《微波功率放大器》

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1、模 擬 電 子 技 術掌 握 內 容 ： 功 率 放 大 電 路 的 計 算理 解 內 容 ： 甲 乙 類 互 補 對 稱 功 率 放 大 電 路 ； 功 率 BJT了 解 內 容 ： 功 率 放 大 電 路 的 一 般 問 題重 點 ： 低 頻 功 放 的 效 率 、 最 大 輸 出 功 率 的 計 算 、 互 補 對 稱 功 放難 點 ： 甲 乙 類 互 補 對 稱 功 率 放 大 電 路 的 工 作 原 理 分 析本 章 學 時 ： 6第 五 章 功 率 放 大 電 路 模 擬 電 子 技 術功 率 放 大 電 路第 五 章 模 擬 電 子 技 術 引 言5.1.2 甲 乙 類 互 補

2、對 稱 功 率 放 大 電 路5.1.1 乙 類 雙 電 源 互 補 對 稱 功 率 放 大 電 路 模 擬 電 子 技 術引 言一 、 功 率 放 大 的 特 殊 要 求 Pomax 大 ， 三 極 管 盡 限 工 作 = Pomax / PDC 要 高失 真 要 小 模 擬 電 子 技 術二 、 共 發(fā) 射 極 放 大 電 路 的 效 率 問 題 cecmaxo UIP +VCCRLC1+RB uce = uo cemcm21 UI CCCCCCDC VIViP % 25/ DCmaxomax PP S uCE iCO tiCO QIcm Ucem 設 “ Q”設 置 在交 流 負 載 線

3、 中 點VCCIC S4 模 擬 電 子 技 術三 、 放 大 電 路 的 工 作 狀 態(tài)甲 類 ( 2 )tiCO Icm 2ICQ tiCO Icm 2ICQ 乙 類 ( )tiCO I cmICQ 2甲 乙 類 ( 0 V1 導 通 V2 截 止iC1 io = iE1 = iC1, uO = iC1RLui 0.2 PomU(BR)CEO 2VCCICM VCC / RL RLV1V2 +VCC+ui +uoVEE 4. 管 耗 模 擬 電 子 技 術例 1 已 知 ： VCC = VEE = 24 V， RL = 8 ， 忽 略 UCE(sat) 求 Pom 以 及 此 時 的 PD

4、C、 PC1， 并 選 管 。 )W(3682242 2LCC2om RVP解 PDC= 2V2CC / RL= 2 242 / ( 8) = 45.9 (W) RLV1V2 +VCC+ui +uoVEE 模 擬 電 子 技 術)(21 oDCC1 PPP = 0.5 (45.9 36) = 4.9 (W)W( 2.7362.0m1C PU(BR)CEO 48 VICM 24 / 8 = 3 (A)可 選 ： U (BR)CEO = 60 100 VICM = 5 APCM = 10 15 W 模 擬 電 子 技 術5.1.2 甲 乙 類 互 補 對 稱 功 率 放 大 電 路一 、 甲 乙

5、類 雙 電 源 互 補 對 稱 功 率 放 大 電 路給 V1、 V2 提供 靜 態(tài) 電 壓ti C0 ICQ1ICQ2克 服 交 越 失 真 思 路 ： 電 路 ： RLRV3V4 V1V2+VCC+ui +uoVEEV5 模 擬 電 子 技 術5.1.2 甲 乙 類 互 補 對 稱 功 率 放 大 電 路當 ui = 0 時 ， V1、 V2 微 導 通 。當 ui 0 ( 至 )， V 2 微 導 通 充 分 導 通 微 導 通 ； V1 微 導 通 截 止 微 導 通 。 模 擬 電 子 技 術克 服 交 越 失 真 的 電 路V1V2V3V4 V1V2RtB1B2 21BBURT t

6、 )( 212BE3CE3 RRRUU V1V2V3R2R1 模 擬 電 子 技 術實 際 電 路 V4 R L+VCC+uoV1V2V3 VEER*1R2R3R4RL+VCC+uoV1V2V3V4 V5 VEE+ui R 模 擬 電 子 技 術二 、 功 率 和 效 率 RLV1V2 +VCC+ui +uoVEE1. 輸 出 功 率 cmom21cm21om21coo IUIUIUP L2om21Lom221 / RIRU 最 大 不 失 真 輸 出 電 壓 、 電 流 幅 度 ：CE(sat)CComm UVU LCCLommcmm / RVRUI 最 大 輸 出 功 率 omP L 2C

7、C)(21 RVL 2CE(sat)CC 2 )( RUV 最 大 輸 出 功 率 L2L 2CE(sat)CC 212 )(om RVRUVP CC2. 電 源 功 率 cm0 cmC1C1 )(d sin21 IttIiI PDC = IC1VCC + IC2VEE = 2IC1VCC = 2VCCUom/RL最 大 輸 出 功 率 時 ： PDC = 2V 2CC / RLPDC =2V 2CC / RL3. 效 率 DCoPP ,/ Lom221o RUP PDC = 2VCCIcm / LcmCC om2 4 RIV U 4 CComVU%5.784max 實 際 約 為 60%最

