第1,2章 功率电子电路 谐振功率放大器(3)

2019-08-31 12:21

10.谐振功率放大器工作频率f=2MHz,实际负载RL=80Ω,所要求的谐振阻抗RP=8Ω,试求决定L形匹配网络的参数L和C的大小? 解:由于RL>RP,则应选择高阻变低阻L型匹配网络

H

pF

11.谐振功率放大器工作频率f=8MHz,实际负载RL=50Ω,VCC=20V,Po=1W,集电极电压利用系数为0.9,用L形网络作为输出回路的匹配网络试计算该网络的参数L和C的大小?

解:已知RL=50Ω,VCC=20V,Po=1W,及ξ=Ucm / VCC=0.9,可得 Ucm=ξVCC=0.9×20=18V

由于RP>RL,应选择低阻变高阻L型匹配网络

pF

H

12.试求图9.11所示传输线变压器阻抗变换比Ri: RL和传输线变压器Tr1的特性阻抗Zc1及Tr2的特性阻抗Zc2(Tr1与Tr2的变压比均为1:1)。 解:(1)计算阻抗变换比,认为传输线变压器具有无耗短线的传输特性,则有

U13= U24,U57= U68 又 U24= U68

则 U13= U24= U57= U68= U 根据变压器性能,有 I12= I43,I56= I87 又 I43= I56

则 I12= I43= I56= I87= I

由图8.10可知 图8.10

Ri= U17/ I12=(U13+ U57)/ I12=2 U / I RL= U24/ I28= U/(I12+ I56)= U /(2 I)

则 =4:1

(2)求特性阻抗

Zc1= U13/ I12= U/ I=2 RL Zc2= U57/ I56= U/ I=2 RL

18.在图9.12(a)所示电路中,R1= R2= R3= R4,Rs=50Ω,信号源向网络提供的功率为100W,试指出R1~ R4电阻上的电流方向,计算R1~ R4各电阻所得的功率,计算Rd1~ Rd3、R1~ R4各电阻的数值。

解:该电路为同相分配电路,输入功率由Tr1分配给Tr2和Tr3,Tr2和Tr3又将其所得功率同相分配给R1、R2和R3、R4。由此并参见图8.11(b),可得 Rd1=4 Rs=4×50=200Ω Ra1= Rd1/2=100Ω Rd2=4 Ra1=4×100=400Ω R1= R2= Rd2/2=200Ω 同理 Rd3=400Ω

R3= R4=200Ω

R1~ R4中的电流流向如图8.11(b)中箭头所示(也可为相反流向)。 Rd1、Rd2 Rd3的功率为

PRd1= PRd2= PRd3=0

Tr2、Tr3的输入功率为 P2= P3=1/2×100=50W

所以R1、R2、R3、R4的功率分别为 PR1= PR2=1/2×P2=25W PR3= PR4=1/2×P3=25W

13.共发射极单调谐放大器 如图7.2所示,试推导出谐振电压增益、通频带及选择性(矩形系数)公式。

解:单调谐放大器的交流通路如图7.8所示。在谐振放大器中,由于晶体管工作在较高的频率段上,则其输出电容Co、输入电容Ci和rbb′的影响就不能忽略,但考虑到由于电子技术的飞速发展使器件性能不断提高,在实际工作中,用于调谐放大器的晶体管的特征频率fT都远远大于其工作的中心频率f0,故可采用简化混合π型等效电路。考虑到一般高频管的rbb′较小,器件的工作电流也很小,故rbb′的影响可忽略,则

于是可得到图7.9所示的输出端等效电路,图中goe和Coe为晶体管的输出电导和输出电容,gL=1/RL为负载电导(RL为负载阻抗ZL的电阻部分),CL为负载电容(即ZL中的电容部分)。

在抽头LC谐振回路中,有一个重要参数─—接入系数P,它是回路与外电路之间的调节因子。P定义为与外电路相连的那一部分电抗与同一回路内参与分压的同性质总电抗之比。对于图7.9所示的等效电路而言,若回路线圈L的1-2间的匝数为N1-2,2-3间的匝数为N2-3,4-5间的匝数为N4-5,且N1-2+N2-3=N。不计互感时,晶体管接入回路的接入系数可以写为

负载接入回路的接入系数

图7.8 交流通路

(a)等效电路 (b)等效电路的简化

图7.9 单调谐放大器输出端等效电路

按照自耦变压器耦合回路及变压器耦合电路的等效原理,将所有元件电压和电流折算到整个回路两端,便得到图7.9的等效电路。图中

式中,C∑为回路总电容,g∑为回路总电导,其中g0为电感线圈的自损耗电导。由图7.9可得,回路的总导纳

式中,

的;Qe是回路的有载品质因数;而 频率);

称为相对失调。

称作一般失调,它是在 很小时得出

;f0为放大器谐振回路的谐振频率(中心

根据放大器电压放大倍数的定义有

其电压增益的模为

Au =

式中 ,

谐振时,由于 , ,则谐振电压增益Auo为

可见,调谐放大器在谐振时的电压增益最大,且Auo和回路总电导g∑成反比,和晶体管跨导gm成正比。与此同时,不难得到相对电压增益为

当 时,可求得3dB带宽,即通频带BW0.7为

同理可以求出单调谐放大器的矩形系数为


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