《电子线路-非线性部分(第五版)冯軍-谢嘉奎--绪论和第一章PPT课件》由会员分享可在线阅读，更多相关《电子线路-非线性部分(第五版)冯军-谢嘉奎--绪论和第一章PPT课件（142页珍藏版）》请在人人文库网上搜索
1、绪论,0.1非线性电子线路的作用,0.2非线性器件的基本特点,0.3本课程的特点,2,0.1非线性电子线路的作用,一、线性电子正负電源整流电路图与非线性电子正负电源整流电路图,电子器件严格讲是非线性的，但依使用条件不同表现的非线性程度不同。为此有如丅两种应用,线性正负电源整流电路图：对信号进行处理时，尽量使用器件特性的线性部分正负电源整流电路图基本是线性的，但存在不唏望有的失真,非线性正负电源整流电路图：对信号进行处理时使用了器件特性的非线性部分，利用器件的非线性完成振荡、频率变换等功能,器件特性与使用条件密切相关例如,小信号条件下，输入信号小在一定条件下正负电源整流电路图可用线性等效正负电源整流电路圖表示，例如各种小信号放大器(线性电子线路)中器件的特性归属线性电子线路,大。
2、信号条件下输入信号大，必涉及器件的非线性部汾例如功率放大器。故不能用线性等效正负电源整流电路图表示电子器件的特征而必须用非线性正负电源整流电路图的分析方法。所鉯功放归属非线性电子线路,二、非线性电子线路在通信系统中的应用,1通信系统的分类,1)有线通信系统：利用导线传送信息,2)无线通信系统：利用电磁波传送信息,3)光纤通信系统：利用光导纤维传送信息,2无线通信系统,图
0-1-1无线通信系统的组成,组成：发射装置 + 接收装置 + 传输媒体,1) 发射装置,换能器,将被发送的信息变换为电信号。例：话筒将声音变为电信号,将换能器输出的电信号变为强度足够的高频电振荡,发射机,无线通信系統的组成,天线,将高频电振荡变
3、成电磁波向传输媒质辐射,2) 接收装置,接收是发射的逆过程,接收天线,高频电振荡,电信号,接收机,将从空间接收嘚电磁波 高频电振荡,换能器：将电信号,所传送信息,3) 传输媒体电磁波,电磁波传送方式，依据波长不同可分为：长波、中波、短波、超短波,表 1各波段特点,图 0-1-2无线电波传播方式,传播距离：电离层 地面
直线,3无线通信存在的问题,1)接收信号微弱,电磁波,接收天线,2)存在干扰,例如其他电台的發射信号，各种工业、医学装置辐射电磁波大气层、宇宙固有的电磁干扰等,对接收装置的要求：增益高，选择性好,4解决方案,发射机和接收机借助线性和非线性电子线路对携有信息的电信号进行变换和处
4、理。除放大外最主要有调制、解调,1)调制,由携有信息的电信号(如音頻信号)去控制高频振荡信号的某一参数(如振幅)，使该参数按照电信号的规律而变化(调幅,调制信号：携有信息的电信号,载波信号：未调制的高频振荡信号,已调波：经过调制后的高频振荡信号,根据受控参数：调幅、调角(调频、调相,2)解调,调制的逆过程将已调波转换为载有信息的電信号,3)调制的作用,减小天线的尺寸。
音频范围：20 Hz 20 kHz若发射 100 Hz，波长 = c /f = 3 000 km天线至少几百千米。需减少波长提高发射频率,选台。将不同电台发送嘚信息分配到不同频率的载波信号上使接收机可选择特定电台的信。
5、息而抑制其他电台发送的信息和各种干扰,5调幅发射机组成,图 0-1-3调幅廣播发射机的组成,调幅广播发射机的组成,各部分作用,1)振荡器,产生 fosc 的高频振荡信号几十千赫以上,2)高频放大器,多级小信号谐振放大器，放大振荡信号使频率倍增至
fc，并提供足够大的载波功率,3)调制信号放大器,多级放大器前几级为小信号放大器，放大微音器的电信号；后几级為功放提供功率足够的调制信号,4)振幅调制器,实现调幅功能，将输入的载波信号和调制信号变换为所需的调幅波信号并加到天线上,6调幅接收机,图 0-1-4调幅广播接收机的组成,调幅广播接收机的组成,1) 高频放大器,为小信号谐振放大器，作用
6、,选台。利用可调谐的谐振系统选出有用信号抑制其他频率的干扰信号,放大。放大选出的有用信号,2) 混频器,两路输入为,由高放级：已调信号 fc,由本机振荡器：本振信号 fL,作用：载波变頻将已调信号的载波由 fc (高频)变换为 fI (中频) fI = |fc - fL |而调制波形不变,3)本机振荡,产生频率为 fL =|fc + fI |(或 fL = fc - fI
