功率放大電路習題

1、 第九章第九章 功率放大電路功率放大電路 1與甲類功率放大器相比較，乙類互補推挽功放的主要優(yōu)點是_b_。 (a) 無輸出變壓器 (b) 能量轉(zhuǎn)換效率高 (c) 無交越失真 2所謂能量轉(zhuǎn)換效率是指_b_。 (a) 輸出功率與晶體管上消耗的功率之比 (b) 最大不失真輸出功率與電源提供的功率之比 (c) 輸出功率與電源提供的功率之比 3功放電路的能量轉(zhuǎn)換效率主要與_c_有關(guān)。 (a) 電源供給的直流功率 (b) 電路輸出信號最大功率 (c) 電路的類型 4甲類功率放大電路的能量轉(zhuǎn)換效率最高是_a_。 (a) 50% (b) 78.5% (c) 100% 5甲類功率放大電路（參數(shù)確定）的輸出功率越大

2、，則功放管的管耗_c_。 (a) 不變 (b) 越大 (c) 越小 6對甲類功率放大電路（參數(shù)確定）來說，輸出功率越大，則電源提供的功率_a_。 (a) 不變 (b) 越大 (c) 越小 7甲類功率放大電路功放管的最大管耗出現(xiàn)在輸出電壓的幅值為_a_。 (a) 零時 (b) 最大時 (c) 電源電壓的一半 8甲類功率放大電路功放管的最小管耗出現(xiàn)在輸出電壓的幅值為_b_。 (a) 零時 (b) 最大時 (c) 電源電壓的一半 9乙類互補推挽功率放大電路的能量轉(zhuǎn)換效率最高是_b_。 (a) 50% (b) 78.5% (c) 100% 10乙類互補推挽功率放大電路在輸出電壓幅值約等于_a_時，管子

3、的功耗最小。 （a）0 (b) 電源電壓 (c) 0.64 倍電源電壓 11乙類互補推挽功率放大電路在輸出電壓幅值約等于_c_時，管子的功耗最大。 （a）0 (b) 電源電壓 (c) 0.64 倍電源電壓 12乙類互補功放電路存在的主要問題是_c_。 （a）輸出電阻太大 (b) 能量轉(zhuǎn)換效率低 (c) 有交越失真 13為了消除交越失真，應(yīng)當使功率放大電路的功放管工作在_b_狀態(tài)。 （a） 甲類 (b) 甲乙類 (c) 乙類 14乙類互補功放電路中的交越失真，實質(zhì)上就是_c_。 （a）線性失真 (b) 飽和失真 (c) 截止失真 15在乙類互補推挽功率放大電路中，每只管子的最大管耗為_c_。 （

4、a） (b) (c) 16設(shè)計一個輸出功率為 20W 的功放電路，若用乙類互補對稱功率放大，則每只功放管的最大允許功耗 PCM至小應(yīng)有_b_。 （a）8W (b) 4W (c) 2W 17乙類互補推挽功率放大電路中，若電源電壓為 VCC，放大管的飽和壓降為 UCES，那么放大管的最大管壓降為_b_。 （a） (b) (c) 18乙類互補推挽功率放大電路中，流過放大管的最大電流為_c_。 （a） (b) (c) 19乙類互補推挽功率放大電路中的最大輸出電壓為_b_。 （a） (b) (c) 20乙類互補推挽功率放大電路最大輸出功率為_b_。 （a） (b) (c) 21乙類互補推挽功率放大電路中

5、，放大管的擊穿電壓應(yīng)大于_c_。 （a） (b) (c) 22在乙類互補推挽功率放大電路中，電源提供的最大功率為_c_。 （a） (b) (c) 23單電源互補推挽功率放大電路中，輸出電容起到了雙電源電路中的_b_的作用。 （a） 消除高次諧波 (b) 負電源 (c) 正電源 24單電源互補推挽功率放大電路中，電路的最大輸出電壓為_b_。 （a） (b) (c) 25在圖示功率放大電路中。二極管 D1和 D2的作用是_b_。 （a）增大輸出功率 (b) 減小交越失真 (c) 減小三極管的穿透電流 【例例 9 9- -1 1】選擇合適的答案填入空內(nèi)。 （1）功率放大電路的最大輸出功率是在輸入電壓

