电子技术基础模拟部分 第五版 第八章作业题解答 田汉平 湖南人文斛故学院通信与控制工程系
电子技术基础模拟部分 第五版 第八章作业题解答 田汉平 湖南人文科技学院通信与控制工程系
湖南人文科技学院田汉平 8功率放大电路 8.1功率放大电路的一般问题 8.1.1在甲类、乙类和甲乙类放大电路中,放大管的导通角分别等于多 少?它们中哪一类放大电路效率最高? 解:在输入正弦信号情况下,通过三极管的电流i不出现截止状态(即导 通角6=2丌)的称为甲类;在正弦信号一个周期中,三极管只有半个周期导通 (θ=丌)的称为乙类;导通时间大于半周而小于全周(m<<2m)的称为甲乙 类。其中工作于乙类的放大电路效率最高,在双电源的互补对称电路中,理想 情况下最高效率可达78.5% 8.3乙类双电源互补对称功率放大电路 8.3.1在图题8.3.1所示电路中,设BT的B=100,VE=0.7V,VcEs= 0.5V,lcεo=0,电容C对交流可视为短路。 输入信号υ为正弦波。(1)计算电路可能达到 的最大不失真输出功率Pm;(2)此时R应调 RL 8 节到什么数值?(3)此时电路的效率n=?试v 与工作在乙类的互补对称电路比较。 解:(1)求P。m P=L(VcC-VcEs)/(22)72 (12-05)/(2)]2w=2.07W 图题8.3.1 (2)求R 考虑到o=V-Ves12V-0.5V 2R 2x8g≈0.72A 故 (Vcc-VBE)B(12-0.7)V×100 1570g 0.72A (3)求
湖南人文科技学院 田汉平 2
湖南人文科技学院田汉平 ÷.b 2.07W ≈24% 12V×0.72A 显然,比工作于乙类的互补对称电路的理想效率低很多 8.3.2一双电源互补对称电路如图题8.3.2所示,设已知Vc=12V,R 16g,U;为正弦波。求:(1)在BJT的饱和压降vE可以忽略不计的条件下,负 载上可能得到的最大输出功率Pn;(2)每个管子允许的管耗PcM至少应为多 少?(3)每个管子的耐压VcEo应大于多少? 解:(1)输出功率 P c(12V)2 2R2×160=4.5W (2)每管允许的管耗 PcM≥0.2P=0.2×4.5W=0.9 (3)每管的耐压 v( BR)CEO≥2vc=2×12V=24V 8.3.3在图题8.3.2所示电路中,设v为正弦波,R1=89,要求最大输出 功率P=9W。试求在BJT的饱和压降vEs可以 忽略不计的条件下,求:(1)正、负电源vc的最小 值;(2)根据所求Vc最小值,计算相应的IcM、 vaco的最小值;(3)输出功率最大(Pm= 9W)时,电源供给的功率P;(4)每个管子允许 的管耗PcM的最小值;(5)当输出功率最大(P。m= T, RIVO 9W)时的输入电压有效值 解:(1)Vc的最小值 由P 2R1 可求得 图题8.3.2 RLP ×89×9W=12V (2)lw和vcEo的最小值 R,8o=1.5A :2V 12V=24V (3)求P 设l(AN为电流平均值,则 2 2×(12V) P、=2Vl 46W R 丌×89 (4)PcM的最小值
湖南人文科技学院 田汉平 3
湖南人文科技学院田汉平 PCM≥0.2P=0.2×9W=1.8W (5)输入电压有效值 v,≈V≈Vc2≈8.49V 8.3.4设电路如图题8.3.2所示,管子在输入信号v作用下,在一周期 内T1和T2轮流导电约180°,电源电压V=20V,负载R1=89,试计算: (1)在输入信号V=10V(有效值)时,电路的输出功率、管耗、直流电 源供给的功率和效率; (2)当输入信号υ的幅值为Vm=Vc=20V时,电路的输出功率、管耗、 直流电源供给的功率和效率。 解:(1)V=10V时 2V=2×10V=14V,A 输出功率 每管的管耗 20×14142 W≈5.02W 8(3.144 两管的管耗 Pr=2Pn=10.04W 电源供给的功率Py=P。+Pr=12.25+10.04=22.29W P 效率 12.25 P×100% 22.29×100%≈54.96% V时Vn=ApVm=Voc=20 输出功率 Cc120 =-x=W=25W 2R128 两管的管耗 P=2PmRT 2 |≈6.85W 电源供给的功率Py=P。+P1=25+6.85=31.85W 效率 7=×100%=25 31.85 100%≈78.5% 8.4甲乙类互补对称功率放大电路 84.1一单电源互补对称功放电路如图题84.1所示,设v1为正弦波
