【题目编号】MC1-1193
【题目】下列放大器中,波形失真最大的是:
【答案】A
[A]丙类放大器
[B]甲类放大器
[C]乙类放大器
[D]甲乙类放大器
考点速览
四种放大器里波形失真最大的是丙类。理由很直接:丙类放大器的导通角小于一百八十度,管子在一个周期里只导通很短一段时间,输出电流是一串窄脉冲,与输入的正弦波相去甚远。它能用于发射机末级,全凭后接的谐振回路把基波选出来;没有这个选频网络,丙类放大器输出的就是一片谐波。
丙类的电流是脉冲
甲类、乙类的管子至少在半个周期里连续导通,输出电流波形与输入有明确的对应关系。丙类不同:偏置让管子深度截止,输入信号只有瞬时幅度超过导通门槛的那一小段才使管子导通,屏极或集电极电流因此表现为周期性的窄脉冲。脉冲宽度由导通角决定,往往只有一百多度甚至更小。
从时域看,输出是一个个尖峰;从频域看,这个周期脉冲序列包含基频与大量谐波,基频分量只占其中一部分。直接把这个脉冲送进负载,得到的是严重失真、谐波辐射严重的信号。所以丙类放大器在设计上根本离不开调谐负载,这不是可以省掉的附件,而是它成立的条件。
谐振回路如何把脉冲还原
输出端的并联谐振回路调谐在基频上,对基频呈现很高的阻抗,对二次、三次等谐波呈现低阻抗。脉冲电流中的基频分量在回路上产生大幅度的正弦电压,谐波分量被旁路掉,负载上得到的电压波形接近正弦。回路的有载品质因数越高,滤除谐波越干净,输出波形越接近正弦,但同时带宽变窄。
这套"脉冲激励加调谐选频"的做法是发射机末级的常规结构。它换来的是高效率和足够的输出功率,代价是带宽窄,只能工作在单一频点或者很窄的频段,改变工作频率必须重新调谐。理解了这一层,就明白为什么丙类的高效率总是伴随着高失真这一对标签。
脉冲电流的谐波并不只留在电路里。射频功率放大器的末级如果不加滤波,二次、三次谐波会随基波一起从天线辐射出去,落到别的频段上就形成干扰。业余电台发射机末级后面那组低通滤波器,作用正在此处:让基波顺利通过,把二次及以上谐波压到可以忽略的水平。给丙类放大器配调谐回路或者低通滤波器,不是锦上添花,而是它能够正常工作的前提条件。
逐项辨析
选项 A 正确。丙类放大器导通角小于一百八十度,电流是窄脉冲,输出波形与输入相差极大,在四种工作模式中失真最大,与题意一致。
选项 B 的甲类放大器全程导通、工作点在线性区中央,输出波形最接近输入,失真在四项里最小,与本题所求相反。
选项 C 的乙类放大器每只管子导通半个周期,推挽合成之后波形基本完整,主要缺陷是过零点附近的交越失真,失真程度远小于丙类的脉冲输出。
选项 D 的甲乙类放大器在乙类基础上加了少量静态电流,把交越失真压了下去,波形失真比乙类还小,同样不是最大的那一个。
易混淆点:调谐丙类与宽带丙类
丙类放大器通常必须调谐,但也有宽带丙类的做法:用宽带变压器加低通滤波器,把谐波压到可以接受的水平。无论用哪种实现,管子的电流仍然是脉冲,失真的本质没有改变,只是靠外部网络把不需要的频率成分滤掉。考试里遇到"丙类失真大"的判断,是从工作模式本身得出的结论,不会因为外部电路改善而翻转。
另一个容易混的点是把失真与效率的方向记反。丙类效率高、失真大,这两条是同一个原因造成的:导通角小。记住原因,两个结论就一起记住了,比死背四个选项稳妥得多。
应试要点
失真排序是甲类最小、丙类最大,乙类与甲乙类居中,而且甲乙类优于乙类。丙类的三个标签要一起记:效率最高、失真最大、必须配调谐负载。看到"波形失真最大"直接选丙类,看到"效率最高"也选丙类,两个答案共用同一个理由。