8、大 輸 出 功 率 時 ： 模 擬 電 子 技 術二 、 復 合 管 互 補 對 稱 放 大 電 路1. 復 合 管 (達 林 頓 管 )目 的 ： 實 現(xiàn) 管 子 參 數 的 配 對ib1(1 + 1) ib1 (1 + 1) (1 + 2) ib1= (1 + 1 + 2+ 12) ib1 1 2 rbe= rbe1+ (1 + 1) rbe22(1+1) ib11 ib1 ib icie(1 + 2 + 12) ib1V1 V2 模 擬 電 子 技 術V1 V2NPN + NPN NPN V1 V2PNP + PNP PNPV 1 V2NPN + PNP NPN V1 V2PNP + N

9、PN PNP 模 擬 電 子 技 術構 成 復 合 管 的 規(guī) 則 ：1) B1 為 B， C1 或 E1 接 B2 ， C2、 E2 為 C 或 E；2) 應 保 證 發(fā) 射 結 正 偏 ， 集 電 結 反 偏 ；3) 復 合 管 類 型 與 第 一 只 管 子 相 同 。 模 擬 電 子 技 術V1 V2 練 習 ：接 有 瀉 放 電 阻 的 復 合 管 ：V1 V 2ICEO1 2 ICEO1R瀉 放電 阻 減 小 模 擬 電 子 技 術 V1、 V3 NPNV2、 V4 PNPR 3 、 R5 穿 透 電 流 泄 放 電 阻準 互 補 對 稱 電 路2. 復 合 管 互 補 對 稱 電

10、 路 舉 例 RLRP V4 +VCCV5 V1V2R2RB1RB2 +uo+ui + +V6V7 V8 EUB3R1 R5R3IC8 RE1RE2R4V3UB8 模 擬 電 子 技 術RE1 、 RE2 穩(wěn) 定 “ Q”、 過 流 保 護取 值 0.1 0.5 V5 V7、 RP 克 服 交 越 失 真R4 使 V3、 V4 輸 入 電 阻 平 衡V8 構 成 前 置 電 壓 放 大RB1 引 入 負 反 饋 ， 提 高 穩(wěn) 定 性 。U E UB8 IB8 IC8 UB3UE 模 擬 電 子 技 術差 分 對 管 ， 構 成 前 置 放 大 級鏡 像 恒 流 源 ，差 分 放 大 電路 的

11、 有 源 負 載 NPNPNP 因 PNP 管 小 ， 采 用 三 只管 子 復 合 而 成克 服交 越失 真 圖 5.1 模 擬 電 子 技 術三 、 甲 乙 類 單 電 源 互 補 對 稱 放 大 電 路 OTL電 路 (Output Transformerless )R LRBV4 VEE+VCCV5 V1V2CERERB1RB2 +uo+ui + + CE 電 容 C 的 作 用 ：1)充 當 VCC / 2 電 源2)耦 合 交 流 信 號 模 擬 電 子 技 術 2 CCE /VU 當 ui = 0 時 : 2 CCC /VU 當 ui 0 時 ：V2 導 通 ， C 放 電 ，

12、V2 的 等 效 電 源 電 壓 0.5VCC。當 ui 0 時 ：V 1導 通 ， C 充 電 ， V1 的 等 效 電 源 電 壓 + 0.5VCC。應 用 OCL 電 路 有 關 公 式 時 ， 要 用 VCC / 2 取 代 VCC 。 模 擬 電 子 技 術OCL 電 路 和 OTL 電 路 的 比 較OCL OTL 電 源 雙 電 源 單 電 源信 號 交 、 直 流 交 流頻 率 響 應 好 fL 取 決 于 輸 出 耦 合 電 容 C電 路 結 構 較 簡 單 較 復 雜P omax LCC2Lom2 2121 RVRU LCC2L2om 8121 RVRU 第 八 章 功 率

13、 放 大 電 路 模 擬 電 子 技 術5.2 集 成 功 率 放 大 器 及 其 應 用 引 言 5.2.2 DG810 集 成 功 放 及 其 應 用 5.2.3 TD2040 集 成 功 放 及 其 應 用 5.2.1 LM386 集 成 功 放 及 其 應 用 模 擬 電 子 技 術組 成 ： 前 置 級 、 中 間 級 、 輸 出 級 、 偏 置 電 路特 點 ： 輸 出 功 率 大 、 效 率 高有 過 流 、 過 壓 、 過 熱 保 護引 言 模 擬 電 子 技 術5.2.1 LM386 集 成 功 放 及 其 應 用1. 典 型 應 用 參 數 ：直 流 電 源 ： 4 12

