F級擴增是一種完善的技術(shù)，它使用諧波調(diào)整來提高放大器的性能。在F類放大器中，將奇數(shù)諧波添加到收集器電壓中，以將其塑造為方波。理想情況下，收集器電流包含基本甚至諧波。

F級F級放大器（也稱為F -1類放大器）交換了這些波形的形狀。收集器電流是方波。收集器電壓是半鼻涕。在本文中，我們將研究該家族中簡單的成員：f級F放大器具有第二諧音峰值（圖1）。

第二諧波峰值逆F級放大器。

圖1。第二諧波峰級F -1放大器。

如您所見，該電路與第三諧波峰級F放大器相同。區(qū)別在于紫色中顯示的諧振電路 - 在F級放大器中，它將調(diào)整為第三個諧波而不是第二個諧波。

F級F級波形

理想反向F放大器的收集器波形如圖2所示。實際上，我們將僅實現(xiàn)這些波形的近似值。

收集器電壓和電流波形，用于理想的逆F級放大器。

圖2。理想的反向f放大器中的集電極電壓（頂部）和電流（底部）波形。

在上圖中，當(dāng)電流高時，晶體管的電壓為零。理想的F類放大器也是如此（圖3）。

理想的F類放大器收集器波形。

圖3。理想的F級放大器中的收集器電壓（頂部）和電流（底部）波形。

在這兩種情況下，目標(biāo)都是通過盡可能降低電流 - 電壓產(chǎn)品來提高放大器的效率和輸出功率。

我們知道，F(xiàn)級放大器通過添加奇數(shù)諧波組件在圖3的頂部看到的方波電壓。為了產(chǎn)生方波收集器電流，F(xiàn)級F放大器只需在晶體管輸入處使用方波驅(qū)動信號即可。但是，它如何將收集器電壓塑造成我們在圖2中看到的半絲體？讓我們找出答案。

塑造電壓波形

我們將從考慮一些未形狀的波形開始。如果我們從圖1中刪除L 2 -C 2諧波諧振器，則剩下的本質(zhì)上是單軌道B類放大器（圖4）。

單班級級B級舞臺。

圖4。單班級B級階段。

由于沒有諧波，B級階段的收集器電壓是偏置正弦曲線。圖5中說明了這一點，以及理想的收集器電流。

理想的B類收集器電壓和電流波形。

圖5。理想B級階段的收集器電流（頂部）和電壓（底部）。

我們的目標(biāo)是將此電壓波形塑造成半絲波。為了簡化分析，我們將在電壓波形的槽中設(shè)置時間來源。這會產(chǎn)生圖6中的波形。

B級電流和電壓波形以調(diào)整后的時間來源獲得。

圖6。B類電流和電壓波形通過調(diào)整后的原點獲得。

在這種情況下，收集器電壓可以表示為：

$$ v_b = v_ {cc}?-?a_1 \ cos（\ omega_0 t）$$等式1。

圖6中的電壓波形對應(yīng)于秋千條件（A 1 = V CC）?？紤]到這一點，請考慮定義為：

$$ v_2=a_2 \ cos（2 \ omega_0 t）$$

等式2。

如果我們將v 2添加到V b，則新的收集器電壓可以：

$$ \ begin {eqnarray} v_ {f}＆=＆v_ {cc}-a_1 \ cos（\ omega_0 t）?+?a_2 \ cos（2 \ omega_0 t） v_ {cc}?-?a_1 \ big（\ cos（\ omega_0 t）-x \ times \ cos（2 \ omega_0 t）\ big）\ end {eqnarray} $$等式3。

其中x定義為第二諧波分量與基本組件的比率（x = a 2 / a 1）。

圖7繪制V B，V 2和V F的1 = V CC = 1 V和A 2 = 0.2 V（x = 0.2）。

他在B類階段（紅色），第二諧波組件（洋紅色）和通過添加第二諧波分量（藍色）獲得的復(fù)合波形的收集器電壓波形。

圖7。B類階段（紅色），第二諧波分量（洋紅色）和通過添加第二諧波分量（藍色）獲得的復(fù)合波形的收集器電壓波形。

請注意，選擇基本和第二諧波之間的相位差，以使V B的峰和槽與第二諧波波形的峰保持一致（V 2）。

考慮在t = t /2時V B的峰值點。在此瞬間，等式3簡化為V CC + A 1 + A 2。兩個交流項都是正的，它升高了復(fù)合（ V f ）波形的峰，從而超過原始信號的峰（v b）。

