南邮模拟电子第8章功率放大电路习题答案

1、习题1.设2AX81的IcM=200mA,Pcm=200mW,U（br）ceo=15V;3AD6的Pcm=10W（力口散热板），Icm=2A,U（br）ceo=24V。求它们在变压器耦合单管甲类功放中的最佳交流负载电阻值。解：当静态工作点Q确定后，适当选取交流负载电阻值RL,使Q点位于交流负载线位于放大区部分的中点，则可输出最大不失真功率，此时的RL称为最佳交流负载电阻。忽略三极管的饱和压降和截止区，则有UCC=ICQRLoCM一 2同时应满足以下限制：UCCICQ<PCM,UCCeU(br)ceo,ICQCCCQCMCCCQ2(1)对2AX81而言，应满足UCCICQ<200mW

2、,UCC<7.5V,ICQE100mA。取QrV»QV»QUCCICQ=20cmw。7.5当UCC=7.5V时，ICQ=26.7mA,此时RL最大，R.max)=0.28kQ；()26.72当ICQ=100mA,UCC=2V时，此时Rl最小，口.同=0.02kQ；故最佳交流负载电阻值RL为：0.02kG0.28kC。(2)对3AD6而言，应满足UCCICQ<10W,UCCW12V,ICQW1A。取QQQUCCICQ=10W。CCCQ12当UCC=12V时，ICQ=0.83A,此时RL最大，RL(max)=八"=口碗口；0.83，_10当ICQ=1A时，

3、UCC=10V,此时Rl最小，RL(min)=T=10G;故最佳交流负载电阻值RL为：10G14.46C。2.图题8-2为理想乙类互补推挽功放电路，设Ucc=15V,Uee=15V,RL=4Q,UcE（sat）=0,输入为正弦信号。试求（1）输出信号的最大功率；（2）输出最大信号功率时电源的功率、集电极功耗（单管）和效率；（3）每个晶体管的最大耗散功率PTm是多少？在此条件下的效率是多少？解：(1)Pom=1uCc(2)PEm=2UccUcctRl0-Ui9UccAUEE图题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.电路如图题8-2所示，设Ucc=12V,Uee=-12V,Rl为8的扬声器，输入充分激励时可得最大不失真的输出功率。(2)计算Pom;如再并上一个8的扬声器，输出功率有什么变化？在电源电压不变的条件下，能否使每个扬声器发出和原来一样大小的声音?解:(1)Pom=1uCc11229W28Pom1UJc2Rl122=18W,输出功率变为原来的2倍。每个扬声器获得的功率不变，发出和原来一样大小的(3)在电源电压不变的条件下,尸日。8-4所示，其中负载电流iL=0.45cosQt(A),如忽略

5、R6和4.互补推挽功放电路如图题R7的影响，试求(1)负载上获得的功率Po;(2)电源供给的平均功率Pe；(3)每管的管耗Pt；(4)每管的最大管耗PTm；(5)放大器效率刀。图题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.单管甲类功放电路如图题8-5所示，

6、输出变压器的匝比n=3,其初级直流电阻ri=10"次级直流电阻r2=1"采用3AX61管（参数为IcM=500mA,PcM=500mW,U（br）ceo=30V,即80）,忽略UcE（sat）。调节上偏电阻Rbi可使Rl获得最大不失真输出功率为多少？解：由题意知:RL=n2(RLr2)r,=9(81)10=91I1Uceq=Ucc-IcqURe)=6-20/当Q点位于交流负载线位于放大区部分的中点时，可输出最大不失真功率。所以,Uceq=IcqRL,即6-20Icq=91Icq。解得ICQ=0.054A=54mA,Uceq=4.91V1 1区获得最大不失真输出功率为Po=U

7、ceqIcq=父4.91父0.054=0.13W2 22Rl获得最大不失真输出功率为Po=P-一L=0.13x22=0.10W。RL916.变压器耦合单管甲类功放电路如图题8-5所示，设Ucc=12V,Ucq=12V,IcQ=0.5mA,1电路的最大输出功率P=UccIcq(理想情况)。2(1)如把电源电压Ucc提高一倍，而保持Icq和其它条件不变，输出功率如何变化？(2)如提高Icq,其它条件不变，输出功率又如何变化？解：发射极电阻(10)和变压器初级线圈的直流损耗一般很小，忽略不计，则直流负载线是与横坐标垂直的直线，此时Uceq=Ucc=12V。等效的交流负载电阻用RL表示。21 .1U工

8、1当电路输出最大功率Rm=%UccIcq时，满足Uceq=IcqRL，故Pom=%TC='lCQR。2 2R_2(1)如把电源电压Ucc提高一倍，而保持I作点和其它条件不变，导致Uceq加倍，CEQ但最大不失真输出电压振幅仍为ICQRL,最大不失真输出电流振幅仍为ICQ,故输出功率不变。(2)如提高Icq,其它条件不变，则Uceq不变，最大不失真输出电压振幅仍为Ucc,最大不失真输出电流振幅仍为UCC,故输出功率不变。Rl7.电路如图题8-7所示，试问(1)静态时，A点电位等于多少？电容器C2两端电压为多少？调整哪个电阻才能达到上述要求？(2)如V1和V2的IcM=200mA,Pcm=

9、200mW,U(br)ceo=24V,晶体管的饱和压降为0.5V,电路的最大输出功率为多少？(3)如晶体管的芹50,当二极管开路时将产生什么后果？(4)动态时，若输出电压波形出现交越失真，应调整哪个电阻？如何调整？图题8-7;一解：(1)静态时，A点电位等于6V,电容器C2两端电压为6V,调整电阻Ri、R能达到上述要求。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、见：最大输出功率受器件Icm的限制不能得0.945W,应为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由上计算可看出，当二极管开路时会造成功放管Vi和V2的损坏。(4)动态时，若输出电压波形出现交越失真，应调整电阻放管的静态偏置电压Ubeq升高。8.功放电路如图题8-8所示，试问(1)指出电路中的反馈通路，并判断反馈组态；(2)估算电路

