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文檔簡介
1、2.3解: 設放大電路的選頻電路由簡單LC并聯(lián)回路構成.則LC回路諧振頻率465kHz,為滿足帶寬要求,回路的品質因數(shù)應為 此回路諧振電阻為 (k) 改為 (k)回路未接電阻時固有諧振電阻為 (k)改為 (k)因此需并聯(lián)電阻為 (k)改為 (k)2.4 解:為計算簡化,這里與電容的容抗之比 較大,可采用部分接入法公式 電感 接入系數(shù) P= 在兩端等效為 電感固有品質因數(shù)50,對應的固有諧振電阻 端等效電阻為 有載品質因數(shù)習 題3.1 高頻功率放大器的主要作用是什么?應對它提出哪些主要要求?答:高頻功率放大器的主要作用是放大高頻信號或高頻已調波信號,將直流電能轉換成交流輸出功率。要求具有高效率和
2、高功率輸出。3.2 為什么丙類諧振功率放大器要采用諧振回路作負載?若回路失諧將產生什么結果?若采用純電阻負載又將產生什么結果?答:因為丙類諧振功率放大器的集電極電流ic為電流脈沖,負載必須具有濾波功能,否則不能獲得正弦波輸出。若回路失諧集電極管耗增大,功率管有損壞的危險。若采用純電阻負載則沒有連續(xù)的正弦波輸出。3.3 高頻功放的欠壓、臨界和過壓狀態(tài)是如何區(qū)分的?各有什么特點?答:根據(jù)集電極是否進入飽和區(qū)來區(qū)分,當集電極最大點電流在臨界線右方時高頻功放工作于欠壓狀態(tài),在臨界線上時高頻功放工作臨界狀態(tài),在臨界線左方時高頻功放工作于過壓狀態(tài)。欠壓狀態(tài)的功率和效率都比較低,集電極耗散功率也較大,輸出電
3、壓隨負載阻抗變化而變化,較少使用,但基極調幅時要使用欠壓狀態(tài)。臨界狀態(tài)輸出功率大,管子損耗小,放大器的效率也較高。過壓狀態(tài)下,負載阻抗變化時,輸出電壓比較平穩(wěn)且幅值較大,在弱過壓時,效率可達最高,但輸出功率有所下降,發(fā)射機的中間級、集電極調幅級常采用過壓狀態(tài)。3.4 分析下列各種功放的工作狀態(tài)應如何選擇?(1) 利用功放進行振幅調制時,當調制的音頻信號加到基極或集電極時,如何選擇功放的工作狀態(tài)?(2) 利用功放放大振幅調制信號時,應如何選擇功放的工作狀態(tài)?(3) 利用功放放大等幅度信號時,應如何選擇功放的工作狀態(tài)?答:(1) 當調制的音頻信號加到基極時,選擇欠壓狀態(tài);加到集電極時,選擇過壓狀態(tài)
4、。(2) 放大振幅調制信號時,選擇欠壓狀態(tài)。、(3) 放大等幅度信號時,選擇臨界狀態(tài)。3.5 兩個參數(shù)完全相同的諧振功放,輸出功率Po分別為1W和0.6W,為了增大輸出功率,將VCC提高。結果發(fā)現(xiàn)前者輸出功率無明顯加大,后者輸出功率明顯增大,試分析原因。若要增大前者的輸出功率,應采取什么措施?答:前者工作于欠壓狀態(tài),故輸出功率基本不隨VCC變化;而后者工作于過壓狀態(tài),輸出功率隨VCC明顯變化。在欠壓狀態(tài),要增大功放的輸出功率,可以適當增大負載或增大輸入信號。3.6 一諧振功放,原工作于臨界狀態(tài),后來發(fā)現(xiàn)Po明顯下降,hC反而增加,但VCC、Ucm和uBEmax均未改變(改為:VCC和uBEma
