REZONANSOWE WZMACNIACZE
MOCY WIELKIEJ
CZĘSTOTLIWOŚCI
• Zasada pracy i ogólne
własności
rezonansowych
wzmacniaczy mocy
klasy C
• Zależności
energetyczne w
układzie
• Wnioski wynikające z
analizy pracy
wzmacniacza klasy C
• Wpływ
częstotliwości
sygnału sterującego
na pracę
wzmacniacza w
klasie C
• Rozwiązania
układowe
wzmacniaczy klasy
C
• Rezonansowe
wzmacniacze w.cz.
klasy D i klasy E
+
-
u
i
u
S
u
t
i
U
BB
0
u
O
+
-
C
L
element
wzmacniaj cy
ą
R
L
u
i
O
i
S
U
CC
0
Rys. 1.1. Schemat blokowy wzmacniacza klasy C
t
U
om
u
t
O
i u
,
U
T
U
BB
u
S
i
O
g
i
u
m
O
S
= const
u
t
i
U
sm
2 0
2
3 2
t
t
I
om
0
2
3 2
2
u
t
S
U
T
U
BB
u
t
u
t U
S
i
BB
0
2
3 2
i
t
O
2
U
CC
u t
0
0'
0'
Rys. 1.2. Charakterystyka robocza i przebiegi czasowe w idealnym
wzmacniaczu rezonansowym klasy C
T
BB
sm
T
BB
sm
m
T
BB
sm
om
U
U
U
U
U
U
g
U
U
U
I
dla
0
dla
T
BB
sm
U
U
U
cos
m
sm
om
g
U
I
cos
1
Dla
t
cos
0
cos
t
U
U
u
U
t
U
U
u
om
CC
O
BB
sm
BB
S
CC
BB
S
sm
om
O
U
U
u
U
U
u
B
-
cos t
I
A
i
om
O
0
=
0
=
t
i
I
t
i
O
om
O
0
cos B
I
A
I
B
I
A
om
om
om
t
t
t
I
i
om
O
dla
0
dla
cos
cos
cos
1
sm
T
BB
U
U
U
cos
arc
I
I
i
I
I
I
I
I
I
I
k
k
k
k
k
I
dla k
O
CC
o
om
om
om
om
om
omk
om
om k
sin
cos
cos
sin cos
cos
sin
cos
cos
sin
cos
1
1
2
1 1
2
0
1
1
2
- współczynniki rozkładu impulsu kosinusoidalnego
k
g
1
1
0
- współczynnik kształtu
U
I
R
E
om
om
L
C
1
U
U
U
U
U
om
CC
om
om
Omin
30
60
90
120
150
180
0
1
2
0
3
4
5
6
g
1
1
0
0
01
.
05
.
04
.
03
.
02
.
0
04
.
08
.
01
.
12
.
2
16
.
