7.2 谐振功率放大器的原理与应用
7.2.1 谐振功率放大器
（ Resonate Power
Amplifier）的工作原理一．谐振功率放大器的工作原理分析图 7.2.1(a)(b)分别为发送设备的中间放大级和 末级
7.2.1
路 ),(c)为相应的原理电路。
Ar,
为天线等效电AC放大器（
图 7.2.1 丙类谐振放大器的电路组成
F M A M
乙 类 状 态,放 大 高 频 调 幅 信 号 。 线 性 放 大,推 挽 放 大 ；
丙 类 状 态,放 大 等 幅 载 波 及 已 调 波 （,） 。
按 工作状态 分为电路是以谐振系统作匹配网络（负载）。
1．电路的基本组成图 7.2.1 丙类谐振放大器的电路组成电路中各元件作用：
输入信号（又称为激励信号）经变压器耦合到晶体管的输入端得到
b? ；
BBVCCV
是集电极直流电源电压,是基极偏置电压；
为旁路电容，
BC CC
为电源滤波电容；
L,C组成并联谐振回路，作为集电极负载回路（或匹配网络），该回路又称为槽路，负载回路既可以实现选频滤波的功能，又实现阻抗匹配；
图 7.2.1 丙类谐振放大器的电路组成
7.2.1
放大后的信号通过变压器耦合到负载
LR
上 (图 (a))或通过天线
(图（ b))向空间辐射。
回路的谐振总电阻。
图（ c）中的 为 L,CR
图 7.2.1 丙类谐振放大器的电路组成
()B B B E Q B E o nV V V当 时 为甲类状态；
当 ()B B B E Q B E o nV V V 时 为乙类状态；
当 ()B B B E Q B E o nV V V 时 为丙类状态。
()BE onV 称为晶体管的导通电压。
7.2.1
放大器的工作状态由偏置电压 BBV 的大小决定
2．电路特点：
① 电路工作在丙类状态。 C? 高，流过晶体管的电流为余弦脉冲；
② 谐振回路做负载。其作用是：阻抗匹配，选出余弦脉冲中的基波分量 。
二．工作原理：
，且co sb bmVt若激励电压 ()BB BE onVV?
所以电路工作在丙类状态。
c o sB E B B b B B b mV V V t
7.2.1
图 7.2.1 丙类谐振放大器的电路组成电路的工作波形如 图
7.2.2所示。晶体管的集电极电流 为周期性的余弦
Ci
脉冲。
实际上，工作在丙类状态的晶体管各极电流,
Bi Ci
、
Ei
均为周期性余弦脉冲，均可以展开为傅立叶级数。
（动画）
其中
0 m a x 0
1 ( ) ( )
2C C CI i d t i
1 m a x 1
1 c o s ( ) ( )
c m C CI i td t i
m a x
1 c o s ( ) ( )
c n m C C nI i n td t i
0CI
式中,、
1cmI 2cmI
、,…,
cnmI
分别为集电极电流的直流分量、基波分量、以及各高次谐波分量的振幅。
7.2.1
0 1 2c o s c o s 2C C c m c mi I I t I t
……
Ci
的傅立叶级数展开式为其中，
1()0()
、,…,()
n
为余弦脉冲分解系数，
的关系曲线。
图 7.2.3给出了导通角与各分解系数
1()0(),,…,()n
由图可清楚地看到各次谐波分量随导通角? 变化的趋势。谐波次数越高，振幅就越小。因此，在谐振功率放大器中只需研究直流功率与基波功率。
见附录二。
图 7.2.3 余弦脉冲分解系数曲线
（动画）
显然，只要知道电流脉冲的最大值
maxCi
和导通角?
、就可以计算 0CI,1cmI 2cmI,…,
cnmI
。
输出，即：
1c o s c o sc c m c mV t I R t
当 LC 回路谐振于 时，在 回路两端得到 的最大? LC
7.2.1
R? 为回路等效总电阻,//eo LR R R （ LR? 负载等效值）
e
e o e
QR Q L
C
1cm c mV I R
式中结论,丙类谐振功率放大器，流过晶体管的各极电流均为余弦脉冲，但利用谐振回路的选频作用，其输出电压仍能反映输入电压的变化规律，即输出信号基本上是不失真的余弦信号，实现线性放大的功能。 图 7.2.4 谐振功率放大器的各极电压、电流波形 7.2.1
丙类谐振功率放大器的电流、电压波形如图 7.2.4所示。
二．谐振功率放大器的质量指标在保证功放管安全工作的条件下，在允许失真的范围内，高效率地输出足够大的信号功率，因此，
高频功率放大器的主要技术指标有：
1,电源电压提供的直流输入功率 DP
0D C C CP V I?
