1、第二章 諧振功率放大器,2.1 諧振功率放大器的工作原理,2.2 諧振功率放大器的性能特點(diǎn),2.3諧振功率放大電路,2.4 高頻功率放大器,2.0小信號(hào)諧振放大器,一 學(xué)時(shí)安排 授課 14學(xué)時(shí) 實(shí)驗(yàn) 4學(xué)時(shí) 1諧振功率放大器的工作原理 2學(xué)時(shí) 2諧振功率放大器的性能特點(diǎn) 4學(xué)時(shí) 3諧振功率放大電路 4學(xué)時(shí) 4高頻功率放大器 2學(xué)時(shí) 5習(xí)題課 2學(xué)時(shí) 6高頻小信號(hào)諧振放大器實(shí)驗(yàn) 2學(xué)時(shí) 7丙類高頻功率放大器實(shí)驗(yàn) 2學(xué)時(shí),二 授課方式： 課堂教學(xué)方法為主 三重點(diǎn)、難點(diǎn) 1重點(diǎn)討論諧振電路的頻率特性，難點(diǎn)、接 入系數(shù)。 2諧振功率放大器的三個(gè)工作狀態(tài) ， 欠壓、 臨界和過壓狀態(tài)。 3重點(diǎn)討論四個(gè)電壓

2、量對(duì)放大器性能的影響 諧振功率放大器直流饋電電路及濾波匹配 網(wǎng)絡(luò)的分析與設(shè)計(jì)。,四 教學(xué)內(nèi)容及要求 要求學(xué)生了解諧振電路的頻率特性及諧振放大 器的工作原理，掌握諧振放大器的性能特點(diǎn)。 特別是對(duì)諧振放大器的三種工作狀態(tài)要有清楚 的認(rèn)識(shí)，掌握四個(gè)電壓量對(duì)諧振功率放大器的 影響。了解諧振放大器的直流饋電方式，掌握 濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方法，了解高頻功率放大 器設(shè)計(jì)的基本步驟。,五 教學(xué)方法 首先補(bǔ)充有關(guān)諧振電路的內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上引出小信號(hào)諧振放大器的工作原理。丙類諧振功率放大器的原理，而后，重點(diǎn)討論諧振功率放大器的性能特點(diǎn)，工作狀態(tài)以及諧振功率放大器的直流饋電方式、濾波匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，最后簡單介紹高頻放

3、大器的設(shè)計(jì)步驟，用2學(xué)時(shí)時(shí)間上習(xí)題討論課，并安排4學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)，用以加深鞏固本章課堂教學(xué)內(nèi)容。,第 2 章 諧振功率放大器,摘要：諧振功率放大器是一種用諧振網(wǎng)絡(luò)作為匹配電路的功率放大器，一般丙類工作，主要應(yīng)用在無線電發(fā)射機(jī)中，用來對(duì)載波信號(hào)或高頻已調(diào)波信號(hào)進(jìn)行功率放大，為了進(jìn)一步提高效率也可采用開關(guān)方式工作。本章重點(diǎn)討論丙類工作的諧振功率放大器，也對(duì)其它工作狀態(tài)的諧振功率放大器作簡要的介紹。,2-0-1高頻振蕩回路 一簡單振蕩回路 振蕩回路就是由電感和電容串聯(lián)或并聯(lián)形成的回路。 只有一個(gè)回路的振蕩回路稱為簡單振蕩回路或單振蕩 回路。簡單振蕩回路的阻抗在某一特定頻率上具有最 大或最小值的特性稱為諧振

