南郵模擬電子第8章-功率放大電路習題答案

習題設2AX81的ICM=200mA，PCM=200mW，U(BR)CEO=15V；3AD6的PCM=10W（加散熱板），ICM=2A，U(BR)CEO=24V。求它們在變壓器耦合單管甲類功放中的最佳交流負載電阻值。解：當靜態(tài)工作點Q確定后，適當選取交流負載電阻值，使Q點位于交流負載線位于放大區(qū)部分的中點，則可輸出最大不失真功率，此時的稱為最佳交流負載電阻。忽略三極管的飽和壓降和截止區(qū)，則有。同時應滿足以下限制：，，。(1)對2AX81而言，應滿足，，。取。當時，，此時最大，；當，時，此時最小，；故最佳交流負載電阻值為：。(2)對3AD6而言，應滿足，，。取。當時，，此時最大，；當時，，此時最小，；故最佳交流負載電阻值為：。圖題8-2為理想乙類互補推挽功放電路，設UCC=15V，UEE=－15V，RL=4Ω，UCE(sat)=0，輸入為正弦信號。試求輸出信號的最大功率；輸出最大信號功率時電源的功率、集電極功耗（單管）和效率；每個晶體管的最大耗散功率PTm是多少？在此條件下的效率是多少？圖題8-2解：(1)(2)(3)電路如圖題8-2所示，設UCC=12V，UEE=－12V，RL為8Ω的揚聲器，輸入充分激勵時可得最大不失真的輸出功率。計算Pom；如再并上一個8Ω的揚聲器，輸出功率有什么變化？在電源電壓不變的條件下，能否使每個揚聲器發(fā)出和原來一樣大小的聲音？解：（1）（2），輸出功率變?yōu)樵瓉淼?倍。（3）在電源電壓不變的條件下，每個揚聲器獲得的功率不變，發(fā)出和原來一樣大小的聲音?；パa推挽功放電路如圖題8-4所示，其中負載電流iL=0.45cosΩt(A)，如忽略R6和R7的影響，試求(1)負載上獲得的功率Po；(2)電源供給的平均功率PE；(3)每管的管耗PT；(4)每管的最大管耗PTm；(5)放大器效率η。設晶體管的飽和壓降為0.5V，電路的最大輸出功率為多少？晶體管的參數(shù)ICM、PCM、U(BR)CEO如何選??？如要求輸出電壓Uom=8V，輸入信號Uim=？圖題8-8(1)100kΩ、1kΩ電阻構(gòu)成了互補乙類功放電路和運放構(gòu)成的同相比例放大器之間的反饋通路。引入了級間電壓串聯(lián)負反饋。(2)，根據(jù)，所以得(3)晶體管的參數(shù)應滿足如下條件：(4)因為，所以圖題8-9所示三種甲類功放的輸出電路，晶體管和UCC相同，飽和壓降和穿透電流均為0，圖(c)中的變壓器效率為1。比較三種電路中哪種電路的輸出功率最大？哪種電路的效率最低？（C1、C、C2為耦合電容，設輸入激勵充分）圖題8-9解：(1)題圖(a)：題圖(b)：題圖(c)： 由以上計算可見，雖然這三種電路的等效交流負載電阻都為5kΩ，但圖(c)電路的輸出功率最大。(2)題圖(a)：題圖(b)：題圖(c)：由以上計算可見，雖然這三種電路的等效交流負載電阻都為5kΩ，但圖(a)電路的效率最低。OCL功放電路如圖題8-10所示，輸入電壓為正弦波信號。已知當輸入信號幅度達到最大時，V3、V4管的最小壓降uCE(min)=2V。(1)求V3、V4管承受的最大電壓uCE(max)；(2)求V3、V4管流過的最大集電極電流iC(max)；(3)求V3、V4每個管子的最大管耗PTm；(4)若R3、R4上的電壓及V3、V4的最小管壓降uCE(min)忽略不計，則V3、V4管的參數(shù)ICM、PCM、U(BR)CEO應如何選擇？圖題8-10解：(1)V3、V4管承受的最大電壓uCE(max)(2)V3、V4管流過的最大集電極電流iC(max)=(UCC-uCE(min))/(R3+RL)=13/8.5=1.53A。(3)V3、V4每個管子的最大管耗PTm(4)若R3、R4上的電壓及V3、V4的最小管壓降uCE(min)忽略不計，則V3、V4管的參數(shù)ICM、PCM、U(BR)CEO如下：，，OTL和OCL功放電路效率都較高，但電源的利用率較低，當電源電壓分別為UCC和±UCC時，負載上獲得的最大電壓分別為UCC/2和UCC。若采用由兩組互補推挽電路組成橋式推挽電路（BTL:BalancedTransformerLess），則負載上得到的最大電壓可增大一倍。圖題8-11所示為單電源BTL電路，V1～V4特性相同，靜態(tài)時，uA=uB=UCC/2，uo=0。動態(tài)時，外加信號u1和u2極性相反。試證明在理想情況下（UCE(sat)=0），uo的峰值電壓可達UCC，輸出最大功率為0.5。圖題8-11解：為清晰起見，圖題8-11中未畫出左、右兩輸入信號中的直流成分0.5UCC，但在以下分析過程中，必須考慮這一點。當u1處于正半周時，u2處于負半周，則V1、V4導通，V2、V3截止。由于UCE(sat)=0，則RL左端電位最大值為UCC，RL右端電位最小值為0，故RL兩端的電壓最大值可達UCC。同理，當u1處于負半周時，u2處于正半周，則V1、V4截止，V2、V3導通。RL兩端的電壓最小值可達-UCC。故RL兩端的電壓為一完整的正弦波，uo的峰值電壓可達UCC，輸出最大功率為0.5。OCL功放電路如圖題8-12所示，分析電路回答下列問題。V4、R4、R5在電路中起什么作用？若要穩(wěn)定電路的輸出電壓，應引入何種組態(tài)的負反饋？試在圖上畫出反饋支路；若要求電路輸入信號幅度Uim=140mV時，負載RL獲得最大不失真輸出功率，則反饋支路中的元件應如何取值？設管子的飽和壓降UCE(sat)=1V。圖題8-12解：（1）V4、R4、R5在電路中給V2、V3提供合適的發(fā)射結(jié)偏置電壓，克服交越失真現(xiàn)象。（2）若要穩(wěn)定電路的輸出電壓，應引入級間電壓負反饋。