7.2.1
对功率放大器的要求是：
2
11
11
22o c m c m c mP I V I R
2,输出高频交流功率 oP
3,集电极损耗功率
CP
根据能量守恒定律，集电极损耗功率应为
C D oP P P
4,集电极效率 C?
11
1
11 ()
22
c m c mo
c D
C C C O
VIP g
P VI
② 当器件确定时,onBEV （ ） 一定,bmV 增大 增大。
oP
③ 当 1cmI 增大的时候（或者
C0I
减小的时候），
C? 减大；所以 bmV 增大时，让静态工作点 Q 降低是提高
oP
和 C? 的重要途径。
Dp 一定时,R? 越大,oP 越大。结论：①当
7.2.1
7.2.2 谐振功率放大器的近似分析方法一．近似分析方法近似分析方法（又称为准静态分析法），所作的近似如下：
近似一：谐振回路具有理想的选频滤波特性，其上只能产生基波电压，而其它分量的电压均可忽略。
因而，尽管集电极电流为脉冲波，但是集电极电压却是余弦的。
同理，放大器输入端也接有谐振回路，因而，尽管基极电流为脉冲波，但是加到基极上的电压却是余弦波，
它们可分别表示为
c o sB E B B b B B b mV V V t
1c o s c o sC E C C c C C c m C C c mV V V t V I R t
近似二：功率管的特性用输入和输出静态特性曲线表示，其高频效应可忽略。
根据 1cmI 和设定的 cmV,便可确定所需的集电极谐振回路的谐振总电阻 R? 值
1
cm
cm
VR I
7.2.2
时，可先设定四个电量,,,的数值，并将按
BBV CCV bmV cmV
在上述两个近似条件下，分析谐振功率放大器性能
1 5,3 0,4 5,o o o
BE? CE?
间隔给定不同的数值（例如
）则和 便是确定的数值，如图
7.2.5（ a）所示。
0,t
图 7.2.5 谐振功率放大器的近似分析方法为工作路，负载线 )，它是指输入信号的一个周期内，
由管子的集电极电流 与集电极电压 共同决定的动态
Ci CE?
点的运动轨迹。
根据不同间隔上的 BE? 和 CE? 值，在以 BE? 为参变量的输出特性曲线上找出对应的动态点和由此确定的 Ci 值。
动态线 (Dynamic Line）：
动态点的连线称为谐振功率放大器的动态线 (又称
（ 1） 动态线在横轴上的截距是 oV,而非 CCV,o CCVV?
这是区别于乙类放大器之处。
（ 2） 在输入信号变化一周的过程中，由晶体管的集电极电流 与集电极电压
Ci CE? 共同决定的动态点沿着
A→B→C→D→C→B→A 轨迹移动。即动态线是条曲线，
管子经历了导通 → 截止 → 导通的过程。
7.2.2
从图示的动态线可以看出以下几点：
（动画）
（ 3） 集电极电压的最大值 m a xC E C C c mVV 。若 1
CC cmVV?
，则在选择功放管时，应保证集电极与发射极间
7.2.2
的击穿电压 () 2C E B R C CV 。
（ 4） 丙类放大器是非线性放大器，不适合放大振幅变化的已调信号。如 图 7.2.6所示。显然，当幅度变化时，电流导通角? 不同，造成输出电流的基波分量振幅 1 m a x 1 ()c m CIi 不同（ 1() 与 之间是非线性的关系），?
使输出电压 c? 的幅度 1cm c mV I R 与输入电压的包络不成正比，产生了失真。
二．丙类谐振功率放大器的工作状态图 7.2.7 谐振功率放大器的工作状态 7.2.2
集电极电流脉冲的宽度主要取决于 BBV 和
bmV
的大小，参见图 7.2.2。
也就近似一定，几乎不随 cmV 的大小而变化。
集电极电流脉冲的最大值 maxCi 由
maxBE?
与 minCE?
