2011.1最新电子线路非线性答案

1-2 一功率管，它的最大输出功率是否仅受其极限参数限制？为什么？

解：否。还受功率管工作状态的影响，在极限参数中，PCM 还受功率管所处环境温度、散热条件等影响。

1-3 一功率放大器要求输出功率P。= 1000 W，当集电极效率?C由40％提高到70‰时，试问直流电源提供的直流功率PD和功率管耗散功率PC各减小多少？

解：

当?C1 = 40? 时，PD1 = Po/?C = 2500 W，PC1 = PD1 ? Po=1500 W

当?C2 = 70? 时，PD2 = Po/?C =1428.57 W，PC2 = PD2 ? Po = 428.57 W 可见，随着效率升高，PD下降，(PD1 ? PD2) = 1071.43 W

PC下降，(PC1 ? PC2) = 1071.43 W

1-6 如图所示为低频功率晶体管3DD325的输出特性曲线，由它接成的放大器如图1-2-1（a）所示，已知VCC = 5 V，试求下列条件下的PL、PD、?C（运用图解法）：（1）RL = 10?，Q点在负载线中点，充分激励；（2）RL = 5 ?，IBQ同（1）值，Icm = ICQ；（3）RL = 5?，Q点在负载线中点，激励同（1）值；（4）RL = 5 ?，Q点在负载线中点，充分激励。

解：(1) RL = 10 ? 时，作负载线(由VCE = VCC ??ICRL)，取Q在放大区负载线中点，充分激励，由图得VCEQ1 = 2.6V，ICQ1 = 220mA，IBQ1 = Ibm = 2.4mA

因为Vcm = VCEQ1?VCE(sat) = (2.6 ? 0.2) V = 2.4 V，Icm = I CQ1 = 220 mA 所以PL?12VcmIcm?264mW，PD = VCC ICQ1 =

1.1 W，?C ?= PL/ PD = 24?

(2) 当?RL = 5 ? 时，由VCE = VCC ??ICRL作负载线，IBQ同(1)值，即IBQ2 = 2.4mA，得Q2点，VCEQ2 = 3.8V，ICQ2 = 260mA

这时，Vcm = VCC?VCEQ2 =?1.2 V，Icm = I CQ2 = 260 mA 所以 PL?12VcmIcm?156mW，PD = VCC ICQ2 = 1.3 W，?C ?= PL/ PD = 12?

(3)?当?RL = 5 ?，Q在放大区内的中点，激励同(1)，

由图Q3点，VCEQ3 = 2.75V，ICQ3= 460mA，IBQ3 = 4.6mA， Ibm = 2.4mA 相应的vCEmin??= 1.55V，iCmax= 700mA。

因为Vcm = VCEQ3 ??vCEmin = 1.2 V，Icm = iCmax ? I CQ3 = 240 mA

所以PL?12VcmIcm?144mW，PD = VCC ICQ3 = 2.3 W，?C ?= PL/ PD = 6.26?

(4) ?当?RL = 5 ?，充分激励时，Icm = I CQ3 = 460 mA，Vcm = VCC?VCEQ3 =?2.25 V 所以 PL?12VcmIcm?517.5mW，PD = VCC ICQ3 = 2.3 W，?C ?= PL/ PD = 22.5?

1-7 如图所示为三种甲类功率放大器的输出电路，采用相同的功率管及VCC值。设VCE(sat) = 0，I CEO = 0，变压器是理想无耗的，试在同一输出特性曲线上作出各电路的交、直流负载线，并求这三种放大器的最大输出功率之比PLmax(a):PLmax(b):PLmax(c)。

1?直流负载线方程??vCE = VCC ??iCRC，负载线CD，当iC = ICQ 时，VCEQ = VCC 解：(1) ○

??ICQRC。

2?交流负载线中点过Q，斜率为(?1/RL??RL//RC??)，RL○得

? Icm = I CQ，Vcm = VCEQ = IcmRL12RC，根据交流负载线?AB

代入VCEQ方程中 Vcm = VCC? IcmRC = VCC? ICQRC

?= VCC? 2Vcm =?VCC? 2IcmRL解得

1Vcm?13VCC，Icm?3VCC?RL

即

1PLmax(a)?12?13VCC?3VCC?RL?1VCC?18RL2

1VCC?3RL2

PD?VCCICQ?VCCIcm?PLmaxa)(所以 ?C?PD?16

(2)?交流负载相同，均为CF ，为获最大输出功率，Q处于交流负载线的中点，故 Vcm = VCEQ = VCC/2，Icm?ICQ?VCC2RL

1VCC8RL2所以 PLmax(b)?12VcmIcm?；PD?VCCICQ?VCC2RL2

?C(b)?PLmax(b)PD?14

(3)?因为直流负载电阻为零，故直流负载线为CG，交流负载线斜率为(?1/RL?)的直线MN，当QC处于中点时，得

Vcm = VCEQ = VCC，Icm?ICQ?121VCC?2RL2VCC?RL

PLmax(c)PD12PLmax(c)?VcmIcm?，PD?VCCICQ?118:14VCC?RL2 所以?C(c)?，

?