14、V額 定 功 率 ： 660 mW帶 寬 ： 300 kHz輸 入 阻 抗 ： 50 k 1234 8765引 腳 圖 模 擬 電 子 技 術2. 內 部 電 路 1. 8 開 路 時 ， Au = 20(負 反 饋 最 強 )1. 8 交 流 短 路 A u = 200(負 反 饋 最 弱 )電 壓 串聯(lián) 負 反饋 模 擬 電 子 技 術V1、 V6 ：V3、 V5：V2、 V4： 射 級 跟 隨 器 ， 高 Ri雙 端 輸 入 單 端 輸 出 差 分 電 路恒 流 源 負 載V 7 V12： 功 率 放 大 電 路 V7 為 驅 動 級 (I0 為 恒 流 源 負 載 )V11、 V12

15、用 于 消 除 交 越 失 真V8、 V10 構 成 PNP 準 互 補 對 稱 模 擬 電 子 技 術3. 典 型 應 用 電 路 模 擬 電 子 技 術 LM386123 4 78 5RPC1 C2 C3C4C5 C610 F36 k 10 F100 F 220 F0.1 F810 .047 F+VCC6 輸 出 電 容(OTL)頻 率 補 償 ， 抵 消 電 感 高 頻 的 不 良 影 響防 止 自 激 等 調 節(jié) 電 壓放 大 倍 數 模 擬 電 子 技 術5.2.2 DG810 集 成 功 放 及 其 應 用 標 準 音 頻 功 率 放 大功 率 大 、 噪 聲 小 、 頻 帶 寬

16、、工 作 電 源 范 圍 寬 、 有 保 護 電 路 輸 出 電 容輸 入偏 置交 流 負 反 饋 頻 率 補 償 ， 防 自 激 等 自 舉 電 容頻 率 補 償防 自 激 等VCC = 15 V 時輸 出 功 率 6 W+VCCui C9R1 R 4C2 DG8101 129 478 5C1 C8C7 C4C5C6 5 F100 k .01 F100 F 1000 pF0.1 F 4 56 4 700 pF10 100 F100 F 100 R3R2 1000 F100 FC101 電 源 濾 波 模 擬 電 子 技 術5.2.3 TD2040 集 成 功 放 及 其 應 用 特 點 ：

17、輸 出 短 路 保 護 、 自 動 限 制 功 耗 、 有 過 熱 關 機 保 護參 數 ： 直 流 電 源 ： 2.5 20 V 開 環(huán) 增 益 ： 80 dB功 率 帶 寬 ： 100 kHz 輸 入 阻 抗 ： 50 k輸 出 功 率 ： 22 W (RL = 4 )雙 電 源 (OTL)應 用 電 源 濾 波頻 率 補 償防 自 激 等輸 出 功 率 可大 于 15 W交 流 電壓 串 聯(lián)負 反 饋 R1C 2220 k680 22 F R3R2ui 12 435C1 C7C3 C4C5 C61 F 22 k220 F 220 F0.1 F 4 5+VCC(16 V)2040 0.01

18、 F0.1 F VEE(16 V) R4大 電 容 濾 除 低 頻 成 分小 電 容 濾 除 高 頻 成 分35.33680/220001 uA dB30lg20 uA 模 擬 電 子 技 術單 電 源 (OTL)應 用 ：交 流 電 壓 串 聯(lián)負 反 饋使 U1 = 0.5VCC C 2 680 22 FR4ui 435C1 C6 C3 C4C5 C71 F 22 k2.2 F 220 F0.1 F 45 +VCC(16 V)0.01 FR6R522 k22 k22 kR2 R321R1 20405430 dB 模 擬 電 子 技 術1. 功 率 管 的 工 作 類 型類 別 特 點 Q 點

19、 波 形甲 類 無 失 真Q 較 高 ICQ 較 大Q 較 高甲 乙 類 有 失 真效 率 高 ICQ 小Q 較 低乙 類 失 真 大效 率 最 高 ICQ = 0 Q 最 低 tiCO ICQiCO ICQ ttiCO ICQ2. OCL 和 OTL 功 放 電 路 的 特 性 模 擬 電 子 技 術OCL OTL優(yōu)點缺點 主要公式 結 構 簡 單 ， 效 率 高 ，頻 率 響 應 好 ， 易 集 成 結 構 簡 單 ， 效 率 高 ， 頻 率響 應 好 ， 易 集 成 ， 單 電 源雙 電 源 ，電 源 利 用 率 不 高 輸 出 需 大 電 容 ，電 源 利 用 率 不 高最 大 輸 出 功 率 LCC2om 21 RVP LCC2om 81 RVP 直 流 電 源 消 耗 功 率 cmCCE 2 IVP cmCCE 1 IVP 效 率 %5.78理 想 %5.78理 想最 大 管 耗 omC1m 2.0 PP omC1m 2.0 PP 模 擬 電 子 技 術作 業(yè) ： P220 5.2.4 P221 5.3.5