4、特性，這個(gè)特定頻率稱為 諧振頻率。簡單振蕩回路具有諧振特性和頻率選擇作 用，這是它在高頻電子線路中得到廣泛應(yīng)用的重要原 因。,2-0 小信號(hào)諧振放大器,1串聯(lián)諧振回路 圖2-0-1 串聯(lián)諧振回路及其特性,R電感線圈L中的損耗電阻其值較小，可以忽略； C電容，當(dāng)信號(hào)頻率為時(shí)，其串聯(lián)阻抗為： （1）當(dāng) 時(shí)，回路呈容性， ； （2）當(dāng) 時(shí)，回路呈感性， ； （3）當(dāng) 時(shí)，回路呈電阻性， ，其值最??；,r,L,C,此時(shí)，電路發(fā)生串聯(lián)諧振，串聯(lián)諧振角頻率為 （2-0-1） 若在串聯(lián)諧振電路兩端加一等幅信號(hào) ，諧振時(shí)流過 電路的電流最大。 設(shè)在任意頻率下的電流為 ，則,式中， 稱為回路的品質(zhì)因數(shù)。是指回路

5、沒有外加負(fù)載時(shí)的值，稱為空載Q值或Q0，當(dāng)回路有外加負(fù)載時(shí)，品質(zhì)因數(shù)要用有負(fù)載QL來表示，其中的電阻 R應(yīng)為考慮負(fù)載后的總損耗電阻。,圖2-0-2串聯(lián)諧振回路的諧振曲線和電流、電壓關(guān)系 解得回路通頻帶：,2并聯(lián)諧振回路 串聯(lián)諧振回路適用于電源內(nèi)阻為低內(nèi)阻（如恒壓源）的情況或低阻抗電路（如微波電路）。當(dāng)頻率不是非常高時(shí)，并聯(lián)諧振回路應(yīng)用最廣。 圖 2-0-3 并聯(lián)諧振回路及等效電路、阻抗特性、輻角特性,并聯(lián)諧振頻率 當(dāng)Q 1時(shí)， ，回路在諧振時(shí)的阻抗最大為 電阻R0 ，R0為等效到回路兩端的并聯(lián)諧振電阻。 通頻帶,圖2-0-4幾個(gè)常見抽頭諧振回路,二抽頭并聯(lián)諧振回路 圖2-0-4是幾種常用的抽頭

6、諧振回路，采用抽頭回路，可以通過改變抽頭位置或電容分壓比來實(shí)現(xiàn)回路與信號(hào)源的阻抗匹配，或者進(jìn)行阻抗變換，對(duì)于抽頭諧振回路，除了回路的基本參數(shù) 、Q和 R0外，還增加了一個(gè)可以調(diào)節(jié) 的因子接入系數(shù)p。 定義：與外電路相連的那部分電抗與本回路參與分壓 的同性質(zhì)總電抗之比，也可以用電壓來表示： 式中VT總電壓、V與外電路相接的電壓。接入系數(shù)（抽頭系數(shù)）又稱為電壓比或變比。,對(duì)于圖(a) 無互感時(shí) 、有互感時(shí) 緊耦合線圈,對(duì)于圖（b） 對(duì)于圖（c） 對(duì)于圖（d） 對(duì)于圖（e）,除了阻抗需要折合外，有時(shí)信號(hào)源也需要折合。 對(duì)于電壓源： 對(duì)于電流源： 對(duì)于信號(hào)源進(jìn)行折合時(shí)的變比是p而不是p2。 圖2-0-

7、5 電流源的折合,三耦合諧振回路雙調(diào)諧回路 圖2-0-6 兩種常見的耦合回路及其等效電路 （a）互感耦合電路 (b)電容耦合電路 圖（c）為圖（a）的等效電路 、 (d)為(b)的等效電路,1耦合系數(shù)k 定義： （耦合阻抗）與初次級(jí)中和XM同性質(zhì)兩電 抗的幾何平均值之比，即 圖(a) 圖(b),2. 耦合因子 設(shè) 1)當(dāng)A=1時(shí)，稱為臨界耦合，臨界耦合系數(shù) 2) 當(dāng) A1 時(shí)，過耦合，kk0，特性曲線出現(xiàn)雙峰。 3)當(dāng)A1時(shí)，欠耦合，kk0，曲線較尖、峰值小。 注：與單回路的阻抗特性比，耦合回路特性頂部平緩， 寬度要大，而且在頻帶之外，曲線下降也更陡峭。從回 路對(duì)臨近無用信號(hào)頻率的抑制來看，性

