模拟电子电路及技术基础 第二版 答案 孙肖子 第9章

1、第九章 功率放大电路 9.1 基本要求及重点、 难点9.2 习题类型分析及例题精解9.3 习题解答 第九章第九章 功率放大电路功率放大电路 第九章 功率放大电路 1. 基本要求基本要求(1) 理解功率放大器的特点、 主要指标、 分类及提高功率放大电路效率的方法。(2) 掌握B类互补对称功率放大器的工作原理和输出功率、 功耗和集电极效率的计算。(3) 了解AB类单电源互补对称功率放大器的工作原理和分析计算； 了解复合管及准互补B类功率放大电路(OCL)的工作原理。(4) 了解D功率放大电路和集成功率放大电路。(5) 了解功率器件及其散热和保护电路。9.1 基本要求及重点、基本要求及重点、 难点难

2、点 第九章 功率放大电路 2. 重点、难点重点、难点重点： B类互补对称功率放大器工作原理和输出功率、 功耗和集电极效率的分析、 计算以及功率器件的选择原则。难点： B类互补对称功率放大器指标的分析、 计算。第九章 功率放大电路 本章主要习题类型有：(1) 功率放大电路类型的判别；(2) 功率放大电路最大输出功率和效率的估算；(3) 功放管的选择；(4) 功率放大电路中反馈的分析、 估算和引入。以下举例说明。 9.2 习题类型分析及例题精解习题类型分析及例题精解 第九章 功率放大电路 【例9-1】 在图9-1所示功率放大电路中， 已知UCC=15 V， RL=8 ， 功率管的饱和压降UCES=

3、1 V， 试问： (1) 静态时， 调整哪个电阻可使uo=0 V？(2) 当ui0时， 发现输出波形产生交越失真， 应调节哪个电阻， 如何调节？(3) 二极管VD的作用是什么？ 若二极管反接， 对V1、 V2会产生什么影响？(4) 当输入信号ui为正弦波且有效值为10 V时， 求电路最大输出功率Pom、 电源供给功率PE、 单管的管耗Pc和效率。(5) 若V1、 V2功率管的极限参数为PCM=10 W， ICM=5 A， U(BR)CEO=40 V， 验证功率管的工作是否安全。第九章 功率放大电路 图9-1 甲乙类互补对称功率放大电路第九章 功率放大电路 解 (1) 静态时， 调整电阻R1可使

4、uo=0 V。(2) 调整电阻R2并适当加大其值， 以恰好消除交越失真为限。(3) 二极管VD的交流电阻值小于其直流电阻值， 使得V1、 V2管基极之间有足够的直流电压差， 也就是在管子的基极与发射极之间加了一个适当的正向偏置(微导通状态)， 使管子工作在甲乙类状态。 若二极管反接， 则流过电阻R1的静态电流全部成为V1、 V2管的基极电流， 这将导致V1、 V2管基极电流过大， 甚至有可能烧坏功率管。第九章 功率放大电路 (4) 因输入信号ui的有效值为10 V， 故其最大值 ， 又因该功放电路是射极跟随器结构(Au1)， 则有 , 故电路最大输出功率电源供给功率单管的管耗 Pc=PEPom

5、=4.4 W效率V210inUV210inomUUW5 .12162002L2omomRUP%74EomPPW9 .16814. 31521022CCLomEURUP第九章 功率放大电路 (5) 验证功率管安全与否， 须计算功率管的最大工作电压和电流。最大管耗最大工作电压UomM=2UCC=30 VPCM， 所以R2或VD断开将烧毁功率管。 V621CCC2UUF1099. 181014. 321213LL2fRCmW7952|2CC21BECCCEBcURRUUUIP第九章 功率放大电路 9-3 在图P9-3所示电路中， 运算放大器的最大输出电压幅度为10 V， 最大负载电流为10 mA，

6、忽略管子饱和压降和交越失真， 试问： (1) 为了能得到尽可能大的输出功率， 晶体管V1、 V2的值至少应该为多大？(2) 电路的输出功率是多少？(3) 能量转换的效率是多少？(4) 每只管子的管耗有多大？(5) 求输出最大时, 输入信号ui的振幅应为多少？第九章 功率放大电路 图 P9-3第九章 功率放大电路 解 (1) %3/5294.1125. 6W94.11814. 3151022W25. 681010212112510125. 110A25. 1810EoCComEL2omo3CmaxLomCmaxPPRUUPRUPIRUIL(2)(3)第九章 功率放大电路 (4) (5) 放大倍数