在諸如t = 0之類的點，等式3減少到V CC - A 1 + A 2。由于AC術(shù)語在這一點上具有相反的極性，因此它們的效果彼此否定。結(jié)果是t = 0附近的平均復(fù)合波形。

這表明具有適當(dāng)相位的第二個諧波可以提高電壓波形的峰并使其槽扁平。由于電壓波的槽對應(yīng)于收集器電流的峰值，因此可以減少晶體管內(nèi)的功率損失。

上面的討論表明，結(jié)合第二個諧波會產(chǎn)生大約半明肌的復(fù)合波形。在我們繼續(xù)前進之前，請注意，雖然原始信號從0到2 V cc波動，但復(fù)合波形從0.2 V到2 V cc + 0.2 = 2.2 V.我們通過設(shè)置適當(dāng)?shù)闹祵⑤^低的電壓擺動極限恢復(fù)到地面對于1和2。

選擇適量的第二次諧波組件

圖8說明了如果我們合并了第二諧波分量的不同值，總電壓波形（V F ）如何變化。

通過添加A1 = VCC = 1 V和X的第二諧波組件獲得的復(fù)合波形從0到0.4。

圖8。通過添加1 = V cc = 1 V和x的第二諧波分量獲得的復(fù)合波形從0到0.4。

隨著x （ 2與1的比率）從0.1增加到約0.3，在其谷附近的總電壓變得更平坦。當(dāng)x超過0.3時，波形出現(xiàn)了一些波紋?；诖?，第二諧波組件的值是多少？

首先，我們需要定義“”。我們可以使用兩種不同的標(biāo)準(zhǔn)：

產(chǎn)生平坦的電壓波形。

產(chǎn)生效率。

當(dāng)收集器電流高時，種方法使收集器電壓盡可能低。但是，事實證明，該波形不會產(chǎn)生效率，為此，我們需要少量的漣漪。

下面概述了產(chǎn)生平坦和效率波形的條件。我們暫時將繞過詳細(xì)的數(shù)學(xué)分析。

當(dāng)以下情況下，收集器電壓是平坦的。

$$ \ frac {a_2} {a_1}=\ frac {1} {4} $$等式4。

在這種情況下，將收集器電壓等同于零，我們從供應(yīng)電壓方面獲得了1和2的：

$$ a_1=\ frac {4} {3} v_ {cc} \ quad \ text {and} \ quad a_2?=?=?\ frac {1} {3} v_ {cc} $$等式5。

同時，達到了效率：

$$ \ frac {a_2} {a_1}=\ frac {1} {2 \ sqrt {2}}}\0.3536 $$等式6。

使收集器電壓保持在地面上，會導(dǎo)致以下關(guān)系：

$$ a_1= sqrt {2}\ times v_ {cc} \ quad \ text {and} \ quad a_2= 0.5 v_ = 0.5 v_ {cc} $$等式7。

圖9繪制了平坦和效率的收集器電壓。

X = 0（紅色），平坦（藍色）和效率（綠色）獲得的收集器電壓波形。

圖9。X = 0（紅色），平坦（藍色）和效率（綠色）情況的收集器電壓波形。

請注意，將第二次諧波電壓引入收集器電壓波形如何產(chǎn)生大約半螺絲體。

總結(jié)

F級F級放大器試圖通過使用方波收集器電流并將收集器電壓塑造成半絲體，以地減少功率損失。在第二次諧波峰放大器的情況下，通過結(jié)合第二諧波成分，產(chǎn)生了半螺旋形狀（或至少近似）。我們將在下一篇文章中更詳細(xì)地研究此配置并得出其設(shè)計方程式。