湖南人文科技学院 田汉平 4
湖南人文科技学院田汉平 R1=8Ω,管子的饱和压降vε可忽略不计。试求最大不失真输出功率P。m(不 考虑交越失真)为9W时,电源电压Vc至少 应为多大? 解:由 (Vcc/2) v 2R 8R 则有 U RL vce√8RPam=√8×89×9W=24V 8.4.2在图题8.4.1所示单电源互补对 称电路中,设Vc=12V,R1=89,C的电容 量很大,υ;为正弦波,在忽略管子饱和压降 图题8.4.1 Vces情况下,试求该电路的最大输出功率Pn x 12 V 解 2×89 8.4.3一单电源互补对称电路如图题8.4.3所示,设T1、T2的特性完全 对称,U为正弦波,vc=12V,R1 8Ω。试回答下列问题:(1)静态时,电 容C2两端电压应是多少?调整哪个电 阻能满足这一要求?(2)动态时,若输。- 出电压υo出现交越失真,应调整哪个电 100pF R2 阻?如何调整?(3)若R1=R3=1.1kg, T1和T2的B=40,|VB=0.7V,Pe 1000μF 400mW,假设D1、D2、R2中任意一个 开路,将会产生什么后果? T RL 解:(1)静态时,C2两端电压应 为V2=vc=6V,调整R1或R3可满 足这一要求。 图题8.4.3 (2)若υo出现交越失真,可增 大R2 (3)若D1、D2或R2中有一个开路,则由于T1、T2的静态功耗为 PTI=Pr=BlBVce =B R,+R =40×12V-2×0.7x12V=1156mW 2.2k
湖南人文科技学院 田汉平 5
湖南人文科技学院田汉平 即Pn=Pn2>>PcM,所以会烧坏功放管。 8.44在图题8.4.3所示单电源互补对称电路中,已知Vc=35V,R1= 359,流过负载电阻的电流为n=0.45 cos (t(A)。求:(1)负载上所能得到的 功率P;(2)电源供给的功率Py。 解:(1)负载得到的功率 P=LR 0.45A ×359≈3.54W (2)电源供给的功率 P=CcIC(Av)=v =35V×0.45A 0.45A 8.4.5双电源互补对称电路如图题8.4.5所示(图中未画出T3的偏置 电路),设输入电压t为正弦波,电源电压 vcc=24V,R1=169,由T3管组成的放大 电路的电压增益Δvc3/△vB3=-16,射极输出 RI 器的电压增益为1,试计算当输入电压有效 T 值V=1V时,电路的输出功率P。、电源供 D, 给的功率P、两管的管耗P1以及效率7。 解:电路的输出功率P。、电源供给的功 D2 率P、两管的管耗P及效率n分别为 U RL V。(16V)2(16 16 R, RI 169 PTR. 2vc×16√2v1(162V) RLL 图题8.4. 2「24V×16 169 √2×1V(162×1y)-1=56W 4 Py=Pr+P。=5.6W+16W=21.6W P 7=P×100%=74.1% 8.4.6某集成电路的输出级如图题8.4.6所示。试说明:(1)R1、R2和 T3组成什么电路,在电路中起何作用;(2)恒流源I在电路中起何作用;(3) 电路中引入了D1、D2作为过载保护,试说明其理由。 解:(1)R1、R2和T3组成“VεE扩大电路”。T3集电极与发射极间的电 压Vε3为互补推挽输出级提供一个偏置电压,可克服输出波形中的交越失真
湖南人文科技学院 田汉平 6
湖南人文科技学院田汉平 这里vc3可根据功率放大管的工作 状态加以调节。因为T3的VBE3基本 +15Ⅴ 上为一固定值(0.6~0.7V),只要 流过电阻R1、R2的电流远大于基极 V, RI 电流l12,则VE=BR2 R D>D R2 K R4 R),改变R、R1的阻值 比,即可调节vcg3 2)恒流源为T、T2管的有 源负载,可提高本级的电压增益。 15V (3)当正向电流过大时,V2,增 大使D1导通,此时送到T的基极 图题8.4.6 电流将有一部分经D1旁路,从而使T4的输出电流受到限制。同理,当负向电 流过大时,D2导通,将T基极电流的一部分经D2旁路,限制了T和T的电 流,故D1、D2起到了过载保护作用。 8.4.7现有一半导体收音机,输出级采用图题8.4.7a所示电路,有人 说,当电源接通后,无信号输出(即喇叭不响)时,输出级BT的损耗最小 你认为这种说法对不对?为什么? (-6V) 2门 3.59 13k mA T =12mA 100μF 40 6809 图题8.4.7 解:图题8.4.7a电路属于甲类功率放大器,在有信号或无信号输入时, 集电极电流的平均值基本相同,即电源供给的功率基本相同。无信号输出时