5、x均未改變,而Ucm基本不變(因為即使Ucm變化很小,工作狀態(tài)也可能改變,如果Ucm不變,則Uce不變,故工作狀態(tài)不應改變),問此時功放工作于什么狀態(tài)?導通角增大還是減???并分析性能變化的原因。答:工作于過壓狀態(tài)(由于Ucm基本不變,故功率減小時,只可能負載增大,此時導通角不變);導通角不變3.7 某諧振功率放大器,工作頻率f =520MHz,輸出功率Po=60W,VCC=12.5V。(1) 當hC=60%時,試計算管耗PC和平均分量的值;(2) 若保持Po不變,將hC提高到80%,試問管耗PC減小多少?解:(1) 當hC=60%時, (2) 若保持Po不變,將hC提高到80%3.8 諧振功率
6、放大器電路如圖3.1(c)所示,晶體管的理想化轉移特性如題3.8圖所示。已知:,回路調諧在輸入信號頻率上,試在轉移特性上畫出輸入電壓和集電極電流波形,并求出電流導通角及、的大小。題3.8圖解:由,可作出它的波形如圖(2)所示。根據(jù)uBE及轉移特性,在圖中可作出iC的波形如題圖3.8(s)。由于t=0時,則。因為,所以則得題3.8(s)圖由于,則3.9 諧振功率放大器工作在欠壓區(qū),要求輸出功率Po=5W。已知VCC=24V,VBB= VBZ,Re=53W,設集電極電流為余弦脈沖,即 試求電源供給功率PD,集電極效率hC。解:,3.10 已知集電極電流余弦脈沖,試求通角,時集電極電流的直流分量和基
7、波分量;若,求出兩種情況下放大器的效率各為多少?解(1) ,(2) ,3.11 已知諧振功率放大器的,試求該放大器的、以及、。解: 3.12 試畫一高頻功率放大器的實際電路,要求:(1) 采用PNP型晶體管,發(fā)射極直接接地;(2) 集電極并聯(lián)饋電,與諧振回路抽頭連接;(3) 基極串聯(lián)饋電,自偏壓,與前級互感耦合。解:(略)3.13 諧振功率放大器電路如題3.13圖所示,試從饋電方式,基極偏置和濾波匹配網(wǎng)絡等方面,分析這些電路的特點。題3.13圖解:(a) 、集電極均采用串聯(lián)饋電方式,基極采用自給偏壓電路,利用高頻扼圈中固有直流電阻來獲得反向偏置電壓,而利用獲得反向偏置電壓。輸入端采用
8、L型濾波匹配網(wǎng)絡,輸出端采用型濾波匹配網(wǎng)絡。(b) 集電極采用并聯(lián)饋電方式,基極采用自給偏壓電路,由高頻扼流圈中的直流電阻產生很小的負偏壓,輸出端由,構成型和型濾波匹配網(wǎng)絡,調節(jié)和使得外接50歐負載電阻在工作頻率上變換為放大器所要求的匹配電阻,輸入端由、構成和型濾波匹配網(wǎng)絡, 用來調匹配,用來調諧振。3.14 某諧振功率放大器輸出電路的交流通路如圖T3.3所示。工作頻率為2 MHz,已知天線等效電容CA=500pF,等效電阻,若放大器要求,求和。題3.14圖解:先將、等效為電感,則、組成形網(wǎng)絡,如題3.14(s)圖所示。由圖可得由圖又可得,所以可得題3.14(s)圖因為,所以3.15
