课程实验报告
图表 15
下面所介绍的是丙类功率放大器的工作原理及基本特性。功率放大器是依靠激励信号对放大管电流的控制，起到把集电极电源的直流功率变换成负载回路的交流功率的作用。在同样的直流功率的条件下，转换效率越高，输出的交流功率越大。
4.5.1.集电极电源VCC提供的直流功率
P??VCCICC
式中Ic0为余弦脉冲的直流分量。
IC0?IcM?0??C?
式中IcM为余弦脉冲的最大值；?0??C?为余弦脉冲的直流分解系数。
θC?arccosUbz?Vbb Ubm式中Ubz为晶体管的导通电压；Vbb为晶体管的基极偏置；Ubm为功率放大器的激励电压振幅。
4.5.2.集电极输出基波功率
11U2cm2P0= UcmIc1m = Ic1mRP =
22RP 14
课程实验报告
式中：Ucm为集电极输出电压振幅；Ic1m为余弦电流脉冲的基波分量；RP为谐振电阻。
Ic1m?IcM?1??c? Ucm?Ic1mRP
4.5.3.集电极效率ηc
?c=
式中：ξ=
α1(θc)P0Ucm Ic1m1==ξ P?2Vcc Ic02α0(θc)Ucm 为集电极电压利用系数；?1??c?为余弦脉冲的基波分解系数。 Vcc 功率放大器的设计原则是在高效率下取得较大的输出功率。在实际运用中，为兼顾高的输出功率和高效率，通常取?c=60??80?。
丙类谐振功率放大器的负载特性
若Ubb、Ucc和Ubm三个参数固定, RΣ发生变化, 动态线、Ucm以及Po、η等性能指标的变化就是谐振功放的负载特性。
由下图可知, Ubb和Ucc固定意味着Q点固定, Ubm固定进一步意味着θ也
1固定。根据公式, 放大区动态线斜率将仅随RΣ而变化。图中给出了三种不
Rd同斜率情况下的动态线。
15
课程实验报告
图表 16三种动态图
动态线A1B1的斜率最大， 即对应的负载R?最小, 相应的输出电压振幅Ucm1也最小, 晶体管工作在放大区和截止区。
动态线A2B2的斜率较小，与特性曲线相交于饱和区和放大区的交点处(此点称为临界点), 相应的输出电压振幅Ucm2增大, 晶体管工作在临界点、放大区和截止区。动态线A3B3的斜率最小, 即对应的负载RΣ最大, 相应的输出电压
振幅Ucm3比Ucm2略为增大, 晶体管工作在饱和区、 放大区和截止区。 根据输出电压振幅大小的不同, 这三种工作状态分别称为欠压状态、临界状态和过压状态, 而放大区和饱和区又可分别称为欠压区和过压区。 注意, 在过压状态时, ic波形的顶部发生凹陷, 这是由于进入过压区后转移特性为负斜率而产生的。
下图给出了负载特性曲线。
图表 17负载特性曲线
由图可以看到, 随着RΣ的逐渐增大, 动态线的斜率逐渐减小, 由欠压状态进入临界状态, 再进入过压状态。在临界状态时, 输出功率Po最大, 集电极效率η接近最大, 所以是最佳工作状态。
负载特性所反映的电压、功率和效率的变化关系，可以帮我们认识功率放大器的不同特点，并且根据不同工作状态的特点，使放大器得到合理的利用，满足高频设备提出的要求。
16
课程实验报告
4.5.4.偏置电路
如图是三种常用的电路，图一是利用基级电流在基区扩展电阻Rbb上的降压作为偏置电压。他的缺点是偏压小，而且随晶体管rbb而变，不能保持稳定的偏压。优点是电路简单，在大功率丙类功放中得到广泛的应用。图2是利用基级电流的直流分量在Rb上的降压得到偏置电压，Cb是高频旁路电容。他的优点是偏置电压随输入信号电压的大小起自动调节的作用。图3是利用发射极电流的支流分量在Re上建立偏压，Ce是高频旁路电容。避免Re上产生交流反馈，其RC时间常数应满足ReCe??3~5??0。它可以自动维持放大器的稳定工作，当激励信号加大时,Ieo加大，负偏压加大，使得Ieo相对增加量减少。这实质上就是支流负反馈的作用，可以使放大器工作状态变化不大。缺点是由于Re上建立了一定大小的直流偏压，减小了电源电压的利用率，因
此Re不宜取得过大，以免影响放大器的输出功率。而且在高频工作时，发射极很难完全接地，故在频率很高的丙类功放中使用较少。
'
图表 18
丙放工作状态计算
17
课程实验报告
图表 19
其中丙类功率放大电路仿真图为：
图表 20丙类功率放大器电路仿真
该仿真图输出波形图为：
图表 21丙类功率放大器电路仿真波形
18