第9章 功率放大電路 習題解答

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1、第9章自測題、習題解答 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

2、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

3、 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

4、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

5、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

6、)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-

7、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,功放管的導通角分別是多少? 解: 甲類功率放大電路功放管的導通角度為360°,在一

8、個周期內(nèi)一直大于0;乙類共放的導通角度為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

9、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,已知二極管的導通電壓UD=0.7V,晶體管導通時的│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T

10、1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

11、作在臨界導通狀態(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

12、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;

13、 (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│=1

14、V,集成運放的最大輸出電壓幅值為±12V,二極管的導通電壓為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。 9.1

15、3 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

16、 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

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