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MC1-1207-在 A、B、C、D 四类放大器中,可以用作 10kHz 至 60MHz 宽带射频信号单管线性功率放大器的类别有:(不考虑电源效率)

MC1-1207 问十千赫到六十兆赫的宽带单管线性射频功率放大器只有甲类可用。文中用十二个倍频程的频率跨度说明为何没有谐振回路能补齐半周,逐一排除乙类单管、丙类与丁类,并说明宽带与窄带放大器在匹配网络与工作类别上的设计分野,并点明宽带线性放大只有甲类能做到。

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【题目编号】MC1-1207

【题目】在 A、B、C、D 四类放大器中,可以用作 10kHz 至 60MHz 宽带射频信号单管线性功率放大器的类别有:(不考虑电源效率)

【答案】A

[A]A

[B]B

[C]C

[D]D

考点速览

这道题的形式是四选一,四个选项各自只写了一个字母,看着像送分,实际考的是能覆盖极宽频带的线性功率放大器应该选哪一类工作状态。题目里那句十千赫到六十兆赫是全部题眼,其余部分都在告诉你:负载网络没有机会做窄带谐振。抓住这一点,答案只能落在甲类身上。

十千赫到六十兆赫意味着什么

六十兆赫除以十千赫等于六千,也就是说这个频段跨越约十二个半倍频程,从甚低频一直排到六米波段。放大器要在整个范围内保持增益平坦、失真可控,输出端就不能依赖谐振回路,只能采用宽带变压器、传输线变压器或者直接耦合这类宽带匹配手段。

谐振回路的选频能力与它的品质因数成正比,品质因数越高带宽越窄。想用一只回路覆盖六千比一的频率范围,等于要求品质因数低于零点几,此时回路既不能储能也不能选频,飞轮效应彻底失效。换句话说,在这个频段里,凡是靠窄带负载网络活着的工作类别,都没有立足之地。

四类放大器在线性度上的分档

甲类导通角三百六十度,管子全程导通,工作点取在转移特性曲线的线性段,输入信号只用到曲线上一小段,输出与输入近似成比例,自身不需要选频网络来补齐波形,因此宽带线性放大只有它做得到。代价是静态电流大、效率低,理论上限百分之五十,功放级的散热压力随之上升。

乙类导通角一百八十度,单管只能放大半个周期,另外半个周期必须由选频网络或第二只管子补上。宽带条件下没有窄带网络可用,单管乙类的输出必然是半波,失真极大。

丙类导通角小于半周,管子大部分时间截止,输出是一串窄脉冲,全靠槽路滤出基波,本身就是用非线性换效率的做法。丁类更进一步,管子只在饱和与截止两个状态之间切换,输出方波再经低通滤波近似还原正弦,线性度最差。这两类都只能在恒包络信号或者经脉宽调制处理的场合使用。

逐项辨析

选项 A 正确。甲类全程导通、工作于线性段,不需要借助谐振网络还原波形,是唯一能覆盖十几个倍频程并保持线性放大的类别。工程上宽带线性功放确实都做甲类,代价用散热和电源功率去换。

选项 B 错误。乙类的导通角只有一百八十度,单管输出半波,必须靠选频网络或推挽合成才能还原。题目明确限定单管,又给了极端宽的频带,两个条件一起把乙类挡在门外。乙类推挽在宽带音频功放里很常见,但那靠的是两只管子分管半周,不是单管。

选项 C 错误。丙类的导通角小于半周,属于强非线性放大,它的输出必须由谐振负载取出基波并滤除谐波,本质上与宽带要求相冲突。把一个强非线性工作状态塞进宽带线性放大器的位置,输出会充满谐波与互调产物。

选项 D 错误。丁类是开关型功率变换,管子工作在饱和与截止两态,输出为方波,靠后级低通滤波器近似还原正弦。它的高效率和现在的丁类音频功放都建立在脉宽调制与滤波之上,作为宽带线性放大级完全不成立。

宽带放大器与窄带放大器的设计分野

窄带放大器可以靠谐振回路换来选频、滤波和效率:回路把不需要的谐波挡在外面,把基波送到负载,还能顺便完成阻抗变换。宽带放大器放弃这套办法,改用传输线变压器做阻抗变换,用负反馈展平增益、压低失真,用低通或带通滤波器在整机出口处处理谐波。两者的设计思路几乎相反,选错工作类别,后面的匹配网络怎么调都是白费力气。

需要留意的是,宽带与窄带不是频率高低的区别,而是相对带宽的区别。同一个短波频段内,单频点窄带放大完全可以用丙类,跨多个倍频程的宽带放大就只能用甲类。

应试要点

碰见覆盖多个倍频程、要求线性的放大题,直接锁定甲类。记住四类在效率与线性度上的取舍顺序:甲类线性最好效率最低,乙类居中且有交越失真,丙类靠槽路取基波,丁类开关工作效率最高而线性最差。凡是要靠谐振回路才能工作的类别,都不能担负宽带线性的任务。

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