【题目编号】MC1-1214
【题目】有时,业余无线电爱好者使用两支并联的功率管制作射频线性放大器的末级或末前级电路。这是为了:
【答案】A
[A]双管并联,获得双倍的输出电流和输出功率
[B]构成推挽电路,减小输出波形的失真
[C]双管并联,得到双倍的器件耐压,减小损坏几率
[D]双管并联,使各功率管的失真互相抵消,降低杂散发射
考点速览
这道题问把两支功率管并联起来做射频线性放大器末级或末前级是为了什么,答案是获得双倍的输出电流和输出功率。它考的是一组很容易混淆的结构对比:并联与推挽都用两只管子,但导通方式、目的和配套电路完全不同。题目中的两支并联是题眼,只要咬住并联二字,其余三个选项的破绽就一目了然。
并联与推挽的区别在哪里
并联接法把两只管子的同名电极分别接在一起:栅极并栅极、屏极并屏极,晶体管则是基极并基极、集电极并集电极。两只管子拿到同一个相位的激励信号,同时导通、同时截止,输出电流在负载上直接相加。管子能够承受的电流与耗散功率大致翻倍,在供电电压不变的前提下,能送到负载上的射频功率也就大致翻倍。
推挽接法则要求两只管子轮流导通,一只负责正半周、另一只负责负半周,相位差半个周期。它必须有倒相网络产生两路反相激励,还要有合成网络把两个半波拼回完整波形,输出变压器或平衡不平衡变换器就是干这个用的。推挽的目的主要是提高效率、抵消偶次谐波、改善线性,而不是简单地把出力翻倍。
并联为什么能提高输出功率
射频功率放大器的输出功率受两个因素限制:管子的最大允许电流与最大允许耗散功率。单只管子在给定供电电压下能提供的射频电流有限,想加大出力就得提高电压摆幅,而电压又受管子的耐压约束,于是选用现成管型时常常卡在电流这一侧。
并联两只能让电流上限翻倍,管耗也分摊到两只管子上,把这两条限制一起放宽。这是业余条件下很实用的做法:手里只有常见的功率管,但需要更大的输出功率,就把两只管子并起来,配一只按照减半后的阻抗重新设计的输出匹配网络。末前级用两只并联,则为末级提供足够的推动功率。
逐项辨析
选项 A 正确。两管同时导通、输出电流在负载上相加,配合供电电压不变的条件,输出功率大致翻倍,这正是并联使用的直接目的。
选项 B 错误。把并联说成构成推挽电路来减小失真,混淆了两种结构。推挽必须有倒相环节,让两管相位相差半周轮流导通;简单并联的两管同相工作,既没有倒相,也没有半周分管的机制,谈不上推挽的失真收益。
选项 C 错误。并联提高的是电流能力,不是耐压。两管并联后,加在每一只管子两端的电压与单管工作时相同,击穿与打火的门限由单管本身决定,一点也没有提高。想把耐压翻倍,需要的是串联使用,而串联又会带来均压与同步驱动的麻烦。
选项 D 错误。并联不会使各功率管的失真互相抵消。相反,两只管子特性总有离散,并联后必须挑选参数接近的配对管,否则电流分配不均,可能出现一只管子承担大部分电流而过载。失真的抵消靠的是推挽对称结构的偶次谐波反相抵消,或者整机施加负反馈,与并联无关。
并联要付出的工程代价
并联不是把管子接在一起就完事。两只管子并联后,输入阻抗与输出阻抗都大致减半,输出匹配网络必须按新的阻抗重新设计,否则功率送不出去还可能损坏管子。两只管子要装在对称的位置上,走线长度接近,必要时加均流电阻或者独立的栅极馈电,否则高频段容易出现两只管子激励不均、其中一只先烧的情况。极间电容与引线电感也随管数增加,多波段宽带放大时稳定性要重新评估。
应试要点
记住一组对照:同时导通、电流相加是并联,目的在出力,代价是阻抗减半、需要配对;轮流导通、分管半周是推挽,目的在效率与线性,代价是倒相与合成网络。耐压靠串联、电流靠并联,这是器件运用的基本分工。碰见并联提高耐压或者并联抵消失真的说法,直接判定为错。