C类放大器

1、概述

尽管存在差异，但我们在之前有关 A 类、B 类和 AB 类放大器的文章中已经看到，这三类放大器是线性或部分线性的，因为它们在放大过程中再现信号的形状。 这是因为它们至少使用 50% 的输入信号，因此推挽式配置中的两个晶体管的组合可再现 100% 的信号。

然而，某些放大器可能会出现偏置，导致它们根本不是线性的，这就是本文重点介绍的 C 类放大器的情况。 在第一部分中，将详细介绍这种配置的结构，因为 C 类放大器的输出级与常规线性类放大器截然不同。 本段还将提及一般性内容。 在下面的部分中，我们将重点关注输出/输入特性，了解此类放大器的工作原理。 第三部分将讨论 C 类偏置架构的效率。 最后，最后一部分将展示如何在现代电子产品中使用这种特殊放大器。

2、C类放大介绍

正如我们在AB类放大器中看到的那样，C类放大器不是由单个工作点定义的，而是由一个工作区域定义的。 下图 1 说明了这一事实：

图1：C类放大器的工作区域

由于该工作区域超出了B类放大器工作点（代表 78.5% 的效率和 180° 导通角），因此C类放大器的特点是效率非常高，介于 78.5% 和 100% 之间，我们将在第三部分详细介绍 部分。 此外，它们的导通角非常低，在 0° 到 180° 之间，这意味着它们传导的信号不到一半。 正如我们稍后将看到的，正是这个事实使它们成为非线性的。

C 类放大器主要用于高频应用，它们会产生许多谐波，必须过滤这些谐波才能忠实地再现输入信号。 这种过滤可以通过 RLC 电路来完成，如图 2 所示，该电路代表了 C 类放大器的基本结构：

图2：C类放大器的基本结构

RLC电路（也称为“电路停止器”）的目的是消除不需要的频率并仅保留输入信号的基频$f_1$。

实际上，负载通过变压器耦合到谐振电路，如图3所示。

图3：变压器耦合C类放大器

正如 A 类放大器文章中已经介绍的那样，这种变压器耦合配置可确保负载与电源隔离，并且还用于实现阻抗匹配。 此外，基极通过分压器网络进行偏置。 在以下部分中，我们将始终参考图 3 电路。

3、C类放大器的功能

本节的第一个目标是以图形方式表示输出电流 $I_C$。 为此，我们将使用传输特性 $I_C=f(V_{BE})$，其中 $V_{BE}$ 是基极-发射极电压差。

我们承认，该传输特性按段近似呈线性，如图 4 所示。第一段位于原点和阈值 $V_T$ 之间，斜率为零。 第二段从$V_T$