合(其中临界饱和线斜率为gcr),
放大区内的动态线是一条其延长线经过Q点的负斜率线段AB。其表达式可用以下步骤求出:
?uBE代入iC= g(uBE-Uo n)式,经整理可得:iC= -gd(uCE-V0)
其中gd?gUbmUcmVCC?uCE?VBB?UbmUCm,V0?VccUbm?VBBUcm?UonUcmUbm?gd??gd?gUbmUcmgUbm?Icm1?cos?IcmUCm(1?cos?)UcmIc1m因为:Ic1m=ICmα1(θ), R??
?Rd?1Ucm(1?cos?)Ic1m??a1(?)(1?cos?)R?gdIc1mIcm1 负载特性
VBB、VCC和Ubm三个参数固定,RΣ发生变化,动态线、Ucm以及Po、η等性能指标随之变化规律称为谐振功放的负载特性。
由图示知, VBB和VCC固定意味着Q点固定, Ubm固定则θ也固定。此时放大区动态线斜率1/Rd 将随RΣ而变化。图中给出了三种不同斜率情况下的动态线。
说明:
1、动态线A1B1:斜率较大, RΣ较小,与特性曲线相交于放大区,此时输出电压振幅Ucm较小,晶体管工作在放大区和截止区,其工作状态称为欠压状态。此时输出功率和效率都比较低。
2、动态线A2B2:斜率较小, RΣ较大,与特性曲线相交于饱和
区和放大区的交点处,此时输出电压振幅Ucm比Ucm1增大,晶体管工作在临界点、放大区和截止区,其工作状态称为临界状态。此时输出功率最大,效率也较高,称为最佳工作壮态。
3、动态线A3B3:斜率最小, RΣ最大,此时的输出电压振幅Ucm比Ucm2略为增大, 晶体管工作在饱和区、放大区和截止区,其工作状态称过压状态。
此时负载变化时,输出电压比较平稳,在弱过压时,效率可达最高,但输出功率有所减小。另iC波形的顶部发生凹陷, 是由于进入过压区后转移特性为负斜率而产生的。
5、随着RΣ的逐渐增大, 动态线的斜率逐渐减小,晶体管工作状态由欠压状态进入临界状态, 再进入过压状态。在临界状态时, 输出
功率Po最大, 集电极效率η接近最大, 所以是最佳工作状态。
2 放大特性
VBB、VCC、RΣ三个参数固定,输入Ubm变化,Ucm以及Po、η等性能指标随之变化的规律被称为放大特性。
图示利用折线化转移特性给出了丙类工作时iC波形随Ubm变化的关系并给出了Ucm、Ic1m和Ic0与Ubm的关系曲线。
由于Ubm的变化导致θ的变化, 从而使输出特性欠压区内动态线的斜率发生变化,
说明:
1、在欠压状态时,Ucm随Ubm增大而增大,同时θ也随之增大,
使iC脉冲的宽度和高度都随之增大,其变化规律为非线性关系. 2、当处于甲类或乙类工作状态时, θ固定为180°或90°,Ucm不会随Ubm的变化而变化,此时Ucm与Ubm才成正比关系。
3、在过压状态, 随着Ubm增加,Ucm几乎保持不变。
3 调制特性
和
Ubm固定, 输出电压振幅Ucm随基极偏压VBB变化的规律被称为基极调制特性。
VBB的变化与ub的振幅Ubm的变化对输出电流iC和输出电压振幅Ucm的影响类同。基极调制的目的是使Ucm随VBB的变化规律而变化, 所以功放应工作在欠压状态, 才能使VBB对Ucm有控制作用。
(2) 集电极调制特性。 VBB、 RΣ和Ubm固定,Ucm随VCC变化的规律被称为集电极调制特性。 由图(a)可见,VCC的变化使得静态工作点左右平移,从而使欠压区内的动态线左右平移, 动态线的斜率不变。
由图(b)可见,在欠压状态时,当VCC改变时, Ucm几乎不变。 在过压状态时,Ucm随VCC而单调变化。 所以, 此时功放应工作在过压状态,才能使VCC对Ucm有控制作用,即振幅调制作用。
