上一篇把放大电路的零件摆了一桌：电子管、双极型晶体管、场效应管、运算放大器，各自的符号、管脚和直流工作点都过了一遍。这一篇的话题从"元件长什么样"换成"电路该怎么选"。同一只晶体管，接法换一下，放大能力、输入输出阻抗、失真脾气全都不一样；再往上一层，甲乙丙丁四种工作类别的差别，直接决定一台发射机的末级是效率高还是波形干净。
考题里有三道排序题最能说明这件事，电流增益、电压增益、输出阻抗各排一条队，三条队的顺序还不一样，光背"共射最大"这种口诀没有用，得知道 α 和 β 是从哪两个电流比出来的，才排得对。四类放大器合计占了本篇一半以上的题量，多数还是多选，逐项辨析的分量不轻。把每个错项错在哪一层弄清楚，比记住正确选项更有价值，因为题库换一道问法，错的还是同一批概念。
导通角是串起这些题的线索：甲类三百六十度、乙类一百八十度、甲乙类介乎两者之间、丙类小于一百八十度，丁类另有开关的工作方式。把这几个角度记牢，大多数选型题都能自己推出来，不必死记答案。放大类题目最怕的是只背结论，题型一换就露馅；把导通角和偏置这两件事抓住，甲乙丙丁之间的换算关系就都是自然结果。
一、三种组态，三种脾气
双极型晶体管（bipolar junction transistor，缩写 BJT）有三个电极，信号从哪个电极进、从哪个电极出，就得到三种组态。放大作用的本钱在于控制：基极只是电流通路里很窄的一扇门，集电极那扇门却宽得多，前者的微小变化能拉动后者作较大变化；真正提供能量的是直流电源，输入信号负责的只是调节这份能量释放的节奏。把这一层想清楚，"输入信号足够大就自动转变为功率放大器"这类说法便不攻自破，小信号级与大功率级的分界靠设计，不靠信号自己把电路改写。
【MC3-1181】关于双极型晶体管放大器的放大作用，以下说法正确的是： 正确答案：ABC（共发射极形式：基极电流的微小变化可以引起集电极电压和电流的较大变化；共基极形式：发射极电流的微小变化可以引起集电极电压的较大变化；共集电极形式：基极电流的微小变化可以引起发射极电流的较大变化）
三个正确项说的是同一件事的三种版本。共发射极从基极进、集电极出，基极电流的小变化同时换来集电极电流与集电极电压的大变化；共基极从发射极进、集电极出，发射极电流的小变化换来集电极电压的大变化；共集电极从基极进、发射极出，基极电流的小变化换来发射极电流的大变化。三项的共同逻辑很朴素：输入端的微小电流变化经过放大，引起输出端较大的电流或电压变化。第四项错在把工作类别与信号幅度混为一谈，一只管子是甲类还是丙类由偏置和电路结构决定，不会因为信号开大了就自动改换门庭。
电流增益的高低是一条可以直接算出来的队，三个数字之间的关系还能互相换算，记住一组典型值就够用。
【MC1-1183】对于双极型晶体管放大器，按电流增益由低到高可以排列为： 正确答案：A（共基极放大器、共发射极放大器、共集电极放大器）
三个组态的输入输出各取哪两个电流，决定了这个比值长什么样。共基极拿集电极电流比发射极电流，记作 α，集电极电流永远略小于发射极电流，所以 α 恒小于一，常见数值在零点九八到零点九九八之间；共发射极拿集电极电流比基极电流，记作 β，管子手册上的 β 往往在几十到几百，一百上下最常见；共集电极拿发射极电流比基极电流，发射极电流等于集电极电流加基极电流，除下来正好是一加 β，β 取一百就是一百零一。三者之间还能互推，β 等于 α 除以一减 α，α 等于 β 除以一加 β，α 取零点九九时 β 恰好是一百，这组数字值得记住。由低到高排下来，就是共基极、共发射极、共集电极。这里有个容易记反的地方：α 最接近一，看着"几乎不放大"，其实它连一都不到，正是它排在最前的原因。
电压增益的排序就不是这个顺序了。
【MC1-1184】对于双极型晶体管放大器，电压增益由低到高可以排列为： 正确答案：A（共集电极放大器、共基极放大器、共发射极放大器）
