第7章功率放大电路习题与解答.docx
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第7章功率放大电路习题与解答
习题
1.选择题。
(1)功率放大电路的转换效率是指。
A.输出功率与晶体管所消耗的功率之比
B.输出功率与电源提供的平均功率之比
C.晶体管所消耗的功率与电源提供的平均功率之比
(2)乙类功率放大电路的输出电压信号波形存在。
A.饱和失真B.交越失真C.截止失真
(3)乙类双电源互补对称功率放大电路中,若最大输出功率为2W,则电路中功放管的集电极最大功耗约为。
A.0.1WB.0.4WC.0.2W
(4)在选择功放电路中的晶体管时,应当特别注意的参数有。
A.βB.ICMC.ICBOD.U(BR)CEOE.PCM
(5)乙类双电源互补对称功率放大电路的转换效率理论上最高可达到。
A.25%B.50%C.78.5%
(6)乙类互补功放电路中的交越失真,实质上就是。
A.线性失真B.饱和失真C.截止失真
(7)功放电路的能量转换效率主要与有关。
A.电源供给的直流功率B.电路输出信号最大功率C.电路的类型
解:
(1)B
(2)B(3)B(4)BDE(5)C(6)C(7)C
2.如图7.19所示电路中,设BJT的β=100,UBE=0.7V,UCES=0.5V,ICEO=0,电容C对交流可视为短路。
输入信号ui为正弦波。
(1)计算电路可能达到的最大不失真输出功率Pom?
(2)此时RB应调节到什么数值?
(3)此时电路的效率η=?
图7.19题2图
解:
(1)先求输出信号的最大不失真幅值。
由解题2图可知:
由
与
可知:
即有
因此,最大不失真输出功率Pom为:
(2)当输出信号达到最大幅值时,电路静态值为:
所以
(3)
甲类功率放大电路的效率很低。
3.一双电源互补对称功率放大电路如图7.20所示,已知VCC=12V,RL=8Ω,ui为正弦波。
(1)在BJT的饱和压降UCES=0的条件下,负载上可能得到的最大输出功率Pom为多少?
每个管子允许的管耗PCM至少应为多少?
每个管子的耐压│U(BR)CEO│至少应大于多少?
(2)当输出功率达到最大时,电源供给的功率PV为多少?
当输出功率最大时的输入电压有效值应为多大?
解:
(1)功率放大电路静态时UO=0。
在BJT的饱和压降UCES=0的条件下,则有Uom=VCC,因此,
每个管子允许的管耗PCM≥0.2Pom=0.2×9=1.8W
每个管子承受的最大电压为2VCC,所以每个管子的耐压│U(BR)CEO│≥2VCC=24V
(2)当输出功率达到最大时,电源供给的功率PV
当输出功率最大时的输入电压幅值
。
则有效值为
图7.20题3、4图图7.21题5图
4.电路如图7.20所示,已知VCC=15V,RL=16Ω,ui为正弦波。
(1)在输入信号Ui=8V(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)当输入信号幅值Uim=VCC=15V时,电路的输出功率、管耗、直流电源供给的功率和效率?
(3)当输入信号幅值Uim=VCC=20V时,电路的输出会发生什么现象?
解:
(1)在输入信号Ui=8V(有效值)时,输出信号的振幅
V,则
电路的输出功率为
电路的两个晶体管管耗相等,总管耗为
直流电源供给的功率
电路的效率
(2)在输入信号幅值Uim=VCC=15V时,输出信号的振幅亦可达到
,接近电源电压。
电路的输出功率可以达到最大值。
电路的输出功率为
电路的两个晶体管管耗相等,总管耗为
直流电源供给的功率
电路的效率
(3)当输入信号幅值Uim=VCC=20V时,电路的输出会发生失真。
5.在图7.21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。
(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?
解:
(1)最大输出功率Pom为
效率η为
(2)每个晶体管的最大功耗PTmax为
6.在图7.22所示电路中,已知VCC=15V,T1和T2管的饱和管压降│UCES│=2V,输入电压足够大。
(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?
