高频电路课件

null第一章 绪 论第一章 绪 论§ 1.1 无线通信系统概述 一.无线通信系统的组成 1.通信:传输电信号。即信息的传输过程。 传输—指远距离。 信号—指声音、图像、文字等。 发展历史—从峰火台到现代通信。 通信系统：实现信息传递的系统。 2.组成:null 发送设备:产生适合信道传输的信号。 信道：传递的媒介。有有线、无线、光纤之分。 接收设备：还原出原信号。 发射： 信源发送设备信道信舍接收设备低频 放大器调制器高频小信号放大器高频功率放大器载波 振荡器高频电路语音300-3400HZnull 接收： 超外差接收机： 高频小信号放大器放大倍数作不高，容易自激。高频小信号放大器解调器低频 放大器高频小信号放大器混频器中频 放大器检波器低频 放大器本机 振荡器高频电路null 二.无线通信系统的类型 1.按工作频段:(长波)、中波、短波、 超短波、微波、卫星通信。(红为高频) 2.按通信方式:全双工、半双工、单工。 单工：只能发或只能收。（单向） 半双工：既能发也能收，但要分时， 不能同时收发。（双向、时分） 例：对讲机 全双工：同时收发。例：手机 3.按调制方式:调幅(AM)、调频(FM)、 null 调相(PM)、脉冲调制。 4.按传送的信息:模拟通信、数字通信。 或分话音、图像、数据、多媒体通信。null § 1.2 无线电信号与调制 一.信号分类 无线电信号:调制信号(基带信号)、载波 信号、已调波信号。 调制信号—低频信号 载波信号 已调波信号 — 高频信号 二.无线电信号的特性 1.时间特性 时间和振幅之间的关系。null 通常用波形图或数学 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达式描述，f(t) 2.频谱特性 (角)频率和振幅之间的关系。F(ω) 有幅频特性和相频特性。 周期信号离散的频谱；非周期信号连续的 频谱。 较复杂的信号用频谱表示较为方便。 重要参数是频带宽度。 例：语音范围在 100HZ-6KHZ， 一般在 300-3400HZ，null 调幅带宽为 9KHZ， 调频带宽为 200KHZ， 电视带宽为 8MHZ。 频分复用是无线通信采用高频原因之一。 三.频率特性 指无线电信号的频率或波长。 无线电波在电磁波频谱中的位置看p5，在 电磁波中无线电波频率相对较低，波长相 对较长。 无线电波波段划分：p5null 4.传播特性 指无线电信号的传播方式、传播距离和 传播特点。 无线通信的传输媒质(信道)是自由空间。 无线电信号经天线发射，由于能量被扩散、 吸收、反射、散射等现象，到接收天线时 强度大大衰减，为有效传输要选择传播方式， 传播方式的选择主要依据无线电信号的频率。 绕射传播(地波): 靠电磁波绕射传播。 长、中、短波特别是长、中波以地波传播null 能传播很远。 折射和反射传播(天波): 靠电离层反射、折射 传播。 中、短波特别是短波以天波传播能远距离 传播。 直射传播(空间波): 由于地球曲率，直射传播 的距离有限。 寻呼台采用这种传播方式。 通过架天线、中继或卫星可以远距离传输。 超短波和微波以空间波传播。null 5.调制特性 高频信号适合于天线发射,空间传播,只有 频率高,波长才短,使之与天线尺寸相比拟, 高效辐射. 为了有效发射低频信号,通常的做法是把 低频信号通过调制转化成高频信号发射, 这是无线电采用高频的原因之二; 调制:用调制信号控制高频载波的参数, 使载波的某参数按调制信号的规 律变化。 调幅(AM): 高频载波的振幅按调制信号的 null 规律变化。 调频(FM): 高频载波的频率按调制信号的 规律变化。 调相(PM): 高频载波的相位按调制信号的 规律变化。 脉冲调制: 当载波信号为脉冲信号时的上述 调制的总称。 解调(检波、鉴频、鉴相): 调制的逆过程。 null § 1.3 本课程的特点 一.功能多样化 放大、振荡、频变。 二.电路多样化，分立为基础 二极管、三极管、场效应管、变容二极管。 三.概念多，分散 章与章之间联系少。 四.非线性电路分析方法 除高频小信号谐振放大器外，都属于非线 性电路，所以不能用线性电路的分析方法和 null 定理，如微变等效电路法，叠加定理。而 非线性分析不成熟或无分析法，只有特定 的解。 