第七章—高频功率放大器daan

思考题与习题7.1 为什么高频功率放大器一般要工作于乙类或丙类状态？为什么采用谐振回路作负载？为什么要调谐在工作频率上？回路失谐将产生什么结果？答：高频功率放大器的输出功率高，其效率希望要高些，这样在有源器件的损耗的功率就低，不仅能节省能源，更重要的是保护有源器件的安全工作。

乙类丙类放大器状态的效率比甲类高因此高频功率放大器常选用乙类或丙类放大器。

乙类和丙类放大器的集电极电流为脉冲状，只有通过谐振电阻p R 相乘，产生边疆的基波电压输出。

回路调谐于工作频率是为了取出基波电压输出。

7.2 丙类高频功率放大器的动态特性与低频甲类功率放大器的负载线有什么区别？为什么会产生这些区别？动态特性的含义是什么？答：所谓动态特性是指放大器的晶体管（c g 、bz U ）、偏置电源（cc V 、bb V ）、输入信号（bm U ）、输出信号或谐振电阻（cm U 或p R ）确定后，放大器的集电极电流c i 随be u 和ce u 的变化关系。

事实上，改变bb V 可以使放大器工作于甲类、乙类或丙类。

而工作在甲类，电流c i 是不失真的，所作的负载线也是在确定动态特性，它的动态特性为一条负斜的直线，是由负载线决定的。

而丙类放大器的bb V ＜bz V ，电流产生失真，是周期脉冲电流。

而输出电压是谐振回路的谐振电阻p R 与电流脉冲的基波电流相乘，即电流c i 的变化为脉冲状，而输出电压是连续的基波电压，因此动态特性不能简单地用谐振电阻p R 负载线决定。

只能根据高频谐振功率放大器的电路参数用解析式和作图法求得，它与甲类放大的负载线不同，其动态特性为。

原因是电流为脉冲状，有一段时间c i 是为0的7.3 为什么谐振功率放大器能工作于丙类，而电阻性负载功率放大器不能工作于丙类？ 答：因为谐振功放的输出负载为谐振回路，该回路具有迁频特性，可以从晶体管的余弦脉冲电流中，将不失真的基波电流分量迁频出来，在并联谐振回路上形成不失真的基波余弦电压，而电阻听电阻特性输出负载不具备这样的功能，因此不能在丙类工作。

7.4 放大器工作于丙类比工作于甲、乙类有何优点？为什么？丙类工作的放大器适宜于放大哪些信号？答：与甲、乙类比较，丙类工作变压器的优点在于：（1）由于丙类工作时晶体管的导通时间短，使管子的瞬时功耗减少，因而效率得到提高。

（2）丙类工作的变压器输出负载为并联谐振回路，具有迁频滤波特性，保证了输出信号的不失真。

因此，丙类放大器只适宜于放大载波信号和高频窄带信号。

7.5 试求图7.2.1(a)所示电路的并联谐振回路各次谐波与基频的阻抗值之比。

已知回路的品质因数10LQ rω==，回路谐振于基频。

7.6某一晶体管谐振功率放大器，设已知CC V =24V ，CO I =250mA ，o P =5W ，电压利用系数ξ=0.95，试求D P 、c η、R ∑、1c m I 和θ。

答：(1)P = =cc V 0c I =24⨯250⨯103-=6W(2)c η=o P / P ==5/6=83.3%(3)cm U =ξcc V =0.95⨯24=22.8V o P =12cmpU R p R =22cmoo U P =222.825⨯=52Ω(4) o P =121cm c mU I 1c m I =2o cm P U =2522.8⨯=0.4386A=438.6mA (5)2cηξc η=12ξ()1c g θ ()1c g θ=2cηξ=20.8830.95⨯=1.75查表得：c θ=6607.7某一3DA4高频功率晶体管的饱和临界线跨导cr g =0.8s 用它做成谐振功率放大器，选定CC V =24V ，70o θ=，CM I =2.2A ，并工作于临界状态，试计算：R ∑、D P 、o P 、C P 和c η。

