电子线路非线性部分第四版习题解答

1、1-2 一功率管，它的最大输出功率是否仅受其极限参数限制？为什么？解：否。还受功率管工作状态的影响，在极限参数中，Pcm还受功率管所处环境温度、散热条件等影响。1-3 一功率放大器要求输出功率P。= 1000 W ,当集电极效率由40%提高到70%o时，试问直流电源提供的直流功率Pd和功率管耗散功率 Pc各减小多少？解：当化1 = 40% 时，Pdi = Po/% = 2500 W , Pci = Pdi _Po=1500 W当 化2 = 70% 时，Pd2 = Po/% =1428.57 W , Pc2 = Pd2P°= 428.57 W 可见，随着效率升高，Pd下降，(Pd1 -

2、 Pd2)= 1071.43 WPc 下降，(Pc1 - Pc2)= 1071.43 W1-如图所示为低频功率晶体管3DD325的输出特性曲线，由它接成的放大器如图 1-2-1(a)所示，已知Vcc = 5 V,试求下列条件下的 Pl、Pd、 (运用图解法)：(1) Rl = 10Q, Q点在负载线中点，充分激励；(2) Rl = 5 Q, Ibq同(1)值，Icm = Icq； (3) Rl =安，Q点 在负载线中点，激励同(1)值；(4)Rl = 5Q, Q点在负载线中点，充分激励。fB=!6mA-14mA-IZmA-IflmA-Sm A-6mA-4mA-2mA解：(1) Rl = 10

3、Q时，作负载线(由Vce = VccIcRl),取Q在放大区负载线中点，充分 激励，由图得 Vceqi = 2.6V , Icqi = 220mA , Ibqi =I bm = 2.4mA因为 Vcm = Vceqi VcE(sat) = (2.6 - 0.2) V =2.4 V, I cm = I CQ1 =220 mA1所以 Pl =_ Vcm Icm =264 mW , Pd = Vcc Icqi =21.1 W, c = Pl/ Pd = 24:(2) 当 Rl = 5 Q 时，由 Vce = Vcc IcRl作负载线， Ibq 同(1)值，即 Ibq2 = 2.4mA ,得 Q2 点

4、，Vceq2 = 3.8V , Icq2 = 260mA这时，Vcm = Vcc+ceq2 = 1.2 V , Icm = I cq2 = 260 mA1所以PlVcm Icm =156 mW , Pd = Vcc Icq2 = 1.3 W , c = Pl/ Pd = 122(3) 当Rl = 5 Q, Q在放大区内的中点，激励同 (1),由图 Q3 点，Vceq3 = 2.75V , Icq3= 460mA , Ibq3 = 4.6mA , Ibm = 2.4mA相应的 VcEmin = 1.55V , icmax= 700mA。因为 Vcm = VcEQ3 VCEmin = 1.2 V

5、, I cm = i Cmax _ I CQ3 = 240 mA所以 Pl =1Vcm I cm =144mW , Pd = Vcc Icq3 = 2.3 W , c = Pl/ Pd = 6.26： 2(4 当 Rl = 5 Q,充分激励时，Icm = I CQ3 = 460 mA , Vcm = VccVceq3 = 2.25 V1所以Pl =_VcmIcm =517.5mW , Pd = Vcc Icq3 = 2.3 W, c = Pl/ Pd = 22.521-7如图所示为三种甲类功率放大器的输出电路，采用相同的功率管及Vcc值。设VcE(sat) = 0 , ICEO = 0,变压器

6、是理想无耗的，试在同一输出特性曲线上作出各电路的交、直流负载线，并求这三种放大器的最大输出功率之比PL max( a) : R max( b) : PLmax( c)。-llp4 I c 5kii THC Hh-解：(1直流负载线方程vce = Vcc - icRc,负载线IcqRc。CD，当 i C = I CQ 时，VceQ = Vcc交流负载线中点过 Q,斜率为(-1/RL), RL1=Rl / Rc = Rc ,根据交流负载线 AB2Icm = I CQ , Vcm = VceQ = I cm Rl代入 Vceq方程中Vcm = VccIcmRc = Vcc IcqRc=Vcc - 2

7、I cm rl = Vcc - 2Vcm解得1Vcm =Vcc,3cm1Vcc3Rl11PL max( a) - ？3 Vcc1Vcc3RlxvCC18 Rli vCCPd =Vcc I CQ VCC Icm3 Rl所以(2)交流负载相同，均为Vcm = VCEQ = Vcc/2 , I cm = I CQCFVcc,为获最大输出功率,Q处于交流负载线的中点，故2Rl所以vCC2L max( b) Vcm Pd6 cm 匚 ， Pd =Vcc I cq28 Rl2RlPL max( b)1C(b)Pd（3）因为直流负载电阻为零，故直流负载线为 MN,当Qc处于中点时，得CG,交流负载线斜率为（

8、1/RL）的直线Vcm = VCEQ = VCC ,I -1VccI cm - I CQRl22PLmax(c-VcmIc T-ZCC，PD =VCC CQ =,所以叮 C(c)22 R|RlPL max( c)2 RlPd所以 P L max( a) : P L max(b) : PL max( c)=万：；：3 =4：9：3618 8 2111C(a) : C(b) : C(c) = 一 ： 一 = 2 ：3 ： 664 21-8如图（a）所示为变压器耦合甲类功率放大电路，图（ b）所示为功率管的理想化输 出特性曲线。已知 Rl = 8设变压器是理想的，Re上的直流压降可忽略，试运用图解法