多采用 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 估算，高一级可采用CAD辅助 分析，EAD辅助 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 。 要求： 1.典型基本电路工作原理, 工程估算。 2.基本概念。 3.非线性电路分析方法。第二章 高频电路基础第二章 高频电路基础§ 2.1 高频电路中的元器件 一.高频电路中的元件 1.高频电阻 LR—引线电感; cR —分布电容 LR cR越小,高频特性越好, 高频特性与制作电阻的材料、封装形式和 尺寸大小有关。 RLRcRRnull 金属膜电阻比碳膜电阻高频特性好； 碳膜电阻比线绕电阻高频特性好； 表面贴装电阻比引线电阻高频特性好； 小尺寸电阻比大尺寸电阻高频特性好。 2.高频电容 Lc —分布电感; Rc —极间绝缘电阻 电解电容高频特性差;云母、陶瓷电容 性能好。cLccRcnull 3.高频电感 RL —交流电阻; cL —分布电容 Q —品质因数, ￪损耗越小 Q= ωL/RLfzfs感性容性LLRLcLfzfp感性容性null 二.高频电路中的有源器件 1.二极管 在高频中用于检波、振幅调制、混频等 非线性变换电路中。 如 : 点接触二极管(2AP), 极间电容小, 工作 频率高; 表面势垒二极管, 工作频率高达微波; 变容二极管,电容随反偏电压变化; ucjnull PN结呈电容效应: PN结正偏时,扩散电容cD起主要作用; PN结反偏时,势垒电容(结电容) cj起主要 作用。 在PN结反偏时经过特殊处理使cj有较大变 化范围—变容二极管 2.晶体管 场效应管 高频小功率管:高增益,低噪声,工作频率可达 几GHz。 高频大功率管：高增益,较大输出功率。 null 几百MHz下，输出功率可达10-1000w。 场效应管：同高频率下，增益同级，噪声 更低。 一种砷化镓场效应管，工作频率可达十几 GHz。 金属氧化物场效应管，几GHz频率上， 输出功率能达几瓦。 3.集成电路 高频比低频品种少 通用有:宽带集成放大器,100-200 MHz, 50-60dB;null 模拟乘法器,100 MHz以上, 专用:集成锁相环、单片集成接收机、集成 鉴频器、彩电专用芯片、手机专用芯片。null § 2.2 高频电路中的基本电路 一.高频振荡回路 作用:选频、阻抗变换。 1.简单振荡回路 (1)并联谐振回路 (特性图) 谐振时ω0= ,此时|zp |最大,为纯阻RoL rccLRonull Q= 无功/有功; Q = ω0L/r = 1/ω0Lr =ρ/r ;或 Q = Ro /ω0L =ω0cRo = Ro /ρ , 回路特性阻抗 ρ=ω0L = 1/ω0c = Q越高,回路选择性越好,说明损耗越小, Q0—空载; QL —有载, 失谐系数 ξ= 2Q = 2Q , 当ξ= ∓1时, 2Δf为带宽B, B0.707 = f0/Q , 矩形系数 kr0.1= B0.1/B0.707,越接近1越好, 是衡量选择性好坏的技术指标,单级为9.96 null Q￪—谐振曲线越尖锐—B0.707↓—kr0.1不变, zp= Ro/(1+jξ), φz=-arctanξ, dφz/dω| ω=ω0= -2Q/ω0, 说明Q值越高,斜率越大,曲线越陡峭; 而在谐振频率附近, Q值越小,线性范围越宽, Ic= IL= QI UIIcILnull 例:有一并联谐振回路, f0 =10 MHz,c=50pF, (1)试计算L值; (2)若Q =100, 求Ro 和B; (3)若B =0.5 MHz, 则并联多大的负载才 能满足带宽的要求? 