10.4 C类功率放大器10.4.1 电路组成与特点分析内容： 输入电路 输出电路 电流、电压波形功率、效率1. 基极偏置特点：导通角90度、非线性放大器、效率高 基极偏置 使晶体管静态时截止静态电流输入必须是大信号设输入电压为：输入回路方程：为使晶体管导通，应满足： 输入为大信号结论：偏置 输入信号幅度共同决定了导通角导通角（注意 可正可负）2. 集电极电流 导通角 小于90 集电极电流为余弦脉冲 余弦脉冲参数导通角 最大幅度 余弦脉冲所含频谱：将电流 进行傅里叶级数分解 直流分量基波分量 二次谐波分量问题： 各分量与余弦脉冲 参数的关系？， 最大最大， 最大基波 ： 二次谐波：直流：与脉冲幅度 导通角有关结论：控制导通角可控制各分量大小3. 输出电路特点接有LC回路将天线阻抗变换为放大器最佳负载输出电路方程输出电压正弦波（回路从电流众多频率分量中只选出了基波）回路 作用 选频 阻抗变换中心频率 与输入信号频率相同 带宽与输入信号带宽相同谐振功放 窄带功放4. 电流电压波形导通角 90度集电极电流 是脉冲集电极最大电压集电极最小电压回路输出电压 是正弦幅度10.4.2 动态负载线C 类放大器工作特点输入正弦信号一周内 管子轮流导通、截止动态负载线 画在晶体管的输出特性曲线上 由管子的集电极电流与电压共同决定的动态点的运动轨迹 时间输入信号的一周期内非线性工作输出阻抗变化画动态负载线的依据 晶体管输入输出特性曲线 放大器外电路方程晶体管的输出特性曲线是 集电极 的关系 外电路输出方程描述的是 集电极电压与基波电流的关系？画C类放大器负载线的难点：线性放大器的负载线（将外电路方程画在晶体管输出特性曲线上）逐点描C类放大器的动态负载线000 0 0 000点 AABBCCD从动态负载线看出以下几点: 在输入信号变化一周中，管子 动态负载线是条折线经历了导通截止导通过程 集电极最大电压值为：选管子要求 输出电压波形如图 C类放大器是非线性放大器 不适合放大非恒定包络的已调信号 放大 AM调幅波输入信号幅度 不同导通角 不同输出电流 的基波分量的 幅度为：输出电压幅度问题：输出电压幅度与输入调幅波幅度是否成正比？由于 、 的非线性关系不成正比输出电压的 包络失真结论：C类放大器只能放大恒定包络的信号10.4.3 输出功率与效率1. 功率与效率C类谐振功率放大器C类集电极电流包含谐波集电极负载为选频回路输出为 基波功率集电极效率 为为集电极电压利用系数，由后面的分析可知（ 为集电极负载）集电极电源 提供的功率： 集电极效率 主要取决于：称 为波形系数 分析效率与 关系： （设 ） 时 效率可达100%但基波输出功率为0 增加， 减小，效率降低 当 时， ，结论： 功率放大器从A类到B类再到C类，通过减少导通角获得高效率。为兼顾大的输出功率和高的效率，C类放大器取 左右导通角减小 效率提高的真正原因？ 集电极效率：输出功率 电源供给功率管子消耗功率降低管耗提高效率降低管耗的两条途径： 积分区间小 与 的乘积小管耗：结论： 减小 与 的乘积是提高 效率的根本途径（减小导通角）2最佳负载和功率增益C类功率放大器工作状态导通、截止 输出阻抗变化当天线阻抗不等于最佳负载时，阻抗变换如何匹配？什么是最佳负载？ 最佳负载 保证输出最大功率则为输出最大功率，应有：C类放大器的功率增益输入功率注意：是基波或C类与A类放大器的功率增益比较 A类增益大10.4.4 倍频与调制特性1.