3篇4章习题解答浙大版集成电路课后答案

第四章 功率变换电路

题3.4.1 一双电源互补对称电路如图题3.4.1所示，设已知VCC=12V，RL=16Ω，vI为正弦波。求：(1)在三极管的饱和压降VCES可以忽略不计的条件下，负载上可能得到的最大输出功率Pom=?；(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｜V(BR)CEO｜应大于多少?

图题3.4.1

解：(1) 负载上可能得到的最大输出电压幅度Vom=12V

2Vom122??4.5(W) Pom?2RL2?16 (2) PCM(max)?0.2pom?0.9(W) ∴PCM≥0.9W (3) V(BR)CEO≥24V

题3.4.2 在图题3.4.2所示的OTL功放电路中，设RL=8Ω，管子的饱和压降｜ＶCES｜可以忽略不计。若要求最大不失真输出功率(不考虑交越失真)为9W ，则电源电压VCC至少应为多大?(已知vi为正弦电压。)

图题3.4.2

11(VCC)2(VCC)2解：Pom(max)?2?2?9W

2RL2?8VCC=24(V)

∴电源电压VCC至少24V

题3.4.3 OTL放大电路如图题3.4.3所示，设T1、T2特性完全对称，vi为正弦电压，VCC=10V，RL=16Ω。试回答下列问题：

(1)静态时，电容C2两端的电压应是多少?调整哪个电阻能满足这一要求? (2)动态时，若输出电压波形出现交越失真，应调整哪个电阻?如何调整?

(3)若R1=R3=1.2kΩ，T1、T2管的β=50,｜VBE｜=0.7V,Pcm=200mW,假设D1、D2、R2中任意一个开路，将会产生什么后果?

图题3.4.3

解：(1) 静态时，电容C2两端的电压应为5V。调整R1、R3，可调整上、下两部分电路的对称性，从而使C2两端电压为5V。

(2) 若出现交越失真，应调大R2，使b１b2间电压增大，提供较大的静态电流。

V?2VBE (3) 若D1、D2、R2中任意一个开路，则IB1?IB2?CC?3.58(mA)

2R1IC1=IC2=βIB1=179(mA)

PC=IC1·VCE=IＣ１·5V=895(mW)＞Pcm,∴功率管会烧坏。

题3.4.4 在图题3.4.3电路中，已知VCC=35V,RL=35Ω，流过负载的电流iＬ=0.45cosωt(A)。求：(1)负载RL所能得到的信号功率PO；(2)电源供给的功率PE；(3)两个管子的总管耗PT。

i解：(1) Po?(Lm)2RL?3.54(W)

21 (2) PE?2???2V?CC?21?iLd?t?2???2V?CC?2?0.45cos?td?t

1?VCC?0.45?2?5(W) 2? (3) PT?PE?Po?1.46(W)

=

题3.4.5 乙类OTL功放级电路如图题3.4.5所示，电源电压VCC= 30V，负载电阻RL=8Ω。 (1)试问驱动管T的静态电压VCEQ和静态电流ICQ应设计为何值?

(2)设功放管T1、T2的最小管压降｜VCES｜约为3V，试估算最大不失真输出功率POm 和输出级效率η

图题3.4.5

1

解：(1) 因为OTL功放电路要求基极上静态电压为VCC,所以驱动管T的静态电压，

2

VCC?VCEQ151??10(mA) VCEQ?VCC?15V, ICQ?RC1.5K21 (2) Vom?VCC?VCES?15?3?12(V)

22Vom122??9(W) Pom?2RL2?8V1? PV?VCC?omsin?td(?t)

2?0RLV1=?VCC?om?2?14.3(W) 2?RLP??om?62.5%

PV

题3.4.6 图题3.4.6功放电路中，设运放A的最大输出电压幅度为±10 V，最大输出电流为±10mA，晶体管T1、T2的｜VBE｜=0.7V。问：(1)该电路的电压放大倍数Avf=?(2)为了得到尽可能大的不失真输出功率，T1、T2管的β值至少应取多少?(3)该电路的最大不失真输出功率Pom=?(4)当达到上述功率时，输出级的效率是多少?每个管子的管耗多大?