解: (1) f0 = L= 1/(4π2f02c) = 5uH (2) Q = Ro /ω0L Ro = Q ω0L = 31.4 kΩ B0.707= f0/Q = 100 kHz null (3) QL = f0/B = 20 R = QLω0L = 6.28 kΩ R = RL∥ Ro RL= 7.87 kΩ (2)串联谐振回路 (特性图) 谐振时ω0= ,此时|zs |最小, 为纯阻rL r cnull Q = ω0L/r = 1/ω0cr = ρ/r B0.707 = f0/Q kr0.1= B0.1/B0.707 (3)串并联阻抗变换 zs=zp 1/(Rs+j xs) = ‖ xs RsxpRpnull Rp= (Rs2+ xs2)/ Rs = Rs(1+ Q2) 串→ 并 xp = (Rs2+ xs2)/ xs = xs(1+ 1/Q2) 或 Rs = Rp/(1+ Q2) xs = xp/(1+ 1/Q2) 并→ 串 例: Q = ω0L/r≫1, Rp= Rs(1+ Q2) = r (1+ Q2) Lp= L(1+ 1/Q2) ≈ L L rccLpRpnull 2.抽头并联振荡回路 目的:实现信号源与回路或回路与负载的阻 抗匹配或阻抗变换。 保证通频带和选择性的要求。 接入系数 p = 被折合端电压/观察端电压 = Uab/ Ucd p ≤ 1 p = Uab/ Ucd =UabUcdRSRS’L1 L2cR0null 按变换前后功率相等原则,有: RS’= RS/ p2 或 gs’= p2 gs 结论:从小端折合到大端电阻变大,电导变小。 p = cS’= p2cS 结论:从小端折合到大端电容变小。 另外有负载的折合：RL’= RL/ p2 或 gL’= p2 gL cL’= p2 cL 还有电流的折合：IS’= pIS c1 c2cSLR0cS’null 例：已知：Q0 ≫1,i(t)=cos107t mA,R1=500Ω, c1= c2= 2000pF,L=10uH, 求：u(t)、 u1(t)、B 解：p = = 0.5 R1’ = R1/p2 = 2 kΩ u(t)= R1’i(t)= 2cos107t v i1(t)= i(t)/p= 2cos107t mA u1(t)= R1 i’(t)=cos107t vi(t)、 u(t)Lc1c2R1 、 u1(t)null ω0=107 f0 = ω0/2π=1.59 MHz QL = R1’/ω0L = 20 B = f0/QL = 80 kHz 二.高频变压器 与低频变压器作用一样:传输信号 阻抗变换 隔直流 特点:(1) 为了减少损耗,用导磁率高,高频损耗 小的软磁材料作磁芯 (2) 适用于小信号场合,尺寸小,线圈 匝数较少 1.理想变压器 null n = N1/N2 E1= jωM I2 E2= jωM I1 U1= n U2 I1 = -I2 /n (没考虑M时) RL’= n2 RL jωL1I1 + jωM I2 = U1 jωL2I2 + jωM I1 = U2 + U1 -+ U2 -I1I2ML1 N1L2 N2E1E2+-+-RL+- U2null 2.中心抽头变压器 U1= U2= N1/N2 • U3 I1 + I2= - N2 / N1 • I3 如 N1/N2 = 1/2 U1= U2= U3 /2 I1 = I2= - I3 + U1 -+ U2-N1 N1N2+ U3 -I1I3I2null 三.石英晶体谐振器 Sio2晶体管 1921年开始应用 把Sio2片,用两金属电极固定,抽出引线, 用外壳封装,就构成石英晶体振荡器。 1.物理特性 (1)压电效应:加外力而变形,在表面产生 电荷,呈现出电压;外加电压,晶体变形, 当电压变化,就使晶体产生振荡,当这 种振荡与机械的固有振荡频率接近时, 形成共振,而在电路上表现出电谐振。 null (2) 振荡频率与晶片的材料、尺寸、几何 形状有关。 (3) 频率稳定性好,温度系数在10-6数量级以下。 (4) 泛音振荡:还可以在高次谐波上振荡, 如3、5、7奇次，实际振荡频率不一定 是整数倍。 2.等效电路及阻抗特性c0Lq cq rqnull 典型参数:Lq=4H cq=6.3*10-3pF rq=100 Ω c0=3pF 串联谐振 fq= (fs) 并联谐振 f0= ≈ 1/2π√Lqcq (fp) (谐振曲线) 曲线中 当ω<ωq ,ω>ω0 呈容性; ωq<ω<ω0 呈感性。 特点:(1) fq f0非常稳定而接近, fq=1.0026 MHz f0=1.0036 MHz null (2) 晶体振荡器Q值很高,一般在几万之上, (3) 外电路对晶体的接入系数小, p ≈ cq/c0 一般在10-3以下。