Rp增大
•
Vo Rp由小增大，负载线由欠压区经过临界点进入过压区 Q
vce
vbemax
临 界 区 Icm1 Ico
Vcm
P=
c
临 界 区
ic
Pc Po
vce
Rp
欠压区
过压区
Rp
欠压区
过压区
讨论： 1 II cm1 Vcm 1 cm1 V 1）临界状态，输出功率最大Po V ，效率也较高，可以说是 cm =Pocr II 1）欠压区 2）过压区 P VCC cc 0 cc P II c、II cm1 、 cm1 CC 0 c 00 2 c 0 VCC 最佳工作状态，常选此状态为末级功放输出状态 2 II c 0 VCC 2）过压状态，效率高，但输出功率较小；Vcm几乎不变，相 Po Pcc P P P P o V cm cm1 R p V 当于一个恒压源cm II cm1 R p 几乎不变 1 1 P o Vcm II cm1 P Vcm cm1 （略减少） o 3）欠压状态，Ic0、Icm1效几乎不变，功放相当于一个恒流源， 2 2
两式联立消去Icmax
如果已知临界状态时的输出功率Po
1 1 Po I c1mVcm I cmax1 c VCC cr 2 2
- cr
2 cr
g cr 1 c V
2P o
2 CC
0
求解得到 cr
1 2
2P 1 o 2 4 g cr 1 c VCC
A
vbemax gd • VCC vce •
Q
静态工作点Q：
令ωt=90º ，可得：
O B
vce VCC , vBE VBB ic I Q g c ( VBB VBZ )
A点：令ωt=0º ，可得：
vo vcemin
Vcm
vce vce min VCC Vcm vBE vbe max VBB Vbm
改变Vbm或VBB对工作状态的影响
ic 放大区 截止区 -VBB1 -VBB2 -V BB3 饱和区
vBE VBB Vbm cos t
ic
vBEmax2 VBZ
vBE vBEmax3 vb
C 1 C 2 C 3
t
vBEmax1
Vcm Icml Ico
当Ubm固定，UBB自负值向正值方向增大时， 集电极脉冲电流ic的导通角θc增大，从而集电极 脉冲电流ic的幅度和宽度均增大，状态由欠压区 O 临界 VBB 过压 欠压 进入过压区。 进入过压状态后，随着UBB向正值方向增大，集电极脉冲电流的宽度增加， 幅度几乎不变，但凹陷加深，结果使Ico、Icml和相应的Ucm增大得十分缓慢。
三种工作状态
2)过压工作状态
3)临界工作状态
ic
-VBB
C C
• gC
ic
icmax
ic
•
• VBZ
vb
vBE C
C
•• •
•
•
gd
gcr
ubemax v bemax
VCC vce
Vces
•
Q
Vbm
vbemax
vcemin vcemin 工作状态动画5-6
3)临界工作状态 2)过压工作状态 1)欠压工作状态 动态特性曲线、临界饱和线与vbemax所对的静态特性曲线三线的交 当Rp较大时，|gd|较小， 当Rp较小时，|gd|较大， 于一点 动态特性曲线与v i 所对的静态特性曲线的交点位于放大区 动态特性曲线与v bemax所对的静态特性曲线的交点位于饱和区 此时，vcemin≈Vces，bemaxc为尖顶脉冲 此时，vcemin ces晶体管的工作范围在放大区和截止区 此时，vcemin>V<Vces晶体管的动态范围延伸到饱和区
βo
中频区： 0.5 f f 0.2 fT
0 高频区： .2 fT f fT
0.5fβ
fβ
0.2fT
fT
故直接进行高频区或中频区的分析 和计算是相当困难的。本节将从低频区 的静态特性来解析晶体管的高频功放的 工作原理。
高频功率放大器的动态特性
当放大器工作在谐振状态时，其外部电路电压方程为：
c
连接点A和Q，即可得到动态特性曲线（低频中称为负载线）
动态特性的分析
ic g d vce Vo
V g d g c bm Vcm Vo VCC Vcm cos c 其中，V I R cm c1m P
ic
gd Vo
•
vce
可见动态特性曲线的斜率与负载Rp有关，放大器的工作状 态将随负载的不同而变化。下面讨论当VCC、VBB、Vbm不变时， 动态特性曲线与负载Rp的关系。 1)欠压工作状态
2 高频功率放大器的动态分析
由于高频功放工作在大信号的非线性状态，显然晶体管的小信 号等效电路的分析方法已不适用，所以分析方法一般利用晶体 管的静态特性曲线，但由于晶体管的静态特性曲线与频率有 f 关，如右图所示了 与 之间的关系。而通常所说的静态特性 曲线是指低频区：f 0.5 f
t
vce
•Q •Q •Q
当 Rp， Vbm ， VBB不变， VCC增加，功放工作状态由临界进入欠压区； VCC减小，功放工作状态由临界进入过压区； 分析：欠压区，Icm1，Ic0，几乎不变，P=，Po 不变。 过压区，VCC对Icm1和Po实现调制作用，故集电极调制应 工作在过压区
1）基极调制特性
vcemin vcemin
Vcm 令 cr ， VCC
ic
cr 为临界状态的电压利用系数
I c max 1 g crVCC
•
gcr
vbemax Icmax vCE
Q
I c max g crVCC 1 cr
Vces
Vcm
I c max 1 g crVCC
注意：如果要实现 U BB 对输出电流 I C 1 的有效调制，要求功放应工 作在欠压区。
基极调幅电路动画
II c max c max
高频功率放大器的调制特性
当Rp，Vbm不变，改变VCC、VBB时，Icm1，Ic0，P=，Po 的变化关系 1）集电极调制特性
临 界 区
Ic1
Ico
临 界 区
ic PD PO PC
ic
•
• •
•
•
vbemax
VCC VCC VCC
过压区 欠压区
VCC
过压区 欠压区
VCC
cosθc
动态特性曲 线的斜率
gC
) g d vce Vo
VBZ
vBE
上式为iC与vce之间的动态特性方程
动态特性曲线在vce 轴上的截距
如何在静态特性曲线上画动态特性曲线？ ic 画法一： ic g d vce Vo
取斜率gd和横轴截距B点Vo 画法二： 两点Q、A确定一条直线 •
ic为波形顶部下凹的余弦脉冲 ic为尖顶脉冲，集电极电压利用不充分
ic
-VBB
C C
• gC
ic
icmax
ic
•
• VBZ
vb
vBE C
C
•• •
•
•
gd
gcr
ubemax v bemax
VCC vce
Vces
•
Q
Vbm
vbemax
则有: I c max
gcrVces gcr ( VCC Vcm )
由上可看出，高频功放工作在临界状态时，有较大的Icm1和较大 的回路电压Vcm，故晶体管输出功率最大，高频功放通常选择这 种工作状态。为保证这种工作状态所需要的集电极负载电阻Rp 称为最佳负载电阻
高频功率放大器的负载特性
当VCC，VBB，Vbm保持不变； I cm1 , I c 0 ,Vcm 随着R p的变化， , Po , Pc 的变化规律 P ic c
输入端： BE VBB Vbm cost v
输出端： vce VCC Vcm cost
输入信号
谐振回路两端信号 VCC vce 两式消去cosωt vBE VBB Vbm Vcm ic 利用晶体管内部特性关系式（折线方程）
ic g c vBE VBZ

VCC vce ic g c VBB Vbm VBZ U cm Vbm VBB VBZ g c vce VCC Vcm ( V Vbm cm