丁類集成寬放

1、關(guān)于丁類集成寬放第一張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3.4 丁類諧振功率放大器主要要求： 了解提高放大器效率的方法。了解丁類諧振功放的工作原理。第二張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、提高功放效率的方法提高功放效率的方法：tuBEOVBBuBE(on)tiCOiCmaxVCCuctuCEO1.減小2.減小 iC uCE 丙類； 有限制 各種高效率諧振功放的設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 例如丁類要減小PC第三張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月提高功放效率的方法：tuBEOVBBuBE(on)tiCOiCmaxVCCuctuCEO1.減小2.減小 iC uCE要減小PC一、提高功放效率的方

2、法使放大器工作于開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)晶體管導(dǎo)通 iC0 時(shí)，uCE最小，約為零；而當(dāng) uCE0 時(shí)，晶體管截止，iC=0 。因此，iC uCE很小，理想情況下效率可達(dá)100% 。思路第四張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、丁類諧振功率放大器 有電壓開關(guān)型和電流開關(guān)型兩類+ui+ub1ub2+uoRLCAL電壓開關(guān)型丁類功放原理圖+VCCV1V2V1、V2 兩管同類型且特性相同兩管的激勵(lì)電壓ub1和ub2大小相等，極性相反。兩管的負(fù)載是L、C、R L構(gòu)成的串聯(lián)諧振回路第五張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月+ui+ub1ub2+uoRLCAL電壓開關(guān)型丁類功放原理圖+VCCV1V2工作原

3、理：設(shè)ui 為足夠大的正弦波，則兩管輪流飽和導(dǎo)通。當(dāng)V1管飽和導(dǎo)通時(shí)，uA = VCC UCE(sat)當(dāng)V2管飽和導(dǎo)通時(shí)，uA = UCE(sat)因此uA為方波電壓，其幅值為 VCC 2UCE(sat) tuAOVCCUCE(sat)二、丁類諧振功率放大器第六張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月+ui+ub1ub2+uoRLCAL電壓開關(guān)型丁類功放原理圖+VCCV1V2工作原理：當(dāng)回路調(diào)諧于輸入信號(hào)頻率，且Q值足夠高時(shí)， 只有uA中的基波分量能在回路中產(chǎn)生電流io，因此負(fù)載RL上得到不失真的輸出電壓 uo 。tuAOVCCUCE(sat)tioOtuoOiouo二、丁類諧振功率放大器

4、第七張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月+ui+ub1ub2+uoRLCAL電壓開關(guān)型丁類功放原理圖+VCCV1V2工作原理：io只能由V1和V2管分別導(dǎo)通時(shí)的iC1 、iC2合成。iC1 、iC2為半波電流tuAOVCCUCE(sat)iotiC1OtiC2OiC1iC2二、丁類諧振功率放大器第八張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月+ui+ub1ub2+uoRLCAL電壓開關(guān)型丁類功放原理圖+VCCV1V2工作原理：可見：丁類諧振功放中的兩管均工作于開關(guān)狀態(tài)，它們均為半周導(dǎo)通、半周截止。導(dǎo)通時(shí)，電流為半個(gè)正弦波，但管壓降約為零；截止時(shí)，管壓降很大，當(dāng)電流為零，因此管耗很小，功放效

5、率很高。tuAOVCCUCE(sat)iotiC1OtiC2OiC1iC2二、丁類諧振功率放大器第九張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月丁類諧振功放的問題及其措施： 高頻工作時(shí)，由于管子結(jié)電容和電路分布電容的影響， uA的波形有一定的上升沿和下降沿，因而產(chǎn)生較大的動(dòng)態(tài)管耗。頻率越高，動(dòng)態(tài)管耗在總管耗中的影響越大，致使效率大大下降。因此丁類諧振功放的效率受到管子開關(guān)特性的限制。戊類諧振功放：在丁類諧振功放的基礎(chǔ)上改進(jìn)。采用 特殊設(shè)計(jì)的輸出回路，以保證uCE為 最小值的一段時(shí)間內(nèi)才有 iC 流通。第十張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3.4丁類高頻功率放大電路總結(jié) 丁類功率放大電路如