第三章 高频谐振放大器第三章 高频谐振放大器§ 3.1 高频小信号放大器 分为 窄带放大器:负载具有选频特性,—高频 小信号谐振放大器 宽带放大器:负载为高频变压器, 特点: (1)高频小信号:输入信号幅度小,放大 器工作在线性区; (2)Lc并联回路作为负载:具有选频、 阻抗变换作用。null 要求: (1) 放大器数要大(ku) , 要达104~105, 靠多级放大实现; (2)频率选择性要好(B0.707或kr0.1),以 抑制无用信号; (3)稳定性要高(kuy),放大器的性能不 受外界环境影响,内部噪声要小,不 产生自激。 一.电路组成和工作原理 (实际电路和交流等效电路) 放大器谐振回路负载null Rb1 、Rb2是基极直流分压偏置电阻， cb、 ce是高频旁路电容，比低频值要小， 具有抽头的Lc并联回路作为VT管的集电 极负载， 部分接入的目的是为了保证通频带和选 择性的要求， ui由变压器耦合到VT管的基极， u0靠变压器或电感线圈耦合。 二.放大器性能分析 1.高频Y参数等效电路null Yie—输出端交流短路时的输入导纳, Yie= gie+ jωcie Y0e—输入端交流短路时的输出导纳, Yoe= goe+ jωcoe Yfe —输出端交流短路时的正向传输导纳, 因为它不能用器件等效,所以表达式为 + Ube-+ Uce-IbIcUbe+-YieIbYreUceYfeUbeYoeUce+-Icnull Yfe= | Yfe| e j φfe Yre —输入端交流短路时的反向传输导纳, Yre= | Yre| e j φre Y参数可以用仪器测出: Yie= Ib/ Ube | Uce=0 Yoe= Ic/ Uce | Ube=0 Yfe= Ic/ Ube | Uce=0 Yre= Ib/ Uce | Ube=0 Ib= Yie Ube+ Yre Uce Ic= Yfe Ube+ Yoe Uce null 模拟电路中混合π参数等效电路: 可见 gm ≈ Yfe 由上看出,Y参数是复数,除与静态值有关外, 还与工作频率有关, 高频小信号谐振放大器中的等效： (1) 晶体管工作在线性区; (2)工作频带窄, Y参数变化不大,可视为常数。UbeUcerbb’rb’ecb’ecb’cgmUb’ercenull 2.实际电路分析和性能参数 (前交流等效电路、 Y参数等效电路、 抽头折合等效电路) 忽略管子内部反馈，即Yre ≈0 p1= U12/U13 p2= U45/U13 (1)电源的折合 Is = YfeUi Is’ = p1 Is = p1 YfeUi Uo= p2 U13 (2)电导的折合 goe’= p12 goe gL’= p22 gL gL=1/RLnull (3)电容的折合 coe’= p12 coe cL’= p22 cL 所以 g∑= goe’+ gL’+go 其中go= 1/ Qoρ c∑= coe’+ cL’+ c f0 = QL = 1/ ρg∑ 电压放大倍数 ku= Uo/ Ui= p1 p2Yfe/g∑ 输入导纳 Yi= Yie 输出导纳 Yo ≈ Yoe 通频带B0.707=fo/QL null 矩形系数kr0.1= B0.1/B0.707 一般情况下 kr0.1>1,理想情况下 kr0.1=1为 矩形, kr0.1越小,选择性越好,单级谐振放大 器的 kr0.1= 9.96 讨论; ku↑→ g∑↓→ (1) RL’↑表明带负载能力差;所以用p2 接入系数改善带负载能力。 (2) QL ↑→B0.707↓说明放大倍数和通 频带是一对矛盾。 所以通过p1接入系数使ku↓,B0.707↑。 null 例:如图所示小信号谐振放大器,fo=300 MHz, 晶体管Y参数gie=1.5ms,cie=12pF,Yre=0, Yfe= 58∠-22 °ms, goe=0.4ms, coe=9.5pF, Qo=100,RL=10kΩ,L=0.8uH,p2=0.3 求:Ku、 B0.707、c Ui+-Uo+-cLRLnull 解： ( Y参数等效电路图) (1) go= 1/ ω0LQo= 0.066ms gL’= p22/RL= 0.009ms g∑= go+ gL’+ goe= 0.475ms Ku= p2Yfe/g∑= 36.6 (2) QL= 1/ ω0Lg∑= 14 B0.707= fo/QL = 2.14 MHz (3) c∑= 1/(4π2 f02 L) = 35.2pF c = c∑-coe= 25.7pF null 三.