g
1
C
AB
B
A
Rys. 1.3. Współczynniki rozkładu impulsu kosinusoidalnego
P
I U
I
U
L
om
om
om
CC
1
2
1
2
1
1
P
I U
I
U
D
CC
CC
om
CC
0
P
P
g
L
D
1
2
1
2
1
0
1
P
P
P
P
P
P
P
C
D
L
D
D
D
L
1
1
• moc wyjściowa
2
1
P
I U
L
om
CC
• moc dostarczona
2
2
0
P
I U
D
om
CC
• sprawność
05
1
, g
30
60
90
120
150
180
0
0
02
,
10
,
08
,
06
,
04
,
122
05
,
055
,
4
2
2
0
1
P
I U
C
om CC
dla =1
2
2
0
P
I U
D
om CC
2
1
P
I U
L
om CC
05
1
, g
Rys. 1.4. Zależność mocy i sprawności od kąta przepływu
Wnioski
• Przy stałej wartości szczytowej impulsu kosinusoidalnego prądu wyjściowego
oraz przy stałym współczynniku wykorzystania napięcia zasilającego , moc
wyjściowa rośnie, gdy kąt przepływu prądu wyjściowego rośnie
• Przy stałej wartości szczytowej impulsu prądu wyjściowego, moc dostarczona
rośnie, gdy kąt przepływu rośnie
• Przy stałej wartości współczynnika wykorzystania napięcia zasilania sprawność
wzmacniacza rośnie, gdy kąt przepływu maleje
• wymagania odnośnie dużej mocy wyjściowej i dużej sprawności są sprzeczne i w
warunkach rzeczywistych wymagany jest kompromis
W klasie A
0
1
1
05
1
,
g
W klasie B
/ 2
0
1
1
1
2
1
2
05
2
,
U
U
I
R
I R
om
CC
om
L
om
L
I
U
R
P
I
U
U
R
P
I
U
U
R
g
om
CC
L
L
om
CC
CC
L
D
om
CC
CC
L
1
1
2
2
0
2
1
2
1
2
2
2
2
2
1
2
2
4
• wzmacniacz w klasie C może być użyty jako k-krotny powielacz częstotliwości, czyli
wzmacniacz k-tej harmonicznej
opt
k
2
3
• obwód rezonansowy o impedancji Z zapewnia wyodrębnienie składowej podstawowej
i filtrację pozostałych harmonicznych
U
U
Z
k
I
Z
I
Q k
k
omk
om
o
omk
o
om
k
1
1
1
1
1
Zakres stosunkowo małych częstotliwości
u
CE
i
C
t
2
U
CC
2
2
i
i
C
B
,
i
C
i
B
i
B
i
B
i
C
i
C
S
S'
S''
S
S'
P
G
U
CEmin
Q
S''
u
BE
U
U
U
BE
bem
BB
max
t
Rys. 1.5. Charakterystyka robocza w polu charakterystyk kolektorowych tranzystora
Zakres średnich częstotliwości
T
t
2 2
op
op
90
270
180
0
02
,
04
,
08
,
06
,
1
i
C
u
i
BE
C
g
,
,
0
i
C
g
,
1
i
C
g
,
10
i
C
g
,
3
t
2
90
270
180
0
i
B
u
BE
i
B
g
,
3
i
B
g
,
,
03
i
B
g
,
1
1
i
B
g
,
0
i
B
g
,
3
02
,
04
,
06
,
08
,
Rys. 1.6. Przebiegi czasowe napięć i prądów tranzystora pracującego w klasie C, przy
różnych częstotliwościach roboczych
R
B
U
CC
a)
C
B
R
L
L
C
C
b
D
w cz
ł
. .
R
B
U
CC
C
B
R
L
L
C
C
b
D
w cz
ł
. .
b)
R
L
C
B
R
B
C
B
R
B
C
L
D
w cz
ł
. .
C
b
U
CC
c)
Rys. 1.7. Rezonansowe wzmacniacze klasy
C: a) wzmacniacz w konfiguracji OE,
b) wzmacniacz w konfiguracji OB,
c) wzmacniacz przeciwsobny
R
Ls
u
in
t
T 2
i
D1
u
DS1
0
0
0
T
t
U
DSmin
t
i
D2
u
DS2
0
0
t
t
I
