南郵模擬電子第8章功率放大電路習(xí)題答案

1、習(xí)題1.設(shè)2AX81的IcM=200mA,Pcm=200mW,U（br）ceo=15V;3AD6的Pcm=10W（力口散熱板），Icm=2A,U（br）ceo=24V。求它們在變壓器耦合單管甲類功放中的最佳交流負(fù)載電阻值。解：當(dāng)靜態(tài)工作點(diǎn)Q確定后，適當(dāng)選取交流負(fù)載電阻值RL,使Q點(diǎn)位于交流負(fù)載線位于放大區(qū)部分的中點(diǎn)，則可輸出最大不失真功率，此時的RL稱為最佳交流負(fù)載電阻。忽略三極管的飽和壓降和截止區(qū)，則有UCC=ICQRLoCM一 2同時應(yīng)滿足以下限制：UCCICQ<PCM,UCCeU(br)ceo,ICQCCCQCMCCCQ2(1)對2AX81而言，應(yīng)滿足UCCICQ<200mW

2、,UCC<7.5V,ICQE100mA。取QrV»QV»QUCCICQ=20cmw。7.5當(dāng)UCC=7.5V時，ICQ=26.7mA,此時RL最大，R.max)=0.28kQ；()26.72當(dāng)ICQ=100mA,UCC=2V時，此時Rl最小，口.同=0.02kQ；故最佳交流負(fù)載電阻值RL為：0.02kG0.28kC。(2)對3AD6而言，應(yīng)滿足UCCICQ<10W,UCCW12V,ICQW1A。取QQQUCCICQ=10W。CCCQ12當(dāng)UCC=12V時，ICQ=0.83A,此時RL最大，RL(max)=八"=口碗口；0.83，_10當(dāng)ICQ=1A時，

3、UCC=10V,此時Rl最小，RL(min)=T=10G;故最佳交流負(fù)載電阻值RL為：10G14.46C。2.圖題8-2為理想乙類互補(bǔ)推挽功放電路，設(shè)Ucc=15V,Uee=15V,RL=4Q,UcE（sat）=0,輸入為正弦信號。試求（1）輸出信號的最大功率；（2）輸出最大信號功率時電源的功率、集電極功耗（單管）和效率；（3）每個晶體管的最大耗散功率PTm是多少？在此條件下的效率是多少？解：(1)Pom=1uCc(2)PEm=2UccUcctRl0-Ui9UccAUEE圖題8-21152115-=28.13W24215235.83W九4Pt二一(Pe-P0)=(35.83-28.13)-3.

4、85W22=78.5%4(3)PTmu0.2Pomu0.228.13=5.63W冗2，=一一=50%4冗3.電路如圖題8-2所示，設(shè)Ucc=12V,Uee=-12V,Rl為8的揚(yáng)聲器，輸入充分激勵時可得最大不失真的輸出功率。(2)計算Pom;如再并上一個8的揚(yáng)聲器，輸出功率有什么變化？在電源電壓不變的條件下，能否使每個揚(yáng)聲器發(fā)出和原來一樣大小的聲音?解:(1)Pom=1uCc11229W28Pom1UJc2Rl122=18W,輸出功率變?yōu)樵瓉淼?倍。每個揚(yáng)聲器獲得的功率不變，發(fā)出和原來一樣大小的(3)在電源電壓不變的條件下,尸日。8-4所示，其中負(fù)載電流iL=0.45cosQt(A),如忽略

5、R6和4.互補(bǔ)推挽功放電路如圖題R7的影響，試求(1)負(fù)載上獲得的功率Po;(2)電源供給的平均功率Pe；(3)每管的管耗Pt；(4)每管的最大管耗PTm；(5)放大器效率刀。圖題8-41 212解：(1)PoILmRl0.4535=3.54W2 2I35PE=2M0.5UCC-Lm=一父0.45=5.02W冗冗/c、11(3)PT=(PEPo)=m(5.023.54)=0.74W22(4)PTm = 0.2Pom1 (0.5UCC )2(0.5 35)2= 0.2CC2- = 0.1 L o 0.88W35P354（5）刈=354=70.5%PE5.025.單管甲類功放電路如圖題8-5所示，

6、輸出變壓器的匝比n=3,其初級直流電阻ri=10"次級直流電阻r2=1"采用3AX61管（參數(shù)為IcM=500mA,PcM=500mW,U（br）ceo=30V,即80）,忽略UcE（sat）。調(diào)節(jié)上偏電阻Rbi可使Rl獲得最大不失真輸出功率為多少？解：由題意知:RL=n2(RLr2)r,=9(81)10=91I1Uceq=Ucc-IcqURe)=6-20/當(dāng)Q點(diǎn)位于交流負(fù)載線位于放大區(qū)部分的中點(diǎn)時，可輸出最大不失真功率。所以,Uceq=IcqRL,即6-20Icq=91Icq。解得ICQ=0.054A=54mA,Uceq=4.91V1 1區(qū)獲得最大不失真輸出功率為Po=U