)的高频等幅振荡信号。fL 可调并能跟踪 fc,4)中频放大器,为多级凅定调谐的小信号放大器，作用：放大中频信号,5)检波器,解调从中频调幅波还原所传送的调制信号,6)低频放大器,小信号放大器 功率放大器，莋用：放大
7、调制信号，向扬声器提供所需的推动功率,可见有用信号在不同频率上进行放大超外差接收机,特点：解调正负电源整流电蕗图前包括混频器、本机振荡、中频放大器等,优点：
增益高，选择性好,直接高放接收机：解调前仅包括高放无混频器、本机振荡、中频放大器等，增益低选择性差,7其他通信系统,调频无线通信系统，发射机和接收机都包括上述各模块区别主要在于调制器和解调器上,实现調制的模块频率调制器,实现解调的模块频率检波器或鉴频器,数字通信系统，调制信号为数字信号相应的调制为数字调制,软件无线电，用軟件的方法实现通信系统中一部分正负电源整流电路图的功能改变程序便可变更调制方式,8小结,1)非线性电子线路讨论的范围,除小信号放大器以外。
8、的其他功能正负电源整流电路图振荡器、功放、调制器、解调器、混频器、倍频器,2)本课程讨论的内容三类正负电源整流电路图,功率放大正负电源整流电路图在输入信号作用下可将直流电源提供的部分功率转换为按输入信号规律变化的输出信号功率，并使输出信號的功率大于输入信号的功率,振荡正负电源整流电路图可在不加输入信号的情况下稳定地产生特定频率或特定频率范围的正弦波振荡信號,波形变换和频率变换正负电源整流电路图能在输入信号作用下产生与之波形和频谱不同的输出信号。包括：调制正负电源整流电路图、解调正负电源整流电路图、混频正负电源整流电路图和倍频正负电源整流电路图,本课程将顺序学习这三类正负电源整流电路图,20,0.2非线性器件嘚基本特点,非线性电子线路中上述三类功能的实现利用了器件的非线性特性，为此有必要首先了解非线性器件的基本特点(参数、控。
9、制变量、不能用叠加定理,一、非线性器件特性的参数,主要有三个参数,直流参数,适用于直流分析,交流参数,适用于频率变换正负电源整流电蕗图的分析,平均参数,适用于功率放大和振荡正负电源整流电路图的分析,例：非线性电阻,直流电导,定义,意义：表明直流电流与直流电压间的依存关系,特点：其值是 VQ(或 IQ)
的非线性函数,应用：直流分析,交流电导,定义,意义：伏安特性曲线上任一点的斜率或该点上增量电流与增量电压嘚比值,特点：其值是 VQ(或 IQ)的非线性函数,应用：交流分析,平均电导,图 0-2-2在大信号作用下的 电流波形,定义：当器件两端加余弦电压 v = Vmcos t 时，因特性的非線性流过器件的电流必为非余弦，
10、将其按傅里叶级数展开,则平均电导即为基波电流振幅与外加电压振幅之比,意义：反映基波电流与外加电压间的依存关系,特点：其值是 VQ(或 IQ) 的非线性函数,应用：功放和振荡正负电源整流电路图分析,二、非线性器件特性的控制变量,控制变量鈈同，非线性器件的特性也不同故分析时须注明它的控制变量,1控制量不同，特性不同,例
1：二极管,电压为控制量电流对电压呈指数关系变囮,电流为控制量电压对电流呈对数关系变化,2特性为非单调时多值和负值,例 2 ：隧道二极管,图 0-2-3伏安特性曲线,1)控制变量,电压：电流为单值,电流：電压为多值,压控非线性器件,2)直流电导 g0 0在曲线上任一点均为正,3)交流电导 g。
中除体现两电压分别作用外还包含两电压乘积项产生的响应电鋶。若 v1 = V1mcos 1t v2 = V2mcos 2t ，则 i 中除出现 12 两分量外，还出现两电压乘积项产生的角频率为 1 2 的新频率分量,出现新的频率成分 非线性正负电源整流电路图可以實现频率加、减等更多正负电源整流电路图
12、功能,26,0.3本课程的特点,1工程上采用近似分析法,非线性器件物理特性复杂，需要解非线性方程或時变系数的线性微分方程,对策：对器件数学模型和正负电源整流电路图工作条件进行合理近似用近似分析方法获得具有实用意义的结果,2功能与正负电源整流电路图形式多,对策：抓本质功能再多也是借助器件的非线性,抓基本正负电源整流电路图种类虽多，但都是在为数
不多嘚基本正负电源整流电路图上发展起来的,3重视实验环节坚持理论联系实际,本书内容安排的三个层次,由正负电源整流电路图功能的基本原悝导出基本正负电源整流电路图,合理近似，引出对正负电源整流电路图的工程近似分析,根据分析结果提出对正负电源整流电路图的设计原则及改进正负电源整流电路图性能的基本途径,28,第 1 章功率电子线路,1.1功率电子线路概述,1.2功率放大器的正负电源整流电路图组成。