9、 一諧振功率放大器,要求工作在臨界狀態(tài)。已知,集電極電壓利用系數(shù)為0.95,工作頻率為10 MHz。用L型網(wǎng)絡作為輸出濾波匹配網(wǎng)絡,試計算該網(wǎng)絡的元件值。解:放大器工作在臨界狀態(tài)要求諧振阻抗等于題3.15(s)圖由于>,需采用低阻變高阻網(wǎng)絡,所以3.16 已知實際負載,諧振功率放大器要求的最佳負載電阻,工作頻率,試計算題3.16圖所示p型輸出濾波匹配網(wǎng)絡的元件值,取中間變換阻抗。題3.16(s)圖題3.16圖 解:將題3.16圖拆成兩個L型電路,如題3.16(s)圖所示。由此可得參考答案4.1答:(a) 同名端標于二次側線圈的下端 (b) 同名端標于二次側線的圈下端(c) 同名端標于二次
10、側線圈的上端·4.24.3答:(a)構成正反饋(b)構成三點式·4.4 (a)不能 (b)不能 (c)可能4.5 同名端標于二次側線圈的下端,4.6 (2)耦合,隔直,旁路(3)不能,不滿足三點式條件(4)4.7(1)1、5為同名端(2)(3)影響反饋系數(shù)F;影響Q;L23增大:F增大Q減?。?)C1:旁路,基極交流接地;C2:耦合,隔直;C2:對振蕩沒有直接影響;C1:去掉后,信號經電阻衰減可能無法滿足幅度平衡條件,C1不應去掉。(5),4.8 (1)旁路、耦合(2),(3)耦合,阻抗變換4.9 (1)高頻扼流(3)(4)振蕩頻率4.10(1)高頻扼流(3)(4)克拉潑振
11、蕩器4.11(2)(3)不能(4)可以4.12(a)不能(b)則可能(c)則可能(d)則可能4.13能;1MHz;不能,;4.14;換成1M時,LC回路為電感,不能起振 4.15 (1)4MHz;(2);(3)并聯(lián)型晶體振蕩器,微調振蕩頻率5章習題解答5.1 已知普通雙邊帶調幅(AM)信號電壓,試畫出其時域波形圖以及頻譜圖,并求其帶寬。 解:該AM調幅波的時域波形見題解圖5.1(a);(注:為便于觀察,這里設載頻為20kHz)頻譜圖見題解圖5.1(b);由(b)圖見:該調幅波的帶寬: (a) (b)題解圖5.1t5.2 已知調幅波表達式:,試求其調幅系數(shù)及帶寬,畫出該調幅波的時域波形和頻譜圖。
12、 解: 調幅系數(shù): 帶寬: 根據(jù)表達式所畫時域波形圖見題解圖5.2(a);(注:為便于觀察,這里設載頻為30kHz)。頻譜圖題解圖5.2(b)。(a) (b)題解圖5.2t5.3 已知調制信號,載波,且假設比例常數(shù)。試寫出普通雙邊帶調幅波的表達式;求其帶寬。 解:普通雙邊帶調幅波的表達式如下: 而調幅波帶寬為:(a) (b)題5.4圖5.4 題5.4圖的(a)和(b)分別示意的是調制信號和載波的頻譜圖,試分別畫出普通雙邊帶(AM)調幅波、抑制載波的雙邊帶(DSB)調幅波以及上邊帶(SSB)調幅波的頻譜圖。題解圖5.3解:相應的AM、DSB、SSB(上邊帶)信號頻譜見題解圖5.3。5.5 已知調
13、幅波表達式, 假設比例常數(shù)。試求該調幅波的載波振幅、調制信號頻率、調幅系數(shù)和帶寬。 解: 解析所給調幅波表達式可得:; 5.6 已知調幅波表達式,試畫出其波形和頻譜圖,求出頻帶寬度。若已知,試求載波功率、邊頻功率、調幅波在調制信號一周期內平均總功率。 解:該AM調幅波的時域波形見題解圖5.4(a);頻譜圖見題解圖5.4(b)。 (a) (b)題解圖5.4帶寬: ;載波功率: ; 邊帶功率:;總功率: 5.7 假設調制信號電壓,載波,試分別畫出:兩者的疊加波;普通雙邊帶調幅波;抑制載波的雙邊帶調幅波的時域波形。解:畫時域波形略。(a) (b) (c)題解圖5.55.8 已知AM調幅波的頻譜題5.