它量的是输出电压与输入电压的比值，没有单位，换算成 dB 用二十乘以比值的常用对数。举个手边的例子：输入变化十毫伏、输出变化二伏，比值是二百倍，折合四十六分贝，这就是一级不小的电压放大。共集电极垫底没有争议，它的输出电压就取自发射极，等于基极电压减去一个几乎不变的发射结压降，输入抬高一点、输出跟着抬高几乎同样一点，比值略小于一，通常说零点九八到零点九九九。共基极的输入阻抗很低，发射极上的电压变化量被这个低阻抗压得很小，可输出端同样能从管子里榨出电流，比值比共集电极高出好几个量级，一级放大就能给出可观的分贝数。共发射极把电压增益和电流增益两头都占住了，所以排在最高。一排下来就是共集电极、共基极、共发射极。
共集电极的电压增益不到一却并非没用，它的电流增益是一加 β，功率增益仍然可观，加上输出阻抗低，是放大器链条里最好用的缓冲级。
输出阻抗这一条队又是另一副面孔，它决定的是放大器能带动多重的负载，以及接上负载之后输出电压会不会塌下去。
【MC1-1185】对于双极型晶体管放大器，输出阻抗由低到高可以排列为： 正确答案：A（共集电极放大器、共发射极放大器、共基极放大器）
把这个输出端看成一个电压源，它的等效内阻就是输出阻抗，负载电流一变，输出电压就按这个内阻的大小跟着晃。求法有固定套路：把输入端的独立信号源置零，在输出端加一个测试信号，量电压与电流之比。共集电极的输出取自发射极，从发射极往里看，信号源内阻会被一加 β 这个倍数除掉，算下来常常只有几十欧，所以它叫射极跟随器，能直接推动低阻抗的负载或者一段长电缆。共发射极的输出取自集电极，管子自身的输出电阻很高，与集电极负载电阻并联之后主要由负载值决定，量级在几千到几十千欧。共基极的输出也在集电极，但输入回路接了发射极，管子的输出特性平坦得多，等效输出电阻更高。由低到高就是共集电极、共发射极、共基极。共集电极端着两头相反的极端，输入侧阻抗最高、输出侧阻抗最低，共基极正好反着来，共发射极两头居中，这道题与输入阻抗那道题本来是一对。三条队各记一句话就够：共集电极端像缓冲器，共发射极像通用放大器，共基极像高频或高阻输出级。实际搭电路时，一个低输出阻抗的射极跟随器跟在共发射极放大级后面，既能把增益级与重负载隔开，又不会让负载把前级的增益拖垮，这是最常见的一种前后搭配。
电子管有三只电极，说法几乎可以照搬。真空管与晶体管的对应关系不是巧合，两边都是"一个电极当公共端、另两个电极分管输入输出"这套结构，换的只是载流子的种类。
【MC3-1187】关于电子三极管放大器的放大作用，以下说法正确的是： 正确答案：ABC（共阴极形式：栅极电压的微小变化可以引起屏极电压和电流的较大变化；共栅极形式：阴极电流的微小变化可以引起屏极电压的较大变化；共屏极形式：栅极电压的微小变化可以引起阴极电流的较大变化）
共阴极对应共发射极，栅极电压的小变化引起屏极电压和电流的较大变化；共栅极对应共基极，阴极电流的小变化引起屏极电压的较大变化；共屏极对应共集电极，栅极电压的小变化引起阴极电流的较大变化。三种接法都能放大，差别在于被放大的量、增益大小和输入输出阻抗，与晶体管那边是三套对应的关系。三极管的屏极电流受栅极电压控制，栅极离阴极很近，加在上面的电压变化一点点，就能明显改变穿过栅极到达屏极的电子数量，屏极负载电阻上的电压跟着变，这是放大的本钱。至于"输入信号足够大就自动转变为功率放大器"，这句话在两种器件上是同一个错法，判据不在信号幅度，而在电路被设计成什么样子。
二、失真、大小信号与选用
四种放大器看起来都在放大，用起来的位置却差得很远，把它们分开的第一把尺子是导通角（conduction angle），也就是器件在一个输入信号完整周期里导通时间所占的角度。业余圈常说 A、B、C、D 类，电路理论里的叫法是甲、乙、丙、丁，两者是同一件事的两套说法。
【MC1-1189】大信号放大器是指： 正确答案：A（工作点可以超出线性工作区的放大器）
先把大信号与小信号这对名字定清楚，因为它与后面几道题都连着。小信号与大信号指的是输入激励的幅度水平，不是频率高低，也不是功率的绝对数字。小信号运用时，输入幅度很小，器件整个周期都待在转移特性的线性段内，输出与输入近似成比例；大信号运用时，输入幅度大到让器件在部分周期内截止，甚至被推入饱和与截止两个极端状态，输出电流波形被削掉一部分，必须靠负载网络把需要的基波分量取出来。所以大信号放大器的定义是工作点可以超出线性工作区。用输出峰峰值大于十伏、输入峰峰值大于十毫伏或者增益超过三十分贝来划线，都是拿结果或者附带特征当定义：一只推动低阻负载的甲类电路可能只输出几伏，一只增益三十分贝的甲类前级同样很常见，三条里没有一条站得住。反过来想也清楚：一只末级功率管在正弦波峰值处被推进饱和、在谷值处退到截止，波形上下都削去一块，谐波随之出现，这就是典型的大信号工作；而同一只管子若只用来放几十毫伏的话筒信号，它一个周期里始终待在直线段上，那才是小信号。判据落在这里，与输出多大的功率没有必然关系。
