第9章 功率放大電路 習(xí)題解答

第9章自測題、習(xí)題解答 自測題9 一、功率放大器和電壓放大器沒有本質(zhì)區(qū)別，但也有其特殊問題，試簡述功率放大器的特點。 解：功率放大電路與電壓放大電路本質(zhì)上沒有區(qū)別，功率放大電路既不是單純追求輸出高電壓，也不是單純追求輸出大電流，而是追求在電源電壓確定的情況下，輸出盡可能大的不失真的信號功率，功率放大器的特點：1.輸出功率要大 2.轉(zhuǎn)換效率要高 3.非線性失真要小。 二、分析下列說法是否正確，凡對者在括號內(nèi)打“√”，凡錯者在括號內(nèi)打“×”。 （1）在功率放大電路中，輸出功率愈大，功放管的功耗愈大。（ ） （2）功率放大電路的最大輸出功率是指在基本不失真情況下，負載上可能獲得的最大交流功率。（ ） （3）功率放大器為了正常工作需要在功率管上裝置散熱片，功率管的散熱片接觸面是粗糙些好。（ ） （4）當(dāng)OCL電路的最大輸出功率為1W時，功放管的集電極最大耗散功率應(yīng)大于1W。（ ） （5）乙類推挽電路只可能存在交越失真，而不可能產(chǎn)生飽和或截止失真。（ ） （6）功率放大電路，除要求其輸出功率要大外，還要求功率損耗小，電源利用率高。（ ） （7）乙類功放和甲類功放電路一樣，輸入信號愈大，失真愈嚴重，輸入信號小時，不產(chǎn)生失真。（ ） （8）在功率放大電路中，電路的輸出功率要大和非線性失真要小是對矛盾。（ ） （9）功率放大電路與電壓放大電路、電流放大電路的共同點是 1）都使輸出電壓大于輸入電壓；（ ） 2）都使輸出電流大于輸入電流；（ ） 3）都使輸出功率大于信號源提供的輸入功率。（ ） （10）功率放大電路與電壓放大電路的區(qū)別是 1）前者比后者電源電壓高；（ ） 2）前者比后者電壓放大倍數(shù)數(shù)值大；（ ） 3）前者比后者效率高；（ ） 4）在電源電壓相同的情況下，前者比后者的最大不失真輸出電壓大；（ ） （11）功率放大電路與電流放大電路的區(qū)別是 1）前者比后者電流放大倍數(shù)大；（ ） 2）前者比后者效率高；（ ） 解： ⑴×，當(dāng)輸出電壓峰值為0.6Vcc時，功放管的管耗最大約為最大輸出功率的五分之一。 ⑵√， ⑶×，功率管的散熱片接觸面是平面，有利于鈍化涂黑，側(cè)邊粗糙些好。 ⑷×，最大輸出功率與管耗不是1：1的關(guān)系，而是5：1的關(guān)系。 ⑸×，功率管也有三種工作狀態(tài)：放大，飽和，截止，取決于直流電路的情況。 ⑹√， ⑺×，甲類功率放大，不論信號多小，都存在失真。 ⑻√， ⑼①×、電流放大電路的輸出電壓不一定大于輸入電壓。 ②×、電壓放大電路的輸出電流不一定大于輸入電流。 ③√， ⑽①×、電源電壓沒有可比性，可以大，相等，也可以小。 ②×、功率放大電路重點在輸出功率，電壓放大倍數(shù)不一定比電壓放大電路的放大倍數(shù)高。 ③√、 ④√， ⑾①×、功率放大電路重點在輸出功率，電流放大倍數(shù)不一定比電流放大電路的放大倍數(shù)高。 ②√ 三、功率放大器如圖T9-3 所示，已知各晶體管的β=50 ， |U BE |=0.6V， UCES =0.5V 。 （ 1 ）說明 R4和C2的作用； （ 2 ）設(shè)靜態(tài)時 |UBE3 |=|UBE2|，試計算各電阻中的靜態(tài)電流，并確定 R3 的阻值； （ 3 ）在輸出基本不失真的情況下，估算電路的最大輸出功率。 圖T9-3 解： （1）R4提供靜態(tài)偏壓，C2通交流， 習(xí)題9 9．1已知電路如圖P9-1所示，T1和T2管的飽和管壓降│UCES│＝3V，UCC＝15V， RL＝8Ω，。選擇正確答案填入空內(nèi)。 （1）電路中D1和D2管的作用是消除_________ 。 