11、在深度负反馈时的闭环电压增益；R2,增大R2的阻值，使功设晶体管的饱和压降为0.5V,电路的最大输出功率为多少？晶体管的参数Icm、Pcm、U(BR)CEO如何选取？(4)如要求输出电压Uom=8V,输入信号Uim=?图题8-8(1)100kQ>1kQ电阻构成了互补乙类功放电路和运放构成的同相比例放大器之间的反馈通路。引入了级间电压串联负反馈。(2) Uf1Uo1001Mu。根据Ui=Uf'所以得2丁丁=10121 (U CC - U CE(sat)21 (9-0.5)228=4.52W晶体管的参数应满足如下条件: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)因为Auf=101,U°m=8V,所以5皿=誓=9丫=79.2|m丫Auf1019.图题8-9所示三种甲类功放的输出电路，晶体管和Ucc相同，饱和压降和穿透电流均为0,图(c)中的变压器效率为1。比较三种电路中哪种电路的输出功率最大？哪种电路的效率最低？(Ci、C、C2为耦合电容，设输入激励充分)图题8-9解：(1)题图(a):RL=RCRL=5kQUCEQ=IcR=LUcCRC,QUCCC4cAc=cq二二mARCQRL105152CC2151M10=

13、0.022UCCmW（RL得到的是万口题图（b）:=5kQUCEQ-ICQRL=UCC-ICQRc,ICQUccUccUccRcRL5510mAFob=2iCqRl2CC210M5=0.025UCCmW（Rl得到的是Pob）题图（c）：RL=5kQUCEQ-ICQRL二UICC，1CQUCC=Ucc=UCCmARL5512P,c-iCqRl2CCx5=0.1uCCmW（RL得到的是Poc）由以上计算可见,虽然这三种电路的等效交流负载电阻都为5ka,但图（c）电路的输出功率最大。（2）题图（a）：PE=UT：PPo一Pe20.011UCCPe2Ucc_UccC1C5-1520.011UCC2CC

14、=0.165uCcCC15题图（b）:PE=UCCICQ二UUCCUCCCC1010nP00.011UCCPePe0.025UCC2CC=0.25Ucc10题图（c）:PE-UCCICQUCCUCC-UCC-力Po0.1UCC11=PePe50.1UCcUCCCC5=0.55k Q，但图(a)电路的效率(1)求V3、V4管承受的最大电压uCE(max)；由以上计算可见，虽然这三种电路的等效交流负载电阻都为最低。10. OCL功放电路如图题8-10所示，输入电压为正弦波信号。已知当输入信号幅度达到最大时，V3、V4管的最小压降UcE(min)=2V。iC(max)，图题8-10解：(1)V3、V

15、4管承受的最大电压uCE(max)uCE(max) = 2U CC - uCE(min)Ra0.5也卜30-2 13 = 27.2V(2)V 3、V4 管流过的最大集电极电流ic(max)=( UcC- UCE(min) )/(R3 + R_) =13/8.5=1.53A。(3)V3、V4每个管子的最大管耗PTmiuCcPTm = 0.2"2 R3Rl1 152=0.22.65W2 8.5(2)求V3、V4管流过的最大集电极电流(3)求V3、V4每个管子的最大管耗PTm；若R3、R4上的电压及V3、V4的最小管压降UcE(min)忽略不计，则V3、丫4管的参数IcM、PCM、U(BR

16、)cEO应如何选择？若R3、R4上的电压及V3、V4的最小管压降UcE(min)忽略不计，则丫3、丫4管的参数IcM、PCM、U(BR)CEO如下：I 蝇CM15一 =1.88A , 81UCC1152PCM>0.2X-CC=0.2X-X一=2.81W,2RL28U(BR)CEO2UCC-30V11. OTL和OCL功放电路效率都较高，但电源的利用率较低，当电源电压分别为Ucc和土Ucc时，负载上获得的最大电压分别为Ucc/2和Ucc。若采用由两组互补推挽电路组成桥式推挽电路(BTL:BalancedTransformerLess),则负载上得到的最大电压可增大一倍。图题8-11所示为单

17、电源BTL电路，V1V4特性相同，静态时，Ua=ub=Ucc/2,u°=0。动态时，外加信号U1和U2极性相反。试证明在理想情况下(UcE(sat)=0),uo的峰值电压可达Ucc,输出最大功率为0.5UCc/R。图题8-11解：为清晰起见，图题8-11中未画出左、右两输入信号中的直流成分0.5Ucc，但在以下分析过程中，必须考虑这一点。当W处于正半周时，止处于负半周，则V1、V4导通，V2、V3截止。由于UcE(sat)=0,则Rl左端电位最大值为Ucc,Rl右端电位最小值为。，故Rl两端的电压最大值可达uCC。同理，当u1处于负半周时，u2处于正半周，则Vi、V4截止，Y2、V3导通。RL两端的电压最小彳1可达-Ucc。故Rl两端的电压为一完整的正弦波，Uo的峰值电压可达Ucc,输出最大功率为20.5UCC/RL。12. OCL功放电路如图题8-12所示，分析电路回答下列问题。13. V4、R4、R5在电路中起什么作用？(2)若要稳定电路的输出电压，应引入何种组态的负反馈？试在图上画出反馈支路；(3)若要求电路输入信号幅度Uim=140mV时，负载Rl获得最大不失真输出功率，则反馈支路中的