南邮模拟电子-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 I cQ RL。同时应满足以下限制:U cc I cqPcM , u ccu(br)ceo，I cqI cmo 对 2AX81 而言，应满足 Ucc

2、IcQ 200mW , ucc 7.5V, I cQ 100mA。取cc CQCCCQucc ICQ 200mW o 7.5当 Ucc 7.5V 时，IcQ 26.7mA ,此时 Rl 最大，Rg) 0.28k26.72当IcQ 100mA, Ucc 2V时，此时Rl最小，& 一 0.02k；)100故最佳交流负载电阻值 Rl为：0.02k 0.28k 。(2)对 3AD6 而言，应满足 ucc ICQ 10W , ucc 12V , ICQ 1A。取CC CQCCCQUcc ICQ 10W。12当 Ucc 12V 时，ICQ 0.83A ,此时 Rl 最大，RLg) 14.46 ;)0.83

3、 10当 ICQ 1A 时，Ucc 10V,此时 Rl 最小，RL(min)彳 10 ；故最佳交流负载电阻值 RL为：10 14.46 。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)Pomi uCc2 Rl(2)PEm2UccU cc欣Pt2(PePo)9 UccEE图题8-21 1522 728.13W7t152435.83W(35.83 28

4、.13) 3.85W,78.5%4(3) FTm0.2Pom0.2 28.135.63W,2 50%44 几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。计算Pom;(2)如再并上一个8的扬声器，输出功率有什么变化？(3)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)PomlUk2 Rl1229WPom1Uk2 Rl122418W ,输出功率变为原来的 2倍。(3)在电源电压不变的条件下，每个扬声器获得的功率不变，发出和原来一样大小的尸日。4.互补推挽功放电路如图题8-4所示，其中负载电

5、流iL=0.45cosQt(A),如忽略 R6和R7的影响，试求(1)负载上获得的功率 P。；(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1 2解： Po2 I Lm Rl图题8-4120.4535 3.54W2/c、ILm 35(2) PE2 0.5UCC -Lm- 0.45 5.02W冗冗/、11(3) PT-(PE Po) (5.02 3.54) 0.74W22/、1 (0.5UCC )2(0.5 35)2(4) P500.2 CC0.1 0.88W2Rl35(5)Po3.54PE5.0270.5%5.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,其初级直流电阻二10 次级直流电阻r2=1 采用 3AX61 管(参数为ICM=500mA, PCM=500mW ,U(br)ceo=30V , 3=80),忽略UCE(sat)。调节上偏电阻 Rb1可使Rl获得最大不失真输出功率为 多少？图题8-5解：由题意知:Rln2(RL9 (8 1) 10 91U CEQU CCI CQ ( r1Re)6 20 Icq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,U CEQ I CQ RL ,即 6 20 %q91I cq 解得 ICQ 0.054A 54mA, UCEQ 4.91V人-1 ,1Rl获得

7、最大不失真输出功率为P。 ,UceqIcq - 4.91 0.054 0.13W2 .n R72Rl获得最大不失真输出功率为PoPoL 0.13 -72 0.10W。o o 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 Pom -UccICQ (理想情况)。(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(10Q)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

8、 Uceq Ucc 12V。等效的交流负载电阻用RL表示。211 U1 O当电路输出最大功率 UccIcq时，满足UceqI cqRl ,故Pom 2奇 万鸟E。(1)如把电源电压 Ucc提高一倍，而保持工作点和其它条件不变，导致 Uceq加倍，但最大不失真输出电压振幅仍为I CQ RL ,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现，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

9、？(2)如 Vi 和 V2 的 |cM=200mA, Pcm =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3=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？U CCR1 C1 + 一Ui_1KQ+12VR3品VD党VDR2CV1+ C2MH1KQ+ uoRl16Q 工一解：(1)静态时，A点电位等于能达到上述要求。(2)Pom12(UCC Uces)22Rl核算:PCm0.22 (0.5UCC)22Rl0.2图题8-76V,1.125电容器 C2两端电压为 6V,