6、為正弦波時，輸出基本不失真情況下，負載上可能獲得的最大_。 A. 交流功率 B. 直流功率 C. 平均功率 （2）功率放大電路的轉(zhuǎn)換效率是指_。 A. 輸出功率與晶體管所消耗的功率之比 B. 最大輸出功率與電源提供的平均功率之比 C. 晶體管所消耗的功率與電源提供的平均功率之比 （3）在選擇功放電路中的晶體管時，應(yīng)當特別注意的參數(shù)有_。 A. B. ICM C. ICBO D. U（BR）CEO E. PCM F. fT （4） 在 OCL 乙類功放電路中， 若最大輸出功率為 1 W， 則電路中功放管的集電極最大功耗約為_。 A. 1 W B. 0.5 W C. 0.2 W 【相關(guān)知識】【相關(guān)

7、知識】 功率放大電路的基本概念，功放管的選擇。 【解題思路】【解題思路】 （1）根據(jù)最大輸出功率和轉(zhuǎn)換效率的定義選擇填空。 （2）功率放大電路與小功率放大電路在電路結(jié)構(gòu)、性能指標、放大管的選擇等方面有著明顯的區(qū)別。在選擇功放管時應(yīng)特別關(guān)注它的三個極限值 ICM、U（BR）CEO、PCM，以保證其安全工作。 （3）根據(jù) OCL 乙類功放電路最大輸出功率與功放管集電極最大功耗的關(guān)系選擇填空。 【解題過程】【解題過程】 根據(jù)定義，（1）的答案為 A，（2）的答案為 B。 根據(jù)選擇功放管所關(guān)注它的參數(shù)，（3）的答案為 B、D、E。 根據(jù) OCL 電路功放管的功耗，（4）的答案為 C。 【例例 9 9-

8、 -2 2】圖示為三種功率放大電路。已知圖中所有晶體管的電流放大系數(shù)、飽和管壓降的數(shù)值等參數(shù)完全相同，導(dǎo)通時 b-e 間電壓可忽略不計；電源電壓 VCC和負載電阻 RL均相等。填空： （1）分別將各電路的名稱（OCL、OTL 或 BTL）填入空內(nèi)，圖（a）所示為_電路，圖（b）所示為_電路，圖（c）所示為_電路。 （2）靜態(tài)時，晶體管發(fā)射極電位 uE為零的電路為有_。 （3） 在輸入正弦波信號的正半周， 圖 （a） 中導(dǎo)通的晶體管是_， 圖 （b） 中導(dǎo)通的晶體管是_，圖（c）中導(dǎo)通的晶體管是_。 （4）負載電阻 RL獲得的最大輸出功率最大的電路為_。 （5）效率最低的電路為_。 【相關(guān)知識】

9、【相關(guān)知識】 常用功率放大電路（OCL、OTL 或 BTL）。 【解題思路】【解題思路】 （1）根據(jù)三種功率放大電路（OCL、OTL 或 BTL）的結(jié)構(gòu)特點來選擇相應(yīng)的電路填空。 （2）功率放大電路采用雙電源供電時，其晶體管發(fā)射極電位 uE為零。 （3）根據(jù)三種功率放大電路（OCL、OTL 或 BTL）的基本工作原理來選擇相應(yīng)的晶體管填空。 （4）分析三種功率放大電路的最大不失真輸出電壓，從而選出輸出功率最大的電路。 （5）根據(jù)三種功率放大電路的最大輸出功率以及功放管消耗的能量大小來確定效率最低的電路。 【解題過程】【解題過程】 （1）答案為 OTL、OCL、BTL。 （2）由于圖（a）和（c