4 结论
(1) 基极调制特性:VCC、RΣ
(1) 若对等幅信号进行功率放大, 应使功放工作在临界状态, 此时输出功率最大, 效率也接近最大。
(2) 若对非等幅信号进行功率放大,应使功放工作在欠压状态,但线性较差。若采用甲类或乙类工作, 则线性较好。
(3) 丙类谐振功放在进行功率放大的同时,可进行振幅调制。若调制信号加在基极偏压上,功放应工作在欠压状态;若调制信号加在
集电极电压上,功放应工作在过压状态。
(4) 回路等效总电阻RΣ直接影响功放在欠压区内的动态线斜率, 对功放的各项性能指标关系很大, 在分析和设计功放时应重视负载特性。
例3.2某高频功放工作在临界状态, 已知VCC=18V, gcr=0.6 A/V, θ=60°,RΣ=100Ω,求输出功率Po、直流功率PD和集电极效率η。
1?g?d 解: Rd=α1(60°)(1-cos 60°)×100=19 Ω 19
??Icm?gcr?VCC?Ucm?gd(1?cos?)Ucm?gcrVccgd(1?cos?)?gcrIcm?gcr[Vcc?gcrVcc]?0.45Agd(1?cos?)?gcrP0?1221Icma1(?)R???0.452?0.382?100?1.4622PD?Icma0(?)VCC?0.45?0.22?18?1.78W??P01.46??82%PD1.784.2.3
1. 直流馈电线路
直流馈电线路可分为串联馈电和并联馈电两种基本电路形式。 串联馈电:是指晶体管、直流电源和回路三部分串联。
并联馈电:是指这三部分并联。但二种电路形式,直流偏压与交流电压总是串联迭加的。 设交流电压是单频信号,即满足:
uBE=VBB+Ubmcosωt, uCE=VCC-Ucmcosωt
(1) 集电极馈电线路。 图3.2.11给出了集电极馈电线路的两种基本形式。
图中的高频扼流圈Lc和
高频短路电容Cc、Cc1、Cc2的作用在于阻止高次谐波流过直流电源并为其提供短路通道, 以免高次谐波影响直流电源的稳压性能。
串联馈电方式的优缺点:Lc和Cc处于高频地电位, 它们对地的分布电容不会影响回路的谐振频率;但是电容器C的动片不能直接接地, 安装调整不方便。
并联馈电方式的优缺点:Lc和Cc1不处于高频地电位, 它们对地的分布电容直接影响回路的谐振频率, 但回路处于直流地电位, L、C元件可接地, 故安装调整方便。
(2) 基极馈电线路。
丙类谐振功放, 通常采用自给偏压方式。图示给出了几种基极馈电线路, 在无输入信号时, 自给偏压电路的偏置为零, 随着输入信号的逐渐增大, 加在晶体管be结之间的偏置电压向负值方向增大。由此可见, 乙类功放不能采用自给偏压方式。
2
功能:在要求的信号频带内进行有效的阻抗变换并充分滤除无用的杂散信号,使谐振功放输入端从信号源或前级功放得到有效的功率,输出端向负载输出不失真的最大功率或满足后级功放的要求。
具体应用时,根据实际需要使功放工作在临界点、 过压区或欠压区,为了产生良好的选频匹配效果, 常采用多节匹配网络级联的方式。
例3.3 分析图示工作频率为175 MHz的两级谐振功率放大电路的组成及元器件参数。
解: 两级功放的输入馈电方式均为自给负偏压, 输出馈电方式均为并馈。
此电路输入功率Pi=1W, 输出功率Po=12W, 信号源阻抗Rs=50Ω, 负载RL=50Ω。其中第一级输出功率Po1=4W, 电源电压VCC=135 V。
两级功放管分别采用3DA21A和3DA22A,均工作在临界状态, 饱