6、圖所示: V1、V2各飽和導(dǎo)通半周，盡管導(dǎo)通電流很大，但相應(yīng)的管壓降很小，這樣每管的管耗就很小，放大器的效率也很高。丁類放大電路中，三極管處于開關(guān)狀態(tài) ;在理想情況下，丁類高頻功率放大電路的效率可達(dá)100%，實(shí)際情況下也可達(dá)90%左右。 第十一張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3.5 集成高頻功率放大電路及應(yīng)用簡(jiǎn)第十二張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月微帶線 又稱微帶傳輸線決定電性能：絕緣板的介電系數(shù)和厚度H、帶狀導(dǎo)體寬度W實(shí)際使用時(shí), 微帶線是采用雙面敷銅板, 在上面作出各種圖形, 構(gòu)成電感、電容等各種微帶元件, 從而組成諧振電路、 濾波器以及阻抗變換器等。第十三張，PPT共

7、三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月典型應(yīng)用電路第十四張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 圖3.5.3是TW-42超短波電臺(tái)中發(fā)信機(jī)高頻功放部分電路圖。 此電路采用了日本三菱公司的高頻集成功放電路M57704H。 TW-42電臺(tái)是采用頻率調(diào)制, 工作頻率為4577MHz458 MHz, 發(fā)射功率為5W。由圖3.5.3可見, 輸入等幅調(diào)頻信號(hào)經(jīng)M57704H功率放大后, 一路經(jīng)微帶線匹配濾波后, 再經(jīng)過V115送多節(jié)LC的型網(wǎng)絡(luò), 然后由天線發(fā)射出去；另一路經(jīng)V113、 V114檢波, V104、V105直流放大后, 送給V103調(diào)整管, 然后作為控制電壓從M57704H的第腳輸入, 調(diào)節(jié)第一

8、級(jí)功放的集電極電源, 可以穩(wěn)定整個(gè)集成功放的輸出功率。第二三級(jí)功放的集電極電源是固定的138 V。 M57704應(yīng)用電路說明第十五張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3.6 寬帶高頻功率放大器 寬帶高頻功率放大電路采用非調(diào)諧寬帶網(wǎng)絡(luò)作為匹配網(wǎng)絡(luò), 能在很寬的頻帶范圍內(nèi)獲得線性放大。常用的寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)是傳輸線變壓器, 它可使功放的最高頻率擴(kuò)展到幾百兆赫甚至上千兆赫, 并能同時(shí)覆蓋幾個(gè)倍頻程的頻帶寬度。 由于無選頻濾波性能, 故寬帶高頻功放只能工作在非線性失真較小的甲類或乙類狀態(tài), 效率較低。所以, 寬帶高頻功放是以犧牲效率來?yè)Q取工作頻帶的加寬。 第十六張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年

9、6月3.6.1 傳輸線變壓器第十七張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 普通變壓器上、下限頻率的擴(kuò)展方法是相互制約的。為了擴(kuò)展下限頻率, 就需要增大初級(jí)線圈電感量, 使其在低頻段也能取得較大的輸入阻抗, 如采用高導(dǎo)磁率的高頻磁芯和增加初級(jí)線圈的匝數(shù), 但這樣做將使變壓器的漏感和分布電容增大, 降低了上限頻率；為了擴(kuò)展上限頻率, 就需要減小漏感和分布電容, 減小高頻功耗, 如采用低導(dǎo)磁率的高頻磁芯和減少線圈的匝數(shù), 但這樣做又會(huì)使下限頻率提高。 傳輸線變壓器是基于傳輸線原理和變壓器原理二者相結(jié)合而產(chǎn)生的一種耦合元件。它是將傳輸線(雙絞線、帶狀線或同軸線等)繞在高導(dǎo)磁率的高頻磁芯上構(gòu)成的,

10、以傳輸線方式與變壓器方式同時(shí)進(jìn)行能量傳輸。 3.6.1傳輸線變壓器第十八張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 利用圖3.6.1所示一種簡(jiǎn)單的11傳輸線變壓器, 可以說明這種特殊變壓器能同時(shí)擴(kuò)展上、下限頻率的原理。 在圖3.6.1中, (a)圖是結(jié)構(gòu)示意圖, (b)圖和(c)圖分別是傳輸線方式和變壓器方式的工作原理圖, (d)圖是用分布電感和分布電容表示的傳輸線分布參數(shù)等效電路。 在以傳輸線方式工作時(shí), 信號(hào)從、 端輸入, 、 端輸出。如果信號(hào)的波長(zhǎng)與傳輸線的長(zhǎng)度可以相比擬, 兩根導(dǎo)線固有的分布電感和相互間的分布電容就構(gòu)成了傳輸線的分布參數(shù)等效電路。若傳輸線是無損耗的, 則傳輸線的特性阻抗

