功率放大器原理是什么?

高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，  
以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内  
的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。  
高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划  
分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器  
通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大  
器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或  
其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能  
量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出。  
在  “低频电子线路”课程中已知，放大器可以按照电流导通角的不同，  
将其分为甲、乙、丙三类工作状态。甲类放大器电流的流通角为360o，  
适用于小信号低功率放大。乙类放大器电流的流通角约等于  180o；丙  
类放大器电流的流通角则小于180o。乙类和丙类都适用于大功率工作。  
丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。高频功率放  
大器大多工作于丙类。但丙类放大器的电流波形失真太大，因而不能用于  
低频功率放大，只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于调  
谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。  
除了以上几种按电流流通角来分类的工作状态外，又有使电子器件工  
  作于开关状态的了类放大和戊类放大。丁类放大器的效率比丙类放大器的  
还高，理论上可达100％，但它的最高工作频率受到开关转换瞬间所产生的  
器件功耗(集电极耗散功率或阳极耗散功率）的限制。如果在电路上加以改进，  
使电子器件在通断转换瞬间的功耗尽量减小，则工作频率可以提高。这就是  
戊类放大器。  
我们已经知道，在低频放大电路中为了获得足够大的低频输出功率，必  
须采用低频功率放大器，而且低频功率放大器也是一种将直流电源提供的能  
量转换为交流输出的能量转换器。高频功率放大器和低频功率放大器的共同特  
点都是输出功率大和效率高，但二者的工作频率和相对频带宽度却相差很大，  
决定了他们之间有着本质的区别。低频功率放大器的工作频率低，但相对频带  
宽度却很宽。例如，自20至  20000  Hz，高低频率之比达  1000倍。因此它们都  
是采用无调谐负载，如电阻、变压器等。高频功率放大器的工作频率高（由几百  
kHz一直到几百、几千甚至几万MHz），但相对频带很窄。例如，调幅广播电台  
（535－1605  kHz的频段范围）的频带宽度为  10  kHz，如中心频率取为  1000  kHz，  
则相对频宽只相当于中心频率的百分之一。中心频率越高，则相对频宽越小。因此，  
高频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。由于这后一特点，使得这  
两种放大器所选用的工作状态不同：低频功率放大器可工作于甲类、甲乙类或  
  乙类（限于推挽电路）状态；高频功率放大器则一般都工作于丙类（某些特殊情  
况可工作于乙类）。近年来，宽频带发射机的各中间级还广泛采用一种新型的宽带  
高频功率放大器，它不采用选频网络作为负载回路，而是以频率响应很宽的传输  
线作负载。这样，它可以在很宽的范围内变换工作频率，而不必重新调谐。  
综上所述可见，高频功率放大器与低频功率放大器的共同之点是要求输出功率  
大，效率高；它们的不同之点则是二者的工作频率与相对频宽不同，因而负载网络  
和工作状态也不同。  
高频功率放大器的主要技术指标有：输出功率、效率、功率增益、带宽和谐波  
抑制度（或信号失真度）等。这几项指标要求是互相矛盾的，在设计放大器时应  
根据具体要求，突出一些指标，兼顾其他一些指标。例如实际中有些电路，防止干  
扰是主要矛盾，对谐波抑制度要求较高，而对带宽要求可适当降低等。  
功率放大器的效率是一个突出的问题，其效率的高低与放大器的工作状态有直接  
的关系。放大器的工作状态可分为甲类、乙类和丙类等。为了提高放大器的工作效率，  
它通常工作在乙类、丙类，即晶体管工作延伸到非线性区域。但这些工作状态下的  
放大器的输出电流与输出电压间存在很严重的非线性失真。低频功率放大器因其信号  
的频率覆盖系数大，不能采用谐振回路作负载，因此一般工作在甲类状态；采用推挽  
电路时可以工作在乙类。高频功率放大器因其信号的频率覆盖系数小，可以采用谐  
振回路作负载，故通常工作在丙类，通过谐振回路的选频功能，可以滤除放大器集  
电极电流中的谐波成分，选出基波分量从而基本消除了非线性失真。所以，高频功  
率放大器具有比低频功率放大器更高的效率。  
高频功率放大器因工作于大信号的非线性状态，不能用线性等效电路分析，  
工程上普遍采用解析近似分析方法——折线法来分析其工作原理和工作状态。  
这种分析方法的物理概念清楚，分析工作状态方便，但计算准确度较低。  
以上讨论的各类高频功率放大器中，窄带高频功率放大器：用于提供足够强的以  
载频为中心的窄带信号功率，或放大窄带已调信号或实现倍频的功能，通常工作  
于乙类、丙类状态。宽带高频功率放大器：用于对某些载波信号频率变化范围大得  
短波，超短波电台的中间各级放大级，以免对不同fc的繁琐调谐。通常工作于甲类状态。

利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。向负载提供信号功率的放大器，通常称为功率放大器。功率放大器工作时，信号电压和电流的幅度都比较大

功率放大器的电路原理  :  该电路采用了14脚封装的LM380作为放大器件，输入信号经音量控制电位器Rp(20kΩ)和22μF的耦合电容加到运放LM380的反相输入端(引脚6)，其同相输入端(引脚2)接地，引脚1外接10μF的滤波电容，以滤除高频纹波干扰，电路采用16V单电源供电，并在电源端(引脚14)到地之间外接470μF的去耦电容，其输出端(引脚8)到地之间有两个并联支路：一支路由2.7Ω电阻与0.1μF电容串联组成，用于提高电路的稳定性，滤除部分高频，防止产生高频自激振荡；另一支路由470μF的耦合电容Co和负载ZL(8Ω喇叭)组成，Co和ZL决定了电路的下限截止频率fL。

因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍，β是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流(或电压)是原先的β倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。经过不断的电流及电压放大，就完成了功率放大。

该电路是由前置输入级、中间级和输出级三部分组成的。
前置输入级是由集成运放1/4μPC324C组成的源级输出器，它具有输入阻抗较高而输出阻抗较低的特点。  中间级是由集成运放1/4μPC324C以及由R4、R5、R6；C4、C5、C6；Rw2、Rw3、组成的选频网络一起构成的电压并联负反馈式音调控制放大电路。它具有高低音提升或衰减功能。其工作原理如下：输入信号通过C4耦合，分两路输入运放，一路由R4、C4、Rw3输入到5反相端。集成运放B输出端经过R6、C5反馈到反相端，形成电压并联反馈；另一路由Rw2、C6、  R5、输入到反相端。