? 图题3.4.6

v100k??10 解： (1) Avf?o??vi10k (2) 运放最大输出电流±10mA,所以功放管的IB=10mA，运放的最大输出电压±10V，

9.3vo的最大输出电压幅度为?(10?0.7)V??9.3V, Iom??1.17(A )RLI 管子IEm=Iom，所以 ?≥Em?117

IB (3) Pom2Vom9.32???5.41(W) 2RL2?8

V1?VCC?omsin?td(?t) PV?2?2?0RL19.3=2??15??2?11.1(W)

2?8P??om?48.7%

PV1PT1?PT2?(PV?Pom)?2.85(W)

2

题3.4.7 在图题3.4.7所示电路中，已知VCC=15V，T1和T2 的饱和管压降｜VCES｜=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)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? 试在图中画出反馈支路。

?(2)若Vi=0.1V，Vo=5V，则反馈网络中电阻的取值约为多少?

(3)若输入电压幅值足够大，则电路的最大不失真输出功率为多大?

图题3.4.7 解：(1) 应引入电压串联负反馈，见图3.4.7。

Rf VCC T1 1K R2 D1 R1 + vi – R1 – A + vo

D2 T2 8Ω RL

R3 –VCC 图3.4.7

Rf?R1V0.5V?50? (2) Avf?o?

Vi0.1VR1∴Rf=49(kΩ)

(3) 集成运放的最大输出电压幅度为13V，则vo的最大幅度 Vom=13+VD-VBE=13+0.7-0.7=13V

2Vom132??10.56(W) Pom?2RL2?8

题3.4.8 一个用集成功放LM384组成的功率放大电路如图题3.4.8所示。设vi为正弦电压，电路在通带内的电压增益为40dB，在RL=8Ω时，不失真的最大输 出电压(峰-峰值)可达18V。求：(1)最大不失真输出功率Pom；(2)输出功率最大时的输入电压有效值Vi。

图题3.4.8

解：(1) Pom2Vom92???5.1(W) 2RL2?8 (2) 电压增益为40dB,即Av=100

9输出电压有效值 Vo??6.4(V)

2V所以输入电压有效值 Vi?o?64(mV)

Av

题3.4.9 单相全波整流电路如图题3.4.9所示，变压器副边有一个中心抽头，并设整流管正向压降和变压器内阻可以忽略不计。(1)画出变压器副边电压与整流输出电压波形；(2)求整流电路输出直流平均电压VO（AV）与V21、V22的关系；(3)求各整流二极管的平均电流ID（AV）1、ID

的关系；(4)求各整流二极管所承受的最大反向电压V（BR）与V21、（AV）（AV）2与负载电流平均值IL

V22的关系 。

图题3.4.9 解：(1) 见图3.4.9。

vO2V20|Dv212|D3|D4|D|?t– V22 图3.4.9

(2) 直流平均电压Vo=0.9V21= 0.9V22,V21、V22为付边电压有效值。 (3) ID（AV）1= ID（AV）2=1/2IL

(4) 当D1导通，D2截止时，加在D2上的反向电压为V21+V22；同理D2导通，D1截止时，加在D1上的反向电压为V21+V22，因次级线圈抽头为中心抽头，V21=V22，所以整流二极管的最大反向电压VBR?22V21。

题3.4.10 图题3.4.10所示为桥式整流电路。(1)分别标出VO1 和VO2对地的极性；(2)当V21=V22=20V(有效值)时，输出电压平均值VO（AV）1VO（AV）2?(3)当V21=18V,V22

=22V时，画出VO1VO2的波形，并求出VO1和VO2各为多少?

图题3.4.10

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