答：由于工作于临界状态，其各参数的关系如图所示 由图可知CM I ＝cr g ()cc cm V U - cc cm V U -＝cm cr I g ＝2.20.8＝2.75V cm U ＝ 2.75cc V -＝21.25VP R =1cmc mU I =1523467112c1c2c3c4c5Tr Tr Tr Tr Tr Tr Tr Tr 2.8T T 1Z Z =Z Z =Z 3Ω⨯、、=21.15V其中 ()170oα＝0.436（2）P =＝0cc c V I ＝cc CM V I ()170oα ＝24⨯2.2⨯0.253＝13.36W其中 ()170oα＝0.253（3）o P ＝112cm c m U I ＝12cm CM U I ()170oα ＝12⨯21.25⨯2.2⨯0.436＝10.19W（4）c P ＝P =－o P ＝3.17W 题7.7图解 临界工作状态 （5）c η＝o P /P ==76.3%7.8高频功率放大器的欠压、临界、过压状态是如何区分的？各有什么特点？当CC V 、cm V 、BB V 和R ∑四个外界因素只变化其中一个因素时，功率放大器的工作状态如何变化？解:高频功率变压器的欠压、临界、过压状态是根据动态特性的A 点的位置来区分。

若A 点在max be u 和饱和临界线的交点上，这就是临界状态。

若A 点在的延长线上（实际上不存在），动态特性为三段折线组成，则为过压状态。

若A 点在max be u 线上，但是在放大区，输出幅度cm U 较小，则为欠压状态。

三种工作状态也可用图所示动态特性来区分。

其中2A 点对应于临界状态，1A 点在放大区是处于欠压状态。

而3A 点是不存在的，它对应的动态特性为三的线是进入过压状态。

欠压区的特点是电流脉冲为尖顶，输出电压幅度相对较小，其输出功率较小，效率也低，除在基极调幅电路中应用外，其它应用较少。

临界状态，输出电压田头在，电流为尖顶脉冲，输出功率最大，效率较高，较多的应用于发射机中的输出级。

过压状态，电流为凹顶脉冲，输出电压幅度大，过压区内输出电压振幅随R ｐ变化小，常作为发射机的高频功率变压器的中间级应用。

7.8题图解　三种工作状态的区分 改变cc V 时，cc V 由小变大，工作状态由过压到临界然后到欠压。

改变bm U 时，由小变大，工作状态由欠压到临界然后到过压。

改变bb V ，负向正变，工作状态由欠压到临界然后到过压。

改变R ｐ时，由小到大变，工作状态由欠压到临界然后到过压。

7.9已知集电极电流余弦脉冲max C i =100mA ，试求导通角θ=120°，θ=70°时集电极电流的直流分量CO I 和基波分量1c m I ；若cm V =0.95CC V ，求出两种情况下放大器的效率各为多少？7.10谐振功率放大器原来工作于临界状态，它的导通角θ为70o，输出功率为3W ，效率为60％，后来由于某种原因，性能发生变化，经实测发现效率增加到68％，而输出功率明显下降，但CC V 、cm V 、max BE υ不变，试分析原因，并计算实际输出功率和导通角θ。

解：由题意知cc V 、c m U 、max be u 不变，即电压利用系数ξ不变 因为效率 c η=()1c 1g 2ξθ所以 ()o70c η=()o11g 702ξ查表知()o1g 70=1.73，则ξ=()()o o 1270g 70c η=20.61.73⨯=0.694而 ()'c c ηθ=()'1c 1g 2ξθ()'1cg θ=()'c 2c ηθξ=20.681.694⨯=1.96查表'c θ=24由于max be u 不变，即CM I 不变，则o P =112cm c m U I =()1c 12cm CM U I αθ 当c θ=70o，o P ＝3W ，则12cm CM U I =oP /()o170α=3/0.436=6.88 当c θ=24o,()o 124α=0.174o P =()o11242cm CM U I α=6.88⨯0.174=1.197W引起变化的原因是c θ变化了，即bz U 、bm U 和bb U 在变化。

