高频功率放大器的工作特性

一、负载特性

在谐振功率放大器中,根据晶体管工作是否进入饱和区,将其分为欠压、临界和过压工作状态。

当谐振功率放大器中直流电压、及输入电压振幅维持不变时,谐振功率放大器的电流、电压、功率和效率等随谐振回路谐振电阻Re变化的特性,称为谐振功率放大器的负载特性。

图1(a)是晶体管集电极输出电流;1(b)图是折线化的晶体管输出转移特性曲线,直线OA是临界饱和线;1(c)是输入电压;1(d)是集电极输出电压。

图1晶体管的负载特性的输入、输出信号波形

在图3-9(b)图中,当负载电阻较小时,其工作在欠压区,此时当谐振回路谐振电阻Re由小增大时,谐振功率放大器的工作状态将由欠压通过临界进入过压,因此谐振功率放大器的负载特性如图2所示。

2 负载特性

(a) 电流、电压变化曲线 (b)功率、效率变化曲线

由图2对放大器的三种工作状态进行比较与说明:

临界状态:输出功率Po为最大,效率ηC较高,也称为最佳工作状态,通常将相应的Re值称为最佳负载电阻,或称为匹配负载。

过压状态:具有较高的效率,且有恒压特性,因此它适用于作中间级,这时它能向后级提供比较稳定的激励电压。由于深度过压,输出波形失真比较严重,一般可工作在弱过压状态。

欠压状态:输出波形失真小并有恒流特性,但效率低,管耗大,若Re过小,晶体管有可能因管耗过大而损坏,所以一般不采用欠压工作状态。

二、集电极调制特性

谐振功率的集电极调制特性如图3所示。

图3 集电极调制特性的输入、输出信号波形

当、、等不变,由小逐渐增大时,谐振功率放大器工作状态将有过压→临界→欠压变化,相应的、、随变化特性如图4所示,利用这一特性,可实现集电极调幅作用,故将图4所示特性称为集电极调制特性。


图4 集电极调制特性

三、基极调制特性

图5 基极调制特性的输入、输出信号波形

、、等不变,由负值到正值增大时,谐振功率放大器工作状态由欠压→临界→过压状态变化,如图3-13所示。相应的的、、随的变化特性如图6所示。利用这一特性,可实现基极调幅作用,所以把图6所示特性称为基极调制特性。

图6基极调制特性

四、放大特性

当、、不变,由小到大变化时,谐振功率放大器的工作状态由欠压→临界→过压状态变化,相应的、、的变化特性如图7所示,称为放大特性,也成为振幅特性。


图7
 放大特性 ,高频功率放大器可以完成功率放大以及基极、集电极调幅功能,在本小节的学习中,注意掌握放大器随负载、集电极、基极电源之间的定性的关系以及相关的功率效率的计算。

一、负载特性

在谐振功率放大器中,根据晶体管工作是否进入饱和区,将其分为欠压、临界和过压工作状态。

当谐振功率放大器中直流电压、及输入电压振幅维持不变时,谐振功率放大器的电流、电压、功率和效率等随谐振回路谐振电阻Re变化的特性,称为谐振功率放大器的负载特性。

图1(a)是晶体管集电极输出电流;1(b)图是折线化的晶体管输出转移特性曲线,直线OA是临界饱和线;1(c)是输入电压;1(d)是集电极输出电压。

图1晶体管的负载特性的输入、输出信号波形

在图3-9(b)图中,当负载电阻较小时,其工作在欠压区,此时当谐振回路谐振电阻Re由小增大时,谐振功率放大器的工作状态将由欠压通过临界进入过压,因此谐振功率放大器的负载特性如图2所示。

2 负载特性

(a) 电流、电压变化曲线 (b)功率、效率变化曲线

由图2对放大器的三种工作状态进行比较与说明:

临界状态:输出功率Po为最大,效率ηC较高,也称为最佳工作状态,通常将相应的Re值称为最佳负载电阻,或称为匹配负载。

过压状态:具有较高的效率,且有恒压特性,因此它适用于作中间级,这时它能向后级提供比较稳定的激励电压。由于深度过压,输出波形失真比较严重,一般可工作在弱过压状态。

欠压状态:输出波形失真小并有恒流特性,但效率低,管耗大,若Re过小,晶体管有可能因管耗过大而损坏,所以一般不采用欠压工作状态。

二、集电极调制特性

谐振功率的集电极调制特性如图3所示。

图3 集电极调制特性的输入、输出信号波形

当、、等不变,由小逐渐增大时,谐振功率放大器工作状态将有过压→临界→欠压变化,相应的、、随变化特性如图4所示,利用这一特性,可实现集电极调幅作用,故将图4所示特性称为集电极调制特性。


图4 集电极调制特性

三、基极调制特性

图5 基极调制特性的输入、输出信号波形

、、等不变,由负值到正值增大时,谐振功率放大器工作状态由欠压→临界→过压状态变化,如图3-13所示。相应的的、、随的变化特性如图6所示。利用这一特性,可实现基极调幅作用,所以把图6所示特性称为基极调制特性。

图6基极调制特性

四、放大特性

当、、不变,由小到大变化时,谐振功率放大器的工作状态由欠压→临界→过压状态变化,相应的、、的变化特性如图7所示,称为放大特性,也成为振幅特性。


图7
 放大特性 

高频功率放大器的工作特性

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