高频电子线路 杨霓清 答案 第七章-高频功率放大器

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（、）、偏置电源（、）、输入信号（）、输出信号或谐振电阻（或）确定后，放大器的集电极电流随和的变化关系。事实上，改变可以使放大器工作于甲类、乙类或丙类。而工作在甲类，电流是不失真的，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，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与电流脉冲的基波电流相乘，即电流的变化为脉冲状，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，回路谐振于基频。7.6某一晶体管谐振功率放大器，设已知24V，250mA，5W，电压利用系数0.95，试求、和。答：(1) =2425010=6W (2)= / =5/6=83.3% (3)=0.9524=22.8V = =52 (4) = =0.4386A=438.6mA (5) = =1.75 查表得：=667.7某一3DA4高频功率晶体管的饱和临界线跨导0.8s 用它做成谐振功率放大器，选定24V，2.2A，并工作于临界状态，试计算：、和。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2.75V21.25V=21.15V其中0.436（2）242.20.25313.36W其中0.253（3）21.252.20.43610.19W（4）3.17W题7.7图解临界工作状态（5）/=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、和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点的位置来区分。若点在和饱和临界线的交点上，这就是临界状态。若点在的延长线上（实际上不存在），动态特性为三段折线组成，则为过压状态。若点在线上，但是在放大区，输出幅度较小，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。其中点对应于临界状态，点在放大区是处于欠压状态。而点是不存在的，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变化小，常作为发射机的高频功率变压器的中间级应用。改变时，由小变大，工作状态由过压到临界然后到欠压。改变时，由小变大，工作状态由欠压到临界然后到过压。改变，负向正变，工作状态由欠压到临界然后到过压。改变时，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100mA，试求导通角120，70时集电极电流的直流分量和基波分量；若0.95，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，它的导通角为，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、不变，试分析原因，并计算实际输出功率和导通角。解：由题意知、不变，即电压利用系数不变因为效率 =所以 =查表知=1.73，则 =0.694而 = =1.96查表 =24由于不变，即不变，则 =当=70，3W，则=/=3/0.436=6.88当=24,=0.174 =6.880.174=1.197W引起变化的原因是变化了，即、和在变化。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）增大由欠压调整到临界，这时不变，不变，不变，随增大输出功率也增大。（2）增大可由欠压调整到临界，这时随增大而增大，随增大而减小，随增大而增大，增大。不变，随增大而增大，则输出功率随增大而增大。（3）增大可由欠压调到临界。这时随增大而增大，随增大减小，随增大而增大也增大，不变，随增大而增大，则输出功率随增大而增大。三者的改变由欠压到临界，输出功率不会一样大。注意：改变由欠压到临界，其输出功率是不变的，因此不能采用改变。7.12谐振功率放大器工作于临界状态。已知18V，0.6 S，若1.8W，试计算、和。若减小到，各量又为何值？解：由于工作于临界状态，（1），或（舍去） （2），或（舍）则A7.13 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，而通过谐振回路的集电极为脉冲波，显然与不成正比，故描述的动态线必定是曲线。在过压状态下，晶体管进入饱和区，但由于谐振回路的选频特性，其上电压仍是基波电压，该余弦电压进入饱和区，将下降，因此过压状态下形成集电极脉冲电流中间凹陷7.15谐振功率放大器工作在欠压区，要求输出功率5W。已知=24V，=，53，设集电极电流为余弦脉冲，即 试求电源供给功率、集电极效率。解：因为，所以放大器工作于乙类，434mA因为 =，所以 276.3mA则 =6.63W，/=75.42%7.16 一谐振功率放大器，设计在临界状态，经测试得输出功率仅为设计值的60，而却略大于设计值。试问该放大器处于何种状态？分析产生这种状态的原因？解：小，导致放大器进入欠压状态。原因是放大器由临界状态进入欠压状态时，集电极电流脉冲高度增大，导致和略有增大，但因而减小，结果是减小，增大，减小。7.17设两个谐振功率放大器具有相同的回路元件参数，它们的输出功率分别为1W和0.6W。现若增大两放大器的，发现其中1W的放大器输出功率增加不明显，而0.6W放大器的输出功率增加明显，试分析其原因。若要增大1W放大器的输出功率，试问还应同时采取什么措施（不考虑功率管的安全工作问题）？解：1W的放大器原工作于临界或欠压状态，增大时，放大器进入或更趋于欠压状态，略有增大。因此增大不明显。为了增大输出功率就必须在增大的同时，增大或或两者同时增大。其中，增大使增大，增大使增大，它们都可使增大。0.6W的放大器原工作于过压状态。增大时，放大器趋向临界状态使迅速增大，从而使迅速增大。7.18试画出两级谐振功放的实际线路，要求：(1) 两级均用NPN型晶体管，发射极直接接地；(2) 第一级基极前级采用互感耦合，第二级采用零偏电路；(3) 第一级集电极馈电电路采用并联形式，第二级集电极馈电电路采用串联形式；(4) 两级间回路为T型网络，输出回路采用型匹配网络，负载为天线。7.19谐振功率放大器电路如题7.25图所示，试从馈电方式、基极偏置和滤波匹配网络等方面分析电路的特点。（a）(b)题7.25图7.20 证明图7.4.7所示电路中，当A（或B）端单边工作时，D、C两端均分A（或B）的功率，而B（或A）端无输出。7.21题7.21图所示为工作在（230）MHz频段上、输出功率为50W的反相功率合成电路，试指出各传输线变压器的功能及、的特性阻抗，并估算功率晶体管输入阻抗和集电极等效负载阻抗。图中、的作用不予考虑。题7.21图解：（1）为不平衡平衡变换器，为反相功率分配器，为9：1阻抗变换器，为