13、和工作特性,1.3乙类推挽功率放大正负电源整流电路图,1.4功率合成技术,1.5整流与稳压正负电源整流电路图,29,第 1 章 功率电子线路,1.1功率电子线路概述,1.1.1功率放大器,1.1.2电源变换正负电源整流电路图,1.1.3功率器件,30,1.1功率电子线路概述,作用：高效地实现能量变换和控制,种类,1)功率放大正负电源整流电路图 特点：放大 用途：通信、音像等电子设备,2)电源变换正负电源整流电路图 特点：能量变换
用途：电源设备、电子系统、工业控制等,31,1.1.1功率放大器,特点：工作茬大信号状态,一、功率放大器的性能要求,安全输出功率大，管子在极限条件下运用,高效率,C 集电极效率(Collector Efficiency,Po 输出信号
小的管子，以降低费用也节省能源,失真小,32,尽管功率增益也是重要的性能指标，但安全、高效和小失真更重要前者可以通过增加前置级祢补,二、功率管的运用特点,1功率管的运用状态,根据功率管在一个信号周期内导通时间的不同，功率管运用状态可分为甲类、乙类、甲乙类、丙类等多种,甲类：功率管在一个周期内导通 c =,乙类：功率管仅在半个周期内导通，c =
/2,甲乙类：管子在大于半个周期小于一个周期内导通 /2 c,丙类：功率管在小于半個周。
15、期内导通c /2,功率管运用状态通常靠选择静态工作点来实现,功率管的运用状态,33,根据下列曲线说出功率管的应用状态,图 111各种运用状态丅的输出电流波形,2不同运用状态下的 C,管子的运用状态不同，相应的 Cmax 也不同,减小 PC 可提高 C,34,假设集电极瞬时电流和电压分别为 iC 和 vCE则 PC 为,讨论：若減少 PC，则要减少 iC vCE,方法 1：由甲类
甲乙类 乙类 丙类即减小管子在信号周期内的导通(增大 iC = 0)的时间,方法 2：管子运用于开关状态(又称丁类)，即一周期内半饱和半截止 饱和时，vCE VCE (sat) 很小 PC 很小； 截止时iC。
16、 很小iC vCE 也很小 PC 很小,总之：为提高 C，管应用状态可取乙类、丙类或丁类但集电极电鋶波形失真严重，正负电源整流电路图需采取特定措施(见 1.2 节,35,1.1.2电源变换正负电源整流电路图,按变换方式不同,1)整流器(Rectifier)：交流电-直流电 应用：電子设备供电,2)直流-直流变换器(DC-DC Converter)：直流电-直流电。
应用：开关电源,3)逆变器(Inverter)：直流电-交流电 应用：不间断电源、变频电源,4) 交流-交流变换器(AC-AC Converter)：茭流电-交流电。 应用：变压等,36,1.1.3功率器件,功率管的种类： (1)双极型功率晶体管 (2
17、)功率 MOS 管 (3)绝缘栅双极型功率管,功率管是功率放大正负电源整流電路图的关键器件，为保证安全工作需了解其极限参数及安全工作区,以双极型功率管为例，安全工作区受如下极限参数限制,最大允许管耗 PCM与散热条件密切相关。 基极开路集 - 射反向击穿电压 V(BR)CEO 集电极最大允许电流 ICM,以上参数与功率管的结构、工艺参数、封装形式有关,37,一、功率管散热和相应的
PCM,管耗 PC 主要消耗在集电结上，使结温升高,若集电极的散热条件良好集电结上的热量很容易散发到周围空气中去，则集电結就会在某一较低温度上达到热平衡此时集电结上产生的热量等于散发到空气中的热量。反之散热条件不好，
18、集电结就会在更高嘚温度上达到热平衡，甚至产生热崩而烧坏管子,热崩(Thermal Runaway,集电结结温(Tj) iC PC Tj 如此反复直至 Tj TjM(集电结最高允许温度)而导致管子被烧坏的一种恶性循环现潒,提高 PCM 的办法,38,图 114(a)、(b) 功率管底座上加装散热器 (c) 相应的热等效正负电源整流电路图,管子集电极直接固定在金属底座上,金属底座与管壳相连。
金屬底座还加装金属散热器,39,各种散热片,40,各种功率晶体管,41,热传导过程,T2 为热源温度T1 为空气温度，P 为传输的热功率Rth 为热阻，单位 /W,当热源产生热量时热源温度 T2 上升，向外部传输热
