丙类功率放大器电路组成和工作原理分析

丙类功率放大器电路组成和工作原理分析

丙类谐振功率放大器

丙(C)类谐振功率 类谐振功率 放大器的工作原理

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丙类谐振功率放大器

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丙类谐振功率放大器 不同工作状态时放大器的特点工作状态 甲类 乙类 甲乙类 丙类 半导通角 θc=1800 θc=900 900<θc<1800 θc<900 理想效率 50% % 78.5% % 50% % <η<78.5% η η>78.5% η> 负载 电阻 推挽，回 推挽， 路 推挽 选频回路 应用 低频 低频、高 低频、 频 低频 高频

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丙类谐振功率放大器

电路特点： 电路特点：

1、VCC:提供直流能源 、 2、激励信号大：电 、激励信号大： 路处于大信号非线 性状态 3、晶体管：承受高电压 、晶体管： 大电流， 大电流，截止频率高 4、负载回路：谐振回路 、负载回路： 5、VBB:小于截止电压 BZ,决定导通角 、 小于截止电压V

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丙类谐振功率放大器

vBE = VBB + Vbmcosωt;

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丙类谐振功率放大器 集电极电流 iciC = I C0 + ic1 + ic2 + = I C 0 + I c1m cosωt + I c2m cos2ωt +

VBB设置在功率管的截止区，以实现丙类工作 设置在功率管的截止区 以实现丙类工作, 截止区， 丙类工作 丙类工作时集电极电流为尖顶脉冲 尖顶脉冲。 丙类工作时集电极电流为尖顶脉冲。

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丙类谐振功率放大器

(1)对非基波分量 ) 阻抗很小， 阻抗很小，直流和 各次谐波分量产生 各次谐波分量产生 的电压可忽略。 的电压可忽略。 (2)基波分量 呈现为纯电阻， 呈现为纯电阻，即 谐振电阻R 。 谐振电阻 P。 基波分量产生电压 结论：回路上仅有基波分量产生电压v 结论：回路上仅有基波分量产生电压 c,因而在负 载上可得到所需的不失真信号功率 不失真信号功率。 载上可得到所需的不失真信号功率。

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丙类谐振功率放大器

vBE = VBB + Vbmcosωt;

vCE = VCC Vcm cos ωt (Vcm = I c1m RP )

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丙类谐振功率放大器

结论：丙类功放导通时间短， 结论：丙类功放导通时间短，集电极 导通时间短 功耗小，所以效率高 效率高。 功耗小，所以效率高。

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丙类谐振功率放大器

总结： 总结：1、电路工作状态：晶体管发射结为负偏置， 、电路工作状态：晶体管发射结为负偏置， 负偏置 来保证，流过晶体管的电流为余弦脉冲 由 VBB 来保证，流过晶体管的电流为余弦脉冲 波形； 波形； 2、如何解决失真问题：数学依据：傅立叶展 2、如何解决失真问题：数学依据：傅立叶展 有基波分量存在。怎样选出基波： 开，有基波分量存在。怎样选出基波：谐振 回路调谐于基频。 回路调谐于基频。 3、为什么效率高：导通时间短，集电极功耗小。 、为什么效率高：导通时间短，集电极功耗小。

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丙类谐振功率放大器

半导通角的选择导通角越小 效率越高

导通角太小

输

出功率反而减小

兼顾输出功率 和效率

半导通角 70度左右 度左右

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丙类谐振功率放大器小信号谐振放大器与丙类谐振功率放大器的区别之处在于： 小信号谐振放大器与丙类谐振功率放大器的区别之处在于： 工作状态分别为小信号甲类与大信号丙类。因此， 工作状态分别为小信号甲类与大信号丙类。因此，采用负电源 作基极偏置。 作基极偏置。i B / iC转移 特性 理想化 o V BZ

iC icωt - θc 0 + θc + vb VBB C Rp L vc +

VBB+ θc

- θc 0

v bev be

V bm

Vcc

v BE = V BB + V bm cos ω t

高频功率放大器的 基本电路

ωt

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丙类谐振功率放大器v CE = VCC Vcm cos ω t+ vb -

ic maxCE min 0 θc V BZV BB

v BE = VBB + Vbm cos ω t

或电压 电流 iCv

V cm

vCE

icC Rp L vc + VBB Vc c

V CC

iC v bE ax m

ωt

V bm vBE

1 T Pc = ∫ i C v CE dt T 0 1. iC 与vBE同相，与vCE反相； 同相， 反相；

脉冲最大时， 最小； 2. iC 脉冲最大时，vCE最小；

导通角和v 越小， 越小； (b) 3. 导通角和 CEmin越小，Pc越小；

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丙类谐振功率放大器

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丙类谐振功率放大器

ic+ vb VBB C Rp L vc +

Vcc

电路正常工作(丙类、谐振) 电路正常工作(丙类、谐振)时， 外部电路关系式： 外部电路关系式： v BE = VBB + Vbm cos ω tv CE = VCC Vcm cos ω tiC = I c 0 + I cm1 cos ωt + I cm2 cos 2ωt + L + I cmn cos nωt + L

丙类功率放大器电路组成和工作原理分析

丙类谐振功率放大器iC = I c 0 + I cm1 cos ωt + I cm2 cos 2ωt + L + I cmn cos nωt + L

直流功率： 直流功率：

Pdc=VCC Ic02 2 Vcm 1 2 = = I cm1 Rp 2 Rp 2

输出交流功率： 输出交流功率：Po = 1 Vcm I cm1v CE = VCC Vcm cos ω t

集电极效率： 集电极效率： 1 Vcm I cm1 1 Po 2 = = ξg1 (θ c ) ηc = VCC I c 0 2 Pdc Vcm 集电极电压利用系数 ξ =I cm1 波形系数 g1 (θ c ) = I c0

VCC