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MC1-1205-若将 A、B、C、D 四类放大器用作射频功率放大,则按电源效率由高到低可以排列为

MC1-1205 把四类放大器按电源效率由高到低排序。丁类开关工作,实际效率八成五以上;丙类导通角小、耗散少,做到七成到八成;乙类理论上限约七成八五;甲类静态电流大,上限仅五成。次序为丁、丙、乙、甲,与失真次序恰好相反,选型时先看信号的包络,效率与线性度总是一对反比关系。

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【题目编号】MC1-1205

【题目】若将 A、B、C、D 四类放大器用作射频功率放大,则按电源效率由高到低可以排列为:

【答案】A

[A]D、C、B、A

[B]A、B、C、D

[C]D、C、A、B

[D]B、A、D、C

考点速览

电源效率(efficiency)等于射频输出功率与直流电源输入功率之比:η 等于输出功率除以直流功率。直流功率与输出功率的差额,全部落在有源器件上变成热量。器件在一个信号周期里导通的时间越长、导通时管压降越大,白烧掉的那部分就越多,效率越低。四类放大器按这条线索从高到低排,就是丁、丙、乙、甲。

效率由什么决定

导通角是效率的第一推动力。导通角从三百六十度一路缩小,器件每天的"上班时间"越来越短,耗散随之下降;开关工作的放大器索性把器件当开关使,导通时管压降只有零点几伏,效率再上一个台阶。

理想化计算给出四类放大器的效率上限:甲类五成,乙类约七成八五,丙类随导通角减小而继续上升,丁类接近百分之百。实际电路要扣掉饱和压降、开关损耗、驱动损耗和滤波器损耗,数值会低一截,但高低次序不变。

算一笔账更直观。一台输出一百瓦的末级,若效率是三成,直流电源要供三百多瓦,其中两百多瓦直接变成热,风冷甚至水冷都未必压得住;同样的输出功率交给效率八成的丙类,直流输入只要一百二十多瓦,热量少了三分之二,电源和散热器的体积都能跟着缩小。这就是发射机末级为什么偏爱高导通角、小导通角方案的原因。

四类放大器的效率量级

甲类(class A)静态电流始终存在,理论上限只有五成,实际做在二三成到四成之间,一半以上的直流功率变成了热。

乙类(class B)静态电流接近零,理想推挽电路的理论上限约为七成八五,实际常见五成到六成五。

丙类(class C)导通角小于半个周期,导通角一百二十度左右时理论上限接近八成五,实际做得到七成到八成。

丁类(class D)器件只在开关状态停留,理想效率接近百分之百,实际受开关损耗与滤波器损耗限制,通常八成五以上。

逐项辨析

选项 A 正确。丁、丙、乙、甲的次序与各类的效率量级完全对应:开关工作的丁类排头,导通角最小的丙类随后,乙类第三,甲类垫底。

选项 B 错误。它排成甲、乙、丙、丁,正好是按效率由低到高排。甲类理论上限只有五成,绝无可能是效率最高的那一类。

选项 C 错误。它排成丁、丙、甲、乙,前两位对、后两位错:甲类效率最低,应排在最后;乙类的理论效率上限约七成八五,明显高于甲类,两者不能颠倒。

选项 D 错误。它排成乙、甲、丁、丙,次序整体混乱:把效率最低的甲类放在第二位,又把效率最高的丁类排在第三位,与四类放大器的实际效率量级都对不上。

效率高不等于好用

效率排序不能直接当作选型依据。恒包络信号——调频、等幅报——可以用丙类甚至丁类,效率高、发热小;包络起伏的信号——单边带、调幅——必须用甲类或甲乙类,效率再低也得接受,否则信号会被削得面目全非,还会在邻近频率上撒下一片杂散。甲类做末级功率放大不是不能,而是不划算:直流功率大半变成热,机箱温度上去了,元器件的寿命跟着下来。

实际选型还要看散热条件与工作方式。连续发射的数据模式对散热要求高,偏向效率高的方案;短时发射的话务模式热容量可以分担一部分,选型余地大一些。把效率排序与失真排序背成一对反向序列,判断时就不会走偏。

还有一条容易被忽略的边界:这里排的是"用作射频功率放大"时的电源效率。丁类在射频上做功率放大时,开关频率要远高于工作频率,短波波段还能做,到了甚高频以上器件的开关速度与驱动损耗会成为瓶颈,效率优势要打折扣。甲类虽然效率垫底,但在小信号放大、低噪声前端这些不在乎耗电的位置上依然是首选。

应试要点

效率由高到低:丁、丙、乙、甲。四个数量级:甲类上限五成,乙类上限约七成八五,丙类实际七成到八成,丁类实际八成五以上。看到选项把甲类排在效率前列,或者把丁类排到末位,直接判错。

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