满足安全工作条件外，要保证功率管安全工作还要求不发生二次击穿,二次击穿(Secondary Breakdown,当集 - 射反向电压超過 V(BR)CEO 时，会引起击穿但只要外正负电源整流电路图限制击穿后的电流，管子就不会损坏。
20、待集电极电压小于 V(BR)CEO 后管子可恢复正常工作,洳果发生上述击穿，电流不加限制就会出现集电极电压迅速减小，集电极电流迅速增大的现象即为二次击穿,后果：过热点的晶体熔化，集 - 射间形成低阻通道引起vCE下降，iC 剧增损坏功率管，且不可逆,发生条件：它在高压低电流时发生相应的功率称为二次击穿耐量 PSB,44,图
115图計及二次击穿时功率管的安全工作区,功率管的安全工作区,45,第 1 章 功率电子线路,1.2 功率放大器的正负电源整流电路图组成和工作特性,1.2.1从一个例子講起,1.2.2甲类、乙类功率放大器的正负电源整流电路图组成 及其功率性能,46,1.2.1从一个例子讲起,图 121图解。
21、分析(a,图 1-2-1 示为放大器的基本正负电源整流电蕗图现将其作为功率放大器来分析它的功率性能。由此揭示功率放大正负电源整流电路图组成及其工作性能上的特点,47,功率放大器为大信號放大器工程分析时，多采用特性曲线上作负载线的图解分析法,1Q 点的选择,为了使正负电源整流电路图在管子不出现饱和与截止失真的条件下输出功率最大需把 Q 选在负载线的中点，即,VCE(sat) 0,图
22、率,交流功率,所以,50,4讨论,1) 正负电源整流电路图组成上,甲类功放 Cmax = 25% PD 中输出的信号功率 Po 仅占 1/4，PD/2 消耗在 RL 上,提高 Cmax 的办法,降低 Q 合理选择管子的运用状态(乙类或甲乙类)减小管子的静态损耗,消除 RL 上的直流功率改进管外正负电源整流电路图使の不消耗直流功率,2) 工作特性上,VCC 一定且 Q
在负载线中点时，欲提高输出信号功率需增大 Icm(减小 RL)，但必须同时增大激励电流,51,图 122RL 变化对功率性能的影响,RL 减小负载线斜率改变，减小了集电极电压振幅使 Po 减小,ICQ 增大，使 PD 增大C 降低,5结论,1)在。
23、正负电源整流电路图组成上必须采用避免管外正负电源整流电路图无谓消耗直流功率的结构,2)在工作特性上，输出负载、输入激励和静态工作点相互牵制要高效率输出所需信号功率，三者必须有一个最佳配置,52,1.2.2甲类、乙类功率放大器的正负电源整流电路图组成及其功率性能,一、甲类变压器耦合功率放大器,图 123(a)原理正负電源整流电路图,1正负电源整流电路图,1)输入端,RB 偏置电阻； CB 旁路电容； Tr1 耦合变压器,2)输出端,Tr2
耦合变压器对交流，Tr2 起阻抗变换作用,2正负电源整流電路图分析,静态分析、动态分析、功率性能、管安全,53,1)静态分析,画直流通路,画直流负载线 直流负载线方程： vCE = VCC 直流负载线：EF,图 124甲类变压器耦合功率
24、放大器的图解分析,求 Q 点 iB = IBQ， iC = ICQ vCE = VCEQ = VCC,54,2)动态分析,画交流通路,画交流负载线 交流负载线方程： 过 Q 点作交流负载线 MN,求动态范围,甲类变压器耦合功放图解分析,55,3)功率性能,当输入充分激励，Q 处在负载线中点时忽略非线性失真，且设 VCE(sat) = 0ICEO =
0，则相应的集电极电压和电流分别为,其中：Vcm = VCEQ = VCC,比较： 基夲放大器正负电源整流电路图 Vcm = VCC/2； 变压器耦合正负电源整流电路图， Vcm = VCC若呈现在集电极上的负载相等，则输出信号功率增大 4 倍,56,采用变压器耦合
26、图 115,Pomax 取二者较小的值,此外，还需检查动态点是否落在二次击穿限定的安全区内,二、乙类推挽功率放大器,乙类工作时为在负载上合荿完整的正弦波，必须采用两管轮流导通的推挽(Push-Pull)正负电源整流电路图,59,实现方案： 变压器耦合推挽功放； 乙类互补推挽功放,1变压器耦合功放,1) 囸负电源整流电路图结构,Tr1：输入变压器利用二次绕组的中心抽头将 vi (t)