的交点确定。
m a xB E B B b mVV
m inC E C C c mVV
0t 时当
一定时，集电极电流脉冲宽度（BBV 和 bmV ）当图 7.2.7 谐振功率放大器的工作状态临界线,放大管输出特性曲线上由放大区进入饱和区的点称为临界点。
C E B E
或
C cr cEig
crg 为临界线的斜率,C cr C Eig 为临界线方程。
7.2.2
临界点的连线为临界线，临界线上满足
（ 1） 欠压（ Undervoltage）状态的交点交与临界线的右侧，
maxBE?
与 minCE?
交点 A? 确定了集电极电流脉冲的高度。显然，集电极电流波形如图 7.2.7（ b）中曲线①所示，为尖顶的余弦脉冲。
7.2.2
所示的动态线①所示。如图 7.2.7（ a）
cmV（ 较小（或 R? 较小）的情况）,称为欠压工作状态。
图 7.2.7 谐振功率放大器的工作状态
（ 2） 临界（ Critical）状态的交点交在临界线上，
maxBE?
与 minCE?
对应的集电极电流脉冲波形如图 7.2.7（ b）中曲线②所示，仍然是尖顶的余弦脉冲。
7.2.2
的动态线②（ cmV R?较大（或 较大）。如图 7.2.7（ a）所示与maxBE? minCE? 交点 A意味着动态线的斜 率减小，这时正好落在静态曲线
maxBE? 的临界点上，这时放大器的工作工作状态称为临界状态。
图 7.2.7 谐振功率放大器的工作状态
（ 3） 过压（ Overvoltage）状态
maxBE?
与 minCE? 的交点交在临界线的左侧，
7.2.2
如图 7.2.7（ a） 所示的动态线③。
cmV 继续增大（或 R? 继续增大）的情况，
由于仍是 maxBE? 那个静态特性曲线，所以对应
maxBE?
与 minCE? 的动态点 A 必定进入饱和区，并在 E点
CE BE（ 对应的点）转折，这种工作状态称为过压状 态。
对应的集电极电流脉冲波形如图 7.2.7（ b）中曲线③
所示，是顶部凹陷的电流脉冲,E点对应电流脉冲的
maxCi图 7.2.7 谐振功率放大器的工作状态
（改变 Vcm对 Ic脉冲波的影响动画）
Ci 波形才会出电流脉冲出现凹陷是由于集电极负载性质造成的。
它的负载是具有选频作用的 LC并联谐振回路，其上只能产生基波余弦电压，因而沿动态线画出的现中间凹陷。
7.2.2
值,A 点对应凹陷脉冲的
maxCi
值。
图 7.2.7 谐振功率放大器的工作状态
7.2.3 谐振功率放大器的外部特性由谐振功率放大器的原理分析知：
1
c o s
c o s
B E B B b m
C E C C c m
V V t
V I R t
所以，当晶体管确定后，放大器的工作状态及 1cm c mV I R
，,bmV,DP,
c?
与 CCV R?,BBV 四个参量有关，同时也影响 oP CP,
也就唯一地确定了。
7.2.3
，当 CCV,R?,BBVbmV 这四个参量一定时，工作状态一．负载特性
⑵ 对工作状态的影响：
同时电路的工作状态经历了从欠 压 状态到临界状态又到过压状态的变化。
bmV⑴ 定义,不变时，，,CCV 变化时对放大器工作R?BBV
，,状态及 DP oP CP,的影响。
c? CmV
R? 升高的时候，可以得到 1cm c mV I R 同样升高，
图 7.2.7 负载变化对放大器工作状态的影响
⑶ 对
Ci
的影响：
欠压状态到临界状态：
maxci
略微减小,? 却几乎不变，
1cmI 和 0cI 也几乎不变。
临界状态到过压状态：
maxci
迅速下降，曲线出现凹陷,1cmI 和 0cI 也迅速下降。 如图 7.2.8所示。
图 7.2.8 负载变化对电流脉冲的影响
7.2.3
（动画）
0
2
1
1
2
D C C C
o c m
o
c
D
C D o
P V I
P I R
P
P
P P P
结论：在临界状态：
oP
最大,c? 较高，最佳状态；发射机末级。
弱过压状态,最大，c?
接近最大，随着oP R?,cmV 平稳，中间放大级；
7.2.3
⑷ 负载特性曲线（对功率、效率的影响）
图 7.2.9 负载特性
(动画 )
欠压状态：
c?
