初级模拟电路：5-2 串馈型甲类功放

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      甲类功率放大器按照其负载的接入方法，可以分为：串馈型（serious-fed）和‘变压器耦合型’（transformer-coupled）。串馈型就是将负载R_L直接串联接入功率放大电路的集电极，这一小节我们主要分析串馈型的甲类功放。其最简单的一种电路形式如下图所示：

图5-02.01 

1. 直流分析

      串馈型甲类功放的直流分析比较简单，各个直流参量计算公式如下：

      然后我们在其输出特性曲线上画出直流负载线：

图5-02.02 

      从图中可以看出，当静态工作点处于比较居中的位置时，集射电压V_CE和输出电流I_C的上下波动范围可以达到最大。

2. 交流分析

      功率放大电路的交流工作方式和前面章节的小信号放大电路的交流工作方式完全不同，如下图所示：

图5-02.03 

      从图中可以看到，功率放大电路的输出电压和输出电流在一个很大的范围内波动，完全失去了静态工作点附近小信号分析的意义。因此，功率放大电路的交流分析一般只能用图解法来求解。不过好在功率放大电路的交流分析也不算太繁，只要保证输入信号在两头的峰值位置时输出波形不要失真即可。

3. 功率分析

      前面我们讲过，功率放大器的效率定义为：输出功率和从电源得到的输入的功率的比值，现在我们就分别来计算输入功率和输出功率。

● 输入功率：

      当时输入信号为0时，放大电路消耗的即为维持静态工作点的偏置功率，此时从电源获得的输入功率为：

      当存在输入信号时，从电源获得的电流I_C会在静态工作点上下波动，由于正弦信号的对称性，因此从电源获得的平均功率不变，仍然可用上式表示。

● 输出功率：

      当存在输入信号时，输出功率即为负载R_L上消耗的功率，一般我们用有效值（rms）来表示交流电压和交流电流，输出功率表达式为：

4. 效率分析

      放大电路的功率效率计算公式如下：

● 最大效率：

      在最理想情况时，负载能得到最大的电压波动范围，静态工作点处于输出曲线的中间位置，即V_CEQ=V_CC/2处，此时负载R_L上的电压也为Vcc/2，则电源输入的直流功耗为：

      此时负载上的交流功耗有效值为：

      因此最理想情况时的效率为：

      由此可知，串馈型甲类功率放大器的最大效率仅为25%，这个还是最理想情况下的效率，在实际使用中，串馈型甲类功放的效率一般都会远低于25%。由于串馈型的转换效率很低，一般只要输出功率大于1W时，就不再使用串馈型甲类功放。

     

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