倍频C类功率放大器非线性 集电极电流含有丰富的谐波输出回路谐振于基波放大器输出回路谐振于某次谐波倍频器倍频器应用时注意点 谐波分量随着谐波次数 n 的增大而迅速减小 高次倍频时，输出功率小，效率很低 合理设计选频回路Q值，滤除基波和低次谐波 注意控制导通角2. 调幅（普通调幅 AM ）信息包含在其包络的变化中 不能用高效率的非线性放大器放大 AM直接在高效率放大器中完成调制并放大 C类放大器调幅原理是什么 ？决定放大器输出的 4 个参数：电源 负载偏置 输入信号幅度共同决定用调制信号控制某些 参数可实现调幅C类功率放大器调幅类型集电极调幅基极调幅（1）集电极调幅 用调制信号控制电源电压使输出电压幅度变化调幅、 、 不变负载线斜率不变不变导通角不变A负载线的顶点 A 沿着曲线 从放大区移动到饱和区A当电源电压 从大变小时， 动态负载线向左移动大放大区 变化不大小饱和区 变化大集电极电流脉冲 随 变化的波形 放大区饱和区由集电极电流直流集电极电流基波回路输出电压饱和区放大区若调制信号为使 且放大器工作在过压区则实现 集电极调幅(2)基极调幅放大器输出电压幅度随基极偏压 变化 、 、 不变负载线不变当 从负向朝正向增加时导通角增大增大负载线的顶点在提高 结论：用调制信号控制偏置 ，并确保C类放大器工作在欠压状态（放大区），可实现基极调幅集电极电流脉冲 随 而变化 、 和 随 而变化 放大区饱和区（1）并联馈电10.4.5 C类放大器的馈电电路 1. 集电极馈电 馈电方式串联馈电、并联馈电C类放大器馈电特点 通过扼流圈或线圈对晶体管的集电极馈电 直流通路交流通路扼流圈通直流、阻交流隔直流电容隔直流、交流短路高频旁路电容交流短路并联馈电特点交、直流通路分开，互不影响输出电路方程（2）串联馈电直流通路交流通路串联馈电特点交、直流均流过回路线圈扼流圈通直流、阻交流高频旁路电容交流短路输出电路方程两种馈电方式输出电路方程相同2. 基极馈电晶体管C类放大器的基极偏置大约有三种方式：外偏置、自偏置、信号偏置 （1）外偏置电阻 、 分压式偏置扼流圈通直流、阻交流高频旁路电容交流短路（2）自偏置CE当不加信号时 发射极无电流晶体管处于零偏置加入大信号晶体管导通角90度发射极电流为脉冲直流分量 流经高频分量被大电容 短路 上正下负的直流电压形成负偏压自偏置VBB基极自偏置无信号时零偏置加大信号时， 是脉冲交流分量流经信号源直流分量流经 、进一步滤除 上交流偏置电压为： 自给负偏置 （3）信号偏置无信号时，晶体管处于零偏置 CB RB输入偏置电路类似并联检波电路大信号输入时电容CB上形成电荷积累信号使晶体管导通时， 对串联电容C充电 充电时间常数小当信号不能使晶体管导通时， 电容通过电阻R放电放电时间常数大 电压 即为放大器的负偏置控制时间常数RC，可以改变放大器的导通角小结：1A、B、C类放大器对应的导通角分别是180、90和小于90 度，通过减小导通角来提高放大器的效率 2. 从A BC类，放大器的功率增益降低 3.C类放大器的高效率（ ）和大的输出功率（ ）不可能同时取得 7. C类功率放大器属于非线性放大器，当放大非恒定包络的已调信号时会产生频谱再生4. C类放大器的集电极电流是脉冲，因此在集电极必须设置LC选频回路，确保输出为正弦波 5.当输出功率和电源电压确定后，可以求出放大器的最佳负载 6. C类功率放大器可以实现倍频和调幅