比较低，
oP
比较小，且 cmV 随着 R? 的增大而增大。所以，一般不用，但基极调幅电路工作于欠压状态。
二．放大特性
⑴ 定义,放大特性是指保持 R?,CCV,BBV 一定时，
放大器性能随输入激励电压的振幅 bmV 变化的特性。
7.2.3
⑵ 对工作状态的影响 （动画）
bmV 由零开始增加时,随着m a xB E B B b mVV bmV 的增大而增大，放大器的 工作状态经历从欠压区、临界状态、
最后到过压区的变化过程，导致集电极电流导通角
均随着以及电流脉冲最大值 maxCi bmV 的增大而增大。
⑶ 对
Ci
的影响和高度都随之增大。如图 7.2.10所示。
也会随 增大，所以 Ci 脉冲的宽度bmV
图 7.2.10
bmV
对集电极电流
Ci
的影响
⑷ 放大特性曲线 （动画）
在欠压状态时,cmV 随 bmV 的增大而增大，但不成线性关系。仅当处于甲类或乙类工作状态时
Ci
固定为,? o180 90o或此时 cmV 和 bmV 成线形关系。 如图 7.2.11所示。
图 7.2.11 放大特性曲线
7.2.3
⑸ 应用,作为线性放大器和振幅限幅器。如图
7.2.12所示。
图 7.2.12 放大特性的应用 7.2.3
（动画）
三．调制特性调制特性是指谐振功率放大器，在保持 bmV,R?
cmV
不变时，放大器的性能（
0CI
,1cmI,）跟随集电极电源电压
CCV 或基极偏置电压 BBV 变化的特性，前者称为集电极调制特性，后者称为基极调制特性。
7.2.3
⑴ 集电极调制特性
、A．定义,若 BBV R? 和 bmV 固定，输出电压振幅 cmV
随集电极电压 CCV 变化的规律即集电极调制特性
B,CCV 对工作状态的影响 （动画）
的变化使静态工作点左右平移，从而使欠压区内的动态线左右平移，动态线的斜率不变，于是工作状态在欠压，临界，过压中转换。
CCV
图 7.2.13 集电极调制特性
C．
CCV
对
Ci
的影响,随着
Ci
的增大或变小而增大或CCV
减小，但是并非线性关系。
D．调制特性,在过压状态时,cmV 随 CCV 而单调变化，
此时,CCV 起到了控制作用，即振幅调制作用 7.2.3
（动画）
E．应用,使电路工作在过压状态，就可以起到振幅调制作用。
集电极调幅电路及其工作波形
7.2.3
（动画） 1 （动画 2）
B,BBV 对工作状态的影响 （动画）
的增大而增大，放大器的工作状态经历从欠压区、BBV
临界状态、最后到过压区的变化过程，导致集电极电流导通角? 以及电流脉冲最大值
maxCi 均随着 BBV 的增大
7.2.3
⑵ 基极调制特性：
，A．定义,若 CCV R? 和 bmV 固定，输出电压振幅 cmV
随基极偏压 BBV 变化的规律成为基极调制特性
m a xB E B B b mVV
随着由零开始增加时，BBV当而增大。
C,BBV 对 Ci 的影响随 BBV 的增大基本呈线性增大，在过压区，
基本不再增大。maxCi
maxCi在欠压区
（动画）
图 7.2.14 基极调制特性
D．调制特性：
跟
bmV
的变化对输出电流 Ci 和输出电压振幅 cmV 的影响是类似的。调制特性曲线如图 7.2.14(b)所示，显然，在过压区无法完善调制，在欠压区可以实现调制。
E．应用
BBV 对 cmV 的控制，即调幅功能。可以实现
（动画 1） （动画 2）
(2) 若对非等幅信号进行功率放大,应使功放工作在欠压状态,但线性较差。若采用甲类或乙类工作,则线性较好。
7.2.3
根据以上对丙类谐振功放的性能分析,可得以下几点结论,
(1) 若对等幅信号进行功率放大,应使功放工作在临界状态,此时输出功率最大,效率也接近最大。
(4) 回路等效总电阻 R? 直接影响功放在欠压区内的动态线斜率,对功放的各项性能指标关系很大,在分析和设计功放时应重视负载特性。
()BBVt
的变化范围内工作在欠压状态； 若调制信号加在集电极电压上,功放应工作在过压状态，且应保持放大器必须在 ()
CCVt 的变化范围内工作在过压状态。
(3) 丙类谐振功放在进行功率放大的同时,也可进行振幅调制。 若调制信号加在基极偏压上,功放应工作在欠压状态，且应保持放大器必须在
7.2.1 谐振功率放大器
（ Resonate Power