A．飽和失真 B．截止失真 C．交越失真 （2）靜態(tài)時，晶體管發(fā)射極電位UEQ 。 A．大于0V B．等于0V C．小于0V （3）最大輸出功率POM 。 A．約等于28W B．等于18W C．等于9W 圖P9-1 解： （1）C 乙類功率放大電路存在交越失真，通過D1,D2克服交越失真。 （2）B 靜態(tài)時，由于電路對稱， (3)C 9．2在圖P9-1所示電路中，已知VCC＝16V，RL＝4Ω，T1和T2管的飽和管壓降│UCES│＝2V，輸入電壓足夠大。試問： （1）最大輸出功率Pom和效率η各為多少？ （2）晶體管的最大功耗PTmax為多少？ （3）為了使輸出功率達到Pom，輸入電壓的有效值約為多少？ 解： （1）最大輸出功率和效率分別為 （2）晶體管的最大功耗 （3）輸出功率為Pom時的輸入電壓有效值 9.3 在甲類、乙類、甲乙類功放電路中，功放管的導(dǎo)通角分別是多少？ 解： 甲類功率放大電路功放管的導(dǎo)通角度為360°，在一個周期內(nèi)一直大于0；乙類共放的導(dǎo)通角度為180°，只有半個周期大于0，甲乙類功率放大電路的導(dǎo)通角大于180°而小于360°。 9．4試證明，在理想情況下甲類功放的效率不會超過50%。 證明：在理想情況下，忽略晶體管基極回路的損耗，則電源提供的功率為 甲類功率放大電路在理想情況下的最大輸出功率 在理想情況下，甲類功率放大電路的最大效率 即甲類功率放大電路的效率不會超過50% 9．5雙電源互補對稱電路如圖P9-5所示，已知電源電壓12伏，負載電阻10歐，輸入信號為正弦波。求（1）在晶體管UCES忽略不計的情況下，負載上可以得到的最大輸出功率。（2）每個功放管上允許的管耗是多少？（3）功放管的耐壓又是多少？ 圖P9-5 解： （1） （2）每個管耗的允許值即為管耗的最大值，即為最大輸出功率的五分之一， 為7.2/5=1.44W. (3)雙電源互補對稱電路在同一時刻只有一個管子導(dǎo)通，所以功放管的耐壓為管子的最大管壓降。 9.6在圖P9-6所示電路中，已知二極管的導(dǎo)通電壓UD＝0.7V，晶體管導(dǎo)通時的│UBE│＝0.7V，T2和T4管發(fā)射極靜態(tài)電位UEQ＝0V。 試問：（1）T1、T3和T5管基極的靜態(tài)電位各為多少？ （2）設(shè)R2＝10kΩ，R3＝100Ω。若T1和T3管基極的靜態(tài)電流可忽略不計，則T5管集 電極靜態(tài)電流為多少？靜態(tài)時UI＝？ （3）若靜態(tài)時iB1＞iB3，則應(yīng)調(diào)節(jié)哪個參數(shù)可使iB1＝iB2？如何調(diào)節(jié)？ （4）電路中二極管的個數(shù)可以是1、2、3、4嗎？你認為哪個最合適？為什么？ 解： （1）T1、T3和T5管基極的靜態(tài)電位分別為 V,V V 圖P9-6 （2）靜態(tài)時T5管集電極電流和輸入電壓分別為 （3）若靜態(tài)時iB1＞iB3，則應(yīng)增大R3。 （4）采用如圖所示兩只二極管加一個小阻值電阻合適，也可只用三只二極管。這樣一方面可使輸出級晶體管工作在臨界導(dǎo)通狀態(tài)，可以消除交越失真；另一方面在交流通路中，D1和D2管之間的動態(tài)電阻又比較小，可忽略不計，從而減小交流信號的損失。 9.7在圖P9-6所示電路中，已知T2和T4管的飽和管壓降│UCES│＝2V，靜態(tài)時電源電流可忽略不計。試問負載上可能獲得的最大輸出功率Pom 和效率η各為多少？ 解： 最大輸出功率和效率分別為 9.8為了穩(wěn)定輸出電壓，減小非線性失真，請通過電阻Rf在圖T9-6所示電路中引入合適 的負反饋；并估算在電壓放大倍數(shù)數(shù)值約為10的情況下，RF的取值。 