失真最大的那一名，顺着导通角也能一眼找到。
【MC1-1193】下列放大器中，波形失真最大的是： 正确答案：A（丙类放大器）
丙类的导通角小于一百八十度，管子在一个周期里只开通很短一段时间，输出电流变成一串窄脉冲，与输入的正弦波相去甚远。它能出现在发射机末级，全凭后面挂着谐振回路：回路对基波呈现高阻抗、对谐波呈现低阻抗，把基波选出来送给负载，把谐波旁路掉。没有这个选频网络，丙类输出的就是一片谐波。乙类的失真主要发生在过零交接处，那是可以靠静态偏置和推挽对称修掉的局部台阶；丙类丢掉的是一整个周期的绝大部分波形，性质完全不同。导通角越小、效率越高、失真越大，这条规律在四类放大器上一路成立。由此也能看出，评价失真必须连着用途一起说：丙类的失真是它效率的代价，用在恒包络信号的末级就是优点；一旦把它挪到单边带话务或者音频通路上，同一份失真立刻变成无法接受的缺陷。
甲类独占小信号放大器这个位置，理由与失真那条正好接上，也与它的静态功耗在这个功率层次上无关痛痒有关。
【MC1-1195】下列放大器中，适宜用作音频小信号放大器的是： 正确答案：A（甲类放大器）
音频小信号放大器面对的信号常在毫伏量级，输出不过几百毫伏，电流在毫安量级。它追求的是低失真、低噪声、增益可预期，效率从来不是指标。甲类的工作点设在线性区中央，全程导通，信号只用到特性曲线上很短的一段直线，输出与输入严格成比例，不需要推挽也就没有交越失真这个麻烦，还省掉了配对管子的工序。几十毫瓦的静态功耗，电池供电的设备也扛得住；级数少、噪声低，对前端尤其重要，因为整机的噪声系数主要由第一级决定，前级用甲类把增益做足，后面几级折算到输入端的噪声就小了。乙类的死区在微弱信号下会占去波形的很大一块，丙类在小信号下根本推不开，丁类则工作在开关状态，都不是这一级该用的。这里要和音频功率放大器区分开：末级要推动扬声器，甲乙类才是常规选择，两者所处的位置和要解决的问题不一样。
三、射频功放怎么选
三种组态与四类工作状态是两套坐标，前者说信号从哪个电极进出，后者说器件在一个周期里导通多久。把四类放大器的失真与效率排开之后，射频末级该怎么挑就有了依据：先看信号本身，再看效率的账划不划算。
选功放先看信号本身。载波幅度里有没有信息，决定了能不能用非线性放大器；要求的效率有多高，决定了在甲乙丙之间往哪一档偏。等幅报和调频的幅度不承载信息，非线性放大有机可乘；单边带和调幅的幅度本身就装着内容，削平了就是扔掉内容。这一条判据比记型号有用得多，遇到没见过的调制方式也能推。
等幅电报的末级，两种甲乙类都合适。
【MC2-1196】下列放大器中，适宜用作 CW 射频功率放大器的是： 正确答案：AB（接近乙类偏置的甲乙类放大器；接近甲类偏置的甲乙类放大器）
这种发射方式送出的是被电键通断的等幅载波，载波本身没有包络起伏，信息藏在"有"与"无"的节奏里，看上去对线性度要求不高。可键控的包络边沿要被如实放大，上升沿与下降沿被削成方角，频谱就会向两侧扩展，落到邻近频率上形成键击（key clicks）干扰。这正是不选丙类和丁类的原因，它们会把边沿重塑。两种甲乙类的分工在偏置上，接近乙类偏置的那种导通角刚过一百八十度，效率贴近乙类，用一点静态电流把交越失真压下去；接近甲类偏置的那种导通角明显更大，波形向甲类靠拢，代价是效率下滑、发热上升。两者都保留了如实传递输入形状的能力，键控节奏和边沿形状都被原样送去天线。
调频的末级宽松得多，三种都能上。
【MC3-1197】下列放大器中，适宜用作 FM 射频功率放大器的是： 正确答案：ABC（接近乙类的甲乙类放大器；接近甲类的甲乙类放大器；丙类放大器）