高频谐振放大器的稳定性 1.起因: Yre≠ 0, 即极间电容cb’c的反馈, 影响: (1) 轻者使放大器幅频特性变坏, 产生畸变(不对称,前沿变陡,后沿 没变,如图所示) (2) 重者产生自激振荡,即使没有外加 输入,放大器也会有输出,带来了 不稳定。 null Uo= -YfeUi/(Yoe+YL) Yi= Yie+YreUo/ Ui= Yie- YreYfe/(Yoe+YL) 当 Ys+ Yi= 0时, 电路自激振荡 有 Ys+ Yie- YreYfe/(Yoe+YL)= 0 即 (Ys+ Yie) (Yoe+YL)/ YreYfe= 1 由此导出最大稳定放大倍数 kuy kuy= 0.6 √| Yfe/Yre| 当 ku≤ kuy, 放大电路能稳定工作。 Ui+-Uo +-YsYieIbYreUoYfeUiYoeYLnull 如：一放大器|Yre| =50us， |Yfe| = 50ms， ku= 60, kuy= 0.6 √| Yfe/Yre|= 19 kuy< ku 所以放大器工作不稳定。 2.提高放大器稳定性的措施 (1)减小Yre,即选Yre小的晶体管; (2)从电路上采用共发—共基电路(失配法) 共基电路Yi2大,即YL1大,使Uo1减小,从而 使YreUo1影响减小,但同时ku也减小, 从上叙述可看出在共发电路负载端并一 电阻也能达到上述目的。 null 另采用中和电路：在输入和输出端 之间加一中和电容cn，用以抵消cb’c的 影响。 有 jωoL2 / jωocb’c = jωoL1 / jωo cn cn = N1 / N2 • cb’c 中和电路只对某一频率中和效果好,对其它 频率中和效果不佳。 四.多级谐振放大器 对于单调谐放大器 ku ∑= ku1• ku2……• kun= (ku1)n null 依据Lc并联回路归一化频率特性: α=1/√1+ξ2 ku ∑(f)= (ku1)n/(1+ξ2)n/2 B0.707∑= B0.707 √21/n –1 结论:n增大, ku ∑增大, B0.707∑减小, kr0.1减小。 五.主要技术指标 1.增益 20lg ku 80 ~100dB 2.通频带 B0.707 B = f0/QL null B0.707大,选择性不好,信噪比低; B0.707小,选择性好,但信号易被切割。 中波 9 kHz，电视 8 MHz，调频 200 kHz 3.选择性 kr0.1 kr0.1= 1为矩形,选择性最好, kr0.1越大,选择性越差。 4.稳定性 kuy (Yre≠ 0,的影响) 不产生自激振荡 kuy= 0.6 √| Yfe/Yre| ≥ ku null § 3.2 高频功率放大器 定义:谐振回路作为匹配网络的功放。 用在发射机末级 要求: (1) 输出功率po要大, (2)转换效率ηc 要高, 目前几百瓦以上的高频功放主要器 件用电子管;几百瓦以下的采用晶体 管或场效应管,另外,为了提高效率, 高频功放管工作在丙类(c类)工作状 态,即θ< 90°,理论上ηc =100%null (低频功放工作在乙类或甲乙类) (插讲三种工作状态) 特点:(1)高频功放工作频率高,相对频带较窄, 所以负载采用谐振回路,可以调谐 中心频率, (2)由于输入信号大,所以呈高频、大信 号非线性状态，采用折线分析法。 一.工作原理 (原理图) 为使静态时发射极反偏,UBB ≤0,或UBB < UBB’null 这样才能保证加入大信号后(>0.5v)晶体管 工作在丙类, Ucc为集电极电源,提供能量, Lc并联回路作用:传输信号,选频即滤波, 阻抗变换,使po大, ηc 也高, cb 、cc:旁路电容,保证电源不会短路。 1.电流、电压波形 设ub= Ubcosωt 则 ube= UBB +Ubcosωt null 折线法:目的是简化分析过程,给出明确的 物理概念,为实验调整提供指导性 数据。 