湖南人文科技学院 田汉平 7
湖南人文科技学院田汉平 电源供给的功率全部消耗在管子的集电结和偏流电路中,而有信号时,电源功 率有一部分要供给负载,这时管耗反而小了。因此,题中说法是错误的。 8.48在如图题8.4.7a所示电路中,试用图解法求出负载上的输出功率和 效率。设输出变压器效率为80%。三极管T的输出特性如图题8.4.7b所示。 提示:此题的等效交流负载电阻R1=-(x)R,M、N2分别为变压器一 次、二次绕组的匝数。 解:由电路可求得 R R1+R1 0.68+13 Ic≈lE vE_-(VB-B)-(-0.298+0.2)V R。R R 5.5 ≈17.8mA V。+lR 6 v 电路的交流负载电阻 N RL R1=102×3.59 3509 在输出特性曲线上,过Q点(-6V,17.8mA)作交流负载线MN,如图解 8.4.8所示。可求得最大输出电流和电压 ic/mA 的幅值近似为 iB=1.2 mA y =cmax-CES-V=6V 故管子集电极输出功率 024681012-vcE/V 图解8.4.8 负载上的输出功率 P。=P。×80%=53.4W×80%≈42.7mW 效率 PX100%=P。 P。 lV×100%=42.7 17.8x6×100%≈40%
湖南人文科技学院 田汉平 8
湖南人文科技学院田汉平 8.4.9—个简易手提式小型扩音机的输出级如图题8.4.9所示。(1)试 计算负载上的输出功率和扩音机效率;(2)验算功率BJT3ADl的定额是否 超过 12v) 680g R N R 109 图题8.4.9 提示:(1)电路基本上工作在乙类,Tr2内阻可忽略,输出变压器效率为 0.8。管子3AD1的VcE|=30V,low=1.5A,PcM=1W(加散热片150 150×3mm3时为8W);(2)此题的等效交流负载电阻R1=(N/N2)2R1;(3)可 参考双电源互补对称电路的有关计算公式算出BJT集电极输出功率,再乘以变 压器效率就得负载R1上的输出功率。 解:(1)计算P。、P和n 集电极输出功率P、负载RL上得到的功率P。、电源供给的功率P和效 率T分别为 P 2 R R w=9 w 100 8 P。=P·Tr=9×0.8=7.2W 12 k2T/1002W-15 8 7.2 11.5×100%≈62.6%
湖南人文科技学院 田汉平 9
湖南人文科技学院田汉平 (2)验算:通过管子的最大电流 V A=1.5A Rl 8 管子实际承受的最大反向电压 2V。=24V 每只管子的最大管耗 Pn1=Pn2=(Py-P)/2=(11.5-9)W/2=1.25W 未超过3AD1的定额,故可用。 8.5集成功率放大器 8.5.1一个用集成功放LM384组成的功率放大电路如图题8.5.1所示。 已知电路在通带内的电压增益为40dB,在 R1=89时不失真的最大输出电压(峰-峰值 (+22V) 可达18V。求当v,为正弦信号时:(1)最大不 0.1 失真输出功率P。;(2)输出功率最大时的输 14 人电压有效值 1000uF 解:(1)最大不失真输出功率 1 Rlv x18 V P 2R12×8g (2)输入电压有效值 考以2×18V=9V,而20gA.= 图题8.5.1 40dB,即A,=100,因此 V。n9V 0.09V A100 9 v 64 mV 8.5.22030集成功率放大器的一种应用电路如图题8.5.2所示,假定其 输出级BJT的饱和压降Vcεs可以忽略不计,1为正弦电压。(1)求理想情况下 最大输出功率Pm;(2)求电路输出级的效率η。 解:(1)最大输出功率 14.06W 2R12×8g (2)效率
湖南人文科技学院 田汉平 10