调频（frequency modulation，缩写 FM）波的幅度恒定，信息装在瞬时频率上，把幅度削掉一半也不丢内容，高效率的非线性放大器于是有了用武之地。丙类配谐振回路是这一档的常规方案：导通角小于半个周期，集电极电流是一串窄脉冲，回路的选频作用把基波挑出来；导通角越小，效率越高，需要的谐振回路品质因数也越高、带宽越窄。甲类虽然也能用，问题不在能不能，而在效率偏低，末级白白发热。题目只挑出两个甲乙类和一个丙类，正是因为甲类在这个位置不划算。接收端的限幅器与发射端的非线性放大是同一件事的两面：既然幅度不带信息，那就索性把幅度上的干扰一刀切掉。这条判据可以推广开，调频话务无论功率大小都能走非线性放大这条路。
单边带对线性度的要求抬到了另一档。
【MC2-1198】下列放大器电路中，适宜用作 SSB 射频功率放大器的是： 正确答案：AB（接近乙类偏置的甲乙类放大器；接近甲类偏置的甲乙类放大器）
这种体制发射的是抑制载波的话务信号，全称 single sideband，缩写 SSB。人说话时音量忽大忽小，包络起伏很大，峰值功率与平均功率可以相差十倍以上，包络本身携带着信息。任何把包络削平、压扁的放大都会立刻变成音质劣化和带外杂散。更麻烦的是互调失真（intermodulation distortion，缩写 IMD）：放大器进入非线性区后，话音频谱里的各个分量互相混合产生新的频率成分，落在工作频率两侧形成频谱再生（splatter），干扰邻近频率上的电台。低阶互调产物就落在通带附近，滤波器拦不住，只能从放大器本身的线性度上想办法。衡量这项指标有标准做法，两个幅度相等、频率相近的音频信号同时送进发射机，输出接假负载，用频谱仪看三阶互调产物比有用信号低多少分贝，这个数值越大线性度越好。所以丙类和丁类出局，剩下的正是两种甲乙类，导通角大于一百八十度、小于三百六十度，管子里始终留着一股不大的静态偏置电流。
四、甲乙丙丁是怎么分的
前面几道题反复用到甲、乙、丙、丁这几个名字，现在把它们的定义补齐。
分类的依据写在定义里，一个有源器件在输入信号的一个完整周期里导通了多长时间，用角度表示就是导通角。业余圈常说 A、B、C、D 类，电路理论里的叫法是甲、乙、丙、丁，两者是同一件事的两套说法。
【MC3-1199】业余无线电爱好者常把放大器分为 A、B、C、D 等类别。在电路理论中，这些序号对应甲、乙、丙、丁四类放大器。放大器的分类与电路中有源器件在输入信号一个完整周期内的导通角度和导通程度有关，具体为： 正确答案：ABC（对于 A 类放大器，器件在整个信号周期内导通，既不截止，也不饱和；对于 B 类放大器，器件恰好在半个信号周期内导通，但是永不饱和；对于 C 类放大器，器件的导通角度小于半个信号周期，并且器件在信号峰值时饱和工作）
这句判据要拆成两句来读，一句管"导通多久"，一句管"导通时器件处在什么状态"。甲类器件在整个周期内都导通，既不截止也不饱和；乙类恰好在半个周期内导通，导通的那半周里工作在放大区，永不饱和；丙类导通角小于半周，并且在信号峰值处冲进饱和区；丁类的前半句听着没错，导通时间不超过半个周期，错的是后半句"始终线性工作"，丁类把器件当开关使，要么完全导通要么完全截止，中间那段线性放大区几乎不停留。这也是最容易混的一处：乙类和丁类的导通时间都接近半个周期，区别在于器件导通时待在哪个区，乙类待在放大区，丁类待在饱和区。导通角是第一把尺子，饱和与截止是第二把尺子，两把一起量才分得清四类。
线性放大音频信号时，正负半周由谁来负责，也由导通角定。
【MC2-1200】A、B、C、D 四类放大器中的某些类型可用来线性放大音频信号。以下描述正确的是： 正确答案：AB（对于 A 类放大器，使用一支晶体管即可完整放大信号的正、负半周；对于 B 类放大器，使用二支晶体管推挽工作就可以分别放大信号的正、负半周）