10、）所示電路是單電源供電，為使電路的最大不失真輸出電壓最大，靜態(tài)應(yīng)設(shè)置晶體管發(fā)射極電位為 VCC/2。因此，只有圖（b）所示的 OCL 電路在靜態(tài)時晶體管發(fā)射極電位為零。因此答案為 OCL。 （3）根據(jù)電路的工作原理，圖（a）和（b）所示電路中的兩只管子在輸入為正弦波信號時應(yīng)交替導(dǎo)通，圖（c）所示電路中的四只管子在輸入為正弦波信號時應(yīng)兩對管子（T1和 T4、T2和 T3）交替導(dǎo)通。 因此答案為 T1，T1，T1和 T4。 （4）在三個電路中，哪個電路的最大不失真輸出電壓最大，哪個電路的負載電阻 RL獲得的最大輸出功率就最大。三個電路最大不失真輸出電壓的峰值分別為 ， （5）根據(jù)（3）、（4）中的

11、分析可知，三個電路中只有 BTL 電路在正弦波信號的正、負半周均有兩只功放管的消耗能量，損耗最大，故轉(zhuǎn)換效率最低。因而答案為（c）。 【例例 9 9- -3 3】單電源互補功率放大電路如圖所示。設(shè)功率管、的特性完全對稱, 管子的飽和壓降，發(fā)射結(jié)正向壓降， ，并且電容器和的容量足夠大。 （1）靜態(tài)時，A 點的電位、電容器 C 兩端壓降和輸入端信號中的直流分量分別為多大？ （2）動態(tài)時，若輸出電壓仍有交越失真，應(yīng)該增大還是減小? （3）試確定電路的最大輸出功率、能量轉(zhuǎn)換效率，及此時需要的輸入激勵電流的值； （4）如果二極管 D 開路，將會出現(xiàn)什么后果? 【相關(guān)知識】【相關(guān)知識】 甲乙類互補推挽功放

12、電路的工作原理。 【解題思路】【解題思路】 （1）為了使單電源互補推挽功放電路輸出信號正負兩個半周的幅值對稱，靜態(tài)時，A 點的電位應(yīng)等于電源電壓的一半，由此可推算電容器 C 兩端壓降和輸入端信號中的直流分量的大小。 （2）分析產(chǎn)生交越失真的原因，討論的作用。 （3）確定輸出電壓最大值，求解最大輸出功率、能量轉(zhuǎn)換效率及此時需要的輸入激勵電流的值。 （4）斷開二極管，分析電路可能出現(xiàn)的狀況。 【解題過程】【解題過程】 (1) 靜態(tài)時，調(diào)整電阻、和，保證功率管和處于微導(dǎo)通狀態(tài)，使 A 點電位等于電源電壓的一半，即。此時耦合電容 C 被充電，電容 C 兩端的電壓；輸入信號中的直流分量的大小，應(yīng)保證輸入

13、信號接通后不影響放大電路的直流工作點，即。 (2) 電路中設(shè)置電位器和二極管 D 的目的是為功率管提供合適的靜態(tài)偏置， 從而減小互補推挽電路的交越失真。若接通交流信號后輸出電壓仍有交越失真，說明偏置電壓不夠大，適當增 大電位器的值之后，交越失真將會減小。 （3） 功率管飽和時，輸出電壓的幅值達到最大值，則電路的最大輸出功率 此功放電路的能量轉(zhuǎn)換效率最大 當輸出電壓的幅值達最大值時，功率管基極電流的瞬時值應(yīng)為 （4）當 D 開路時，原電路中由電位器和二極管 D 給功率管和提供微導(dǎo)通的作用消失。、和 的發(fā)射結(jié)及將構(gòu)成直流通路，有可能使和管完全導(dǎo)通。若和的值較小時，將會出現(xiàn)，從而使功放管燒壞。 【例