10、调整电阻 R1、 R3-2(6 0.5)W 0.945W160.225(W) 300mWUCC12VU BR(CEO) 24V1 cmUomRL5.5A 344mA16200mA由此可见:最大输出功率受器件Icm的限制不能得0.945W,应为1212POm 21 cm Rl2 (0.2)16W320mWBQ1 1BQ2UCR2UT mA5.4mAIcq1 Icq2 I BQ 80 5.4mA432mA Icm 200mA1Pc- UCC I CQ21300mW12 0.432W2.592W2由上计算可看出，当二极管开路时会造成功放管V1和V2的损坏。(4)动态时，若输出电压波形出现交越失真，应

11、调整电阻R2,增大R2的阻值，使功放管的静态偏置电压 U BEQ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)估算电路在深度负反馈时的闭环电压增益；(3)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=?100k Q图题8-8(1)100kQ 1 kQ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)Uf1U100 1o ,根据Ui Uf ,所以得AufUoUi100 1 101

12、(3) Pm1U2m2 Rl221 (Ucc UcE(sat)1 (9 0.5)22RL284.52W晶体管的参数应满足如下条件:PCM0.2Pom0.2 4.52 0.90WI CMU om U CC U CE(sat)RLRL8.51.06A18 0.5 17.5V图题8-9U (BR)CEO 2U CC U CE(sat)(4)因为 Auf101,Uom 8V ,所以 Uim Um V 79.2mVAuf1019 .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？

13、( Ci、C、C2为耦合电容，设输入激励充分)解：(1)题图(a):RlRc / Rl5k QU CEQI CQ RLUCC I CQ RC, ICQU CCRcRlU CC10 5% mA151 22ICQ Rl1 UA2152题图(b):RlRcRl5k QU CEQ I CQ RLUCC I CQ RC, ICQUCCCCRcRlUCCCC5 5UCCCCmA10 21 _10 0.022UccmW（ Rl得到的是 2Pa）1 2PobICQ Rl2Ucc10225 0.025UccmW（ Rl得至是 POb）题图(c)：RL 5k QU CEQI CQ RLUcc , I CQU CC

14、U CC5UCmA51Poc2iCqRl1 UA25225 0.1UccmW（ Rl得到的是 P）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5k Q,(c)电路的输出功率最大。(2)题图(a)：PeU CC I CQUCCCCU CCUCCCC1515Po0.011UCC0.011UCC0.165OCCCC_2PePeUCc15题图(b)：PeU CC I CQUCCCCUCCCCUCCCC1010220.25Po0.011UCc0.025UCCPe PeUCc10题图(c)：PeU cc I cq U ccPoPeo.iuCcPe . . 2U CCU CC5- -V0.1UCC

15、cl产 0.5uCc CCV5kQ,但图(a)电路的效率由以上计算可见，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，V 3 V4管的最小压降UCE(min) = 2V。(1)求V3、V4管承受的最大电压UCE(max)；(2)求V3、V4管流过的最大集电极电流iC(max)；(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、V4管的参数I CM、 Pcm、U (br)ceo应如何选择？图题8-10解：(1)V3、V4管承受

16、的最大电压UCE(max)UCE(max) 2U CCUCE(min)R4R4Rl(UCC UCE(min) )300.5213 27.2V8.5(2)V 3、V 3、V4 管流过的最大集电极电流iC(max)=(UcC- UCE(min) )/(R3 + Rl) =13/8.5=1.53A 。V4每个管子的最大管耗PTmPTm1 uCc0.2C0.21 1522 R3Rl2 8.52.65W若R3、R4上的电压及 V3、V4的最小管压降UCE(min)忽略不计，则V3、V4管的参数I CM、Pcm、U(br)ceo 如下：Ucc 15ICMCC - 1.88A ,CM R8PCm0.21 u

17、Cc CC 0.22 Rl1 1522 82.81W,U (BR)CEO2U CC 30VCC11 . 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:Balanced Transformer Less),则负载上得到的最大电压可增大一倍。图题8-11所示为单电源BTL电路，V1V4特性相同，静态时，Ua= ub=Ucc/2, uo=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,2

18、输出最大功率为 0.5UCC/RL。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0.5 Ucc，但在以下分析过程中，必须考虑这一点。当U1处于正半周时，U2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 0,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，V2、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 Um=140mV时，负载Rl获得最大不失真输出功率