9、：（1） Vcc = 15 V , R| = 50 Q,在负载匹配时，求相应的n、PLmax、； （2）保持（1）中Vcc-Ibm不变，将Icq增加一倍，求Pl值；（3）保持（1）中Icq、R|、Ibm不变，将Vcc增加一倍，求Pl值；（4）在（3）条件中，将Ibm增加一倍，试分析工作状态。I"(«)解：（1）因为 Vcc = 15 V , R| = 50 Q,负载匹配时，Icq1 =Icm =gC =0.3ARl由此得知Q的坐标为Q1（15V , 0.3A） , Q1 点处于交流负载线 AB的中点，其在坐标轴上的 截距为 A（32 V, 0）, B（0, 0.6A）。由图

10、可见Icm = ICQ1=0.3A , Vcm = VCC = 15 V此时，PLmax1-2V I -2.25Wcm cm 2Pd =VccIcq =4.5W(2) RL是否变化没说明，故分两种情况讨论 当RL不变时，因为Icq增加一倍，因此，RL已不是匹配值，其交流负载线平行移动， 为一条过Q2点的直线EF(RL不变，斜率不变,Icq增加，Q点升局)此时，由于 Vcc、Ibm、Rl'都不变，其 PLmax亦不变，为2.25 W(Ibm不变， cm 不变， Vcm 不变)但Pd = Vcc Icq = 9 Wc = PLmax/ Pd = 25% 当RJ改变时，且RL < 50

11、 Q,交流负载线以 Q2为中心顺时针转动，但由于Vcc、Ibm、Icm 不变，因而 RL£t Pl% 当RL> 50 Q,交流负载线以Q2为中心逆时针转动，但由于激励不变，输出将出现饱和 失真。Vcc = 30 V ,交流负载线平移到 EF ,静态工作点为 Q3,因为Ibm不变，所以Vg不 变，Icm不变，因此Pl不变，Pl= 2.25 W,但Vcc = 30 V,所以Pd = Vcc Icq = 9 W c =Pl/ Pd = 25%(4) Ibm= 6 mA，以Q3点为静态工作点，出现截止失真。1-9单管甲类变压器耦合和乙类变压器耦合推挽功率放大器采用相同的功率管3DD30

12、3、相同的电源电压 Vcc和负载Rl，且甲类放大器的 RJ等于匹配值，设VcE(sat)= 0 , Iceo=0, Re忽略不计。(1)已知Vcc = 30 V ,放大器的icmax = 2 A , Rl = 8 Q,输入充分激励，试作交流负载线，并比较两放大器的P°max、Pcmax、*、R：、n； (2)功率管的极限参数Pcm = 30 W , Icm = 3 A, V(br)ceo = 60 V ,试求充分利用功率管时两放大器的最大输出功率 Pomax。解：(1)见表甲类乙类交流负 载线/( /Ai211I7n30何 V(k/VPomax1 Vcm I 21 1dcxfl.cm

13、 =Vcc "max =15W2 21 11 Vcm Icm=一Vccicmax=30W2 22P Cmax2 Pomax = 30 W0.2Pomax = 6 W(单管)nC50%78.5%r：V；c/2P°max =30QVc： /2Pomax =15QnJrL130 ,工=1.94 ¥ Rl 8生=匹=1.37 Rl 8(2)见表甲类乙类P omax,11Pomax苴-PcM=-X30W=15W22*j1,Pomax玉 3V(br)ceo I CM81 =X60V X3A =22.5W8所以 Poma =Po*max =15Wc， j1/,R max 壬-

14、V(BR)CEO I CM41 =_ 乂 60V x 3A =45W4Pomax 壬5Pcm =530W=150W所以 Pomax =Po'max =45W1-14如图所示为两级功放电路，其中， Ti、T2工作于乙类，试指出 T” R2、R3的作用。 当输人端加上激励信号时产生的负载电流为iL = 2sin颇(A)，讨计算：(1)当Rl = 8 Q时的输出功率Pl； (2)每管的管耗Pc; (3)输出级的效率 S 设R5、R6电阻不计。解：T4、R2、R3组成具有直流电压并联负反馈的恒压源，给Ti、T2互补管提供克服交越失真的直流正偏压。(1) Pl =11 罗 Rl =16W2(2) Pd = (Vcc 1 cm)=25.47W, . Pc = Pd 一 Pl =4.74W丸2(3) E = Vcm =0.8 ,七=(兀/4)展=62.83%Vcc/21-16试按下列要求画单电源互补推挽功率放大器电路：(1)互补功率管为复合管；(2)推动级采用自举电路；(3)引入末级过流保护电路；(4)采用二极管偏置电路。解：按要求画出的单电源互补推挽功率放大器电路如图所示。图中Ti为推动级，T2、T3、丁4、T5为准互补推挽功率级，Di、D2为末级偏置电路，T6、，为过流保护电路，C2为自举电容。1-17两级功放原理电路如图所示。试:（1）简述电路工作原理；（2）