高频功率放大器——典型例题分析

高频功率放大器——典型例题分析
1.丙类放大器为什么一定要用谐振回路作为集电极的负载？谐振回路为什么一定要调谐在信号频率上？答：这是因为放大器工作在丙类状态时，其集电极电流将是失真严重的脉冲波形，如果采用非调谐负载，将会得到严重失真的输出电压，因此必须采用谐振回路作为集电极的负载。

调谐在信号频率上集电极谐振回路可以将失真的集电极电流脉冲中
的谐波分量滤除，取出其基波分量，从而得到不失真的输出电压。

2.已知谐振功率放大器输出功率Po＝4W，ηC＝60％，VCC＝20V，试求Pc和Ic0。

若保持Po不变，将ηC提高到80％，试问Pc和Ic0减小多少？解：已知Po＝4W，ηC ＝60％，VCC＝20V，则PDC=Po/ηC =4/0.6≈6.67WPc= PDC －Po=6.67－4=3.67WIc0= PDC / VCC =6.67/20（A）≈333.3mA若保持Po不变，将ηC提高到80％，则Po/ηC －Po=4/0.8－4=5－4=1W3.67－1=2.67W（A）=83mA3．已知谐振功率放大器VCC＝20V，Ic0＝250mA，Po＝4W，Ucm＝0.9VCC，试求该放大器的PDC、Pc、ηC和Ic1m为多少？解：已知VCC＝20V，Ic0＝250mA，Po＝4W，Ucm ＝0.9VCC，则PDC= VCC× Ic0＝20×0.25=5WPc= PDC－Po=5－4=1WηC = Po / PDC =4/5=80%Ucm＝
0.9VCC=0.9×20=18VIc1m＝2Po /Ucm＝
2×4/18≈444.4mA4．已知谐振功率放大器VCC＝30V，Ic0
＝100mA，Ucm＝28V，θ＝600，g1(θ)＝1.8，试求Po、RP和ηC为多少？解：已知VCC＝30V，Ic0＝100mA，Ucm ＝28V，θ＝600，g1(θ)＝1.8，则PDC= VCC× Ic0＝
30×0.1=3Wξ＝Ucm / VCC＝28/30≈0.93ηC＝g1(θ)ξ＝
×1.8×0.93=83.7%Po =ηC×PDC =0.837×3≈2.51W由于，则156.2Ω5．某谐振功率放大器，原工作于过压状态，现分别调节Rp、VCC、VBB和Uim使其工作于临界状态，试指出相应Po的变化。

解：调节Rp：减小Rp，可以使谐振功放从过压状态转换为临界状态，对照图8.3 相应的输出功率
Po将增大。

调节VCC：增大VCC，可以使谐振功放从过压状态转换为临界状态，此时的集电极电流的将最大值Ic1m
增大，而，但Rp并未变化，所以Po增大。

调节VBB：减小VBB，放大器可从过压状态转换为临界状态，但θ值减小，脉冲电流基波分解系数α1(θ)减小，Ic1m减小，所以Po减小。

调节Uim：减小Uim，放大器可从过压状态转换到临界状态，输出功率Po亦减小，其机理与VBB减小相似。

6．谐振功率放大器原来工作在临界状态，若集电极回路稍有失谐，放大器的Ic0、Ic1m将如何变化？Pc将如何变化？有何危险？解：工作在临界状态的谐振功率放大器，若集电极回路失谐，等效负载电阻Rp将减小，放大器的工作状态由临界变为欠压，Ic0、Ic1m都将增大，另外，由于集电极回路失谐，iC
与uCE不再是反相，即iC的最大值与uCE最小值不会出现在同一时刻，从而使管耗Pc增大，失谐过大时可能损坏三极管。

7．设两个谐振功率放大器具有相同VCC，它们的输出功率分别为1W和0.6W。

若增大Rp，发现其中Po=1W 的放大器的输出功率明显增大，而Po=0.6W的放大器的输出功率减小，试分析原因。

解：Po=1W的放大器原工作于欠压状态，当其Rp增大时，放大器将由原欠压状态过渡到临界状态，故Po明显增大。

Po=0.6W的放大器，原工作于临界或过压状态，当其Rp增大时，则相对应的有两种情况：一是由原临界状态过渡到过压状态，输出功率下降；二是由原过压状态变为更深的过压状态，输出功率下降。

8．若两个谐振功率放大器电路具有相同的回路元件参数，其输出功率Po分别为1W和0.6W。

若同时增加两放大器的电源电压，发现原输出1W的放大器功率增加不明显，而另一放大器输出功率增加比较明显，试问为什么？若要增加输出为1W的放大器的输出功率Po，问还需要采取什么措施（不考虑功率管的安全问题）？解：当VCC增加时，Po1（1W）增加不明显，Po2（0.6W）增加明显，说明输出1W的放大器工作于临界或欠压状态，而输出为0.6W的放大器工作于过压状态。

