绞线、同轴线特点：特点：无耗传输无耗传输(高频高频)信号信号流过两条线的电流大小相等，相位相同流过两条线的电流大小相等，相位相同无耗传输的条件：无耗传输的条件：阻抗匹配阻抗匹配(传输线特性阻抗传输线特性阻抗 Zc=Rs=RL)传输线长度传输线长度 l min/8最小工作波长最小工作波长2.1:1传输线变压器的结构传输线变压器的结构RLRSus+等效等效Rsus+RL+u1u2i1i2i1i2Zi无耗传输：无耗传输：2121,iiuu 匹配条件：匹配条件：sL11iRRiuZ 因磁芯中磁场抵消，故无耗因磁芯中磁场抵消，故无耗相当于相当于1:1 的变
14、压器的变压器Rs+RLus+u1+u2变压器变压器上限频率上限频率只只几十几十MHz，传输线变压器传输线变压器达达上千上千MHz变压器变压器频率频率覆盖系数覆盖系数只有只有几百几百传输线变压器传输线变压器可达可达1043.影响上、下限频率的因素影响上、下限频率的因素fH 取决于传输线长度取决于传输线长度 l，l 越短，越短，fH 越高；越高；fL 取决于激磁电流取决于激磁电流 i0 的大小，因为的大小，因为 i0 造成电流分配不造成电流分配不均匀，应采用高导磁率磁环。均匀，应采用高导磁率磁环。4.平衡和不平衡电路的转换平衡和不平衡电路的转换不平衡不平衡 平衡转换平衡转换平衡平衡 不平衡转换不平
15、衡转换Rsus+2LR2LR2u2u+2/uRsus+RLRsus+uu+ii+u+u 2/uii二、阻抗变换器二、阻抗变换器1.4:1阻抗变换器阻抗变换器RLRSus+Rsus+RL+uuRiii2iiuR2L Li4242RiuiuR 传输线特传输线特性阻抗：性阻抗：Lc222RiuiuZ 2.1:4阻抗变换器阻抗变换器Rsus+RL+uuii2i,2LiuR Li412412RiuiuR RiLc21221RiuiuZ RiRL+u+u+u+u+u+uiiiiiiiiuZ ciuR4i iZ4c iuR4L c4Z 161Li RR题题310（a）3.5.2 功率合成和分配网络功率合成和
16、分配网络H1H4A1H2H3A2A2A4HHA2AAPiPoR功率合成的原理框图功率合成的原理框图A 10W单元放大器单元放大器H 功率合成和分配网络功率合成和分配网络R 平衡电阻平衡电阻5 W10 W5 W5 W10 W5 W5 W10 W10 W20 W20 W40 W一、功率合成网络一、功率合成网络Rd+ududRausa+uaRbusb +ubRc功功率率源源A功功率率源源B平衡平衡-不平衡变换不平衡变换混合网络混合网络itRc平衡电阻平衡电阻Rd合成器负载合成器负载itiaibididicud/2+ud/2+ia=id+i tib=id i tic=2i tid=(ia+i b)/2
17、ic=ia i bit=(ia i b)/21.若若 ua=ub,则则ia=ibit=0,ic=0,id=ia=ibud=ua(ub)=2ua=2ub Pd=Pa+Pb (D 端功率合成端功率合成)Rc上上:Pc=0bbaaLiuiuR 每个功率源的等效负载：每个功率源的等效负载：ddd212/Riu 实现阻抗匹配，使：实现阻抗匹配，使：Ra=Rb=Rd/22.若若 ua=ub 则则 ia=ib,Pc=Pa+Pb (C 端功率合成端功率合成)id=0,ic=2ia=2ib,同相合成同相合成实现阻抗匹配，使：实现阻抗匹配，使：Ra=Rb=2 RcRd+ududRsusa+uaRsusb +ubR
18、c功功率率源源A功功率率源源Bititiaibididicud/2+ud/2+3.若若 ua ubctda221Riuu ctdd221RiRi cbadba)()(41RiiRii bcdacd)41()41(iRRiRR 若若 Rc=Rd/4，则则 ua=iaRd/2,仅由功率源仅由功率源A 决定，不决定，不 受受B 影响。影响。同理同理,ub 仅由功率源仅由功率源B决定决定,不不 受受A 影响。影响。也可在也可在C、D 端输入功率，在端输入功率，在A或或B端获得合成功率。端获得合成功率。二、功率分配网络二、功率分配网络idRd+ududRa +RcucRbititiaibidicuc输入
19、信号输入信号Ra、Rb分配器负载分配器负载ia=it id ib=i t+idic=2i tud=idRd=iaRa ibRb idRd=(it id)Ra(it+id)Rb badbatd)(RRRRRii 当当 Ra=Rb=R 时时:id=0,ia=ib=it=ic/2Ra、Rb 等于并联：等于并联：RL=Ra/Rb=R/2D端未获得功率，端未获得功率，A、B 端各获得一半功率端各获得一半功率欲获得欲获得最大功率输出最大功率输出，要求功率源内阻，要求功率源内阻 Rc=RL=R/21.同相功率分配网络同相功率分配网络2.反相功率分配网络反相功率分配网络idRd+ududRa +RcucRbi
