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邢台学院2011届本科生毕业论文（设计）
谐振功率放大器过压状态下集电极电流凹陷分析。
当谐振功率放大器处于过压状态时，晶体管集电极的周期性脉冲电流的顶部会凹陷，晶体管进入饱和区内，各物理量之间有着复杂的非线性关系，在此用微变量之间的线性关系进行分析。
根据晶体管特性,管子的集电极电流的微变量可表示为
ΔiC=h1①ΔiB+h2②ΔVCE ⑴ 在放大区内，iC主要由iB控制，此时，h1﹥h2，在饱和区内iC主要由反向饱和电流iCEO
决定，而iCEO大小取决于UCE电压，因此，此时h2﹥h1 。
设输入信号为正弦波uBE=VBB+VbmsinωSt 两边取微变量，有 ΔuBE=ΔVbmsinωSt
两边同除晶体管动态输入电阻rbe,有 ΔiB=1／rbeΔVbmsinωSt 输出电压为 uCE= VCC- Vcm sinωSt
两边取微变量，有 ΔuCE =-ΔVcmsinωSt 将⑵ ⑶带入⑴，得 ΔiC=（h1Vbm/rbe-h2Vcm）ΔsinωSt 因此，⑷式中,
在放大区内, h1﹥h2且h1Vbm/rbe-h2Vcm﹥0, ΔiC与ΔiB同号。在饱和区内, ΔiC与ΔiB反号。
由此可知，集电极电流波形会存在顶部凹陷。
注释:① h1为ΔVBE=0时, iC对iB的偏导数。
② h2为ΔiB=0时, iC对VCE的偏导数。
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⑵ ⑶ ⑷
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3 丙类谐振功率放大器电路的设计
3.1 丙类谐振功率放大器设计 3.1.1 晶体管的选择
任何电子电路都以电子元件为基础，常用的元件由电阻器、电容器、电感器、半导体器件（二极管、晶体管、场效应管以及集成电路）。半导体二极管和三极管是组成分立元件电子电路的核心元件。二极管具有单向导电性,可用于整流检波、稳压混频等电路。晶体管具有放大和开关作用,可用于放大、震荡、调制等电路。表3-1-1是半导体器件型号的命名方法,可用此表对应型号选择半导体器件。
表3-1-1 半导体器件型号的命名方法
电极数 材料与极性 类型 性能序号 符号 2 3 规格号 含义 二极管 三极管 符号 A B C D A B C D E 含义 N型锗材料 P型锗材料 N型硅材料 P型硅材料 PNP型锗材料 NPN型锗材料 PNP型硅材料 NPN型硅材料 化合物材料 符号 P V W C Z S N U K X G D A 含义 普通管 微波管 稳压二极管 参量管 整流管 β隧道管 阻尼管 光电管 开关管 低频小功率管 高频小功率管 低频大功率管 高频大功率管 含义 反映了管子的直流、交含义 反映了管子承受反向击穿电流参数，压的能力,极限参数等性能的差别。 按A、B、C、D?编号，A的承受能力最低，依次递增。
晶体管分NPN型和PNP型两大类。通过外壳上所标注的规格和型号,可以区分出管子的类型、材料、功能大小、频率高频等性能。此外,管壳上一般还用色点的颜色来表示管子
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的电流放大倍数β的大致范围。如黄色表示β=30～60，绿色表示β=50～110，蓝色表示β=90～160，白色表示β=140～200。
3.1.2 判别三极管类型和三个电极的方法
要弄清管子类型与三个电极。将万用表至于电阻“R×1K”档，用黑表笔接晶体管的某一脚（假设其为基极），用红表笔分别接另两个脚。若两次显示阻值都很小,则表示该管是NPN管,且黑表笔所接管脚为基极;若两次显示的阻值都很大，则表示是PNP管，且黑表笔所接管脚为基极；若两次显示阻值一大一小，则表示黑表笔所接管脚不是基极，按上述方法测量，直到找到为止。若三个管脚测试下来,都不能确定基极。则晶体管可能以损坏。
确定管子的类型和基极后,可进一步判断发射极和集电极。用万用表置于电阻“R×1K”挡，两表笔分别接除基极外的两个电极。对于NPN管,用手指捏住基极与黑表笔所接管脚，可测得一阻值。然后将两表笔对换,同样用手指捏住基极与黑表笔所接管脚，又测得一阻值。所得阻值小的那次测量,黑表笔所接管脚所接的是集电极,而红表笔所接的是发射极。对于PNP管,应用手指捏住基极与红表笔所接管脚,所得阻值小的那次测量,红表笔所接的管脚为集电极,而黑表笔所接的管脚为发射极。
3.1.3 电容的选择
射频电容的关键指标是高Q和低ESR。在功率放大器匹配电路的应用上,射频功率的消耗与Q值成反比,直接与ESR值成正比。高Q电容是保证功率放大器增益和输出功率指标的关键因素。
另外,电容器不是理想的电容，其模型都是由串联的电感、电阻和电容组成，如图4-1-2所示，因此，高Q电容在不同频率下所呈现的等效电容值也不一样。
图3-1-2 不理想电容器
射频高Q最大的生产厂家当属ATC（目前已被AVX收购），常用的ATC隔直流电容参数见表4-1-3所示。
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表3-1-3 常用ATC隔值流电容参数
封装 电容值（PF） 600S 600S 600S 600F 600F 600F 100B 100B 100B 47 51 36 39 47 27 10 11 6.8 应用频率（MHz） 2017.5 1900 2350 2017.5 1900 2350 2017.5 1900 2350 ESR（Ω） 0.111 0.106 0.123 0.115 0.114 0.123 0.163 0.153 0.202 Q 15.2 15.4 15.3 17.5 15.6 20.4 48.4 49.8 49.4 谐振频率 等效电容 2082.8 1984.9 2437.3 2072.5 1918 2414.4 2029.3 1939.8 2435.5 761.13 608.94 511.85 744.59 2514.42 513.2 862.16 270.63 98.59 串联电感值（nH） 0.12 0.13 0.12 0.15 0.15 0.16 0.62 0.61 0.63
3.2 电路设计与分析
丙类谐振功率放大器导通角θ＜90o ，其效率可达到85%，且电路结构简单，易于调整和测试，从而的到了广泛的应用。
3.2.1电路设计基本事项
丙类谐振功率放大器在工作中,有很多理论上难以预知的要素，因此，不能期望按照桌面上的设计就能工作，要经过反复实验与分析。
1)散热问题
半导体器件的故障率随结温的升高,大体是按照指数增加的,因此，需要注意尽量用散热的方法降低结温。结温最大值,对于晶体管来说,通常是150℃～200℃。设计时,最好使实际使用结温在120℃～130℃以下.下面是从管壳温度来计算结温的计算公式:
Tj=PCRth（j-c）+TC , 式中，TC—管壳温度，单位℃ PC—管壳耗散功率，单位W
Rth（j-c） —从结温到管壳的热阻，单位℃/W
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