晶體管諧振功率放大器的折線近似分析法

5.3晶體管諧振功率放大器的折線近似分析法5.3.2

集電極余弦電流脈沖的分解

5.3.3

高頻功率放大器的動(dòng)態(tài)特性與負(fù)載特性5.3.4

各極電壓對(duì)工作狀態(tài)的影響

5.3.5

工作狀態(tài)的計(jì)算(估算)舉例5.3.1

晶體管特性曲線的理想化及其解析式

《高頻電子線路》（第四版）張肅文主編高等教育出版社5.3晶體管諧振功率放大器的折線近似分析法β00.5fβfβ0.2fTfT《高頻電子線路》（第四版）張肅文主編高等教育出版社

為了對(duì)高頻功率放大器進(jìn)行定量分析與計(jì)算，關(guān)鍵在于求出電流的直流分量Ic0與基頻分量Icm1。最好能有一個(gè)明確的數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)顯示二者與通角θc的關(guān)系，以便于電路設(shè)計(jì)和調(diào)試時(shí)，對(duì)放大器工作狀態(tài)的選擇指明方向。

考慮到諧振功率放大器工作于丙類（非線性、大信號(hào)）狀態(tài)，采取圖解法與數(shù)學(xué)解析分析相折中的辦法：折線近似分析法?！陡哳l電子線路》（第四版）張肅文主編高等教育出版社5.3晶體管諧振功率放大器的折線近似分析法5.3.1晶體管特性曲線的理想化及其解析式圖5.3.1晶體管的輸出特性及其理想化iC=gcrvCE《高頻電子線路》（第四版）張肅文主編高等教育出版社End圖5.3.2晶體管靜態(tài)轉(zhuǎn)移特性及其理想化iC=gc(vBE–VBZ)(vBE＞VBZ)

《高頻電子線路》（第四版）張肅文主編高等教育出版社5.3.1晶體管特性曲線的理想化及其解析式VbmvbewtwtiC0-qc+qcVBBo-qc+qcvbe轉(zhuǎn)移特性iCVBZ0理想化

以上建立了晶體管的簡(jiǎn)化分析模型，下面求解集電極余弦脈沖電流中的各個(gè)頻率分量。首先，寫出其表達(dá)式。iC=gc(vBE–VBZ)(vBE＞VBZ)

=gc(Vbmcosωt–VBZ－VBB)=gcVbm(1–cosc)當(dāng)t=0時(shí)，iC=iCmax取決于脈沖高度iCmax與通角c當(dāng)t=c時(shí)，iC=0《高頻電子線路》（第四版）張肅文主編高等教育出版社5.3.2集電極余弦電流脈沖的分解5.3.2集電極余弦電流脈沖的分解圖5.3.3尖頂余弦脈沖由傅里葉級(jí)數(shù)求系數(shù)，得其中：尖頂余弦脈沖的分解系數(shù)波形系數(shù)《高頻電子線路》（第四版）張肅文主編高等教育出版社

下面分析基波分量Icm1、集電極效率ηc和輸出功率Po隨通角c變化的情況，從而選擇合適的工作狀態(tài)。

尖頂脈沖的分解系數(shù)當(dāng)c≈120時(shí)，Icm1/iCmax最大。在iCmax與負(fù)載阻抗Rp為某定值的情況下，輸出功率將達(dá)到最大值。但此時(shí)放大器處于甲乙類狀態(tài)，效率太低。《高頻電子線路》（第四版）張肅文主編高等教育出版社5.3.2集電極余弦電流脈沖的分解由曲線可知：極端情況c=0時(shí)，如果此時(shí)=1，c可達(dá)100%。為了兼顧功率與效率，最佳通角取70左右。End《高頻電子線路》（第四版）張肅文主編高等教育出版社5.3.2集電極余弦電流脈沖的分解

下面分析基波分量Icm1、集電極效率ηc和輸出功率Po隨通角c變化的情況，從而選擇合適的工作狀態(tài)。5.3.3高頻功率放大器的動(dòng)態(tài)特性與負(fù)載特性

因此，下面分析四個(gè)參數(shù)Rp和電壓VCC、VBB、Vbm的變化對(duì)工作狀態(tài)的影響，即諧振功放的動(dòng)態(tài)特性，從而闡明各種工作狀態(tài)的特點(diǎn)，為工作狀態(tài)的調(diào)整提供參考。

集電極效率ηc和輸出功率Po是否能最佳實(shí)現(xiàn)最終取決于功放中外部電路參數(shù)Rp和電壓

VBB、Vbm、

VCC

。《高頻電子線路》（第四版）張肅文主編高等教育出版社6.3.3高頻功率放大器的動(dòng)態(tài)特性與負(fù)載特性1.