7、ceqIcq=父4.91父0.054=0.13W2 22Rl獲得最大不失真輸出功率為Po=P-一L=0.13x22=0.10W。RL916.變壓器耦合單管甲類功放電路如圖題8-5所示，設(shè)Ucc=12V,Ucq=12V,IcQ=0.5mA,1電路的最大輸出功率P=UccIcq(理想情況)。2(1)如把電源電壓Ucc提高一倍，而保持Icq和其它條件不變，輸出功率如何變化？(2)如提高Icq,其它條件不變，輸出功率又如何變化？解：發(fā)射極電阻(10)和變壓器初級線圈的直流損耗一般很小，忽略不計，則直流負(fù)載線是與橫坐標(biāo)垂直的直線，此時Uceq=Ucc=12V。等效的交流負(fù)載電阻用RL表示。21 .1U工

8、1當(dāng)電路輸出最大功率Rm=%UccIcq時，滿足Uceq=IcqRL，故Pom=%TC='lCQR。2 2R_2(1)如把電源電壓Ucc提高一倍，而保持I作點(diǎn)和其它條件不變，導(dǎo)致Uceq加倍，CEQ但最大不失真輸出電壓振幅仍為ICQRL,最大不失真輸出電流振幅仍為ICQ,故輸出功率不變。(2)如提高Icq,其它條件不變，則Uceq不變，最大不失真輸出電壓振幅仍為Ucc,最大不失真輸出電流振幅仍為UCC,故輸出功率不變。Rl7.電路如圖題8-7所示，試問(1)靜態(tài)時，A點(diǎn)電位等于多少？電容器C2兩端電壓為多少？調(diào)整哪個電阻才能達(dá)到上述要求？(2)如V1和V2的IcM=200mA,Pcm=

9、200mW,U(br)ceo=24V,晶體管的飽和壓降為0.5V,電路的最大輸出功率為多少？(3)如晶體管的芹50,當(dāng)二極管開路時將產(chǎn)生什么后果？(4)動態(tài)時，若輸出電壓波形出現(xiàn)交越失真，應(yīng)調(diào)整哪個電阻？如何調(diào)整？圖題8-7;一解：(1)靜態(tài)時，A點(diǎn)電位等于6V,電容器C2兩端電壓為6V,調(diào)整電阻Ri、R能達(dá)到上述要求。1(UCC-UCES)(2)Pom22R1(6-0.5)2216W=0.945W核算：(0.5Ucc)2Pcm=0.2CC2-=0.21.125=0.225(W)300mW2RlUCC=12V:UBR(CEO)-24VU5.5Icmom=A344mA200mAcmRl16由此可

10、見：最大輸出功率受器件Icm的限制不能得0.945W,應(yīng)為1212POm=2IcmRl=-(0.2)16W二320mWUCC_2UBE(on)=I=BQ1BQ2r1r3121.2mA=5.4mA2ICQ1=ICQ2=IBQ=805.4mA=432mAICM=200mACQICQ2BQCM1 1PUCCICQ120.432W=2.592W300mWcCCCQ2 2由上計算可看出，當(dāng)二極管開路時會造成功放管Vi和V2的損壞。(4)動態(tài)時，若輸出電壓波形出現(xiàn)交越失真，應(yīng)調(diào)整電阻放管的靜態(tài)偏置電壓Ubeq升高。8.功放電路如圖題8-8所示，試問(1)指出電路中的反饋通路，并判斷反饋組態(tài)；(2)估算電路

11、在深度負(fù)反饋時的閉環(huán)電壓增益；R2,增大R2的阻值，使功設(shè)晶體管的飽和壓降為0.5V,電路的最大輸出功率為多少？晶體管的參數(shù)Icm、Pcm、U(BR)CEO如何選??？(4)如要求輸出電壓Uom=8V,輸入信號Uim=?圖題8-8(1)100kQ>1kQ電阻構(gòu)成了互補(bǔ)乙類功放電路和運(yùn)放構(gòu)成的同相比例放大器之間的反饋通路。引入了級間電壓串聯(lián)負(fù)反饋。(2) Uf1Uo1001Mu。根據(jù)Ui=Uf'所以得2丁丁=10121 (U CC - U CE(sat)21 (9-0.5)228=4.52W晶體管的參數(shù)應(yīng)滿足如下條件:PCM_0.2Pom=0.24.52=0.90WUom UCC -

12、UCE(sat) I CM -8.5-=1.06A 8U(BR)CEO-2Ucc-UcE(sat)=18-0.5-7.5VU8(4)因為Auf=101,U°m=8V,所以5皿=誓=9丫=79.2|m丫Auf1019.圖題8-9所示三種甲類功放的輸出電路，晶體管和Ucc相同，飽和壓降和穿透電流均為0,圖(c)中的變壓器效率為1。比較三種電路中哪種電路的輸出功率最大？哪種電路的效率最低？(Ci、C、C2為耦合電容，設(shè)輸入激勵充分)圖題8-9解：(1)題圖(a):RL=RCRL=5kQUCEQ=IcR=LUcCRC,QUCCC4cAc=cq二二mARCQRL105152CC2151M10=