20、titiaibidicRa=Rb=R当信号从当信号从D端输入时，端输入时，C端未获得功率，端未获得功率，A、B 端获得等值反相功率，端获得等值反相功率，同理可证明：同理可证明：阻抗匹配阻抗匹配功率放大功率放大功率功率合成合成功率功率分配分配3.5.3 功率合成电路应用举例功率合成电路应用举例+ui25 25 12.5 12.5 12.5 12.5 25 25 6 10 10 6V1000 pF1500 pF+uo1 H1 H8 F1:1传输线变压器传输线变压器作用：把不平衡输入作用：把不平衡输入变为平衡输入加到变为平衡输入加到Tr2的的D端和端和Tr2C端；端；A、B端获得等值反端获得等值反相
21、功率，相功率，Tr2、Tr2为为4:1阻抗阻抗变换器。变换器。RiRL+u+u+u+u+u+uiiiiiiiiuZ ciuR4i iZ4c iuR4L c4Z 161Li RR题题310（a）RL/2RL/2iiii2i2i+u+u+u+uRi题题310（b）iuR2i 22cLZiuR c2Z 41Li RR3.5.2 功率合成和分配网络功率合成和分配网络H1H4A1H2H3A2A2A4HHA2AAPiPoR功率合成的原理框图功率合成的原理框图A 10W单元放大器单元放大器H 功率合成和分配网络功率合成和分配网络R 平衡电阻平衡电阻5 W10 W5 W5 W10 W5 W5 W10 W10
22、W20 W20 W40 W一、功率合成网络一、功率合成网络Rd+ududRausa+uaRbusb +ubRc功功率率源源A功功率率源源B平衡平衡-不平衡变换不平衡变换混合网络混合网络itRc平衡电阻平衡电阻Rd合成器负载合成器负载itiaibididicud/2+ud/2+ia=id+i tib=id i tic=2i tid=(ia+i b)/2ic=ia i bit=(ia i b)/21.若若 ua=ub,则则ia=ibit=0,ic=0,id=ia=ibud=ua(ub)=2ua=2ub Pd=Pa+Pb (D 端功率合成端功率合成)Rc上上:Pc=0bbaaLiuiuR 每个功率源
23、的等效负载：每个功率源的等效负载：ddd212/Riu 实现阻抗匹配，使：实现阻抗匹配，使：Ra=Rb=Rd/22.若若 ua=ub 则则 ia=ib,Pc=Pa+Pb (C 端功率合成端功率合成)id=0,ic=2ia=2ib,同相合成同相合成实现阻抗匹配，使：实现阻抗匹配，使：Ra=Rb=2 RcRd+ududRsusa+uaRsusb +ubRc功功率率源源A功功率率源源Bititiaibididicud/2+ud/2+3.若若 ua ubctda221Riuu ctdd221RiRi cbadba)()(41RiiRii bcdacd)41()41(iRRiRR 若若 Rc=Rd/4，
24、则则 ua=iaRd/2,仅由功率源仅由功率源A 决定，不决定，不 受受B 影响。影响。同理同理,ub 仅由功率源仅由功率源B决定决定,不不 受受A 影响。影响。也可在也可在C、D 端输入功率，在端输入功率，在A或或B端获得合成功率。端获得合成功率。二、功率分配网络二、功率分配网络idRd+ududRa +RcucRbititiaibidicuc输入信号输入信号Ra、Rb分配器负载分配器负载ia=it id ib=i t+idic=2i tud=idRd=iaRa ibRb idRd=(it id)Ra(it+id)Rb badbatd)(RRRRRii 当当 Ra=Rb=R 时时:id=0,
25、ia=ib=it=ic/2Ra、Rb 等于并联：等于并联：RL=Ra/Rb=R/2D端未获得功率，端未获得功率，A、B 端各获得一半功率端各获得一半功率欲获得欲获得最大功率输出最大功率输出，要求功率源内阻，要求功率源内阻 Rc=RL=R/21.同相功率分配网络同相功率分配网络2.反相功率分配网络反相功率分配网络idRd+ududRa +RcucRbititiaibidicRa=Rb=R当信号从当信号从D端输入时，端输入时，C端未获得功率，端未获得功率，A、B 端获得等值反相功率，端获得等值反相功率，同理可证明：同理可证明：阻抗匹配阻抗匹配功率放大功率放大功率功率合成合成功率功率分配分配3.5.