高頻功放的動(dòng)態(tài)特性

下面通過(guò)折線近似分析法定性分析其動(dòng)態(tài)特性，首先，建立由Rp和VCC、VBB、Vbm

所表示的輸出動(dòng)態(tài)負(fù)載曲線。vceicVo?AVCC?QVcm1vcmingd《高頻電子線路》（第四版）張肅文主編高等教育出版社2.

高頻功放的負(fù)載特性vBEiC?-VBB?VBZvbeiCgCVbm?vbemaxiCmaxvceiCVCC?QvceminVcesgd?vbemax???vcemingcr?過(guò)壓區(qū)臨界區(qū)欠壓區(qū)《高頻電子線路》（第四版）張肅文主編高等教育出版社6.3.3高頻功率放大器的動(dòng)態(tài)特性與負(fù)載特性vbemax2.

高頻功放的負(fù)載特性iCvcevbemax過(guò)壓區(qū)臨界區(qū)欠壓區(qū)欠壓過(guò)壓0臨界Rp欠壓過(guò)壓0臨界Rp《高頻電子線路》（第四版）張肅文主編高等教育出版社6.3.3高頻功率放大器的動(dòng)態(tài)特性與負(fù)載特性End欠壓、過(guò)壓、臨界三種工作狀態(tài)的特點(diǎn)：結(jié)論：欠壓：恒流，Vcm變化，Po較小，ηc低，Pc較大；過(guò)壓：恒壓，Icm1變化，Po較小，ηc可達(dá)最高；臨界：Po最大，ηc較高；最佳工作狀態(tài)發(fā)射機(jī)末級(jí)中間放大級(jí)2.

高頻功放的負(fù)載特性《高頻電子線路》（第四版）張肅文主編高等教育出版社6.3.3高頻功率放大器的動(dòng)態(tài)特性與負(fù)載特性圖6.3.7負(fù)載特性曲線欠壓過(guò)壓0臨界Rp欠壓過(guò)壓0臨界Rp6.3.4各極電壓對(duì)工作狀態(tài)的影響vceiCvbemax?QVCC??QVCC?QVCC????iC1.

改變ＶCC對(duì)工作狀態(tài)的影響過(guò)壓欠壓0臨界VCC過(guò)壓欠壓0臨界VCC

集電極調(diào)幅作用是通過(guò)改變VCC來(lái)改變Ｉcm1與Ｐo才能實(shí)現(xiàn)的，因此，必須工作于過(guò)壓區(qū)。《高頻電子線路》（第四版）張肅文主編高等教育出版社2.

改變Ｖbm對(duì)工作狀態(tài)的影響vceiCvbemax1vbemax2?QVCCvbemax4????iCvbemax3??欠壓過(guò)壓0臨界Vbm欠壓過(guò)壓0臨界Vbm《高頻電子線路》（第四版）張肅文主編高等教育出版社6.3.4各極電壓對(duì)工作狀態(tài)的影響3.

改變ＶBB對(duì)工作狀態(tài)的影響

基極調(diào)幅作用是通過(guò)改變ＶBB來(lái)改變Ｉcm1與Ｐo才能實(shí)現(xiàn)的，因此，必須工作于欠壓區(qū)。vbe?VBBvbemax1vBEiC?VBBvbemax2?VBBvbemax3vceiCvbemax1vbemax2?QVCCvbemax3????iCVBB絕對(duì)值的增加等效于減少Vbm，兩者都會(huì)使vbemax產(chǎn)生相同的變化End《高頻電子線路》（第四版）張肅文主編高等教育出版社6.3.4各極電壓對(duì)工作狀態(tài)的影響6.3.5工作狀態(tài)的計(jì)算(估算)舉例例6.3.1有一個(gè)用硅NPN外延平面型高頻功率管3DA1做成的諧振功率放大器，設(shè)已知ＶCC＝24Ｖ，Ｐｏ＝２Ｗ，工作頻率＝１MHz。試求它的能量關(guān)系。由晶體管手冊(cè)已知其有關(guān)參數(shù)為fＴ≥70MHz，Ap（功率增益）≥13dB，ＩCmax＝750ｍＡ,ＶCE(sat)(集電極飽和壓降)≥1.5Ｖ,ＰCM＝１W。解：

１）由前面的討論已知，工作狀態(tài)最好選用臨界狀態(tài)。作為工程近似估算，可以認(rèn)為此時(shí)集電極