8、能也更好。 3. 通頻帶,. 圖2-0-7耦合回路的頻率特性,一. 對(duì)高頻小信號(hào)放大器的主要要求 1. 增益要求高。用于各種接收機(jī)中的中頻放大器，其電壓放大倍數(shù)可達(dá)104105，電壓的增益為80 100 dB，通常要靠多級(jí)放大器才能實(shí)現(xiàn)。 2. 頻率選擇性要好。 3. 工作穩(wěn)定可靠。這要求放大器的性能盡可能地不受溫度、電源電壓等外界因素變化的影響，不產(chǎn)生任何自激。此外，在放大微弱信號(hào)的接收機(jī)前級(jí)放大器中，還要求放大器內(nèi)部噪聲要小，因?yàn)榉糯笃鞅旧淼脑肼曉降?，接收微弱信?hào)的能力越強(qiáng)。,202 高頻小信號(hào)放大器,圖2-0-8高頻小信號(hào)諧振放大器 （a）實(shí)際線路（b）交流等效電路,二高頻小信號(hào)諧振放大

9、器的工作原理 直流偏置與低頻放大器完全相同，只是Cb、Ce對(duì)高頻 旁路，其值比低頻中小得多。(b)為交流通路，當(dāng)=0時(shí)，抽頭諧振回路諧振，完成阻抗匹配和選頻濾波功能。由于輸入的是高頻小信號(hào)放大器工作在甲類狀態(tài)。,三放大器的的性能 1晶體管的高頻等效電路 圖2-0-9 (a)混參數(shù)等效電路 (b)Y參數(shù)等效電路 1)參數(shù)說明 圖 2-0-9 晶體管的高頻等效電路,列端口電流方程,Yie 輸出端交流短路時(shí)的輸入導(dǎo)納。 Yoe輸入端交流短路時(shí)的輸出導(dǎo)納。 Yfe輸出端交流短路時(shí)的正向傳輸導(dǎo)納。 Yre輸入端交流短路時(shí)的反向傳輸導(dǎo)納。 在忽略 及滿足 的條件下，Y 參數(shù)與 參數(shù)的關(guān)系為：,注：Y參數(shù)不

10、僅與靜態(tài)工作點(diǎn)的電壓、電流值有關(guān)，而且與工作頻率有關(guān)， 是頻率的復(fù)函數(shù)，當(dāng)放大器工作在窄帶時(shí)，Y參數(shù)變化不大，可以將Y參數(shù)看作常數(shù)。高頻小信號(hào)諧振放大器一般是工作在窄帶。晶體管可以用Y參數(shù)等效。其Y參數(shù)方程為:,2）晶體管的高頻特性、參數(shù) 截止頻率 定義： 下降到低頻電流放大系數(shù) 的 倍時(shí)，所對(duì)應(yīng)的頻率稱為 的截止頻率 。,特征頻率fT 定義： 下降到1時(shí)，所對(duì)應(yīng)的頻率稱為 的特征頻率fT 。a）當(dāng) 時(shí)， 。 b）當(dāng) f f時(shí)， 最高振蕩頻率fmax 定義：晶體管的功率增益 AP=1 時(shí)，所對(duì)應(yīng)的頻率稱為 最高振蕩頻率fmax。 fmax表示一個(gè)晶體管所能適用的最高 極限頻率。在此頻率，晶體管已不可能得到功率放大。 顯然 與 f 的關(guān)系式,2放大器的性能參數(shù) 圖2-0-11為圖2-0-10的高頻小信號(hào)參數(shù)等效電路。圖中包括諧振回路的導(dǎo)納和負(fù)載電阻RL的等效導(dǎo)納，忽略管子內(nèi)部的反饋，令Yre=0，基極輸入為電流源Is，Ys為電流源內(nèi)電導(dǎo)。,圖 2-0-10 高頻小信號(hào)諧振放大器（a）實(shí)際線路、（b）交流等效電路,(1) 電壓放大倍數(shù)Au,圖 2-0-11 高頻小信號(hào)放大器的高頻等效電路,(2)輸入導(dǎo)納Yi (3)輸出導(dǎo)納Yo (4)通頻帶B0.707 式中L為回路電感，C為回