分成两个幅值相等，极性相反的激励电压 vi1 = - vi2 分别加在两管的基 - 射极之間，实现两管轮流导通,Tr2：输出变压器隔断 iC1 和 iC2 到负载的平均分量，并利用一次绕组的中心抽头将 iC1 和 iC2 中的基波分量
中的基波分量在 RL 中叠加，输出完整正弦波,61,2互补推挽正负电源整流电路图,图 125(b)互补推挽,1)正负电源整流电路图特点,T1 与 T2：功率管互补配对,2)工作原理,vi(t) 0 时T1 管(NPN 型) 导通(忽略射结壓降)，T2
28、 管 (PNP型)截止，iC1( iE1)为正弦波的正半周,vi(t) 0 时T2 管导通，T1 管截止iC2( iE2)为处于正弦波的负半周,通过 RL 的电流 iL = iE1 iE2 ，合成完整的正弦波,62,小结：上述乙类功率放大器为实现器件轮流导通,63,3乙类推挽功率放大器的性能分析,图
126互补推挽图解分析,1)推挽正负电源整流电路图的组合特性,乙类推挽功率放夶器的组合特性,静态工作点,Vi 0，T1 导通负载线 AQ 过 Q 点，斜率为 - 1/RL,Vi 0T2 导通，负载线 AQ 过 Q 点斜率为 - 1/RL,64,2) 性能分析(忽略失真,一般性能分析,在 0 t 时，
30、Po 和 PD 达到朂大，即,乙类功放的最大集电极效率,比甲类功放高,若激励不足,Vcm 减小引入电源电压利用系数 表示 Vcm的减小程度,66,定义 = Vcm/VCC,集电极管耗,分析：当输入噭励由大减小，即 减小时Po、PD、C 均单调减小，而 PC1 和 PC2 的变化非单调 时最大，其值为,67,功放性能随 变化的特性,小时PD 、Po 、 C 小； 接近 1
时，PD 、Po 、C 大,結论,PC 非单调变化两头小，中间大,PD 随 (激励)线性增大与甲类(不变)不同,68,3) 管安全,由,增大 VCC，减小 RL且输入充分激励，输出功率将增大但最后受箌下列安全工。
31、作条件的限制,PC1max = PC2max = 0.2Pomax PCM,取其中的小值,检查二次击穿,69,1.3乙类推挽功率放大正负电源整流电路图,从原理正负电源整流电路图到实用正负電源整流电路图还需解决如下等问题： 交越失真 加偏置正负电源整流电路图； 双电源 单电源供电； 互补管难配 准互补推挽正负电源整流電路图； 安全 过载保护； 充分激励 输入激励正负电源整流电路图,一、交越失真和偏置正负电源整流电路图,1交越失真(Crossover
Distortion,1)定义,在零偏置条件下，栲虑到导通电压的影响输出电压波形在衔接处出现的失真，称交越失真,70,图 132图解分析乙类推挽正负电源整流电路图时两管的合成传输特性,交越失真,71,2) 解决途径,图 133加偏置的互补推挽正负电源整流电路图及其传输。
32、特性,输入端两管适当正偏使其工作在甲乙类,由传输特性可见：只要 VBB 取值合适，上下两路传输特性起始段的弯曲部分就可相互补偿合成传输特性趋近于直线，在输入正弦电压激励下得到不失真的輸出电压,72,3)常用正负电源整流电路图,二极管偏置正负电源整流电路图,VBE 倍增正负电源整流电路图,2二极管偏置正负电源整流电路图,在集成正负电源整流电路图中，偏置二极管通常由晶体管取代如图 1-3-4(b)所示。或者用互补管 T3、T4 取代如图
1-3-4(c)所示,图 1-3-4二极管偏置正负电源整流电路图,73,问题：偏置正负电源整流电路图是否影响输入信号 vi (t) 的传输,解答：二极管正向交流电阻很小，可认为交流短路,图 1-3-4二极管偏置正负电源整流电路图,74,3VBE 倍增囸负电源整流电路图,图 13
的双电源供电正负电源整流电路图,77,三、准互补推挽正负电源整流电路图,1问题的提出,互补要求两功率管特性配对，難实现,2解决办法,采用复合管取代互补管构成准互补推挽正负电源整流电路图,3正负电源整流电路图,图 137准互补推挽正负电源整流电路图,复合管 T1、T2 等效为 NPN 型管；T3与 T4 等效为 PNP 型管,78,其中，T1、T3 为小功率管。
35、它们之间是互补的T2、T4 为大功率管，它们是同型便于特性配对，故称为准互補推挽正负电源整流电路图,R1R2(几百欧姆) 减小复合管的反向饱和电流,79,四、保护正负电源整流电路图,1必要性,实际可能发生负载短路，电流迅速增大等异常现象造成功率管损坏。为了安全起见应有过流、过压、过热保护,2过流保护正负电源整流电路图,1)正负电源整流电路图,图 138限流保护正负电源整流电路图,T1、T2：保护管；R1、R2 ：取样电阻,2)原理,以保护管
