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D类功率放大器
推挽式D类功率放大器如图1．35所示，输入激励信号使一管导通时另一管截止，导通截止时 间各占交流半周期。这种放大器有两种组态，一种是电压开关放大器图1，35(a)；另一种是电流开关放大器(图1．35(b))。在电压开关组态中，晶体管作为电压开关工作，集电极电压为方波，串联调谐电路只让基波电流通过。因此输出电压为集电极电压的基波分量，集电极电流为半个正弦波。在电流开关组态中，晶体管起电流开关作用。扼流圈L、，维持恒定的直流馈电电流，集电极电流为方波，而集电极电压为半个正弦波。
这里着重介绍电压开关型放大器。在功率超声中电压型开关放大器用得较多，其原因：
一是从饱和损耗来看．电压开关放大器通常比电流开关放大器小，因为电压开关放大器中晶体管电流仅在180。饱和期间是大的，而在电流开关放大器中，整个导通角内保持峰值集电极电流；另外方波电流时的饱和电压往往要大于正弦电流下的饱和电压；
二是电流开关型的效率比电压开关型放大器低。但电流开关放大器取得功率的能力要强些；
三是在电流开关电路中，当负载R突然断开时所出现的瞬态效应，会使开关承受较高的浪涌电压，因此降低了开关元件伏安容量的利用率。同时给设计者带来一定的麻烦。
四是用相同开关元件，电流开关电路比电压开关电路的选用电源电压要低n倍，电源供出的电流大x倍。
五是负载失调时，通过电压开关的电流变小，通过电流开关的电流变大。如果设计要求发生器能在一定的失调范围内工作，则电流开关电路对晶体管伏安容量的利用率又要降低好多。
然而以上两种开关放大器其基本形式的输出特性都是恒压源性质，同时在固定负载下，伏安容量利用率相等。用相同的开关元件可以得到相同的输出功率。
电压型开关放大器还可分成并联型电压开关放大器，如图1-35(a)所示和串联型电压开关放大器，如图1．36所示。
必须注意的是，无论开关如何连接，只要它们“开关出来的”是电压源，即只要它们是用作 电压开关的，那么，它们的负载只能是一个串联谐振电路。这是因为电容在这里不允许作为“开关出来的”方波电压源的负载。否则，由于电容对高次谐波的短路作用．会给开关带来危害。
串联开关电路和并联开关电路的原理是完全一样的。因此设计也是类同的，仅有的区别在于电源电压的选择方面。如果开关元件所能承受的电流和电压是一定的，那么并联接法比串联接法所选 用的电源电压应低一倍，而电源供出的电流应大一倍，举例来说，如果用串联开关选220V电压消耗4A电流，那么改用并联开关时应选110V电压消耗8A电流。
分析与设计


我们以串联电压开关型D类功率放大器为例，如图1. 37所示，该图与图1．36实际是等效的，所不同的是图1．36中的负载Rl可看作变压器次级换能器在谐振时的纯阻反映到变压器初级的电阻。BG1与BG2为两个参数基本相同的晶体管，LC串联回路对工作频率fo谐振。
假如激励信号是频率为fo的正弦波，在正半周时，BG1饱和导通，BG2截止；负半周时BG1截止，BG2饱和导通。图1．38为其电压、电流波形。
当BG1饱和导通时，p点电压为电源电压vcc减去BG1的饱和压降vcs。当BG2饱和导通时，p点电压则为BG2的饱和压降vcs,两管参数基本相同，故vcs1=vcs2=vcs且Up为矩形波。
经过LC串联谐振回路选频滤波后．在负载电阻Rl．上就可得到频率为fo的正弦波电压ul，完成其放大功能。
由于两管轮流导通处于开关工作状态，up为矩形波，故称为电压开关型，且输出的谐波是三次，所以输出波形较好。
根据周期性对称方波谐波表示式：
式中Upm是方波振幅，ωo是基波角频率，在D类开关电路中
当LC回路谐振于fo时，在RL上的基波电压幅度为
所以RL上的有效值电压为
放大器的输出功率：
又因
这里IA为基波电流的有效值，其峰值为
所以流过晶体管的直流分量ICO为
电源输入功率为：
放大器的效率η为：
可见，当晶体管的饱和压降vcS愈小，则放大器的效率愈高，若VCS→0则η→100%。以上是在 电感、电容、晶体管都不计损耗的理想情况下得到的结果，实际上是有损耗的。其损耗主要存在着两类，在高频运用时，其晶体管内部损耗更不容忽视的。

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