为了提高Po1还需：或增大负载等效电阻Rp，或增大基极偏置电压VBB，或增大激励信号电压幅值Uim。

9．采用两管并联运用的谐振功率放大器，当其中一管损坏时，发
现放大器的输出功率约减小到原来的1/4，且管子发烫，试
指出放大器原来的工作状态。

若输出功率基本不变，试问原来又工作在什么状态。

解：谐振功率放大器原工作在临界状态。

若输出功率基本不变，则放大器原来工作在过压状态。

10．一单管谐振功率放大器，已知输出功率Po=1W，现用
两管并联代替单管，并维持Rp、VCC、VBB和Uim不变，发现放大器工作在临界状态。

试指出放大器原来的工作状态，估算两管并联运用后的输出功率。

解：假设两管的参数一致，则流过等效负载上的电流Ic1m加倍，因而输出电压幅值Ucm=Ic1mRp也加倍，输出功率为原来4倍，即：=4Po=4W。

对于每一个放大器来说，相当于等效负载Rp加倍，由于现在放大器工作在临界状态，所以放大器原来工作在欠压状态。

在其它条件不变的情况下，对于每一个放大器来说，等效负载Rp增大，Ic1m略有下降，故＜4W。

11．在图8.8所示
的谐振功率放大器中，测得Ic0=100mA、Ib0=5mA、
IA=500mA，放大器工作于临界状态。

若改变VCC、VBB和Uim中某一电压量，则发现各电表读数发生如下变化：（1）Ic0=70mA、Ib0=1mA、IA=350mA（2）Ic0=70mA、Ib0=10mA、IA=350mA（3）Ic0=105mA、Ib0=7mA、IA=520mA试问上述三种情况各为改变哪一电压量而发生的？各处于何种工
作状态（欠压、临界、过压）？解：（1）VBB减小或Uim
减小，工作于欠压状态；（2）VCC减小，工作于过压状态；
（3）VBB增大或Uim增大，工作于过压状态。

12．谐振功率放大器工作在欠压区，要求输出功率Po =5W。

已知VCC =24V，VBB = Uth（管子截止电压），Rp=53Ω，集电极电流为余弦脉冲，试求电源供给功率PDC，集电极效率ηC。

图8.8解：由题可知，θ=90o，由图8.2可知α0(90o)=0.32，α1(90o)=0.5。

（A）=434.4mA278（mA）
PDC=VCCIc0=24×0.278=6.67（W）ηC= P0 / PDC
=5/6.67=75%13．已知丙类二倍频器工作在临界状态，且VCC＝20V，Ic0＝0.4A，Ic2m＝0.6A，Uc2m＝16V，试求Po2和ηC2？解：已知VCC＝20V，Ic0＝0.4A，Ic2m＝0.6A，Uc2m＝16V，则=4.8（W）PDC=VCCIc0=20×0.4=8（W）ηC2= Po2/ PDC =4.8/8=60%14．图8.9（a）为谐振功率放大器的原理电路图，试指出该电路中的错误，予以改正并说明原因。

解：图8.9（b）示出了一种改正的电路图。

（1）V1输入端，增加C4，为高频旁路电容，使输入高频信号减小损耗。

（2）V1输出端，取消C1，使集电极直流通路得到建立；增加高频旁路电容C5，形成高频通路。

（3）V2输入端，增加耦合电容C6，也使本级基极与VCC隔离；增加RFC3的一方面使V2基极为高频高电位，另一方面也使V2输入端的直流通路得到建立，C7为高频旁路电容。

（4）V2输出端，增加隔直电容C8和高频旁路电容C11；C9和L3为天线回路元件。

RFC4与RFC5使V1、V2二级与直流电源间高频
隔离。

图8.915．谐振功率放大器工作频率f＝2MHz，实际负载RL＝80Ω，所要求的谐振阻抗RP＝8Ω，试求决定L 形匹配网络的参数L和C的大小？解：由于RL＞RP，则应选择高阻变低阻L型匹配网络HpF16．谐振功率放大器工作频率f＝8MHz，实际负载RL＝50Ω，VCC＝20V，Po＝1W，集电极电压利用系数为0.9，用L形网络作为输出回路的匹配网络试计算该网络的参数L和C的大小？解：已知RL＝50Ω，VCC＝20V，Po＝1W，及ξ＝Ucm / VCC＝0.9，可得Ucm＝ξVCC＝0.9×20=18V由于RP＞RL，应选择低阻变高阻L型匹配网络pFH17．试求图9.11所示传输线变压器阻抗变换比Ri: RL和传输线变压器Tr1的特性阻抗Zc1
及Tr2的特性阻抗Zc2（Tr1与Tr2的变压比均为1:1）。

解：（1）计算阻抗变换比，认为传输线变压器具有无耗短线的传输特性，则有U13= U24，U57= U68又U24= U68则
U13= U24= U57= U68= U根据变压器性能，有I12= I43，I56= I87又I43= I56则I12= I43= I56= I87= I由图8.10可知图8.10Ri= U17/ I12=（U13+ U57）/ I12=2 U / IRL= U24/ I28= U/（I12+ I56）= U /（2 I）则=4:1（2）求特性阻抗Zc1= U13/ I12= U/ I=2 RLZc2= U57/ I56= U/ I=2 RL18．在图9.12（a）所示电路中，R1= R2= R3= R4，Rs=50Ω，信号源向网络提供的功率为100W，试指出R1~ R4电阻上的电流方向，计算R1~ R4各电阻所得的功率，计算Rd1~ Rd3、
R1~ R4各电阻的数值。

解：该电路为同相分配电路，输入
功率由Tr1分配给Tr2和Tr3，Tr2和Tr3又将其所得功率
同相分配给R1、R2和R3、R4。

由此并参见图8.11（b），可得Rd1=4 Rs=4×50=200ΩRa1= Rd1/2=100ΩRd2=4 Ra1=4×100=400ΩR1= R2= Rd2/2=200Ω同理
Rd3=400ΩR3= R4=200ΩR1~ R4中的电流流向如图8.11（b）中箭头所示（也可为相反流向）。

Rd1、Rd2 Rd3的功率为PRd1= PRd2= PRd3=0Tr2、Tr3的输入功率为P2=
P3=1/2×100=50W所以R1、R2、R3、R4的功率分别为PR1= PR2=1/2×P2=25WPR3= PR4=1/2×P3=25W分享：。