第3章 高頻功率放大電路習(xí)題解答gyx

1、習(xí) 題3.1 高頻功率放大器的主要作用是什么?應(yīng)對(duì)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(hào)或高頻已調(diào)波信號(hào)，將直流電能轉(zhuǎn)換成交流輸出功率。要求具有高效率和高功率輸出。3.2 為什么丙類諧振功率放大器要采用諧振回路作負(fù)載？若回路失諧將產(chǎn)生什么結(jié)果？若采用純電阻負(fù)載又將產(chǎn)生什么結(jié)果？答：因?yàn)楸愔C振功率放大器的集電極電流ic為電流脈沖，負(fù)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(xiǎn)。若采用純電阻負(fù)載則沒(méi)有連續(xù)的正弦波輸出。3.3 高頻功放的欠壓、臨界和過(guò)壓狀態(tài)是如何區(qū)分的？各有什么特點(diǎn)？答：根據(jù)集電極是否進(jìn)入飽和區(qū)來(lái)區(qū)分，當(dāng)集電極最

2、大點(diǎn)電流在臨界線右方時(shí)高頻功放工作于欠壓狀態(tài)，在臨界線上時(shí)高頻功放工作臨界狀態(tài)，在臨界線左方時(shí)高頻功放工作于過(guò)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，輸出電壓隨負(fù)載阻抗變化而變化，較少使用，但基極調(diào)幅時(shí)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(guò)壓狀態(tài)下，負(fù)載阻抗變化時(shí)，輸出電壓比較平穩(wěn)且幅值較大，在弱過(guò)壓時(shí)，效率可達(dá)最高，但輸出功率有所下降，發(fā)射機(jī)的中間級(jí)、集電極調(diào)幅級(jí)常采用過(guò)壓狀態(tài)。3.4 分析下列各種功放的工作狀態(tài)應(yīng)如何選擇？(1) 利用功放進(jìn)行振幅調(diào)制時(shí)，當(dāng)調(diào)制的音頻信號(hào)加到基極或集電極時(shí)，如何選擇功放的工作狀態(tài)？(2) 利用功放放大振幅調(diào)

3、制信號(hào)時(shí)，應(yīng)如何選擇功放的工作狀態(tài)？(3) 利用功放放大等幅度信號(hào)時(shí)，應(yīng)如何選擇功放的工作狀態(tài)？答：(1) 當(dāng)調(diào)制的音頻信號(hào)加到基極時(shí)，選擇欠壓狀態(tài)；加到集電極時(shí)，選擇過(guò)壓狀態(tài)。(2) 放大振幅調(diào)制信號(hào)時(shí)，選擇欠壓狀態(tài)。、(3) 放大等幅度信號(hào)時(shí)，選擇臨界狀態(tài)。3.5 兩個(gè)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(jié)果發(fā)現(xiàn)前者輸出功率無(wú)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(yīng)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(guò)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

4、功率，可以適當(dāng)增大負(fù)載或增大輸入信號(hào)。3.6 一諧振功放，原工作于臨界狀態(tài)，后來(lái)發(fā)現(xiàn)Po明顯下降，C反而增加，但VCC、Ucm和uBEmax均未改變（改為：VCC和uBEmax均未改變，而Ucm基本不變（因?yàn)榧词筓cm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(yīng)改變），問(wèn)此時(shí)功放工作于什么狀態(tài)？導(dǎo)通角增大還是減??？并分析性能變化的原因。答：工作于過(guò)壓狀態(tài)（由于Ucm基本不變，故功率減小時(shí)，只可能負(fù)載增大，此時(shí)導(dǎo)通角不變）；導(dǎo)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(dāng)C=60%時(shí)，試計(jì)算管耗PC

5、和平均分量Ic0的值；(2) 若保持Po不變，將C提高到80%，試問(wèn)管耗PC減小多少？解：(1) 當(dāng)C=60%時(shí)，PD=P0C=60=100W 0.6PC=PD-P0=100-60=40WIC0=PD100=8A VCC12.5(2) 若保持Po不變，將C提高到80%PD=P0C=60=75W 0.8PC=PD-P0=75-60=15W3.8 諧振功率放大器電路如圖3.1(c)所示，晶體管的理想化轉(zhuǎn)移特性如題3.8圖所示。已知：VBB=0.2V，ui=1.1cos(t)V，回路調(diào)諧在輸入信號(hào)頻率上，試在轉(zhuǎn)移特性上畫(huà)出輸入電壓和集電極電流波形，并求出電流導(dǎo)通角及Ic0、Ic1m、Ic2m的大小。

6、BE題3.8圖解：由uBE=VBB+ui=0.2+1.1costV，可作出它的波形如圖(2)所示。 根據(jù)uBE及轉(zhuǎn)移特性，在圖中可作出iC的波形如題圖3.8(s)。由于t=0時(shí)，uBE=uBEmax=(0.2+1.1)V=1.3V,則iCmax=0.7A。因?yàn)閁imcos=UBE(on)-VBB，所以cos=UBE(on)-VBBUim=0.6-0.2=0.364,則得 1.1=69 題3.8(s)圖由于0(69)=0.249，1(69)=0.432，2(69)=0.269，則Ic0=0(69)iCmax=0.2490.7=0.174AIc1m=1(69)iCmax=0.4320.7=0.30