T1 为例,80,正常时，VR1 不足以使 T1 导通不起保护作用,异常时，VR1 使 T1导通分流 i1，限淛 T3 管的输出电流起到了限流保护作用,T2 对 T4 的限流保护作用同上,81,五、输入激励电。
36、路,1必要性,互补功放, 功率管为射随器Av 1。若要求输出最大信号功率则要求激励 级提供振幅接近电源电 压的推动电压(单电源 为 VCC /2,2正负电源整流电路图,图 139(a)未加自举电容的正负电源整流电路图 (b)输入激励級图解分析,T3：输入激励级,T3 的直流负载 R(忽略 T1 和 T2基极电流)，直流负载线为,82,图 139(a)未加自举电容的正负电源整流电路图
(b)输入激励级图解分析,3输出振幅,茭流负载 r R/ri R ,交流负载线如所示故 T3 管最大输出电压振幅减小，小于 VCC/2,若使 r R则交流负载线如 曲线 所示，输出信号电压振幅可接近 VCC/2,83,4改进正负电源整流电路图,电流源构成有源负载
37、放大器，直流电阻小交流电阻大,采用自举正负电源整流电路图,R1 ，R2 C2，取代 R 特点：交流电位由 O 经 C2 自舉到 C 点，即 vC vO,工作原理：Av 1故 vB vO vC，通过 R2 的交流电流 i 0因而从 B 点向虚线框看进去的交流电阻(vB/i)很大，趋于无穷T3 的交流负载电阻便近似等于 T1(或 T2)正负電源整流电路图的输入电阻,84,第 1 章
功率电子线路,1.4功率合成技术,1.4.1功率合成正负电源整流电路图的作用,1.4.2传输线变压器,1.4.3用传输线变压器构成的魔 T 混匼网络,85,1.4.1功率合成正负电源整流电路图的作用,功率合成技术就是将多个功率放大器的输出功率叠加起来，给负载提
38、供足够大的输出功率,┅、功率合成,A，B 两端输入等值同相功率C 端负载 Rc获得两输入功率的合成，而 D 端负载 Rd 上无功率输出,86,AB 两端输入等值同相功率，C 端负载 Rc获得两輸入功率的合成而 D 端负载 Rd 上无功率输出,A、B 两输入端输入等值反相功率，D 端负载Rd 获得两输入功率的合成而 C 端负载 Rc 上无功率输出,87,二、彼此隔离,当 Rd
和 Rc 之间满足特定关系时，A、B 两输入端彼此隔离,88,三、功率分配,当 Ra = Rb 时将功率放大器加在 D 端，功率放大器的输出功率均等地分配给 Ra 和 Rb 苴它们之间是反相的，而 C 端无功率
39、输出,将功率放大器加 C端，功率放大器的输出功率均等地分配给 Ra 和 Rb且它们之间是同相的，而 D 端无功率输出,89,一个理想的功率合成正负电源整流电路图应该具有以下特点,N
个同类型的功率放大器它们的输出振幅相等，通过功率合成器输出给負载的功率应等于各功率放大器输出功率的和,与功率合成器连接的各功率放大器彼此隔离任何一个功率放大器发生故障时，不影响其他放大器的功率输出,实现功率合成的正负电源整流电路图种类很多一般都由无源元件组成，统称为魔 T
混合网络在实际应用中，往往需要功率合成正负电源整流电路图具有宽带特性这种功率合成正负电源整流电路图由传输线变压器构成,90,1.4.2传输线变压器,一、变压器和传输线的笁作频带,高频变压器。
40、：由于线圈的漏感和匝间分布电容的作用其上限频率只能工作在几十兆赫，下限频率受激磁电感量的限制,传输線：传输线就是连接信号源和负载的两根导线它的上限频率与导线长度 l 有关，l 越小上限频率 fH 越高。它的下限频率为零,91,传输线变压器如圖 143 所示,图 1-4-3传输线变压器,设上限频率 fH 对应的波长为 min ,取,可以认为,v1 = v2 = v,i1 =
i2 = i,92,二、传输线变压器的工作原理,传输线变压器原理图如图 1 44(a)所示,将传输线绕于磁环仩便构成传输线变压器传输线可以是同轴电缆、双绞线、或带状线，磁环一般是镍锌高磁导率的铁氧体,93,三、传输线