要求: (1) 输入信号幅度大 (2) 高Q回路,输出对基波之外的衰减 大,即能量集中在基波上, (波形图) 当 ube= UBB’时， cosωt= cosθ cosθ=(UBB’- UBB)/Ub ic=Ico+Ic1 cosωt+Ic2cos2ωt+…… null Ico= Icmax α0(θ) Ic1 = Icmax α1(θ), α0(θ)—直流分解系数, α1(θ) —基波分解系数, 可查表, Icmax = gc(ubemax- UBB’) = gc Ub (1- cosθ) uce= Ucc-Uc cosωt = Ucc- Ic1 RL cosωt 其中 Uc = Ic1 RL uc= Uc cosωt =Ic1 RL cosωt null 此处RL是R∑,谐振时QL↑→RL↑→Uc↑, 而在2ω、3ω等处失谐, RL小,谐波电压 为0, 另θ< 90° 工作在丙类, θ越小,ic脉冲越瘦,在ucemin附近,损耗小, 故效率得到提高。 2.能量关系 输出功率 po= Ic1 Uc/2 = Ic12 RL/2 = Uc2/2RL 电源功率 pd= Ico Ucc 管耗 pc = pd- po null 效率 ηc = po / pd= 1- pc / pd = α1(θ) Uc/2α0(θ)Ucc = γξ/2 γ—波形系数, γ= α1(θ) / α0(θ), γ、α1(θ)、α0(θ)可同查一表。 ξ—集电极电压利用系数, ξ≤1, θ=180⁰, γ=1, ηc ≤50% , θ= 90⁰, γ=1.57, ηc ≤78.5% , θ≤ 15⁰,γ=2, ηc ≤100% , 提高ηc 的途径: null (1) 让ξ↑→Uc↑→RL ↑→意味着带负载 能力不强, (2)让γ↑→θ↓→α1(θ)↓→Ic1↓→po↓ 可见ηc与po存在矛盾,在65°<θ<75° 范围里, ηc与po兼顾最佳。 在基极回路: pb= Ib1Ub/2 功率放大倍数 kp= po/ pb 功率增益 kp= 10lg po/ pb (dB) 由于丙类工作状态,高频功放比低频功放 放大倍数低,通常在100倍以下。 null 例: UBB’=0.8v, gc=1.4s, UBB=-0.66v, Ub=5.65v, 求Ico、 Ic1 解：cosθ=(UBB’- UBB)/Ub= 0.258 θ=75⁰ Icmax = gc Ub (1- cosθ)=5.866 A 查表α1(75⁰)=0.455 α0(75⁰)=0.269 Ico= Icmax α0(75⁰)=1.58 A Ic1 = Icmax α1(75⁰)=2.67 A null 二.高频谐振功率放大器的工作状态 1.高频功放的动特性 定义:输入加激励,输出加负载时,集电极 ic与ube或ic与uce的关系曲线。 动态线：ic与ube—动态转移特性， ic与uce—动态输出特性。 (1)动态转移特性 (曲线图) 截止区:ub使工作在BC段, ic=0 放大区: ub使工作在AB段, Icmax = gc Ub (1- cosθ)null 饱和区: ub使工作在AD段, ic出现凹陷, 为凹陷脉冲, (2) 动态输出特性 (曲线图) ube= UBB +Ubcosωt uce= Ucc-Uccosωt 动特性曲线—交流负载线 可能有三种 即ABC、A’BC、A”BC 饱和区：uc使工作在A’B~A”B 间，Icmax 下降，并出现凹陷, 截止区： uc使工作在BC段，ic=0null 放大区： uc使工作在AB~A’B之间， Icmax = -scUc(1- cosθ), sc为动特性曲线斜率, 其中临界饱和时, Icmax = gcrUces = gcr(Ucc-Uc), 2.高频功放的工作状态 在动态转移特性曲线上: (1)当ub使工作在AB段之间时为欠压状态, 此时晶体管工作在截止区和放大区, (动态线为二折线), ic为余弦脉冲, 此时Ub￪ → Icmax￪ → Ico 、Ic1￪， null (2)当ub使工作在A D段之间时为过压状态, 此时晶体管工作地截止区、放大区和 饱和区,(动态线为三折线), ic为凹陷余弦 脉冲,此时 Ub￪ →ic凹陷越深, θ↑使宽度增加 →Ico 、Ic1基本不变, (3)当ub使工作在A点时为临界状态,此时 晶体管工作在截止区、放大区和饱和线 上的一点,(动态线为二折线), ic为最大 余弦脉冲, Ico 、Ic1达最大值。