Amplifier）的工作原理一．谐振功率放大器的工作原理分析图 7.2.1(a)(b)分别为发送设备的中间放大级和 末级
7.2.1
路 ),(c)为相应的原理电路。
Ar,
为天线等效电AC放大器（
图 7.2.1 丙类谐振放大器的电路组成
F M A M
乙 类 状 态,放 大 高 频 调 幅 信 号 。 线 性 放 大,推 挽 放 大 ；
丙 类 状 态,放 大 等 幅 载 波 及 已 调 波 （,） 。
按 工作状态 分为电路是以谐振系统作匹配网络（负载）。
1．电路的基本组成图 7.2.1 丙类谐振放大器的电路组成电路中各元件作用：
输入信号（又称为激励信号）经变压器耦合到晶体管的输入端得到
b? ；
BBVCCV
是集电极直流电源电压,是基极偏置电压；
为旁路电容，
BC CC
为电源滤波电容；
L,C组成并联谐振回路，作为集电极负载回路（或匹配网络），该回路又称为槽路，负载回路既可以实现选频滤波的功能，又实现阻抗匹配；
图 7.2.1 丙类谐振放大器的电路组成
7.2.1
放大后的信号通过变压器耦合到负载
LR
上 (图 (a))或通过天线
(图（ b))向空间辐射。
回路的谐振总电阻。
图（ c）中的 为 L,CR
图 7.2.1 丙类谐振放大器的电路组成
()B B B E Q B E o nV V V当 时 为甲类状态；
当 ()B B B E Q B E o nV V V 时 为乙类状态；
当 ()B B B E Q B E o nV V V 时 为丙类状态。
()BE onV 称为晶体管的导通电压。
7.2.1
放大器的工作状态由偏置电压 BBV 的大小决定
2．电路特点：
① 电路工作在丙类状态。 C? 高，流过晶体管的电流为余弦脉冲；
② 谐振回路做负载。其作用是：阻抗匹配，选出余弦脉冲中的基波分量 。
二．工作原理：
，且co sb bmVt若激励电压 ()BB BE onVV?
所以电路工作在丙类状态。
c o sB E B B b B B b mV V V t
7.2.1
图 7.2.1 丙类谐振放大器的电路组成电路的工作波形如 图
7.2.2所示。晶体管的集电极电流 为周期性的余弦
Ci
脉冲。
实际上，工作在丙类状态的晶体管各极电流,
Bi Ci
、
Ei
均为周期性余弦脉冲，均可以展开为傅立叶级数。
（动画）
其中
0 m a x 0
1 ( ) ( )
2C C CI i d t i
1 m a x 1
1 c o s ( ) ( )
c m C CI i td t i
m a x
1 c o s ( ) ( )
c n m C C nI i n td t i
0CI
式中,、
1cmI 2cmI
、,…,
cnmI
分别为集电极电流的直流分量、基波分量、以及各高次谐波分量的振幅。
7.2.1
0 1 2c o s c o s 2C C c m c mi I I t I t
……
Ci
的傅立叶级数展开式为其中，
1()0()
、,…,()
n
为余弦脉冲分解系数，
的关系曲线。
图 7.2.3给出了导通角与各分解系数
1()0(),,…,()n
由图可清楚地看到各次谐波分量随导通角? 变化的趋势。谐波次数越高，振幅就越小。因此，在谐振功率放大器中只需研究直流功率与基波功率。
见附录二。
图 7.2.3 余弦脉冲分解系数曲线
（动画）
显然，只要知道电流脉冲的最大值
maxCi
和导通角?
、就可以计算 0CI,1cmI 2cmI,…,
cnmI
。
输出，即：
1c o s c o sc c m c mV t I R t
当 LC 回路谐振于 时，在 回路两端得到 的最大? LC
7.2.1
R? 为回路等效总电阻,//eo LR R R （ LR? 负载等效值）
e
e o e
QR Q L
C
1cm c mV I R
式中结论,丙类谐振功率放大器，流过晶体管的各极电流均为余弦脉冲，但利用谐振回路的选频作用，其输出电压仍能反映输入电压的变化规律，即输出信号基本上是不失真的余弦信号，实现线性放大的功能。 图 7.2.4 谐振功率放大器的各极电压、电流波形 7.2.1
丙类谐振功率放大器的电流、电压波形如图 7.2.4所示。
二．谐振功率放大器的质量指标在保证功放管安全工作的条件下，在允许失真的范围内，高效率地输出足够大的信号功率，因此，
高频功率放大器的主要技术指标有：
1,电源电压提供的直流输入功率 DP
0D C C CP V I?