m
U
DD
0
t
U
DSmin
i
L
C
L
u
DS1
u
DS2
U
DD
i
D1
i
D2
u
in
u
Ls
U
DSmin
I
m
I
m
U
DSmin
U
DD
u
in
M
1
M
2
i
L
b)
a)
Rys. 1.8. Wzmacniacz klasy D z komutacją napięcia:
a) stopień końcowy,
b) przebiegi czasowe w układzie
• Napięcie i prąd w obciążeniu
u
U
U
t
L
DD
DS
2
2
min
sin
i
U
U
R
t
L
DD
DS
Ls
2
2
min
sin
• Moc użyteczna
P
U
U
R
L
DD
DS
Ls
2
2
2
2
min
• Średnia wartość prądu dostarczonego z zasilacza
I
U
U
R
DD
DD
DS
Ls
2
2
2
min
• Moc dostarczona z zasilacza
P
U
U
U
R
D
DD
DS
DD
LS
2
2
2
min
• Sprawność wzmacniacza
P
P
U
U
L
D
DS
DD
1
2
min
R
Lr
u
in
t
T 2
i
D1
u
DS1
0
0
0
T
t
U
DSmin
U
U
DD
DS
min
t
i
D2
u
DS2
0
0
t
U
U
DD
DS
min
t
I
DD
I
DD
0
t
U
DSmin
U
U
DD
DS
min
u
L
C
L
L
1
u
DS1
u
DS2
U
DD
I
DD
i
D1
i
D2
u
in
u
in
u
L
M
1
M
2
a )
b)
Rys. 1.9. Wzmacniacz klasy D w.cz. z komutacją prądu:
a) stopień końcowy,
b) przebiegi czasowe w układzie
• Napięcie i prąd w obciążeniu
• Moc użyteczna
• Średnia wartość prądu dostarczonego z zasilacza
• Moc dostarczona z zasilacza
• Sprawność wzmacniacza
u
U
U
t
L
DD
DS
min
sin
i
U
U
R
t
L
DD
DS
Lr
min
sin
P
U
U
R
L
DD
DS
Lr
2
2
2
min
I
U
U
R
DD
DD
DS
Lr
2
2
min
P
U
U
U
R
D
DD
DD
DS
Lr
2
2
min
• Napięcie na dławiku w. cz.
u
U
U
t
DD
DS
1
2
1
min
sin
P
P
U
U
L
D
DS
DD
1
min
u
DS
u
in
I
DD
i
S
i
D
C
1
C
2
L
2
R
L
L
dł
D w cz
ł . .
U
DD
u
R
u
X
u
S
C
1
R
L
u
R
u
X
u
S
u
DS
U
CC
i
D
I
DD
L
dł
i
S
C
2
L
2
'
X
L
2
u
in
Klucz
zwarty
Klucz
rozwarty
t
2
t
I
DD
2
t
2
t
i
S
i
D
2
t
2
t
U
DSmax
u
DS
0
0
0
0
0
0
I
Dmax
i
C1
a)
b)
c)
i
C1
i
C1
r
DS
Rys. 1.10. Niesymetryczny wzmacniacz klasy E
z równoległym kondensatorem: a) stopień końcowy,
b) uproszczony model wzmacniacza, c) idealizowane
przebiegi czasowe w układzie
u
t
U
n
du
t
d
t
DS
DS
DS
t
n
2
0
0
2
n = 0, 1, ...
C
R
Q
Q
L
L
L
1
2
1
5447
1
081
4
,
,
C
Q
R
Q
L
L
L
2
1
1
111
17879
,
,
L
Q R
L
2
X
L
X
C
L
C
2
2
1
• maksymalny prąd tranzystora
I
I
I
D
DD
DD
max
,
2
4
2
1
28611
• maksymalne napięcie na tranzystorze
U
U
U
DS
DD
DS
max
min
,
,
3562
2562
• amplituda napięcia wyjściowego
U
U
U
Lm
DD
DS
4
4
2
min
• amplituda prądu wyjściowego
I
U
R
U
U
R
Lm
Lm
L
DD
DS
L
4
4
2
min
• moc wyjściowa
P
U I
U
U
R
L
Lm Lm
DD
DS
L
2
8
4
2
2
(
)
min
• prąd zasilania
I
U
U
R U
DD
DD
DS
L
DD
8
4
2
2
(
)
(
)
min
• sprawność wzmacniacza
1
2
3
1
2
3
1
2
2
2 3
A
U
U
A
A
A
DS
DD
min
/
A
Q
f t
f
1
082
11525
,
,
t
f
- czas opadania prądu drenu, przy wyłączaniu tranzystora
• moc zasilania
P
P
U
U
R
D
L
DD
DS
L
8
4
2
2
(
)
min
f
R C
R C
L
L
max
min
min
,
4
4
002922
2
2
1
1