13、0.022UCCmW（RL得到的是萬口題圖（b）:=5kQUCEQ-ICQRL=UCC-ICQRc,ICQUccUccUccRcRL5510mAFob=2iCqRl2CC210M5=0.025UCCmW（Rl得到的是Pob）題圖（c）：RL=5kQUCEQ-ICQRL二UICC，1CQUCC=Ucc=UCCmARL5512P,c-iCqRl2CCx5=0.1uCCmW（RL得到的是Poc）由以上計算可見,雖然這三種電路的等效交流負(fù)載電阻都為5ka,但圖（c）電路的輸出功率最大。（2）題圖（a）：PE=UT：PPo一Pe20.011UCCPe2Ucc_UccC1C5-1520.011UCC2CC

14、=0.165uCcCC15題圖（b）:PE=UCCICQ二UUCCUCCCC1010nP00.011UCCPePe0.025UCC2CC=0.25Ucc10題圖（c）:PE-UCCICQUCCUCC-UCC-力Po0.1UCC11=PePe50.1UCcUCCCC5=0.55k Q，但圖(a)電路的效率(1)求V3、V4管承受的最大電壓uCE(max)；由以上計算可見，雖然這三種電路的等效交流負(fù)載電阻都為最低。10. OCL功放電路如圖題8-10所示，輸入電壓為正弦波信號。已知當(dāng)輸入信號幅度達(dá)到最大時，V3、V4管的最小壓降UcE(min)=2V。iC(max)，圖題8-10解：(1)V3、V

15、4管承受的最大電壓uCE(max)uCE(max) = 2U CC - uCE(min)Ra0.5也卜30-2 13 = 27.2V(2)V 3、V4 管流過的最大集電極電流ic(max)=( UcC- UCE(min) )/(R3 + R_) =13/8.5=1.53A。(3)V3、V4每個管子的最大管耗PTmiuCcPTm = 0.2"2 R3Rl1 152=0.22.65W2 8.5(2)求V3、V4管流過的最大集電極電流(3)求V3、V4每個管子的最大管耗PTm；若R3、R4上的電壓及V3、V4的最小管壓降UcE(min)忽略不計，則V3、丫4管的參數(shù)IcM、PCM、U(BR

16、)cEO應(yīng)如何選擇？若R3、R4上的電壓及V3、V4的最小管壓降UcE(min)忽略不計，則丫3、丫4管的參數(shù)IcM、PCM、U(BR)CEO如下：I 蠅CM15一 =1.88A , 81UCC1152PCM>0.2X-CC=0.2X-X一=2.81W,2RL28U(BR)CEO2UCC-30V11. OTL和OCL功放電路效率都較高，但電源的利用率較低，當(dāng)電源電壓分別為Ucc和土Ucc時，負(fù)載上獲得的最大電壓分別為Ucc/2和Ucc。若采用由兩組互補(bǔ)推挽電路組成橋式推挽電路(BTL:BalancedTransformerLess),則負(fù)載上得到的最大電壓可增大一倍。圖題8-11所示為單

17、電源BTL電路，V1V4特性相同，靜態(tài)時，Ua=ub=Ucc/2,u°=0。動態(tài)時，外加信號U1和U2極性相反。試證明在理想情況下(UcE(sat)=0),uo的峰值電壓可達(dá)Ucc,輸出最大功率為0.5UCc/R。圖題8-11解：為清晰起見，圖題8-11中未畫出左、右兩輸入信號中的直流成分0.5Ucc，但在以下分析過程中，必須考慮這一點(diǎn)。當(dāng)W處于正半周時，止處于負(fù)半周，則V1、V4導(dǎo)通，V2、V3截止。由于UcE(sat)=0,則Rl左端電位最大值為Ucc,Rl右端電位最小值為。，故Rl兩端的電壓最大值可達(dá)uCC。同理，當(dāng)u1處于負(fù)半周時，u2處于正半周，則Vi、V4截止，Y2、V3導(dǎo)通。RL兩端的電壓最小彳1可達(dá)-Ucc。故Rl兩端的電壓為一完整的正弦波，Uo的峰值電壓可達(dá)Ucc,輸出最大功率為20.5UCC/RL。12. OCL功放電路如圖題8-12所示，分析電路回答下列問題。13. V4、R4、R5在電路中起什么作用？(2)若要穩(wěn)定電路的輸出電壓，應(yīng)引入何種組態(tài)的負(fù)反饋？試在圖上畫出反饋支路；(3)若要求電路輸入信號幅度Uim=140mV時，負(fù)載Rl獲得最大不失真輸出功率，則反饋支路中的