26、3 功率合成电路应用举例功率合成电路应用举例+ui25 25 12.5 12.5 12.5 12.5 25 25 6 10 10 6V1000 pF1500 pF+uo1 H1 H8 F1:1传输线变压器传输线变压器作用：把不平衡输入作用：把不平衡输入变为平衡输入加到变为平衡输入加到Tr2的的D端和端和Tr2C端；端；A、B端获得等值反端获得等值反相功率，相功率，Tr2、Tr2为为4:1阻抗阻抗变换器。变换器。作用：高效率地输出足够大的信号功率。作用：高效率地输出足够大的信号功率。谐振谐振功率放大器功率放大器宽带宽带高频功率放大器高频功率放大器放大固定频率信号或窄带信号。需调谐。放大固定频率信
27、号或窄带信号。需调谐。用于放大需在很宽范围内变换频率的信用于放大需在很宽范围内变换频率的信号或宽带信号。不需调谐。号或宽带信号。不需调谐。谐振功率放大器的工作原理谐振功率放大器的工作原理 谐振功率放大器的特性分析谐振功率放大器的特性分析 谐振功率放大器电路谐振功率放大器电路 丁类谐振功率放大器丁类谐振功率放大器 集成高频放大器及其应用集成高频放大器及其应用3.1 谐振功率放大器的工作原理谐振功率放大器的工作原理主要要求：主要要求：理解谐振功放的电路组成，理解谐振功放的电路组成，掌握其工作原理掌握其工作原理掌握丙类谐振功放输出功率、管耗和效率掌握丙类谐振功放输出功率、管耗和效率的计算。的计算。一
28、、一、放大器工作状态的选择放大器工作状态的选择222甲类（甲类（180）乙类（乙类（90）丙类（丙类（90）越小，效率越高越小，效率越高谐振功率放大器通常工作于丙类谐振功率放大器通常工作于丙类二、二、谐振功放的电路组成和工作原理谐振功放的电路组成和工作原理VBB使放大器工作于丙类。使放大器工作于丙类。LC回路调谐于输入信号的中心频率，构成滤波匹配网络。回路调谐于输入信号的中心频率，构成滤波匹配网络。iC+uiRL+uCE+uBE VCCVBBiB+uc+LC谐振功放原理电路谐振功放原理电路三、三、余弦脉冲的分解余弦脉冲的分解cmc1m21oUIP pc1m221RI pcm22/RU CCC0
29、DVIP DoCPP CCcmC0c1m21VUII )(211g CCcm01)()(21VU 四、四、输出功率与效率输出功率与效率3.2 谐振功率放大器的特性分析谐振功率放大器的特性分析主要要求：主要要求：理解谐振功放过压、欠压、临界工作状态的特点理解谐振功放过压、欠压、临界工作状态的特点掌握丙类谐振功放的负载特性。掌握丙类谐振功放的负载特性。了解了解V VCCCC、V VBBBB 、U Uimim对谐振功放工作状态的影响对谐振功放工作状态的影响了解谐振功放的应用了解谐振功放的应用放大器工作状态的分类：放大器工作状态的分类：按晶体管导通时间长短分按晶体管导通时间长短分甲类甲类（始终导通）（
30、始终导通）乙类乙类（半周导通）（半周导通）甲乙类甲乙类（大半周导通）（大半周导通）丙类丙类（小半周导通）（小半周导通）丙类谐振功放按晶体管是否进入饱和区分丙类谐振功放按晶体管是否进入饱和区分欠压欠压（不进入饱和区）（不进入饱和区）过压过压（进入饱和区）（进入饱和区）临界临界（达到临界饱和）（达到临界饱和）谐振功放的负载特性谐振功放的负载特性RPOIC0Ic1mUcm欠压欠压临界临界过压过压电压、电流变化曲线电压、电流变化曲线RPP O欠压欠压 临界临界过压过压PoPomaxPDPC c功率、效率变化曲线功率、效率变化曲线临界时临界时Po最大，最大，PC较小，效率较高，功放性能最佳。较小，效率较
31、高，功放性能最佳。匹配匹配负载负载ocm2popt21PUR o2CE(sat)CC21PUV）（主要要求：主要要求：了解谐振功放常用的直流馈电电路及其特点。了解谐振功放常用的直流馈电电路及其特点。掌握谐振功放中滤波匹配网络的作用，掌握谐振功放中滤波匹配网络的作用，了解其了解其主要要求。主要要求。了解基本滤波匹配网络的组成、分析与设计。了解基本滤波匹配网络的组成、分析与设计。3.3 谐振功率放大器电路谐振功率放大器电路LC网络的阻抗变换作用网络的阻抗变换作用 RSXSYSXPRPYP1.串并联网络的阻抗变换串并联网络的阻抗变换)1(2SPQRR )11(2SPQXX SSRXQ 2PS1QRR
32、 2PS/11QXX PPXRQ 串并联网络变换后，电抗性质不变串并联网络变换后，电抗性质不变 2.L型滤波匹配网络的阻抗变换型滤波匹配网络的阻抗变换 电路在工作频率上达到并联谐振，即电路在工作频率上达到并联谐振，即CL 1 )1(2LLPQRRR 故故1LP RRQ（1）低阻变高阻型）低阻变高阻型LRPCRLRLCLRP)1(2LLQRR )11(2QLL L RLQ 应用中，根据阻抗匹配要求确定应用中，根据阻抗匹配要求确定Q，即，即（2）高阻变低阻型高阻变低阻型RPCRLLRPCRLL)1/(2LLQRR )11(2QCC CRQ L 电路在工作频率上达到串联谐振，即电路在工作频率上达到串联谐振，即 1 CL 1PL RRQ)1/(2LPQRR 故故Q根据阻抗匹配要求确定，即根据阻抗匹配要求确定，即
