第4章 非线性电路及其分析方法2.ppt

第4章非线性电路
非线性电路的基本概念与非线性元件
非线性电路的基本概念
非线性元件
非线性电路的分析方法
非线性电路与线性电路分析方法的异同点
非线性电阻电路的近似解析分析
非线性动态电路分析简介(*)
非线性电路的应用举例
C类谐振功率放大器
倍频器
跨导线性回路与模拟相乘器
时变参量电路与变频器
及其分析方法
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非线性电路的应用举例
C类谐振功率放大器
功率放大器一般以其工作状态来分类:
A类功放输出信号为输入信号的线性函数,故又称为线性功率放大器。
电路接成推挽形式的AB类和B类功放也可以构成
线性功率放大器。
线性功率放大器工作时不产生非线性失真(或失真在
容许范围之内)。
线性功率放大器的负载是电阻性的,匹配网络是传输线
变压器或其它非谐振电路。
高频调幅信号的放大一般是工作在B类。
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C类功放,由于仅在信号周期的部分时间呈线性关系,
而其余时间为非线性关系,称为谐振功率放大器。
输出信号中,除含有有用输入信号成分外,还含有输入信号的各次谐波、交叉调制成分,寄生干扰成分。
C类功放放大器一般只适于放大单频信号(如:载频)
或等幅已调信号(如:调频信号)。
C类功放的负载一般是阻抗性的,匹配网络是谐振电路。
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功率放大器的主要性能指标有:保证管子安全工作的前提下,
讨论工作频率、输出功率、效率、功率增益和非线性失真等。
效率: A类
B类
实际上是
非线性失真:
对于线性功率放大器,非线性失真系数则成为重要的
指标,如何降低功率放大器的非线性失真,是设计这
类放大器时必须加以研究的问题。
对于谐振功率放大器,它是利用晶体管的非线性特性和
选频电路的滤波特性实现的。
实际上是
C类是与流通角有关。
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1、工作原理
下图所示是谐振功率放大器的电原理图。
(讲义上册179)
这个电路的静态工作点
是选择在接近截止点,或
选择在小于截止点的负偏
置区。
这样选择的主要考虑是消
除由静态工作点所带来的无
用功耗,从而提高放大器的
效率。
电路的特点:
返回
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v
斜率g
折线分析法示意图
返回
(讲义上册181)
其中, 为阈电压,
g为时直线段
的斜率, 为偏置电压。
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电路的工作过程如下:
偏置电压为,以确定静态工作点。工作点往往处在
截止区,静态时无集电极电流。
当输入信号加入时, 为足够大的
数值,使集电极电流出现尖顶余弦脉冲,如上图所示。
,可得出集电极电流的
表示式为:
集电极电流余弦脉冲可以展开成傅立叶级数:
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放大器的负载阻抗是频率的函数,只有角频率为的
电流分量可以在负载上建立余弦电压。
将余弦脉冲基波分量分解系数的表示式,即代入上式,
则可得谐振功率放大器输出电压的表示式
谐振功率放大器激励电压是余弦电压,但基极电流和集电
极电流只是余弦电压的一部分,称为余弦电流脉冲,而输出
电压又是与激励电压同频的余弦电压。这是谐振功率放大器
不同于一般线性功率放大器的特点。
即集电极电压波形与集电极电流波形不同。
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2、工作波形: (讲义上册182)
输入电压
基极发射极
间电压
集电极电流
输出电压
集电极发射
极间电压
返回
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3、功率放大器效率与电压利用系数及电流流通角的关系
在谐振功率放大器中,由于其静态工作点选择在集电极电流
为零的情况,因而消除了静态功耗,提高了工作效率。
如何进一步提高效率,则是需要研究的问题。这涉及如何合
理地利用好晶体管转移特性的非线性。
谐振功放的效率定义为:
输出信号功率为:
集电极电流中的基波分量幅度为:
可得:
输出电压的幅度是。
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