7.2.1
对功率放大器的要求是：
2
11
11
22o c m c m c mP I V I R
2,输出高频交流功率 oP
3,集电极损耗功率
CP
根据能量守恒定律，集电极损耗功率应为
C D oP P P
4,集电极效率 C?
11
1
11 ()
22
c m c mo
c D
C C C O
VIP g
P VI
② 当器件确定时,onBEV （ ） 一定,bmV 增大 增大。
oP
③ 当 1cmI 增大的时候（或者
C0I
减小的时候），
C? 减大；所以 bmV 增大时，让静态工作点 Q 降低是提高
oP
和 C? 的重要途径。
Dp 一定时,R? 越大,oP 越大。结论：①当
7.2.1
7.2.2 谐振功率放大器的近似分析方法一．近似分析方法近似分析方法（又称为准静态分析法），所作的近似如下：
近似一：谐振回路具有理想的选频滤波特性，其上只能产生基波电压，而其它分量的电压均可忽略。
因而，尽管集电极电流为脉冲波，但是集电极电压却是余弦的。
同理，放大器输入端也接有谐振回路，因而，尽管基极电流为脉冲波，但是加到基极上的电压却是余弦波，
它们可分别表示为
c o sB E B B b B B b mV V V t
1c o s c o sC E C C c C C c m C C c mV V V t V I R t
近似二：功率管的特性用输入和输出静态特性曲线表示，其高频效应可忽略。
根据 1cmI 和设定的 cmV,便可确定所需的集电极谐振回路的谐振总电阻 R? 值
1
cm
cm
VR I
7.2.2
时，可先设定四个电量,,,的数值，并将按
BBV CCV bmV cmV
在上述两个近似条件下，分析谐振功率放大器性能
1 5,3 0,4 5,o o o
BE? CE?
间隔给定不同的数值（例如
）则和 便是确定的数值，如图
7.2.5（ a）所示。
0,t
图 7.2.5 谐振功率放大器的近似分析方法为工作路，负载线 )，它是指输入信号的一个周期内，
由管子的集电极电流 与集电极电压 共同决定的动态
Ci CE?
点的运动轨迹。
根据不同间隔上的 BE? 和 CE? 值，在以 BE? 为参变量的输出特性曲线上找出对应的动态点和由此确定的 Ci 值。
动态线 (Dynamic Line）：
动态点的连线称为谐振功率放大器的动态线 (又称
（ 1） 动态线在横轴上的截距是 oV,而非 CCV,o CCVV?
这是区别于乙类放大器之处。
（ 2） 在输入信号变化一周的过程中，由晶体管的集电极电流 与集电极电压
Ci CE? 共同决定的动态点沿着
A→B→C→D→C→B→A 轨迹移动。即动态线是条曲线，
管子经历了导通 → 截止 → 导通的过程。
7.2.2
从图示的动态线可以看出以下几点：
（动画）
（ 3） 集电极电压的最大值 m a xC E C C c mVV 。若 1
CC cmVV?
，则在选择功放管时，应保证集电极与发射极间
7.2.2
的击穿电压 () 2C E B R C CV 。
（ 4） 丙类放大器是非线性放大器，不适合放大振幅变化的已调信号。如 图 7.2.6所示。显然，当幅度变化时，电流导通角? 不同，造成输出电流的基波分量振幅 1 m a x 1 ()c m CIi 不同（ 1() 与 之间是非线性的关系），?
使输出电压 c? 的幅度 1cm c mV I R 与输入电压的包络不成正比，产生了失真。
二．丙类谐振功率放大器的工作状态图 7.2.7 谐振功率放大器的工作状态 7.2.2
集电极电流脉冲的宽度主要取决于 BBV 和
bmV
的大小，参见图 7.2.2。
也就近似一定，几乎不随 cmV 的大小而变化。
集电极电流脉冲的最大值 maxCi 由
maxBE?
与 minCE?
