谐振功率放大器的工作状态及负载特性分析

谐振功率放大器的输出功率和效率的值，与放大器集电极负载回路的谐振阻抗、输入信号的幅度、集电极供电电压和基极偏置电压等参数有关。

在丙类放大器中，根据晶体管在工作的过程中是否进入饱和区，将其分为欠电压、临界和过电压三个工作状态。丙类放大器在工作的过程中晶体管不进入饱和区的称为欠电压状态，晶体管进入饱和区的称为过电压状态，两个状态的交界处称为临界状态。

工作在欠电压和临界状态下的晶体管，集电极电流的波形为如图11-13所示的余弦脉冲信号；工作在过电压状态下的晶体管，当晶体管进入饱和区后，因为i_c=βi_b的关系不成立，所以集电极电流将减小，出现如图11-15所示中间凹陷的余弦脉冲信号。

在图11-15中，中间有凹陷的图形是过电压状态下的集电极电流波形，最外面的图形是欠电压状态下的集电极电流波形，中间的图形是临界状态下的集电极电流波形。

在谐振功率放大器中，虽然不同的工作状态使晶体管集电极电流信号的波形不相同，但是经过谐振回路的滤波后，放大器的输出电压仍然是没有失真的正弦波信号。

在图11-11所示的电路中，谐振功率放大器通过谐振网络所带的负载电阻输出信号。在电源电压U_cc和U_bb及输入电压的振幅U_im保持不变的情况下，放大器的电流、电压、输出功率和效率等将随着谐振网络电阻的变化而变化，描述这种变化关系的曲线称为放大器的负载特性，谐振功率放大器的负载特性是如图11-16所示的交流负载线。

在图11-16中，交流负载线A₁Q的斜率最大，对应的负载电阻最小，放大器工作在欠电压的状态下；交流负载线A₃Q的斜率最小，对应的负载电阻最大，放大器工作在过电压的状态下；交流负载线A₂Q的斜率居中，对应于中等电阻值的负载，放大器工作在临界的状态下。

图11-15 不同工作状态下的集电极电流波形(www.xing528.com)

图11-16 谐振功率放大器的负载特性曲线

图11-16的负载特性说明，在电源电压U_cc和U_bb及输入电压的振幅U_im保持不变的情况下，随着负载电阻的增大，放大器将由欠电压状态进入临界状态，再进入过电压的状态。

当放大器工作在临界的状态下，输出电压和输出电流的乘积最大，输出功率最大，效率也接近最大，谐振功率放大器处在最佳的工作状态下。

图11-16还可说明，在集电极供电电压U_cc、基极偏置电压U_bb和负载电阻R_L保持不变的情况下，随着输入电压振幅U_im的增大，晶体管导通的时间将加长，使得集电极电流的脉冲宽度和幅度均增大。在欠电压的状态下，U_im增大使放大器输出电流的幅度I_cm和U_cm也随着增大的现象称为放大器的放大特性。

图11-16还可说明，在集电极供电电压U_cc、负载电阻R和输入电压振幅U_im保持不变的情况下，随着基极偏置电压U_bb的增大（沿图中虚线箭头的方向变化），晶体管导通的时间将延长，使得集电极电流的脉冲宽度和幅度均增大。在欠电压的状态下，U_bb的变化使放大器输出信号的幅度I_cm和U_cm也随着变化的现象称为放大器的基极调制特性。

图11-16还可说明，在基极偏置电压U_bb，输入电压的振幅U_im和负载电阻R_L保持不变的情况下，随着集电极供电电压U_cc的减小，为了保持交流负载线的斜率不变（负载电阻的值不变），放大器的静态工作点Q将沿着图中虚线箭头所指的方向发生平移，放大器将由欠电压的状态进入临界的状态，再进入过电压的状态。工作在过电压状态下的放大器，放大器输出信号的幅度I_cm和U_cm随U_cc的变化而变化的现象称为放大器的集电极调制特性。