7、为V110101010100W85. 2)25. 694.11(21)(21omimomEcAUUAPPP第九章 功率放大电路 9-4 由集成功放LM384组成的功率放大电路如图P9-4所示。 已知电路在通带内的电压增益为40 dB， 负载RL=8 时, 不失真最大输出电压峰峰值为18 V， 问： (1) 最大不失真输出功率Pom是多少?(2) 输出功率最大时的输入电压有效值是多少？第九章 功率放大电路 图 P9-4第九章 功率放大电路 解 (1) (2) 由于带内的电压增益为40 dB， 所以该功放电路的放大倍数A为100倍。 有W06. 58992121L2omomRUPmV64.6329

8、02mV901009imiomimUUAUU第九章 功率放大电路 9-5 集成功率放大器2030的一种应用电路如图P9-5所示， 其输出级假定采用互补跟随B类功放， 晶体管的饱和压降UCES可以忽略不计， 输入信号ui为正弦电压。 试问： (1) 理想情况下最大输出功率Pom是多少? (2) 电路输出级的效率是多少?(3) 电容C1和C2的作用是什么?第九章 功率放大电路 图 P9-5第九章 功率放大电路 解 (1) 最大输出功率Pom： (2) 效率 (3) C1的作用是隔直流， 通交流。 C2的作用是引入串联电压负反馈， 稳定输出电压。W062CComRUP%5

9、.784,2EomL2CCEPPRUP第九章 功率放大电路 9-6 单电源供电的互补对称电路如图P9-6所示。 已知负载电流振幅值ILm=0.45 A， 试求：(1) 负载上所获得的功率Po； (2) 电源供给的直流功率PE； (3) 每管的管耗及每管的最大管耗； (4) 放大器的效率。 第九章 功率放大电路 图 P9-6第九章 功率放大电路 解 (1) 输出功率Po (2) 直流电源供给功率PE W54. 33545. 021212L2LmoRIPW02. 514. 33545. 0CComEUIP第九章 功率放大电路 (3) 管耗Pc和最大管耗PCM(4) 功放的效率W875. 02121

10、2 . 02 . 0W74. 0)54. 302. 5(21)(21L2CComCMoEc2c1RUPPPPPP%5 .7002. 554. 3EoPP第九章 功率放大电路 9-7 电路如图P9-7所示， 已知UBE=0.7 V， 忽略晶体管饱和压降(UCES=0)。 (1) 计算IC1Q和UC1Q； (2) 计算负载RL可能得到的最大交流功率Pom； (3) S闭合后， 判断电路引入何种反馈； (4) 计算深度负反馈条件下的闭环电压增益Auf， 以及为得到最大交流输出功率， 输入电压ui的幅度。 第九章 功率放大电路 图 P9-7第九章 功率放大电路 解 (1) 由于V1、 V2构成差动放大

11、电路， 恒流源电流已知， 故 (2) 最大输出功率Pom (3) S闭合后， 电路引入串联电压负反馈。(4) 由于AF1， Ui =0， 所以Ui=Uf 。V11101 . 012mA1 . 021C1CICCCICIRIUUIIQQQW91614481221212L2CComRUP第九章 功率放大电路 又因为故因为UCES=0， 所以Uom=UCC=12 V10119,B2B2ffoB2fB2foRRRUURURRU10foiofUUUUAuV2 . 11012fomimuAUU第九章 功率放大电路 9-8 (略)9-9 (略)9-10 (略)9-11 图P9-11所示的各复合管的接法是否正

12、确？ 如不正确， 请改正。第九章 功率放大电路 图 P9-11第九章 功率放大电路 解 图P9-11(a)所示接法是错的， 应改为图P9-11(a)所示， 等效为NPN管。图P9-11(b)所示接法是错的， 应改为图P9-11(b)所示， 等效为PNP管。图P9-11(c)所示接法是对的， 等效为一个NPN管。图P9-11(d)所示接法是错的， 应改为图P9-11(c)所示， 等效为PNP管。第九章 功率放大电路 图 P9-11第九章 功率放大电路 9-12 由复合管组成的桥式互补对称功率放大器如图P9-12所示。 该电路驱动电机正、 反向旋转， 试分析该电路的工作原理。第九章 功率放大电路 图 P9-12第九章 功率放大电路 解 该电路V1、 V2接成射极跟随器， 将输入信号ui引入到互补功放的输入端， 起到信号源(ui)和功放电路的缓冲隔离作用。 V3、 V7组成NPN复合管， V4、 V9也组成NPN复合管， V5与V10、 V6与V8组成PNP复合管， V3、 V7与V5、 V10组成互补跟随功率驱动级