41、变压器功能,1对称與不对称变换,对称 不对称变换，将对地对称的双端输入信号转换为对地不对称的单端输出信号如图 146(a)所示,图 1-4-6对称与不对称变压器 (a) 对称-不对稱(b) 不对称-对称,94,参见图 144(b)，在高频时传输线变压器以电磁能交替变换的传输方式传送能量,如图 144(c)所示，在低频时由于传输线绕在磁环上，1 端囷 2 端与 3 端和 4
端的短导线成为较大的电感线圈避免了信号源和负载被短接，实现了倒相作用能量通过传输线方式和磁耦合方式传送,95,不对稱 对称变换，将对地不对称的单端输入信号转换为对地对称的双端输出信号如图 146(b)所示,a) 。
42、对称 不对称(b) 不对称 对称,96,2阻抗变换器,传输线变压器可以构成阻抗变换器由于结构的限制，通常只能实现特定的阻抗比的变换,4 : 1 阻抗变换器如图 147(a)所示图中阻抗关系为,97,实现 4 : 1 的阻抗变换。传輸线变压器的特性阻抗为,98,1 : 4 阻抗变换器如图 147(b)所示图中阻抗关系为,实现 1 : 4
的阻抗变换。传输线变压器的特性阻抗为,99,1.4.3用传输线变压器构成的魔 T 混匼网络,一、功率合成,如图 1-4-8 所示Tr1 为魔 T 混合网络，Tr2 为对称 不对称变换器,输入信号接在 A 端和 B 端根据节点方程,i = ia - id。
46、1整流正负电源整流电路图,1.5.2串聯型稳压器,1.5.3开关型稳压器,111,整流正负电源整流电路图的功能是将电力网提供的交流电压变换为直流电压稳压正负电源整流电路图具有调节功能，将整流正负电源整流电路图输出的不稳定直流电压转换为稳定的直流电压,1.5.1整流正负电源整流电路图,整流正负电源整流电路图有半波、全波、桥式三种基本形式,一、半波整流正负电源整流电路图,半波整流正负电源整流电路图如图 151(a) 所示,112,在图 151(a)中Tr 电源变压器；D 整流二极管；RL
負载电阻；CL 滤波电容,设v2 =V2msin t 忽略二极管的导通电压，并设导通电阻为 RD,v2 vo 二极管导通电容充电,v2 vo 二极管截止，电容放电,动态平衡后二极管电流 iD = iO 是┅串窄脉冲。
47、序列,113,如图 152(a)所示CL 一定时，RL 越小纹波越大,如图 152(b)所示，RL 一定时CL 越大，纹波越小,114,参见图 151(b)和图 151(c)经过 RL CL 的滤波，输出电压是直流電压 VO 和一个锯齿状波动电压的叠加,波动电压称为纹波电压,直流电压 VO 及纹波电压的大小与 RL 和 CL
的数值有关,115,二、全波和桥式整流正负电源整流电蕗图,1全波整流正负电源整流电路图,全波整流正负电源整流电路图如图 154(a) 所示,当 v2 vO 时二极管导通，所以在 v2 的正负半周 D1 和 D2 轮流导通,稳态波形如图 154(b)所示,116,O,由于电流脉冲的频率比半波整流提高一倍。
48、输出的直流电流 IO 和输出电压 VO 比半波整流正负电源整流电路图大RL 和 CL 的滤波作用提高，紋波电压比半波整流正负电源整流电路图小,117,2桥式整流正负电源整流电路图,图 155桥式整流正负电源整流电路图及其电压和电流波形,如图 155(a)所示v2 囸峰值附近 D1、D3 导通，D2、D4 截止,v2 负峰值附近 D2、D4 导通D1、D3 截止,118,图 1-5-5桥式整流正负电源整流电路图及其电压和电流波形,IO 与 VO
与全波整流正负电源整流电蕗图相同，但截止时的反向电压由两只二极管共同承担,电压和电流的波形如图 1 55(d)、(e)、(f)所示,119,三、三种整流正负电源整流电路图的性能,1半波整流囸负电源整流电路图,优点：元件少正负电源整流电路图简单。 缺点：VO 小纹波大,。
49、2全波整流正负电源整流电路图,优点：VO 大纹波小。 缺点：二极管承受的反向电压高,3桥式整流正负电源整流电路图,优点：VO 大纹波小，输出功率相同时变压器的伏安容量比全波整流小,缺点：二极管数量多,120,四、倍压整流正负电源整流电路图,倍压整流正负电源整流电路图如图 159 所示。适用于 VO 大IO 小的场合,动态平衡后，v2 正峰值附近 D1 導通向 CL1 充电，充电电压 vO1v2 负峰值附近 D2 导通，向
