第9章 功率放大电路 习题解答.docx

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第9章功率放大电路习题解答

第9章习题解答

自测题9

一、功率放大器和电压放大器没有本质区别，但也有其特殊问题，试简述功率放大器的特点。

解：

功率放大电路与电压放大电路本质上没有区别，功率放大电路既不是单纯追求输出高电压，也不是单纯追求输出大电流，而是追求在电源电压确定的情况下，输出尽可能大的不失真的信号功率，功率放大器的特点：

1.输出功率要大2.转换效率要高3.非线性失真要小。

二、分析下列说法是否正确，凡对者在括号内打“√”，凡错者在括号内打“×”。

（1）在功率放大电路中，输出功率愈大，功放管的功耗愈大。

（）

（2）功率放大电路的最大输出功率是指在基本不失真情况下，负载上可能获得的最大交流功率。

（）

（3）功率放大器为了正常工作需要在功率管上装置散热片，功率管的散热片接触面是粗糙些好。

（）

（4）当OCL电路的最大输出功率为1W时，功放管的集电极最大耗散功率应大于1W。

（）

（5）乙类推挽电路只可能存在交越失真，而不可能产生饱和或截止失真。

（）

（6）功率放大电路，除要求其输出功率要大外，还要求功率损耗小，电源利用率高。

（）

（7）乙类功放和甲类功放电路一样，输入信号愈大，失真愈严重，输入信号小时，不产生失真。

（）

（8）在功率放大电路中，电路的输出功率要大和非线性失真要小是对矛盾。

（）

（9）功率放大电路与电压放大电路、电流放大电路的共同点是

1）都使输出电压大于输入电压；（）

2）都使输出电流大于输入电流；（）

3）都使输出功率大于信号源提供的输入功率。

（）

（10）功率放大电路与电压放大电路的区别是

1）前者比后者电源电压高；（）

2）前者比后者电压放大倍数数值大；（）

3）前者比后者效率高；（）

4）在电源电压相同的情况下，前者比后者的最大不失真输出电压大；（）

（11）功率放大电路与电流放大电路的区别是

1）前者比后者电流放大倍数大；（）

2）前者比后者效率高；（）

解：

⑴×，当输出电压峰值为0.6Vcc时，功放管的管耗最大约为最大输出功率的五分之一。

⑵√，

⑶×，功率管的散热片接触面是平面，有利于钝化涂黑，侧边粗糙些好。

⑷×，最大输出功率与管耗不是1：

1的关系，而是5：

1的关系。

⑸×，功率管也有三种工作状态：

放大，饱和，截止，取决于直流电路的情况。

⑹√，

⑺×，甲类功率放大，不论信号多小，都存在失真。

⑻√，

⑼①×、电流放大电路的输出电压不一定大于输入电压。

②×、电压放大电路的输出电流不一定大于输入电流。

③√，

⑽①×、电源电压没有可比性，可以大，相等，也可以小。

②×、功率放大电路重点在输出功率，电压放大倍数不一定比电压放大电路的放大倍数高。

③√、

④√，

⑾①×、功率放大电路重点在输出功率，电流放大倍数不一定比电流放大电路的放大倍数高。

②√

三、功率放大器如图T9-3所示，已知各晶体管的β=50，|UBE|=0.6V，UCES=0.5V。

（1）说明R4和C2的作用；

（2）设静态时|UBE3|=|UBE2|，试计算各电阻中的静态电流，并确定R3的阻值；

（3）在输出基本不失真的情况下，估算电路的最大输出功率。

图T9-3

解：

（1）R4提供静态偏压，C2通交流，

习题9

9．1已知电路如图P9-1所示，T1和T2管的饱和管压降│UCES│＝3V，UCC＝15V，RL＝8Ω，。

选择正确答案填入空内。

（1）电路中D1和D2管的作用是消除_________。

A．饱和失真B．截止失真C．交越失真

（2）静态时，晶体管发射极电位UEQ。

A．大于0VB．等于0VC．小于0V

（3）最大输出功率POM。

A．约等于28WB．等于18WC．等于9W

图P9-1

解：

（1）C乙类功率放大电路存在交越失真，通过D1,D2克服交越失真。

（2）B静态时，由于电路对称，

（3）C

9．2在图P9-1所示电路中，已知VCC＝16V，RL＝4Ω，T1和T2管的饱和管压降│UCES│＝2V，输入电压足够大。

试问：

（1）最大输出功率Pom和效率η各为多少？

（2）晶体管的最大功耗PTmax为多少？

（3）为了使输出功率达到Pom，输入电压的有效值约为多少？

解：

（1）最大输出功率和效率分别为

（2）晶体管的最大功耗

（3）输出功率为Pom时的输入电压有效值

9.3在甲类、乙类、甲乙类功放电路中，功放管的导通角分别是多少？

解：

甲类功率放大电路功放管的导通角度为360°，

在一个周期内一直大于0；乙类共放的导通角度为180°，只有半个周期大于0，甲乙类功率放大电路的导通角大于180°而小于360°。

9．4试证明，在理想情况下甲类功放的效率不会超过50%。

证明：

在理想情况下，忽略晶体管基极回路的损耗，则电源提供的功率为

甲类功率放大电路在理想情况下的最大输出功率

在理想情况下，甲类功率放大电路的最大效率

即甲类功率放大电路的效率不会超过50%

9．5双电源互补对称电路如图P9-5所示，已知电源电压12伏，负载电阻10欧，输入信号为正弦波。

求

（1）在晶体管UCES忽略不计的情况下，负载上可以得到的最大输出功率。

（2）每个功放管上允许的管耗是多少？

（3）功放管的耐压又是多少？

图P9-5

解：

（1）

（2）每个管耗的允许值即为管耗的最大值，即为最大输出功率的五分之一，

为7.2/5=1.44W.