7.11谐振功率放大器原工作于欠压状态。

现在为了提高输出效率，将放大器调整到临界状态。

试问，可分别改变哪些量来实现？当改变不同的量调到临界状态时，放大器的输出功率是否都是一样大？解：（1）增R ｐ大由欠压调整到临界，这时CM I 不变，不变，1c m I 不变，随R ｐ增大输出功率也增大。

（2）增大bm U 可由欠压调整到临界，这时CM I 随bm U 增大而增大，c cos θ＝bz bbbmU V U -随bmU 增大而减小，随bm U 增大而增大，()1c αθ增大。

R ｐ不变，1c m I ＝CM I ()1c αθ随bm U 增大而增大，则输出功率随bm U 增大而增大。

（3）增大bb V 可由欠压调到临界。

这时CM I 随bb V 增大而增大，c cos θ＝bz bbbmU V U -随bb V 增大减小，c θ随bb V 增大而增大()1c αθ也增大，R ｐ不变，1c m I ＝CM I ()1c αθ随bb V 增大而增大，则输出功率随bb V 增大而增大。

三者的改变由欠压到临界，输出功率不会一样大。

注意：改变bb V 由欠压到临界，其输出功率是不变的，因此不能采用改变bb V 。

7.12谐振功率放大器工作于临界状态。

已知CC V =18V ，cr g =0.6 S ，90o θ=，若o P =1.8W ，试计算D P 、C P 、c η和R ∑。

若θ减小到80o，各量又为何值？ 解： 由于工作于临界状态，M C I ＝cr g ()cc cm V U - ()1M 11122o cm c m cm C c P U I U I αθ==()()112cm cr cc cm c U g V U αθ- （1）90o c θ=，()0900.319oα=，()1900.500o α=()11.80.6180.52cm cm U U =⨯⨯-⨯ 218120cm cm U U -+=17.3V cm U =或0.7V cm U =（舍去）()()M 0.61817.30.42A C cr cc cm I g V U =-=⨯-=()0M 0900.420.3190.134oc C I I A α==⨯=()1M 1900.420.5000.210oc m C I I A α==⨯=0180.314 2.412c c P V I W ===⨯= 2.412 1.80.612c o P P P W ==-=-=/ 1.8/2.41274.6%c o P P η====117.382.40.210cm P c m U R I ===Ω （2）80o c θ=，()0800.268oα=，()1800.472o α=()11.80.6180.4722cm cm U U =⨯⨯-⨯21812.7120cm cm U U -+=17.26V cm U =或0.74V cm U =（舍）则 ()()M 161817.260.444C cr cc cm I g V U A =-=-=()0M 0800.4440.2860.127oc C I I W α==⨯= ()1M 1800.4440.4720.209oc m C I I α==⨯= A0180.127 2.286cc c P V I W ===⨯= 2.286 1.80.486c o P P P W ==-=-=/ 1.8/2.28678.7%c o P P η====117.2682.60.209cm P c m U R I ===Ω 7.13 试回答下列问题：(1)利用功放进行振幅调制时，当调制的音频信号加在基极或集电极上时，应如何选择功放的工作状态？(2)利用功放放大振幅调制信号时，应如何选择功放的工作状态？ (3)利用功放放大等幅已调的信号时，应如何选择功放的工作状态？7.14设一谐振功率放大器的谐振回路具有理想的滤波性能，试说明它的动态线为什么是曲线？在过压状态下集电极脉冲电流波形为什么会中间凹陷？ 解：由于谐振功率放大器的谐振回路具有理想的滤波性能，因此谐振回路上电压为余弦波，其幅度为cm V ＝1c m e I R ，而通过谐振回路的集电极为脉冲波，显然CE υ与C i 不成正比，故描述C i 的动态线必定是曲线。