7、2AIc2m=2(69)iCmax=0.2690.7=0.188A3.9 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=53，設(shè)集電極電流為余弦脈沖，即iCmaxcostui>0i= C 0u0i試求電源供給功率PD，集電極效率C。 解：=90 ，0=0.319，1=0.5P0=1ReIc21mIc1m=22P025=0.434A Re53iCmax=Ic1m1=0.434=0.868A 0.5IC0=iCmax0=0.8680.319=0.277APD=VCCIC0=240.277=6.65WC=P05=75% PD6.653.10 已

8、知集電極電流余弦脈沖iCmax=100mA，試求通角=120，=70時(shí)集電極電流的直流分量Ic0和基波分量Ic1m；若Ucm=0.95VCC，求出兩種情況下放大器的效率各為多少？解 (1) =120，0()=0.406，1()=0.536Ic0=0.406100=40.6mA,Ic1m=0.536100=53.6mA1()Ucm10.536c=1=0.95=62.7%20()Vcc20.406(2) =70，0()=0.253，1()=0.436Ic0=0.253100=25.3mA,Ic1m=0.436100=43.6mA10.4360.95=81.9%20.253c=3.11 已知諧振功率

9、放大器的VCC=24V，IC0=250mA，Po=5W，Ucm=0.9VCC，試求該放大器的PD、PC、C以及Ic1m、iCmax、。解： PD=IC0VCC=0.2524=6WPC=PD-Po=6-5=1WC=Ic1m=Po5=83.3%PD62Po25=0.463AUcm0.924g1()=2CiCmax=VCC1=20.833=1.85,=50? Ucm0.9IC00.25=1.37A 0()0.1833.12 試畫(huà)一高頻功率放大器的實(shí)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(jí)互感耦合。解：（

10、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(luò)等方面，分析這些電路的特點(diǎn)。題3.13圖解：(a) V1、V2集電極均采用串聯(lián)饋電方式，基極采用自給偏壓電路，V1利用高頻扼圈中固有直流電阻來(lái)獲得反向偏置電壓，而V2利用RB獲得反向偏置電壓。輸入端采用L型濾波匹配網(wǎng)絡(luò)，輸出端采用型濾波匹配網(wǎng)絡(luò)。(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LB中的直流電阻產(chǎn)生很小的負(fù)偏壓，輸出端由L2C3，C3C4C5構(gòu)成L型和T型濾波匹配網(wǎng)絡(luò)，調(diào)節(jié)C3C4和C5使得外接50歐負(fù)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C1、C2、L1、

11、C6構(gòu)成T和L型濾波匹配網(wǎng)絡(luò)， C1用來(lái)調(diào)匹配，C2用來(lái)調(diào)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rA=8，若放大器要求Re=80，求L和C。LCArA題3.14圖解：先將L、CA等效為電感LA，則LA、C組成L形網(wǎng)絡(luò)，如題3.14(s)圖所示。由圖可得Qe=3 rA由圖又可得Qe=LA/rA，所以可得38=1.9110-6H=1.91H6221011'=LA 1+2=1.91H 1+2=2.122HLA3QeLA=C=2QerA題3.14(s)圖11=298710-12F=2987pF62-6

12、'(2210)2.12210LA因?yàn)長(zhǎng)A=L-L=LA+1，所以 CA11-6=1.9110+2CA(22106)250010-12=14.5910-6H=14.59H3.15 一諧振功率放大器，要求工作在臨界狀態(tài)。已知VCC=20V，Po=0.5W，RL=50，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(luò)作為輸出濾波匹配網(wǎng)絡(luò)，試計(jì)算該網(wǎng)絡(luò)的元件值。 解：放大器工作在臨界狀態(tài)要求諧振阻抗Re等于2Ucm(0.9520)2Re=3612Po20.5RLe由于Re>RL，需采用低阻變高阻網(wǎng)絡(luò)，所以Qe=L=2.494QeRL=題3.15(s)圖2.49450=1.

13、98610-6H=1.986H62101011L'=L 1+2=1.986H 1+=2.31H22.494Qe11C=2=11010-12F=110pF62-6L'(21010)2.31103.16 已知實(shí)際負(fù)載RL=50，諧振功率放大器要求的最佳負(fù)載電阻Re=121，工作頻率f=30MHz，試計(jì)算題3.16圖所示型輸出濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的元件值，取'=2。 中間變換阻抗RLRLRLe題3.16圖e題3.16(s)圖解：將題3.16圖拆成兩個(gè)L型電路，如題3.16(s)圖所示。由此可得Qe2=Qe1=4.9=7.71C2=Qe24.9=52010-12F=520pF6RL230105011'=C2 1+2=520pFC21+=542pF 2Q4.