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      高頻功率放大器的工作特性

      發(fā)布時間:2025-03-29
      高頻功率放大器可以完成功率放大以及基極、集電極調幅功能,在本小節(jié)的學習中,注意掌握放大器隨負載、集電極電源、基極電源之間的定性的關系以及相關的功率效率的計算。一、負載特性 在諧振功率放大器中,根據晶體管工作是否進入飽和區(qū),將其分為欠壓、臨界和過壓工作狀態(tài)。 當諧振功率放大器中直流電壓、及輸入電壓振幅維持不變時,諧振功率放大器的電流、電壓、功率和效率等隨諧振回路諧振電阻re變化的特性,稱為諧振功率放大器的負載特性。 圖1(a)是晶體管集電極輸出電流;1(b)圖是折線化的晶體管輸出轉移特性曲線,直線oa是臨界飽和線;1(c)是輸入電壓;1(d)是集電極輸出電壓。
      圖1晶體管的負載特性的輸入、輸出信號波形
      在圖3-9(b)圖中,當負載電阻較小時,其工作在欠壓區(qū),此時當諧振回路諧振電阻re由小增大時,諧振功率放大器的工作狀態(tài)將由欠壓通過臨界進入過壓,因此諧振功率放大器的負載特性如圖2所示。
      2 負載特性
      (a) 電流、電壓變化曲線 (b)功率、效率變化曲線
      由圖2對放大器的三種工作狀態(tài)進行比較與說明: 臨界狀態(tài):輸出功率po為最大,效率ηc較高,也稱為最佳工作狀態(tài),通常將相應的re值稱為最佳負載電阻,或稱為匹配負載。 過壓狀態(tài):具有較高的效率,且有恒壓特性,因此它適用于作中間級,這時它能向后級提供比較穩(wěn)定的激勵電壓。由于深度過壓,輸出波形失真比較嚴重,一般可工作在弱過壓狀態(tài)。 欠壓狀態(tài):輸出波形失真小并有恒流特性,但效率低,管耗大,若re過小,晶體管有可能因管耗過大而損壞,所以一般不采用欠壓工作狀態(tài)。
      二、集電極調制特性 諧振功率的集電極調制特性如圖3所示。
      圖3 集電極調制特性的輸入、輸出信號波形
      當、、等不變,由小逐漸增大時,諧振功率放大器工作狀態(tài)將有過壓→臨界→欠壓變化,相應的、、隨變化特性如圖4所示,利用這一特性,可實現(xiàn)集電極調幅作用,故將圖4所示特性稱為集電極調制特性。
      圖4 集電極調制特性
      三、基極調制特性
      圖5 基極調制特性的輸入、輸出信號波形
      、、等不變,由負值到正值增大時,諧振功率放大器工作狀態(tài)由欠壓→臨界→過壓狀態(tài)變化,如圖3-13所示。相應的的、、隨的變化特性如圖6所示。利用這一特性,可實現(xiàn)基極調幅作用,所以把圖6所示特性稱為基極調制特性。
      圖6基極調制特性
      四、放大特性當、、不變,由小到大變化時,諧振功率放大器的工作狀態(tài)由欠壓→臨界→過壓狀態(tài)變化,相應的、、的變化特性如圖7所示,稱為放大特性,也成為振幅特性。
      圖7放大特性
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