甲类全程导通，一只管子从头到尾都在放大区，输入正半周电流增大、负半周电流减小，输出波形完整，单管就能干。乙类只有半个周期，一只管子只能输出半周，另外半周被削掉，解决办法是两只管子组成推挽（push-pull），一管负责正半周、一管负责负半周，在负载上拼回完整波形；两管在过零处交接，静态电流接近零，效率上去了，代价是交接点出现一个台阶，也就是交越失真（crossover distortion），工程上把偏置略微抬高一点填平它，就成了音频里常见的甲乙类。丙类只放大信号的一部分周期，丢掉的信息没有任何办法找回，所谓"之后再找回"纯属臆想；丁类的两只管子接成图腾柱，是开关式的工作方式，输出方波靠低通滤波近似还原正弦，谈不上线性放大正负半周。四种做法里，只有前两种能用来线性放大音频：甲类靠一只管子扛下整个周期，乙类靠两只管子分工，甲乙类则在分工的基础上各留一点静态电流。
射频信号那边，判据换成了信息有没有被保住。
【MC2-1201】A、B、C、D 四类放大器都可以用来放大射频信号。关于此结论，以下描述正确的是： 正确答案：AB（A 类和 B 类放大器可以线性放大输入信号，所以适合放大所有类型的射频信号；C 类和 D 类放大器损失信号的幅度信息，所以仅适合放大振幅不变的射频信号）
甲类和乙类的传输特性在动态范围内接近直线，输出电压与输入电压成比例，进去什么形状、出来还是什么形状，正弦波、方波、单边带话务、数字调制都照单全收，所以说适合放大所有类型的射频信号。丙类和丁类是非线性放大器，丙类输出是窄脉冲串，丁类输出是方波脉冲，两者都把瞬时幅度信息丢掉了；丢幅度不至于致命，前提是原信号里本来就没有幅度信息，也就是振幅恒定的射频信号。第三个选项说甲类和乙类"不能放大通过非线性电路产生的信号"，这句话混淆了信号的来源与信号的波形，线性放大器只关心输入波形的形状，不关心它是谁产生的；第四个选项同样把"非线性信号"这个并不成立的概念当成实体。线性放大器的线性也有边界，输入超出动态范围一样削顶，只是这条边界不在题目的判断范围内。
甲乙类这个中间档，值得单独把它的脾气理一遍。
【MC2-1202】业余无线电爱好者经常将 AB 类放大器用作射频功率放大器。其特点是： 正确答案：AB（这种放大器稍有静态偏置电流，器件的导通角度也略大于半个信号周期；AB 类放大器是对 B 类的改进。实际应用时失真低于 B 类，效率优于 A 类）
它是从乙类改出来的偏置方案，加了那点静态偏置，器件在没有信号时也微微导通，导通角随之超过半个信号周期，交越失真的台阶被填平。它因此比乙类干净、比甲类省电，失真低于乙类、效率优于甲类，这正是射频末级偏爱它的原因。实际电路里常见的做法是把静态电流设在工作电流的两三成，在效率与线性度之间取一个平衡点。偏置还要经得起温度的考验：功率管连续工作后结温升高，导通门槛电压下降，固定偏置下的静态电流会自己往上爬，效率下滑、发热加剧，实用电路用温度补偿的偏置网络和发射极电阻的直流负反馈把工作点稳住。整机的可靠性常常就压在这一只偏置电阻上，业余自制功放烧管子，多数时候不是管子选小了，而是偏置随温度跑掉了。第三个错项把甲乙类和纯乙类混为一谈，静态偏置一加，导通角就超过一百八十度了；第四个错项说这种放大器不能用于调频、会导致信号出现多对边带、载波时而消失，其实那段描述说的是削波产生的互调谱，与甲乙类无关，调频对线性度的要求本来就不高。把偏置调大，工作点往线性区中间移，器件离开截止区的时间变长，导通角变大；调小甚至取消，器件大部分时间待在截止区，导通角就缩小。同一只管子，改一改偏置电阻就能从甲类变成丙类，这是分类的物理来源，也是四类放大器共同的一条线索。动手调一台自制功放时，静态电流这个数字要反复量：它既是线性度的把手，也是发热的源头。
音频功放几乎都做成推挽，线性射频功放却常常单管上阵，差别就在负载上。这里的"单管"并不意味着性能打了折扣，只要负载网络的品质因数足够，输出波形反而比多余的一只管子更干净。
【MC2-1206】为什么 B 类或 AB 类音频放大器需要推挽工作，而相同类别的线性射频放大器却可以单管工作？ 正确答案：AB（常见射频信号的相对带宽显著小于 100%，波形中的缺失部分可用选频网络还原；如果待放大音频信号是窄带的，比如 1kHz±100Hz，带选频的单管放大同样可行）