（3）双电源互补对称电路在同一时刻只有一个管子导通，所以功放管的耐压为管子的最大管压降

。

9.6在图P9-6所示电路中，已知二极管的导通电压UD＝0.7V，晶体管导通时的│UBE│＝0.7V，T2和T4管发射极静态电位UEQ＝0V。

试问：

（1）T1、T3和T5管基极的静态电位各为多少？

（2）设R2＝10kΩ，R3＝100Ω。

若T1和T3管基极的静态电流可忽略不计，则T5管集

电极静态电流为多少？

静态时UI＝？

（3）若静态时iB1＞iB3，则应调节哪个参数可使iB1＝iB2？

如何调节？

（4）电路中二极管的个数可以是1、2、3、4吗？

你认为哪个最合适？

为什么？

解：

（1）T1、T3和T5管基极的静态电位分别为

V,

V

V图P9-6

（2）静态时T5管集电极电流和输入电压分别为

（3）若静态时iB1＞iB3，则应增大R3。

（4）采用如图所示两只二极管加一个小阻值电阻合适，也可只用三只二极管。

这样一方面可使输出级晶体管工作在临界导通状态，可以消除交越失真；另一方面在交流通路中，D1和D2管之间的动态电阻又比较小，可忽略不计，从而减小交流信号的损失。

9.7在图P9-6所示电路中，已知T2和T4管的饱和管压降│UCES│＝2V，静态时电源电流可忽略不计。

试问负载上可能获得的最大输出功率Pom

和效率η各为多少？

解：

最大输出功率和效率分别为

9.8为了稳定输出电压，减小非线性失真，请通过电阻Rf在图T9-6所示电路中引入合适

的负反馈；并估算在电压放大倍数数值约为10的情况下，RF的取值。

解：

应引入电压并联负反馈，由输出端经反馈电阻Rf接T5管基极，如解图P9.8所示。

在深度负反馈情况下，电压放大倍数

R1＝1kΩ，所以Rf≈10kΩ。

9.9估算图P9-6所示电路T2和T4管的最大集电极电流、最大管压降和集电极最大功耗。

解：

功放管的最大集电极电流、最大管压降、最大功耗分别为

9.10在图P9-10所示电路中，已知UCC＝15V，T1和T2管的饱和管压降│UCES│＝2V，输入电压足够大。

求解：

（1）最大不失真输出电压的有效值；

（2）负载电阻RL上电流的最大值；

（3）最大输出功率Pom和效率η。

解：

（1）最大不失真输出电压有效值

（2）负载电流最大值

图P9-10

（3）最大输出功率和效率分别为

9.11在图P9-10所示电路中，R4和R5可起短路保护作用。

试问：

当输出因故障而短路时，

晶体管的最大集电极电流和功耗各为多少？

解：

当输出短路时，功放管的最大集电极电流和功耗分别为

9.12在图P9-12所示电路中，已知UCC＝15V，T1和T2管的饱和管压降│UCES│＝1V，集成运放的最大输出电压幅值为±12V，二极管的导通电压为0.7V。

图P9-10

（1）若输入电压幅值足够大，则电路的最大输出功率为多少？

（2）为了提高输入电阻，稳定输出电压，且减小非线性失真，应引入哪种组态的交流负反馈？

画出图来。

（3）若Ui＝0.1V时，输出电压为5V，则反馈网络中电阻的取值约为多少？

解：

（1）输出电压幅值和最大输出功率分别为

（2）应引入电压串联负反馈，电路如解图P9.10所示。

（3）在深度负反馈条件下，电压放大倍数为

R1＝1kΩ，所以Rf≈49kΩ。

9.13OTL电路如图P9-13所示。

（1）为了使得最大不失真输出电压幅值最大，静态时T2和T4管的发射极电位应为多少？

若不合适，则一般应调节哪个元件参数？

（2）若T2和T4管的饱和管压降│UCES│＝2.5V，输入电压足够大，则电路的最大输出功率Pom和效率η各为多少？

（3）T2和T4管的ICM、U（BR）CEO和PCM应如何选择？

图P9-13

解：

（1）射极电位UE＝VCC/2＝12V；若不合适，则应调节R2。

（2）最大输出功率和效率分别为

（3）T2和T4管ICM、U（BR）CEO和PCM的选择原则分别为

9.14已知图P9-14所示电路中T1和T2管的饱和管压降│UCES│＝2V，导通时的│UBE│＝0.7V，输入电压足够大。

（1）A、B、C、D点的静态电位各为多少？

（2）为了保证T2和T4管工作在放大状态，管压降│UCE│≥3V，电路的最大输出功率Pom和效率η各为多少？

图P9-14

解：

（1）静态电位分别为

UA＝0.7V，UB＝9.3V，UC＝11.4V，UD＝10V

（2）最大输出功率和效率分别为

9.15集成电路LM1877N－9为2通道低频功率放大电路，单电源供电，最大不失真输出电压的峰峰值UOPP＝（UCC－6）V，开环电压增益为70dB。

图P9-15所示为LM1877N－9中一个通道组成的实用电路，电源电压为24V，C1～C3对交流信号可视为短路；R3和C4起相位补偿作用，可以认为负载为8Ω。

（1）静态时UP、UN、UO各为多少？

（2）设输入电压足够大，电路的的最大输出功率Pom和效率η各为多少？

图P9-15

解：

（1）静态时

（2）最大输出功率和效率分别为