的交点确定。
m a xB E B B b mVV
m inC E C C c mVV
0t 时当
一定时，集电极电流脉冲宽度（BBV 和 bmV ）当图 7.2.7 谐振功率放大器的工作状态临界线,放大管输出特性曲线上由放大区进入饱和区的点称为临界点。
C E B E
或
C cr cEig
crg 为临界线的斜率,C cr C Eig 为临界线方程。
7.2.2
临界点的连线为临界线，临界线上满足
（ 1） 欠压（ Undervoltage）状态的交点交与临界线的右侧，
maxBE?
与 minCE?
交点 A? 确定了集电极电流脉冲的高度。显然，集电极电流波形如图 7.2.7（ b）中曲线①所示，为尖顶的余弦脉冲。
7.2.2
所示的动态线①所示。如图 7.2.7（ a）
cmV（ 较小（或 R? 较小）的情况）,称为欠压工作状态。
图 7.2.7 谐振功率放大器的工作状态
（ 2） 临界（ Critical）状态的交点交在临界线上，
maxBE?
与 minCE?
对应的集电极电流脉冲波形如图 7.2.7（ b）中曲线②所示，仍然是尖顶的余弦脉冲。
7.2.2
的动态线②（ cmV R?较大（或 较大）。如图 7.2.7（ a）所示与maxBE? minCE? 交点 A意味着动态线的斜 率减小，这时正好落在静态曲线
maxBE? 的临界点上，这时放大器的工作工作状态称为临界状态。
图 7.2.7 谐振功率放大器的工作状态
（ 3） 过压（ Overvoltage）状态
maxBE?
与 minCE? 的交点交在临界线的左侧，
7.2.2
如图 7.2.7（ a） 所示的动态线③。
cmV 继续增大（或 R? 继续增大）的情况，
由于仍是 maxBE? 那个静态特性曲线，所以对应
maxBE?
与 minCE? 的动态点 A 必定进入饱和区，并在 E点
CE BE（ 对应的点）转折，这种工作状态称为过压状 态。
对应的集电极电流脉冲波形如图 7.2.7（ b）中曲线③
所示，是顶部凹陷的电流脉冲,E点对应电流脉冲的
maxCi图 7.2.7 谐振功率放大器的工作状态
（改变 Vcm对 Ic脉冲波的影响动画）
Ci 波形才会出电流脉冲出现凹陷是由于集电极负载性质造成的。
它的负载是具有选频作用的 LC并联谐振回路，其上只能产生基波余弦电压，因而沿动态线画出的现中间凹陷。
7.2.2
值,A 点对应凹陷脉冲的
maxCi
值。
图 7.2.7 谐振功率放大器的工作状态
7.2.3 谐振功率放大器的外部特性由谐振功率放大器的原理分析知：
1
c o s
c o s
B E B B b m
C E C C c m
V V t
V I R t
所以，当晶体管确定后，放大器的工作状态及 1cm c mV I R
，,bmV,DP,
c?
与 CCV R?,BBV 四个参量有关，同时也影响 oP CP,
也就唯一地确定了。
7.2.3
，当 CCV,R?,BBVbmV 这四个参量一定时，工作状态一．负载特性
⑵ 对工作状态的影响：
同时电路的工作状态经历了从欠 压 状态到临界状态又到过压状态的变化。
bmV⑴ 定义,不变时，，,CCV 变化时对放大器工作R?BBV
，,状态及 DP oP CP,的影响。
c? CmV
R? 升高的时候，可以得到 1cm c mV I R 同样升高，
图 7.2.7 负载变化对放大器工作状态的影响
⑶ 对
Ci
的影响：
欠压状态到临界状态：
maxci
略微减小,? 却几乎不变，
1cmI 和 0cI 也几乎不变。
临界状态到过压状态：
maxci
迅速下降，曲线出现凹陷,1cmI 和 0cI 也迅速下降。 如图 7.2.8所示。
图 7.2.8 负载变化对电流脉冲的影响
7.2.3
（动画）
0
2
1
1
2
D C C C
o c m
o
c
D
C D o
P V I
P I R
P
P
P P P
结论：在临界状态：
oP
最大,c? 较高，最佳状态；发射机末级。
弱过压状态,最大，c?
接近最大，随着oP R?,cmV 平稳，中间放大级；
7.2.3
⑷ 负载特性曲线（对功率、效率的影响）
图 7.2.9 负载特性
(动画 )
欠压状态：
c?