单管乙类在一个周期里只导通半个周期，另外半个周期管子截止，输出电流是一串半个正弦的脉冲。若负载是纯电阻，负载上就只剩半波；若负载是谐振回路，情况就变了：导通那半周里回路被激励、把能量存进电感和电容，截止那半周里回路按自身谐振频率继续自由振荡，把储存的能量交给负载，于是负载上得到连续的完整正弦波。这种靠回路储能把空档填满的现象叫飞轮效应（flywheel effect），回路品质因数越高，储能时间越长，补出来的波形越平滑，它成立的前提是回路储能时间常数远大于信号周期，换算成电路指标就是品质因数足够高、相对带宽足够窄。衡量这件事的尺子是相对带宽，等于带宽除以中心频率：音频话路按三百赫兹到三千赫兹算，最高频率是最低频率的十倍，带宽两千七百赫兹、中心频率约九百五十赫兹，相对带宽接近百分之三百，远远超过百分之百；十四兆赫上的单边带话音带宽约两千四百赫兹，相对带宽只有万分之一点七。这个数量级的差别决定了输出端能不能用一只谐振回路把波形拼回来。第二个正确项把话反过来说也同样成立：如果待放大的音频信号本身是窄带的，比如一千赫兹上下各一百赫兹，带选频的单管放大同样可行。剩下的两个错项，一个把恒包络信号的性质当成了所有射频信号的通性，单边带和调幅会立刻反驳它；另一个说"单管射频放大器必是甲类偏置"，恰恰把最常见的那类末级说反了。实际动手时，单管乙类或甲乙类射频末级配一只高 Q 输出槽路，能从一点八兆赫一路工作到三十兆赫，改动的主要是槽路的调谐范围，而不是管子的偏置。
五、宽带放大与工程设计
十千赫到六十兆赫这一对数字，跨度是六千倍。
【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） 正确答案：A（A）
六十兆赫除以十千赫等于六千，也就是约十二个半倍频程，从甚低频一直排到六米波段。作为对照，一个倍频程就是频率翻一番，普通短波功放的覆盖范围往往还不到一个倍频程。要在这个范围里保持增益平坦、失真可控，输出端就不能依赖谐振回路，只能用宽带变压器、传输线变压器或者直接耦合这类宽带匹配手段，因为谐振回路的选频能力与品质因数成正比，品质因数越高带宽越窄，想在六千比一的跨度上用它，等于要求品质因数低于零点几，回路既不储能也不选频，飞轮效应彻底失效。四类里只有甲类能接这个活：它的导通角三百六十度，输出与输入近似成比例，不需要负载网络来补波形。乙类的导通角只有半个周期，另外半周得靠第二只管子或者选频网络；丙类更短，全靠槽路滤基波；丁类输出方波，靠低通滤波近似还原正弦。题目里"不考虑电源效率"这句话其实是在提示：甲类效率低的缺点已经被排除在考核之外，剩下被筛的只有能不能宽带线性工作这一条。甲类理论上的效率上限是百分之五十，实际还要低一些，十千赫到六十兆赫的宽带线性功放因此几乎就是甲类的天下，而它发热大、散热要求高，这也是宽带设计里要一起算的账。宽带变压器在这里扮演的角色也不轻，它要在整个频段内把五十欧变换到管子需要的阻抗，绕法一旦不当，高端增益就会明显往下掉。六十兆赫这一头上，管子的极间电容和引线电感已经开始说话，选管型和布线方式因此比选类别更花心思。
小信号级的选型，是同一套判据在另一个极端上的应用。
【MC1-1210】在 A、B、C、D 四类放大器中，适宜用作小信号放大器的是： 正确答案：A（A）
放大器处理的输入在微伏到毫伏量级，功耗本来就只有毫瓦量级，几十毫安的静态电流对这个层次根本不算负担，对它来说失真与噪声才是头等大事，效率完全不值一提；四类里只有甲类全程导通、工作点落在线性段中部，输出与输入近似成比例，失真最小，是这一级的标准答案。乙类要靠两管交接，微弱的信号在死区里会被吃掉一大截，信号越小死区占的比例越大；丙类的导通角小于半周，小信号根本推不开管子；丁类工作在开关状态，输出是方波。接收机的射频前端、混频之前的放大、话筒放大，位置不同、指标侧重不同，选到的类别却都是甲类，原因就在这里：这几处都怕自身非线性产生互调，把两个强信号的和差组合落到有用频道上，也怕噪声系数太差，把本来微弱的信号淹掉。顺带补一句，同一只管子用不同偏置就能变换类别，所以选型时真正要盯的是工作点，而不是管子的型号。接收机前端还有一层讲究，第一级用甲类把增益做足，后级折算到输入端的噪声就小，整机灵敏度也就在这一级定下来。
四类放大器里属于大信号的全部类别，也顺着同一条线索排出来了。
【MC1-1211】在 A、B、C、D 四类放大器中，属于大信号放大器的全部类别有： 正确答案：A（B、C、D）