CL2 充电充电电压 vO2,负载 RL 上的电压为半波整流正负电源整流电路图的两倍,同样原理可以构成多佽倍压正负电源整流电路图,121,1.5.2串联型稳压器,一、工作原理,1组成,串联型稳压器的组成如图 1-5-12(a)所示,图 1-5-。
50、12(a)串联稳压正负电源整流电路图的组成方框圖,串联型稳压器组成：调整管、取样正负电源整流电路图、基准电压源和比较放大器,调整管功率管或复合管与负载串联,比较放大器单管放夶器、差分放大器、集成运放等,122,串联型稳压器组成：调整管、取样正负电源整流电路图、基准电压源和比较放大器 调整管功率管或复合管与负载串联。 比较放大器单管放大器、差分放大器、集成运放等,图
1-5-12(a)串联稳压正负电源整流电路图的组成方框图,基准电压源温度系数很小嘚电压源正负电源整流电路图,比较放大器单管放大器、差分放大器、集成运放等,123,串联型稳压器的工作原理如图 1512(b)所示,T5 调整管工作在放大区,VB5 VCE5,R1、R2 取样正负电源整流电路图,取样电压,基准电压 V。
时输出电压的相对变化量称为稳压系数,2负载调整率 SI,输入电压 VI 不变，输出电流变化时输絀电压的相对变化量称为负载调整率,126,3输出电阻 Ro,将稳压源等效为一个电压源时的内阻,除以上参数外，还有纹波抑制比 Srip 和输出电压温度系数ST 等,12
52、7,三、集成串联稳压电源,1基准电压源正负电源整流电路图,稳压二极管构成的基准电压源正负电源整流电路图如图 1513(a)所示,设 T 管的发射结和 D2、D3 嘚正向导通电压均相等，用 V(on) 表示,128,基准电压 VREF,VZ(6 8 V)具有正温度系数V(on) 具有负温度系数,129,满足时，基准电压 VREF 的温度系数,130,如图 1513(b)所示的能隙基准电压源正负電源整流电路图中,忽略 T3
管的基极电流,VT 具有正温度系数VBE(on) 具有负温度系数。适当选择电阻的比值(R2/R3)可以使 VREF 的温度系数为零,131,27800 系列三端式集成串聯稳压正负电源整流电路图,典型应用正负电源整流电路图图 1-5-14(a。
53、)所示,输出电压 VO 固定5 V、6 V、9 V、,输入电压 VI 一般应比输出电压高 3 V 以上,C1、C2 消振作用,內部正负电源整流电路图如图 1-5-14(b)所示,132,3基准电压正负电源整流电路图,能隙基准正负电源整流电路图，由T1、T2、T7、R1、R3、R10 及 R2、T5、T6、T3、T4 组成,4比较放大器,基准正负电源整流电路图和比较放大器形成一个整体由T3、T4、T11、有源负载 T9 构成 CECC
54、3、R4、R5、R18 等组成,134,1.5.3开关型稳压器,开关型稳压器的调整管工作在開关状态，通过控制开关的启闭时间来调整输出电压,一、直流直流变换器,1降压型变换器,图 1515(a)原理正负电源整流电路图,如图 1515(a)所示正负电源整鋶电路图由开关 S、续流二极管 D 和低通滤波器 L1、C2 组成,S 闭合：vA = VI，D 截止电感 L1 充电,S 断开：vA = 0，D
55、 VI - VO,根据,为保持 iL 连续,得 VO = dVI,调整 d 可以就可以改变输出电压d 恒小于 1，所以为降压型变换器,136,2升压型变换器,升压型变换器如图 1516 所示,图 1-5-16升压型变换器原理正负电源整流电路图,当 S 闭合时D 截止，vA = 0,当 S 断开时D 導通，vA = VO,根据求得,d 恒小于
1所以为升压型变换器,137,开关型稳压器的调整管工作在开关状态，所以效率比串联型稳压器高一般采用直接整流，鈈需要电源变压器具有体积小、重量轻的特点,开关型稳压器存在纹波电压高的缺点，同时产生的电磁干扰比串联型稳压器大,图 1-5-16升压型变換器原理正负电源整流电路图,
56、138,二、开关稳压正负电源整流电路图的工作原理,降压型变换器构成的开关稳压正负电源整流电路图如图 1518(a)、(b)所示,139,当 VS = VREF 时,误差放大器输出静态电压，经电压比较器使 T1 管的导通时间为 ton 或占空系数为 d0稳压器的输出电压,调解过程如下,VO VS ton d VO,反之亦然,140,三、开关稳壓正负电源整流电路图举例,用集成串联稳压器 LM105 构成开关稳压正负电源整流电路图如图 15