null 在动态输出特性曲线上: (1)当uc使动态线为ABC时为欠压状态,晶体管 工作在放大区和截止区, ic为余弦脉冲, 此时Uc￪ →Icmax不变→Ico 、Ic1不变, (2)当uc使动态线为A”BC时为过压状态,晶体 管工作在放大区、截止区和饱和区, ic为 凹陷余弦脉冲,此时 Uc￪ →Icmax￬并凹陷, →Ico 、Ic1￬ (3)当uc使动态线为A’BC时为临界状态,晶体 管工作在放大区、截止区和饱和线上的 一点, ic为余弦脉冲, null 此时Ic1最大, Uc也较大, Po ηc达到最佳 状态,所以高频功放一般工作在临界状态。 总之,在输出特性曲线上: ucemin>Uces, 欠压状态, ucemin= Uces, 临界状态, ucemin< Uces, 过压状态。 临界状态主要计算公式： Icmax = gc Ub(1- cosθ) Icmax = gcrUces=gcr ucemin = gcr(UCC-Uc), null 例: 某谐振功放工作在临界状态,已知θ=80⁰, Uc=16v, Po=2w, gcr=0.6s, α0(80⁰)=0.286, α1(80⁰)=0.472, 求:RL、pd、Ucc、ηc 解： po= Uc2/2RL RL= Uc2/2po= 64 Ω Ic1= Uc/RL= 0.25 A Icmax = Ic1/α1(80⁰)= 0.53 A Ico = Icmaxα0(80⁰)=0.152 A Uces= Icmax / gcr= 0.883 v Ucc= Uc+ Uces= 16.883 vnull pd= UccIco = 2.56 w ηc= po /pd= 78.1% 三.高频功放的外部特性 1.高频功放的负载特性 为UBB、Ucc、Ub不变，负载电阻RL(Uc) 变化时,功放的工作状态以及Ico 、Ic1、 Uc、 po、 pd 、ηc各参量的情况。 在欠压下RL￪ →ic基本不变,即Ico 、Ic1不变, →Uc ￪ →AB 动态线下躺, sc斜率￬, 当RL再￪ →临界状态→过压状态null 在过压下RL￪ →Icmax￬,凹陷越深, →Ico 、Ic1￬ → Uc基本不变, 欠压时: RL￪ → pd基本不变, po ￪ ,ηc￪ , 过压时: RL￪ → pd↓, po￬, ηc略有上升, (两负载特性图) 特点:临界时, po最大, ηc较大,适合作功放, 过压时, ηc高, pc小, Uc基本不随RL变, 适合作交流恒压源, 欠压时, ηc低, pc大, ic基本不随RL变, 适合作交流恒流源,null 2.高频功放的振幅特性 为UBB、Ucc、RL 不变,Ub变化时,功放的 工作状态以及Ico 、Ic1、 Uc变化情况。 在欠压下Ub￪ →θ￪ →Icmax￪ →Ico 、Ic1￪ → Uc￪ 当Ub再￪ →临界状态→过压状态 在过压状态Ub￪ →θ￪ → Icmax不变,凹陷越深, → Ico 、Ic1基本不变, → Uc基本不变, null (振幅特性图) 特点:在欠压时, Ico 、Ic1、 Uc均随Ub增大 而增大,但互不为线性关系,(只有θ 不变,如θ=90⁰, Ub与三参数成线性 关系), 在过压时, Uc基本不随Ub变化,为 恒压区,可作振幅限幅器。 3.高频功放的调制特性 (1)基极调制特性 为 Ub、Ucc、RL 不变, UBB变化时,功放 的工作状态以及Ico 、Ic1、 Uc变化情况。null 丙类工作UBB为负值, UBB ~ →ube ~ → ubemax ~ 其情况与振幅特性 Ub~ →ube ~ 类似,曲线左移, (基极调制特性图) 完成基极调制就是使Uc与UBB成线性或 近似线性关系,因此应工作在欠压状态,在 欠压状态下,基极UBB为调制信号,输出uc将 是振幅调制信号。 (2)集电极调制特性 为 Ub、 UBB 、RL 不变, Ucc变化时,功放 的工作状态以及Ico 、Ic1、 Uc变化情况。null Ub、 UBB不变, θ不变, Icmax不变, Ucc￬ →动态线向左平移, →由欠压→临界→过压 →Icmax基本不变, →Icmax￬,凹