单管甲类功率放大器如图所示。

1.如果放大器工作在线性范围,当输入正弦信号幅度增大时,输出功率P\(_{SC}\)、电源EC供给的功率P\(_{O}\)、放大器的效率η、三极管集电极的损耗功率PC将会如何变化?为什么?
2.如果放大器工作时,扬声器发出的声音失真很大,用万用表测量三极管集电极直流电流I\(_{CO}\),发现在有信号输入时的ICO比无信号输入时的大,你能找出这种失真的原因和解决的办法吗?如果有输入信号时I\(_{CO}\)减小,这又是何种原因?
3.为什么中波收音机的本振频率要比接收的信号频率高一个中频?为什么不使振荡频率比要接收的信号频率低一个中频呢?
想想看答案
1.当放大器的输入信号幅度增大时,经放大器放大输出信号的幅度将会更大,因此输出功率P\(_{SC}\)=\(\frac{1}{2}\)IcmV\(_{cem}\)也会增大。
电源E\(_{C}\)供给的功率不变。因为在放大器中,直流工作点和电源电压是不变的,故电源供给的功率PO=I\(_{CQ}\)·EC是一个常数,这个值与输入信号无关。
当输入信号幅度增大以后,输出功率随之增大,但电源供给的功率不变,故放大器的效率η=\(\frac{P}{_{sc}}\)Po增高。
耗散功率P\(_{C}\)=PO~P\(_{SC}\),由公式不难看出,输入信号增大以后,输出功率PSC增大,集电极的损耗功率P\(_{C}\)就会下降。
2.放大器工作时声音失真是由于输出波形不对称引起的。由于输出波形的正半周大于负半周,信号一周的平均直流分量不为零而是大于零,这个直流分量与I\(_{CQ}\)相加使ICO增大。解决的办法是提高基极静态电流I\(_{bQ}\),也就是增大Rb2或降低R\(_{1}\)。
当有输入信号时I\(_{CO}\)减小也是由于输出波形不对称引起的,不同的是输出波形的正半周小于负半周。由于负半周大,因此平均直流分量是个负值。这个负值与ICQ相加,就会使三极管集电极的直流电流I\(_{co}\)减小,当出现这种情况时,解决的办法也是很简单的,只要想办法降低三极管的基极静态电流IbQ即可,通过增大电阻R\(_{b1}\)的数值或者降低Rb2的数值均可实现。(薛志群)
2.国产收音机的中频频率为465kHz。要使收音机能够接收中波525kHz~1605kHz范围内的电台广播,如果采用超外差(即收音机的本振频率比所要接收的信号频率高一个中频)接收方式,收音机本振的最高频率应为f\(_{max}\)=1605+465=2070kHz,最低振荡频率应为fmin=525+465=990kHz。根据
f=\(\frac{1}{2π}\)\(\sqrt{LC}\),
当电感L保持不变时,就有
C=\(\frac{1}{4π}\)\(^{2}\)Lf2;
且当C最大时,f最低,C最小时,f最高。要使振荡器能在990kHz~2070kHz范围内振荡,可变电容的变容比
K\(_{C}\)=\(\frac{f}{^{2}}\)maxf2\(_{min}\)=Cmax;C\(_{min}\)=(\(\frac{2070}{990}\))\(^{2}\)≈4。
但如果要使收音机的本振频率比所接收的信号频率低一个中频,最高振荡频率f′\(_{max}\)=1605-465=1140kHz,最低振荡频率f′min=525-465=60kHz。这就要求可变电容器的变容比
K′\(_{C}\)=(\(\frac{1140}{60}\))\(^{2}\)=361。
这也就是说,要覆盖整个中波范围,当本振频率比所接收的信号频率高一个中频时,可变电容的变容比只要大于4就行了,但当本振频率比所要接受的信号频率低一个中频时,就要求可变电容的变容比大于361才行。要制作变容比大于361的可变电容那是相当困难的,况且体积很大成本也很高。此外,在振荡电路的振荡频率范围内,高低端频率相差越大,振荡信号电压的幅度越不均匀。采用低一个中频时,振荡频率范围内的232.5kHz的半次谐波、465kHz的基波和930kHz的二次谐波都能直接串入中频放大级,造成对收音机的干扰。因此收音机都采用本振频率比所要接收的信号频率高一个中频的接收方式,即超外差接收方式。(朱小华)