解： 應(yīng)引入電壓并聯(lián)負反饋，由輸出端經(jīng)反饋電阻Rf接T5管基極，如解圖P9.8所示。 在深度負反饋情況下，電壓放大倍數(shù) R1＝1 kΩ，所以Rf ≈10 kΩ。 9.9估算圖P9-6所示電路T2和T4管的最大集電極電流、最大管壓降和集電極最大功耗。 解：功放管的最大集電極電流、最大管壓降、最大功耗分別為 9.10在圖P9-10所示電路中，已知UCC＝15V，T1和T2管的飽和管壓降│UCES│＝2V，輸入電壓足夠大。 求解：（1）最大不失真輸出電壓的有效值； （2）負載電阻RL上電流的最大值； （3）最大輸出功率Pom和效率η。 解： （1）最大不失真輸出電壓有效值 （2）負載電流最大值 圖P9-10 （3）最大輸出功率和效率分別為 9.11在圖P9-10所示電路中，R4和R5可起短路保護作用。試問：當(dāng)輸出因故障而短路時， 晶體管的最大集電極電流和功耗各為多少？ 解： 當(dāng)輸出短路時，功放管的最大集電極電流和功耗分別為 9.12在圖P9-12所示電路中，已知UCC＝15V，T1和T2管的飽和管壓降│UCES│＝1V，集成運放的最大輸出電壓幅值為±12V，二極管的導(dǎo)通電壓為0.7V。 圖P9-10 （1）若輸入電壓幅值足夠大，則電路的最大輸出功率為多少？ （2）為了提高輸入電阻，穩(wěn)定輸出電壓，且減小非線性失真，應(yīng)引入哪種組態(tài)的交流負反饋？畫出圖來。 （3）若Ui＝0.1V時，輸出電壓為5V，則反饋網(wǎng)絡(luò)中電阻的取值約為多少？ 解： （1）輸出電壓幅值和最大輸出功率分別為 （2）應(yīng)引入電壓串聯(lián)負反饋，電路如解圖P9.10所示。 （3）在深度負反饋條件下，電壓放大倍數(shù)為 R1＝1 kΩ，所以Rf ≈49 kΩ。 9.13 OTL電路如圖P9-13所示。（1）為了使得最大不失真輸出電壓幅值最大，靜態(tài)時T2和T4管的發(fā)射極電位應(yīng)為多少？若不合適，則一般應(yīng)調(diào)節(jié)哪個元件參數(shù)？（2）若T2和T4管的飽和管壓降│UCES│＝2.5V，輸入電壓足夠大，則電路的最大輸出功率Pom和效率η各為多少？（3）T2和T4管的ICM、U（BR）CEO和PCM應(yīng)如何選擇？ 圖P9-13 解： （1）射極電位UE＝VCC /2＝12V；若不合適，則應(yīng)調(diào)節(jié)R2。 （2）最大輸出功率和效率分別為 （3）T2和T4管ICM、U（BR）CEO和PCM的選擇原則分別為 9.14已知圖P9-14所示電路中T1和T2管的飽和管壓降│UCES│＝2V，導(dǎo)通時的│UBE│＝0.7V，輸入電壓足夠大。 （1）A、B、C、D點的靜態(tài)電位各為多少？ （2）為了保證T2和T4管工作在放大狀態(tài)，管壓降│UCE│≥3V，電路的最大輸出功率Pom和效率η各為多少？ 圖P9-14 解： （1）靜態(tài)電位分別為 UA＝0.7V，UB＝9.3V，UC＝11.4V，UD＝10V （2）最大輸出功率和效率分別為 9.15集成電路LM1877N－9為2通道低頻功率放大電路，單電源供電，最大不失真輸出電壓的峰峰值UOPP＝（UCC－6）V，開環(huán)電壓增益為70dB。圖P9-15所示為LM1877N－9中一個通道組成的實用電路，電源電壓為24V，C1～C3對交流信號可視為短路；R3和C4起相位補償作用，可以認為負載為8Ω。 （1）靜態(tài)時UP、UN、UO各為多少？ （2）設(shè)輸入電壓足夠大，電路的的最大輸出功率Pom和效率η各為多少？ 圖P9-15 解： （1）靜態(tài)時 （2）最大輸出功率和效率分別為