比较低，
oP
比较小，且 cmV 随着 R? 的增大而增大。所以，一般不用，但基极调幅电路工作于欠压状态。
二．放大特性
⑴ 定义,放大特性是指保持 R?,CCV,BBV 一定时，
放大器性能随输入激励电压的振幅 bmV 变化的特性。
7.2.3
⑵ 对工作状态的影响 （动画）
bmV 由零开始增加时,随着m a xB E B B b mVV bmV 的增大而增大，放大器的 工作状态经历从欠压区、临界状态、
最后到过压区的变化过程，导致集电极电流导通角
均随着以及电流脉冲最大值 maxCi bmV 的增大而增大。
⑶ 对
Ci
的影响和高度都随之增大。如图 7.2.10所示。
也会随 增大，所以 Ci 脉冲的宽度bmV
图 7.2.10
bmV
对集电极电流
Ci
的影响
⑷ 放大特性曲线 （动画）
在欠压状态时,cmV 随 bmV 的增大而增大，但不成线性关系。仅当处于甲类或乙类工作状态时
Ci
固定为,? o180 90o或此时 cmV 和 bmV 成线形关系。 如图 7.2.11所示。
图 7.2.11 放大特性曲线
7.2.3
⑸ 应用,作为线性放大器和振幅限幅器。如图
7.2.12所示。
图 7.2.12 放大特性的应用 7.2.3
（动画）
三．调制特性调制特性是指谐振功率放大器，在保持 bmV,R?
cmV
不变时，放大器的性能（
0CI
,1cmI,）跟随集电极电源电压
CCV 或基极偏置电压 BBV 变化的特性，前者称为集电极调制特性，后者称为基极调制特性。
7.2.3
⑴ 集电极调制特性
、A．定义,若 BBV R? 和 bmV 固定，输出电压振幅 cmV
随集电极电压 CCV 变化的规律即集电极调制特性
B,CCV 对工作状态的影响 （动画）
的变化使静态工作点左右平移，从而使欠压区内的动态线左右平移，动态线的斜率不变，于是工作状态在欠压，临界，过压中转换。
CCV
图 7.2.13 集电极调制特性
C．
CCV
对
Ci
的影响,随着
Ci
的增大或变小而增大或CCV
减小，但是并非线性关系。
D．调制特性,在过压状态时,cmV 随 CCV 而单调变化，
此时,CCV 起到了控制作用，即振幅调制作用 7.2.3
（动画）
E．应用,使电路工作在过压状态，就可以起到振幅调制作用。
集电极调幅电路及其工作波形
7.2.3
（动画） 1 （动画 2）
B,BBV 对工作状态的影响 （动画）
的增大而增大，放大器的工作状态经历从欠压区、BBV
临界状态、最后到过压区的变化过程，导致集电极电流导通角? 以及电流脉冲最大值
maxCi 均随着 BBV 的增大
7.2.3
⑵ 基极调制特性：
，A．定义,若 CCV R? 和 bmV 固定，输出电压振幅 cmV
随基极偏压 BBV 变化的规律成为基极调制特性
m a xB E B B b mVV
随着由零开始增加时，BBV当而增大。
C,BBV 对 Ci 的影响随 BBV 的增大基本呈线性增大，在过压区，
基本不再增大。maxCi
maxCi在欠压区
（动画）
图 7.2.14 基极调制特性
D．调制特性：
跟
bmV
的变化对输出电流 Ci 和输出电压振幅 cmV 的影响是类似的。调制特性曲线如图 7.2.14(b)所示，显然，在过压区无法完善调制，在欠压区可以实现调制。
E．应用
BBV 对 cmV 的控制，即调幅功能。可以实现
（动画 1） （动画 2）
(2) 若对非等幅信号进行功率放大,应使功放工作在欠压状态,但线性较差。若采用甲类或乙类工作,则线性较好。
7.2.3
根据以上对丙类谐振功放的性能分析,可得以下几点结论,
(1) 若对等幅信号进行功率放大,应使功放工作在临界状态,此时输出功率最大,效率也接近最大。
(4) 回路等效总电阻 R? 直接影响功放在欠压区内的动态线斜率,对功放的各项性能指标关系很大,在分析和设计功放时应重视负载特性。
()BBVt
的变化范围内工作在欠压状态； 若调制信号加在集电极电压上,功放应工作在过压状态，且应保持放大器必须在 ()
CCVt 的变化范围内工作在过压状态。
(3) 丙类谐振功放在进行功率放大的同时,也可进行振幅调制。 若调制信号加在基极偏压上,功放应工作在欠压状态，且应保持放大器必须在