11、Z c=傳輸線變壓器第十九張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 其中L、C分別是單位線長(zhǎng)的分布電感和分布電容。 當(dāng)Zc與負(fù)載電阻RL相等, 則稱為傳輸線終端匹配。 在此無耗、 匹配情況下, 若傳輸線長(zhǎng)度l與工作波長(zhǎng)相比足夠小(lmin8)時(shí), 可以認(rèn)為傳輸線上任何位置處的電壓或電流的振幅均相等, 且輸入阻抗Zi=Zc=RL, 故為11變壓器。 可見, 此時(shí)負(fù)載上得到的功率與輸入功率相等且不因頻率的變化而變化。 在以變壓器方式工作時(shí), 信號(hào)從、端輸入, 、端輸出。由于輸入、輸出線圈長(zhǎng)度相同, 從圖(c)可見, 這是一個(gè)11的反相變壓器。 傳輸線變壓器第二十張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于202

12、2年6月 當(dāng)工作在低頻段時(shí), 由于信號(hào)波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于傳輸線長(zhǎng)度, 分布參數(shù)很小, 可以忽略, 故變壓器方式起主要作用。由于磁芯的導(dǎo)磁率高, 所以雖傳輸線較短也能獲得足夠大的初級(jí)電感量, 保證了傳輸線變壓器的低頻特性較好。 當(dāng)工作在高頻段時(shí), 傳輸線方式起主要作用, 在無耗匹配的情況下, 上限頻率將不受漏感、 分布電容、 高導(dǎo)磁率磁芯的限制。 而在實(shí)際情況下, 雖然要做到嚴(yán)格無耗和匹配是很困難的, 但上限頻率仍可以達(dá)到很高。 由以上分析可以看到, 傳輸線變壓器具有良好的寬頻帶特性。 傳輸線變壓器第二十一張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 傳輸線變壓器的功能1、平衡不平衡電路的轉(zhuǎn)換第二十二張，

13、PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 與普通變壓器一樣, 傳輸線變壓器也可以實(shí)現(xiàn)阻抗變換, 但由于受結(jié)構(gòu)的限制, 只能實(shí)現(xiàn)某些特定阻抗比的變換。 圖3.6.4給出了一種41傳輸線阻抗變換器的原理圖。 圖3.6.5給出了一種14傳輸線阻抗變換器的原理圖。2、阻抗變換第二十三張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 利用多個(gè)功率放大電路同時(shí)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大, 然后設(shè)法將各個(gè)功放的輸出信號(hào)相加, 這樣得到的總輸出功率可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單個(gè)功放電路的輸出功率，這就是功率合成技術(shù)。 利用功率合成技術(shù)可以獲得幾百瓦甚至上千瓦的高頻輸出功率。 理想的功率合成器不但應(yīng)具有功率合成的功能, 還必須在其輸入端使與

14、其相接的前級(jí)各率放大器互相隔離, 即當(dāng)其中某一個(gè)功率放大器損壞時(shí), 相鄰的其它功率放大器的工作狀態(tài)不受影響, 僅僅是功率合成器輸出總功率減小一些。 圖3.6.6給出了一個(gè)功率合成器原理方框圖。 3.6.2功率合成第二十四張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月功率合成器的原理框圖第二十五張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 由圖可見, 采用7個(gè)功率增益為2, 最大輸出功率為10 W的高頻功放, 利用功率合成技術(shù), 可以獲得40W的功率輸出。 其中采用了三個(gè)一分為二的功率分配器和三個(gè)二合一的功率合成器。 功率分配器的作用在于將前級(jí)功放的輸出功率平分為若干份, 然后分別提供給后級(jí)若干個(gè)功放

15、電路。 利用傳輸線變壓器可以組成各種類型的功率分配器和功率合成器, 且具有頻帶寬、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、插入損耗小等優(yōu)點(diǎn), 然后可進(jìn)一步組成寬頻帶大功率高頻功放電路。 功率合成器說明 第二十六張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月功率合成網(wǎng)絡(luò)圖3.6.7 方向功率合成網(wǎng)絡(luò)第二十七張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月功率分配網(wǎng)絡(luò)圖3.6.8 同向功率分配網(wǎng)絡(luò)(a) 傳輸線變壓器形式 (b)自耦變壓器形式第二十八張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月實(shí)用的功率分配電路圖3.6.9 兩種功率分配實(shí)用電路(a) 二分配器 (b)四分配器第二十九張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月功率合成與分配應(yīng)用舉例：第三十張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022