C類放大器

1、概述

盡管存在差異，但我們在之前有關 A 類、B 類和 AB 類放大器的文章中已經看到，這三類放大器是線性或部分線性的，因為它們在放大過程中再現信號的形狀。 這是因為它們至少使用 50% 的輸入信號，因此推挽式配置中的兩個晶體管的組合可再現 100% 的信號。

然而，某些放大器可能會出現偏置，導致它們根本不是線性的，這就是本文重點介紹的 C 類放大器的情況。 在第一部分中，將詳細介紹這種配置的結構，因為 C 類放大器的輸出級與常規線性類放大器截然不同。 本段還將提及一般性內容。 在下面的部分中，我們將重點關注輸出/輸入特性，了解此類放大器的工作原理。 第三部分將討論 C 類偏置架構的效率。 最后，最后一部分將展示如何在現代電子產品中使用這種特殊放大器。

2、C類放大介紹

正如我們在AB類放大器中看到的那樣，C類放大器不是由單個工作點定義的，而是由一個工作區域定義的。 下圖 1 說明了這一事實：

圖1：C類放大器的工作區域

由于該工作區域超出了B類放大器工作點（代表 78.5% 的效率和 180° 導通角），因此C類放大器的特點是效率非常高，介于 78.5% 和 100% 之間，我們將在第三部分詳細介紹 部分。 此外，它們的導通角非常低，在 0° 到 180° 之間，這意味著它們傳導的信號不到一半。 正如我們稍后將看到的，正是這個事實使它們成為非線性的。

C 類放大器主要用于高頻應用，它們會產生許多諧波，必須過濾這些諧波才能忠實地再現輸入信號。 這種過濾可以通過 RLC 電路來完成，如圖 2 所示，該電路代表了 C 類放大器的基本結構：

圖2：C類放大器的基本結構

RLC電路（也稱為“電路停止器”）的目的是消除不需要的頻率并僅保留輸入信號的基頻$f_1$。

實際上，負載通過變壓器耦合到諧振電路，如圖3所示。

圖3：變壓器耦合C類放大器

正如 A 類放大器文章中已經介紹的那樣，這種變壓器耦合配置可確保負載與電源隔離，并且還用于實現阻抗匹配。 此外，基極通過分壓器網絡進行偏置。 在以下部分中，我們將始終參考圖 3 電路。

3、C類放大器的功能

本節的第一個目標是以圖形方式表示輸出電流 $I_C$。 為此，我們將使用傳輸特性 $I_C=f(V_{BE})$，其中 $V_{BE}$ 是基極-發射極電壓差。

我們承認，該傳輸特性按段近似呈線性，如圖 4 所示。第一段位于原點和閾值 $V_T$ 之間，斜率為零。 第二段從$V_T$