14、8圖所示,試寫出信號的時域數(shù)學表達式。題5.8圖解:可以從題5.8圖中讀出以下參數(shù): ; ;5.9 試分別畫出下列電壓表達式對應的時域波形和頻譜圖,并說明它們分別是哪一種調幅信號。(假設)(1);(2);(3); 解:各自的時域波形見題解圖5.6(a)(b)(c)所示。(a) (b) (c)題解圖5.6題圖5.105.10 已知題圖5.10示意的模擬乘法器的乘積系數(shù),載波,調制信號,試畫出輸出調幅波的頻譜圖,并求其頻帶寬度。 解: 其頻譜如題解圖5.4所示。由該圖可見: 題解圖5.45.11 二極管平衡相乘器如題5.11圖(a)和(b)所示,其中為大信號,為小信號(即),使兩只性能完全相同的二
15、極管工作在受控制的開關狀態(tài)下。(注:假設兩只二極管導通時的正向導通電阻,截止時的反向電阻趨于無窮大)(1)試寫出兩電路輸出電壓的表達式。(a) (b)題5.11圖(2)問它們能否實現(xiàn)調幅?解:(1)分析(a)圖得:; 分析(b)圖得:; (2)將和代入(a)圖或(b)圖的輸出電壓的得式,且將開關函數(shù)用傅里葉級數(shù)展開并代入可得: 由該式可見,含有載頻以及上下邊頻分量,(a)電路可以實現(xiàn)調幅。由該式可見,未含有上下邊頻分量,(b)電路無法實現(xiàn)調幅。題5.12圖 題解圖5.12 5.12 二極管環(huán)形相乘器如題5.12圖所示,其中為大信號, 為小信號(即),使四只性能完全相同的二極管工作在受控制的開關
16、狀態(tài)下,試寫出輸出電壓的表達式并分析其含有的頻率成分。(注:假設四只二極管導通時的正向導通電阻,截止時的反向電阻趨于無窮大)。解:因該電路可以人為視作由兩個二極管調制器組成(參見題解圖5.12)因此,由此可得:由左圖:由右圖:由該式可見,輸出電壓中含有等分量。5.13 二極管構成的電路如題5.13圖(a)(b)所示,其中為大信號, 為小信號(即),使兩只性能完全相同的二極管工作在受控制的開關狀態(tài)下,試分析兩電路輸出電壓中的頻譜成分,說明它們是否具有相乘功能?(注:假設幾只二極管導通時的正向導通電阻,截止時的反向電阻趨于無窮大)(a) (b)題5.13圖解:分析(a)圖得:; 由此可見(a)電路
17、含有和等頻率成分,具有相乘器功能。 分析(b)圖得:; 由此可見(b)電路沒有相乘器功能。5.14 題5.14圖所示原理方框中,已知,調制信號頻譜如圖,其頻率取值范圍為(),試畫圖說明其頻譜搬移過程,并說明總輸出信號是哪種調幅信號。 題5.14圖解:分析各部件功能可得a、b、c、d、e、f各點頻譜如題解圖5.6所示。題解圖5.6fa點信號頻譜ffc1b點信號頻譜fc1fc點信號頻譜fd點信號頻譜fc2fe點信號頻譜f點信號頻譜載頻為fc2=20MHz的SSB(上邊帶 )信號5.15 已知理想模擬相乘器中的乘積系數(shù),若兩輸入信號分別為:,。試寫出相乘器輸出電壓表達式,說明如果該相乘器后面再接一低
18、通濾波器,問它將實現(xiàn)何種功能? 解:(1)相乘器輸出信號表達式為:(2)低通濾波器(假設其通帶范圍內的傳遞函數(shù)為1)的輸出信號為:可見,它實現(xiàn)了AM調幅波的解調。5.16 二極管峰值包絡檢波電路如題5.16圖所示,已知輸入調幅波的中心載頻,單音調制信號頻率,調幅系數(shù),直流負載電阻,試決定濾波電容的大小,并求出檢波器的輸入電阻。 題5.16圖解:由式5.48示意的無惰性失真和頻率失真條件可得電容C的取值域為:即: 得: 輸入電阻:5.17 二極管峰值包絡檢波電路如題5.17圖所示,已知輸入調幅信號電壓為:(1)試問該電路會不會產生惰性失真和負峰切割失真?(2)如果檢波效率,試按對應關系畫出A、B、C各點電壓的時域波形,并標出電壓的大小。 題5.17圖解:(1)先求調幅系數(shù): 其中:; 又無惰性失真條件為:其中:顯然,滿足無惰性失真的條件。低頻交流負載電阻: 而直流負載電阻: ;而,顯然不滿足的無底部切割失真條件。 (2)A、B、C各點波形由題解圖5.7示意。 題解圖5.7 A、B、C各點波形5.18 二極管峰值包絡檢波電路如題5.18圖所示,已知調制信號頻率,載波頻率,最大調幅系數(shù),要求電路不產生惰性失真和負峰切割失真,試求滿足上述要求的和的值。 題5
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