图7.22题6图
解:
(1)最大不失真输出电压有效值为
(2)负载电流最大值
(3)最大输出功率和效率分别为
7.一带前置推动级的甲乙类双电源互补对称功放电路如图7.23所示,图中VCC=20V,RL=8Ω,T1和T2管的│UCES│=2V。
(1)当T3管输出信号Uo3=10V(有效值)时,计算电路的输出功率、管耗、直流电源供给的功率和效率?
(2)计算该电路的最大不失真输出功率、效率和达到最大不失真输出时所需Uo3的有效值?
图7.23题7图
解:
(1)该电路由两级放大电路组成,其中T3管电路为推动级,T1与T2管组成互补对称功放电路。
T3管的输出信号Uo3就是功放电路的输入信号电压。
故当Uo3=10V(有效值)时,电路的输出功率为:
直流电源供给的功率为:
总管耗为:
效率为:
(2)该电路的最大不失真输出功率为:
直流电源供给的功率为:
效率为:
所需的Uo3的有效值为:
8.一乙类单电源互补对称(OTL)电路如图7.24(a)所示,设T1和T2的特性完全对称,ui为正弦波,RL=8Ω
(1)静态时,电容C两端的电压应是多少?
(2)若管子的饱和压降UCES可以忽略不计。
忽略交越失真,当最大不失真输出功率可达到9W时,电源电压VCC至少应为多少?
(3)为了消除该电路的交越失真,电路修改为图7.24(b)所示,若此修改电路实际运行中还存在交越失真,应调整哪一个电阻?
如何调?
(a)(b)
图7.24题8图
解:
(1)静态时,电容C两端的电压应是VCC/2。
(2)若管子的饱和压降UCES可以忽略不计。
忽略交越失真,最大不失真输出功率为
当最大不失真输出功率Pom达到9W时,电源至少应为VCC=24V。
(3)图7.24(b)所示,若此修改电路在实际运行中还存在交越失真,应调整电阻R3,使该电阻增大,从而消除交越失真。
9.在图7.25所示电路中,已知VCC=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±13V,二极管的导通电压为0.7V。
(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?
在电路中画出反馈电路。
(3)若Ui=0.1V时,Uo=5V,则反馈网络中电阻的取值约为多少?
图7.25题9图
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,电路如解题9图所示。
解题9图
(3)在深度负反馈条件下,电压放大倍数为
,所以
。
10.某电路的输出级如图7.26所示。
试分析
(1)R3、R4和T3电路组合有什么作用?
(2)电路中引入D1、D2的作用?
图7.26题10图
解:
(1)R3、R4和T3组成“UBE扩大电路”,用以消除交越失真。
由图可知:
调节R3/R4的值,可以改变UCE3的值。
若电路出现交越失真,增大R3/R4(UCE3)的值,使输出管在静态时处于微导通,便可消除信号在零点附近的交越失真现象。
(2)当电路输出电流过大时,D1、D2可起到过载保护作用。
其工作原理如下:
IE1↑→UR1↑→UO↓→D1导通→IB1↓→IE1↓;
IE2↑→UR2↑→UO↑→D2导通→IB2↓→IE2↓。
11.一个简易手提式小型扩音机的输出级如图7.27所示。
(1)试计算负载上输出功率和扩音机效率?
(2)验算功率BJT3AD1的定额是否超过?
提示:
(1)电路基本上工作在乙类,Tr2内阻可忽略,变压器效率为0.8。
管子3AD1的│U(BR)CEO│=30V,ICM=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
(3)可参考双电源互补对称功放的有关计算公式算出BJT集电极输出功率,再乘以变压器就是负载RL上的输出功率。
图7.27题11图
解:
(1)
(2)最大集电极电流为:
每管的最大反压降为:
每管的功耗为:
由上分析计算结果可知:
3AD1的定额未超过,可以使用。
12.2030集成功率放大器的一种应用电路如图7.28所示,双电源供电,电源电压为正负15V,假定其输出级BJT的饱和压降UCES可以忽略不计,ui为正弦电压。
(1)指出该电路属于OTL还是OCL电路?
(2)求理想情况下最大输出功率Pom?
(3)求电路输出级的效率η?
图7.28题12图
解:
(1)该电路属于OCL电路。
(2)
(3)
13.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=(VCC-6)V,开环电压增益为70dB。
图7.29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7.29题13图
解:
(1)静态时
(2)最大输出功率和效率分别为
(注:
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