判据还是导通角。甲类全程导通，器件始终待在放大区，属于小信号运用的典型状态。乙类导通角一百八十度，一管只负责半个周期，另外半个周期交给第二只管子或者谐振回路处理，需要足够大的激励才能把管子的动态范围用起来；丙类导通角小于半周，通常只有几十度到一百二十度，管子大部分时间截止，输出是一串又窄又尖的电流脉冲，效率在四类里最突出，代价是强非线性；丁类干脆把器件当开关，只在饱和与截止之间切换，导通时压降很小、截止时电流几乎为零。乙、丙、丁三类的共同点是输入激励必须足够大，才能把器件推到线性区之外，所以大信号放大器是乙、丙、丁，甲类不在其列。这个结论和"甲类适合小信号"是一枚硬币的两面。
HF 频段的电子管线性放大器偏爱共栅极，理由有两条。
【MC2-1213】工作在 HF 频段的电子管线性放大器多采用共栅极电路形式。这种电路的优点是： 正确答案：AB（输入阻抗低，易于与上级电路相匹配。输入匹配网络因此得到简化或宽带化；栅极接地阻断了屏极与阴极间的电容耦合。放大器工作更为稳定，不易自激）
工作在 HF 频段的电子管线性放大器要覆盖多个业余波段，输入匹配网络如果按高阻抗设计，就得用电感电容搭出复杂的谐振网络，换一次波段就要重新调谐一次。共栅极接法把栅极射频接地、阴极作输入、屏极作输出，输入回路看到的是阴极与栅极之间的低阻抗，量级只有几十到几百欧，用一只宽带传输线变压器就能把五十欧的激励送进去，网络可以做得简单甚至不调谐，多波段宽带匹配因此好做得多。低阻抗还有一个附带好处：回路对电子管的极间电容、管座与引线的杂散电容不敏感，这些微小电容在高阻抗回路里会明显挪动谐振点，在低阻抗回路里影响就小。第二条好处来自栅极的物理位置，它正好夹在阴极与屏极之间，射频接地之后相当于在输入与输出之间插了一面接地的屏蔽网，屏极与阴极之间的电容耦合被阻断，放大器因此更稳定、不易自激。这也是共栅极这一组态与共基极相似的地方。至于"使电压放大倍数最大化"，共栅极并不比共阴极高，说它让非线性失真最小化也言过其实，失真主要由管子的工作点和负反馈决定，换个接法解决不了。
功率不够，手里又只有常见的管型，那就并管。并联的两只管子最好同批同型，特性接近时电流分摊才均匀；若相差太大，先到电流上限的那只会先坏。
【MC1-1214】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： 正确答案：A（双管并联，获得双倍的输出电流和输出功率）
两支功率管并联，指的是同名电极分别相接：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。两只管子拿到同相位的激励，同时导通、同时截止，输出电流在负载上直接相加，接在供电线上的两管是并联关系而不是交替关系，管子的最大允许电流与总耗散功率大致翻倍，在供电电压不变的条件下，能送到负载上的射频功率也就大致翻倍。这和推挽是两回事：推挽要求两管轮流导通、相位差半个周期，需要倒相网络和合成网络，目的是提高效率、抵消偶次谐波、改善线性，不是简单把出力翻倍。并联也不会提高耐压，两管承受的是同一个电压，耐压仍由单管决定；失真更不会互相抵消，两管特性接近时失真是叠加而不是相消；真要抵消偶次谐波，得靠推挽那种反相激励的对称结构。业余条件下这个做法很实用：配一只按阻抗减半重新设计的输出匹配网络，末级功率就上去了；末前级用两只并联，则是为了给末级备足推动功率。
放大器指标之间的交换，负反馈做得最彻底。
【MC3-1216】业余无线电设备的放大器设计大量采用负反馈技术。负反馈放大器的特点是： 正确答案：ABC（失真小，工作稳定，但增益也有所减小；输入、输出阻抗易于控制，与源和负载更易匹配；工作带宽得以扩展，更利于实现宽带放大）