14、例 9 9- -4 4】在圖(a)所示電路中，已知二極管的導(dǎo)通電壓 UD0.7 V；晶體管導(dǎo)通時|UBE|均約為 0.7 V，T1和 T3的飽和管壓降|UCES|=1 V。試問： 圖(a) （1）T1、T3和 T5管基極的靜態(tài)電位各為多少？ （2）設(shè) R310k，R4100，且 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)電流約為多少？ （3）若靜態(tài)時 iB1iB3，則應(yīng)調(diào)節(jié)哪個參數(shù)可使 iB1iB3，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？ （5）若 R3斷路，則輸出電壓約為多少？ 【相關(guān)知識】【相關(guān)知識】 OCL 電路的工作

15、原理、靜態(tài)和動態(tài)分析方法。 【解題思路】【解題思路】 （1）根據(jù)靜態(tài)時 UO=0 以及晶體管處于導(dǎo)通狀態(tài)來確定 T1、T3和 T5管基極的靜態(tài)電位。 （2）T5管集電極電流與 R3的電流近似相等。 （3）降低 T3管基極的靜態(tài)電位可以減小 iB3，從而使 iB1iB3。 （4）根據(jù) T1和 T3管基極之間的靜態(tài)電位差的要求來確定二極管的個數(shù)。 （5）分析 R3斷路后各個晶體管的工作狀態(tài)來分析輸出電壓。 【解題過程】【解題過程】 （1）因為靜態(tài)時輸出電壓 uO為 0 V，所以 T1、T3和 T5管基極的靜態(tài)電位分別為 UB1UBE2UBE1 1.4 V UB30UBE3 0.7 V UB5VCC

16、UBE5 14.3 V （2）靜態(tài)時，T1和 T3的基極電流可忽略不計，因而 T5管集電極電流與 R3、R4的電流近似相等，即 ICQ5 IR3 = UR3 / R3 =（VCC UB1）/R3 （151.4）/10 mA=1.36 mA 因為 R4上的電壓約為 T1管 b-e 間的導(dǎo)通電壓 UBE，所以若利用 ICQ5 IR4 UBE/R4求解 ICQ5，則 UBE的實際值與 0.7 V 的差別必定使估算出的 ICQ5產(chǎn)生很大的誤差，故不能采用這種方法。 （3）若靜態(tài)時 iB1iB3，則應(yīng)通過調(diào)整 R4的阻值來微調(diào) T1和 T3的基極電壓。由于在調(diào)整 R4時 T5管的基極電流不變，集電極電流

17、也就不變，即 R4中電流基本不變。因此，應(yīng)增大 R4以降低 T5管集電極電位，即降低 T3基極電位，使 iB3增大，達到 iB1與 iB3相等的目的。 應(yīng)當指出，在圖（a）所示電路中，只有在產(chǎn)生較大誤差，如靜態(tài)時輸出電壓為幾伏，才調(diào)整 R3的阻值。 （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)，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。 （5）若 R3斷路，則 R4和 T1、T2兩個支路都為斷路，電路如圖（b）所示。由圖可知，T5、T3和 T4組成復(fù)合管作為

18、放大管，構(gòu)成共射放大電路；而且，靜態(tài)時各管子的電流如圖中所標注，由于 T5的基極回路沒有變化，因而其集電極電流不變。 圖(b) 應(yīng)當指出，在 OCL 電路中，功放管在靜態(tài)時基本不損耗功率，其選取依據(jù)是 PCM0.2 V 2CC/（2RL） 因而當電路產(chǎn)生故障時應(yīng)首先分析功放管靜態(tài)時的功耗，判斷其是否會因功耗過大而損壞。 本題可能出現(xiàn)以下幾種情況： 若 T5、T3和 T4均工作在放大狀態(tài)，則負載電阻的靜態(tài)電流 IL = IE3 + IC4 =（1+3）IC5 + 3 4 IC5 數(shù)值很大。此時，若 T3和 T4的管壓降也比較大，則它們靜態(tài)的集電極功耗將很大，以至于使之因過熱而損壞。若它們損壞后短

