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MC1-1212-很多业余无线电设备中的音频功率放大电路采用两个串联的输出功率管,分别负责音频信号正、负半周的放大。这种电路的典型名称和作用是

MC1-1212 从两管分管音频正负半周的现象讲推挽放大电路,说明其静态偏置电流极小、电源效率高且仍是线性放大的道理,并逐项辨析双管串联可得双倍电流、较高输出阻抗、较高输入阻抗三种说法各错在哪里,同时说明对称结构抵消偶次谐波,以及两管配对与偏置对称为什么不可省。

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【题目编号】MC1-1212

【题目】很多业余无线电设备中的音频功率放大电路采用两个串联的输出功率管,分别负责音频信号正、负半周的放大。这种电路的典型名称和作用是:

【答案】A

[A]推挽放大电路,实现极小静态偏置电流的高电源效率的线性功率放大

[B]双管串联电路,得到双倍的输出电流和输出功率

[C]双管串联电路,得到较高的输出阻抗以改善其与负载之间的阻抗匹配

[D]双管串联电路,得到较高的输入阻抗以改善其与前级之间的阻抗匹配

考点速览

题干描述的是一个很典型的音频功放末级画面:两只输出功率管按正、负半周分工,各放大半个波形,负载上合成完整的音频信号。要答的不是原理推导,而是给这个结构起对名字并说清它的作用。它叫推挽放大电路(push-pull),价值在于用极小的静态偏置电流换来高效率,同时保持线性放大。四个选项里只有一项的名称与作用都成立。

两管轮流导通构成推挽

从供电结构看,两只功率管对交流信号而言确实串接在正、负电源之间,输出点居中,负载接在这个中点与地之间。信号正半周时上管导通、下管截止,电流从正电源经上管流向负载;负半周时两管互换角色,电流方向反转。负载上得到的是一个完整周期的波形,两个半周分别由两只管子提供。

这就是推挽这个名称的来历:一推一挽,轮流做功。它需要倒相环节,让两管拿到相位相反的两个半周,早期电子管音频功放靠带中心抽头的输入变压器完成倒相,输出侧再用变压器把两个半波合成;晶体管时代用互补对称管加输出电容或双电源,省掉了笨重的输出变压器。

极小静态偏置与高电源效率

推挽末级通常工作在乙类或甲乙类。纯乙类的静态电流几乎为零,管子在没有信号时基本不耗电;甲乙类保留一点静态电流,用来消除交越失真,静态功耗仍然远小于甲类。甲类的静态电流必须设在最大电流的一半附近才能保证全程导通,无信号时电源也在持续做功,效率理论上限只有百分之五十。

两管分管半周还有一个副作用:管耗分布在两只管子上,单只管子的发热压力减半。乙类的理想效率上限约百分之七十八点五,实际电路中做到百分之六十以上很正常。与此同时,只要偏置合理、两管配对、负载以正确方式合成,输出波形与输入成比例,线性放大的性质得以保留。题目里极小静态偏置电流的高电源效率的线性功率放大这句描述,说的正是这种电路的长处。

逐项辨析

选项 A 正确。名称是推挽放大电路,作用是实现极小静态偏置电流的高电源效率的线性功率放大。两管轮流导通、分担半周,静态电流小、效率高,同时通过对称结构合成完整波形并抑制偶次谐波,仍然是线性放大。

选项 B 错误。名称错成双管串联电路,作用也错。两管是轮流导通而不是同时导通,负载电流由两只管子交替提供,不是两管电流相加,因此得不到双倍的输出电流与输出功率。靠增大电流来提升出力,工程上用的是双管并联——两管同时导通、电流在负载上相加,这与推挽是完全不同的两回事。

选项 C 错误。名称错,作用也错。推挽电路的输出阻抗并不是靠这种方式提高的。音频功放需要把输出级的阻抗变换到与扬声器相匹配的数值,早期靠输出变压器的匝比完成,现代互补对称电路直接靠低阻抗输出对接负载。把两管接到正负电源上,与提高输出阻抗改善匹配没有关系。

选项 D 错误。名称错,作用同样不对。输入阻抗不由两管串接的方式决定,而由偏置电路与输入匹配网络决定。推挽的输入侧需要倒相,输入变压器或互补管会带来阻抗特性变化,但设计目的从来不是提高输入阻抗,而是拿到两个相位相反的激励信号。

推挽结构带来的失真收益

对称是推挽的天然优势。两只管子特性接近时,正负半周合成后偶次谐波分量因相位相反而相互抵消,输出中残留的主要是奇次谐波,因此推挽的失真通常低于同类的单管电路。代价是两管参数必须配对,偏置要对称,倒相与合成环节任何一个失衡都会把偶次谐波重新放回来。甲乙类偏置把静态电流留在刚好越过导通阈值的水平上,正是为了抹掉交越失真那个小小的缺口。

应试要点

见到两管分管正负半周、轮流导通,就答推挽,它的作用是高效线性放大,字眼落在极小静态偏置与高电源效率上。见到两管同时导通、电流相加,那才是并联,为的是翻倍出力。串联提高耐压、并联提高电流,这两句是器件运用的常识,与推挽的名称不能混用。

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