从输出端取一部分信号反相送回输入端与输入信号相减，这就是负反馈（negative feedback）。开环增益设成 A、反馈系数设成 β（反馈网络把输出送回输入的比例），闭环增益就是 A 除以一加 Aβ，那个一加 Aβ 叫反馈深度，它大于一，所以闭环增益一定小于开环增益，这是负反馈最直接也最容易被当成缺点的一条。降下来的增益换来了一件很值钱的东西：反馈深度远大于一时，闭环增益近似等于 β 的倒数，只由反馈网络的元件决定，通常是两只电阻的分压比；管子参数的离散、随温度漂移、随电源波动，在深度负反馈下几乎不再影响整机增益，批量生产的设备能做到增益一致、长期使用不跑偏，靠的就是这条性质。放大器自身产生的非线性失真与内部噪声，只要产生在反馈环以内，就会被反馈深度按同样的倍数压下去：开环失真百分之五，加上二十分的反馈深度，闭环失真就落到千分之二点五的量级。带宽的扩展出自增益带宽积（gain-bandwidth product）近似守恒，增益降了二十倍，带宽就拓宽约二十倍，上限频率被抬高、下限频率被压低，想覆盖多个波段的宽带放大器因此离不开它。此外，输入输出阻抗在负反馈环内也被重新塑形，源和负载更容易对上。若说负反馈会让偶次谐波增加，那是把方向说反了，负反馈压的正是这类非线性产物，音频放大用得起它是靠这一条。代价也实实在在：同样的输出功率，加了负反馈之后需要更大的开环增益去填，管子的线性范围被用得更满，推动级的分量也就更重。
六、匹配到底匹配什么
"匹配"这个词在无线电里出现的频率极高，含义随语境变化。从能量转换的观点看，它要解决的是同一个问题：怎样让信号源把尽可能多的有用功率交给负载。发射机输出级、天线、馈线、接收机前端，看上去是完全不同的东西，在这件事上的算法却一模一样。把信号源等效成一个电压源串一只内阻抗，内阻抗写成电阻加电抗两部分，负载阻抗同样写成电阻加电抗两部分。
【MC2-1217】从能量转换的观点看，电路与负载之间的“匹配”具有如下含义： 正确答案：AB（电路和负载的电抗相互抵消；负载的电阻大小与电路所需的最优负载值一致）
负载上得到的有功功率只跟电阻部分有关，电抗部分虽然不消耗功率，却会在回路上分担电压、造成无功电流，把视在功率抬高而把有用功率压下去。要让功率最大，两条得同时成立：其一，负载的电抗与源的电抗大小相等、符号相反，在串联回路上互相抵消；其二，负载的电阻与源所需的最优负载值一致。这两条合起来就是共轭匹配（conjugate matching），条件是负载阻抗等于源阻抗的共轭。匹配之后整个回路呈纯阻性，电压与电流同相，功率因数等于一，源给出的视在功率全部变成有功功率。天线调谐器做的就是这件事：天线的输入阻抗常常带着明显的电抗，频率一变数值就变，用可调电感与电容把这份电抗抵消掉，再把剩下的电阻变换到发射机要求的数值，驻波比才会下来。匹配网络的形式很多，L 型、π 型、T 型都由电感与电容搭成，功能无非两件，抵消电抗与变换电阻。调谐的时候先看驻波比落下来没有，再看发射机末级的电流是否回到正常值，两个现象同时对上，才算真的匹配好了。
两个容易被匹配混淆的说法，正好借着这道题说清楚。恒流与恒压说的是源内阻跑到极端时的样子，内阻趋于无穷大是恒流源，内阻趋于零是恒压源，这两种状态与"把最大功率交给负载"这个目标不是一回事：前者负载变化时电流不变而功率随负载变，后者电压不变而功率同样受限，匹配要的恰恰是内阻与负载电阻相等这个中间状态。反射与驻波则是匹配没做好之后的结果，能量在馈线上来回走，送不进取，与匹配的定义是两回事。
结语
二十三道题沿着一条线走下来。三种组态讲的是同一只管子换一个电极接地就换一副脾气，电流增益从 α 到 β 再到一加 β 依次升高，电压增益和输出阻抗却各排各的队；电子管的共阴极、共栅极、共屏极是同一套逻辑的另一种说法。导通角那把尺子把甲乙丙丁分开，甲类全程导通、效率最差却最线性，丙类和丁类效率最高却丢掉了幅度信息，只能配合谐振回路去放恒包络的信号。线性与效率之间的取舍，往下决定了甲乙类为什么成为射频末级的主力、负反馈为什么在设备里到处出现、匹配网络为什么先消电抗再换电阻。这里的每一层选择都不是孤立的，往下追都能追到同一组判据：器件在一个周期里导通多久，信号里有没有幅度信息，负载网络能不能把缺失的波形补回来。
下一批题目要转过一个弯，进入频率与频谱的世界：傅里叶分解、差拍、边带怎么会消失，ppm、VFO、VXO、XTAL、TCXO 这些缩写背后各自是什么稳定度，谐振回路的有载品质因数又意味着什么。放大器在这里学到的取舍，到了混频、滤波、振荡的电路里还会再遇到一次。回过头再看这一篇，四类放大器的名字其实只是四个入口，真正要带走的是那套看信号、看器件、看负载的判断顺序。