19、路，則 uO15 V；若它們損壞后斷路，則 uO0 V。 如果電源電壓幾乎全部降在負載上，使 T3飽和，則輸出電壓 uO=VCC+（|UCES3|+UBE4） 15+（1+0.7） V =13.3 V 【例例 9 9- -5 5】 電路如圖所示。已知電源電壓 Vcc=15V，RL8， UCES0，輸入信號是正弦波。試問： (1) 負載可能得到的最大輸出功率和能量轉(zhuǎn)換效率最大值分別是多少？ (2) 當輸入信號 ui10sint V 時，求此時負載得到的功率和能量轉(zhuǎn)換效率。 【相關(guān)知識】【相關(guān)知識】 乙類互補推挽功率放大電路性能指標。 【解題思路】【解題思路】 根據(jù)題目給定條件確定輸出電壓幅值的最

20、大值，計算最大可能的輸出功率和能量轉(zhuǎn)換效率； 估算電壓增益，推算輸出電壓，求相應(yīng)的輸出功率和能量轉(zhuǎn)換效率。 【解題過程】【解題過程】 (1) 圖示電路為乙類互補推挽功率放大電路，最大的輸出電壓幅值，所以 W （2）對每半個周期來說，電路可等效為共集電極電路，所以 Au1 uoui10sint V 即 Uom10V 故 W 【例例 9 9- -6 6】由集成運放作為前置級的功率放大電路的部分設(shè)計結(jié)果如圖(a)所示。已知=100，=，=12V，功率管的飽和壓降，耦合電容和的電容足夠大。請按下述要求完成電路設(shè)計。 （1） 以穩(wěn)定輸出電壓為目的，給電路引入合理的反饋； （2）當輸入電壓時，輸出電壓，選

21、擇反饋元件的參數(shù)； （3）確定電阻的阻值； （4）試估算輸入信號的幅值范圍。 圖 (a) 【相關(guān)知識】【相關(guān)知識】 （1）甲乙類互補推挽功放。 （2）運算放大器。 （3）負反饋。 【解題思路】【解題思路】 根據(jù)電壓負反饋能穩(wěn)定輸出電壓的結(jié)論，利用瞬時極性法判斷相位關(guān)系，確定反饋信號的與輸入信號的疊加方式。推導(dǎo)電路閉環(huán)增益，確定反饋元件的參數(shù)。根據(jù)輸出電壓的動態(tài)范圍和閉環(huán)增益的大小，估算輸入信號的幅值范圍。 【解題過程】【解題過程】 1為了穩(wěn)定電路輸出電壓，必須引入電壓負反饋。利用瞬時極性法判斷可知，反饋信號接到運放 的反相輸入端，或者接到電阻和電容之間都能構(gòu)成負反饋。如果反饋信號接到和之間，靜

22、態(tài)時，運放會因反相輸入端開路而不能正常工作。所以，反饋信號必須接到運放反相輸入端，通過反饋網(wǎng)絡(luò)給運放提供直流通路。完整的電路圖如圖(b)所示。 圖 (b) 2由圖(b)可知，本電路引入了電壓串聯(lián)負反饋，由于集成運放的增益很高，電路很容易滿足深度負反饋條件。因而，本電路閉環(huán)增益的表達式為 =1+ 題目要求=100mV 時，=1V ，也就是要求=10，即=9=92=18 3電阻的選擇應(yīng)從靜態(tài)和動態(tài)兩個方面來考慮。 靜態(tài)情況下，=0 時，運放兩個輸入端外接電阻應(yīng)相等減小輸入偏置電流引起輸出零點位移，即=18；動態(tài)情況下，電路的輸入電阻=18。若以提高輸入電阻為目的，應(yīng)增大。但是，當太大時，輸入失調(diào)電流的影響將會增大。所