所以PLmax(a):PLmax(b):PLmax(c)??C(a):?C(b):?C(c)?16:11:?4:9:3682:12?2:3:6

1-8 如图（a）所示为变压器耦合甲类功率放大电路，图（b）所示为功率管的理想化输出特性曲线。已知RL = 8 ?，设变压器是理想的，RE上的直流压降可忽略，试运用图解法：

? = 50 ?，在负载匹配时，求相应的n、PLmax、?C；（1）VCC = 15 V，RL（2）保持（1）中?、Ibm不变，将VCC增VCC．Ibm不变，将ICQ增加一倍，求PL值；（3）保持（1）中ICQ、RL加一倍，求PL值；（4）在（3）条件中，将Ibm增加一倍，试分析工作状态。

?= 50 ?，负载解：(1)?因为VCC = 15 V，RL匹配时，ICQ1?Icm?VCC?RL?0.3A

由此得知Q1的坐标为Q1(15V，0.3A)，Q1

点处于交流负载线AB的中点，其在坐标轴上的截距为A(32 V，0)，B(0，0.6A)。由图可见

Icm = ICQ1=0.3A，Vcm = VCC =?15 V

此时，PLmax?12VcmIcm?2.25W，

PD?VCCICQ?4.5W

?C?PLmaxPD?2.254.5?50%，n??RLRL?508?2.5

(2)?RL?是否变化没说明，故分两种情况讨论

1当RL?不变时，因为ICQ增加一倍，因此，RL?已不是匹配值，其交流负载线平行移动，○

为一条过Q2点的直线EF

?不变，斜率不变，ICQ增加，Q点升高) (RL?都不变，其PLmax亦不变，为2.25 W 此时，由于VCC、Ibm、RL(Ibm不变，Icm不变，Vcm不变)

但 PD = VCC ? ICQ??= 9 W ?C ?? PLmax/ PD = 25%

2当RL?改变时，且RL?< 50 ?，交流负载线以Q2为中心顺时针转动，但由于VCC、Ibm、○

?? ? PL? ?C ? Icm不变，因而RL?> 50 ?，交流负载线以Q2为中心逆时针转动，但由于激励不变，输出将出现饱和当RL失真。

(3)?VCC =?30 V，交流负载线平移到EF，静态工作点为Q3，因为Ibm不变，所以Vcm不变，Icm不变，因此PL不变，PL= 2.25 W，但VCC =?30 V，所以

PD = VCC ? ICQ??= 9 W ?C ?? PL/ PD = 25%

(4)?Ibm= 6 mA，以Q3点为静态工作点，出现截止失真。

1-9 单管甲类变压器耦合和乙类变压器耦合推挽功率放大器采用相同的功率管

?等于匹配值，3DD303、相同的电源电压VCC和负载RL，且甲类放大器的RL设VCE(sat) = 0， ICEO

= 0，RE忽略不计。（1）已知VCC = 30 V，放大器的iCmax = 2 A，RL = 8 ?，输入充分激励，

?、n；试作交流负载线，并比较两放大器的Pomax、 PCmax、?C、RL（2）功率管的极限参数

PCM = 30 W，ICM = 3 A，V (BR)CEO= 60 V，试求充分利用功率管时两放大器的最大输出功率

Pomax。

解：(1)?见表? 交流负载线 Pomax PCmax 12VcmIcm?12VCC12iCmax?15W甲类 乙类 12VcmIcm?12VCC12iCmax?30W 2Pomax = 30 W 50% VCC/2Pomax?30? 20.2Pomax = 6 W(单管) 78.5% Vcm/2Pomax?15? 2?C ? RL

n (2)见表 Pomax Po?max?12?RLRL?308?1.94 ?RLRL?158?1.37 甲类 PCM?12?30W?15W乙类 Po?max??1414V(BR)CEOICM??ax?Pom?1818 ?60V?3A?45WV(BR)CEOICM ?60V?3A?22.5W??Pomax?5PCM?5?30W?150W 所以Pomax?Po?max?15W 所以Pomax?Po?max?45W

1-14 如图所示为两级功放电路，其中，Tl、T2工作于乙类，试指出T4、R2、R3的作用。当输人端加上激励信号时产生的负载电流为iL = 2sin?t（A），讨计算：（1）当RL = 8 ?时的输出功率PL；（2）每管的管耗PC；（3）输出级的效率?C。设R5、R6电阻不计。

解：T4、R2、R3组成具有直流电压并联负反馈的恒压源，给T1、T2互补管提供克服交越失真的直流正偏压。

(1) PL?12IcmRL?16W2

PD?PL2?4.74W

(2) ?PD?(3)? ??(VCCIcm)π?25.47W， ?PC?VcmVCC/2?0.8，??C?(π/4)???62.83%

1-16 试按下列要求画单电源互补推挽功率放大器电路：（1）互补功率管为复合管；（2）推动级采用自举电路；（3）引入末级过流保护电路；（4）采用二极管偏置电路。

解：按要求画出的单电源互补推挽功率放大器电路如图所示。图中T1为推动级，T2、T3、T4、T5为准互补推挽功率级，D1、D2为末级偏置电路，T6、T7为过流保护电路，C2为

自举电容。

1-17 两级功放原理电路如图所示。试：（1）简述电路工作原理；（2）已知VCC =?VEE，各管VBE(on)相等，设各管基极电流不计，求ICQ5(ICQ6)及kfv表达式。

解：(1)?T1、T2和T3、T4为复合管组成差分放大器，作为推动级。T5、T6为镜像电流源，作为差放级有源负载。T7~ T10——准互补功放电路，D1~ D3——为功率级提供正向偏置；R5、R6——电压串联负反馈，改善电路性能。 (2) 通过R1的电流IEE?VEE?2VBE(on)R1， ICQ5 = ICQ6 = 0.5 IEE，kfv?vfvo?R5R5?R6

2-1 为什么谐振功率放大器能工作于丙类，而电阻性负载功率放大器不能工作于丙类？ 解：因为谐振功放的输出负载为并联谐振回路，该回路具有选频特性，可从输出的余弦脉冲电流中选出基波分量，并在并联谐振回路上形成不失真的基波余弦电压，而电阻性输出负载不具备上述功能。

2-2 放大器工作于丙类比工作于甲、乙类有何优点？为什么？丙类工作的放大器适宜于放大哪些信号？

解：(1)丙类工作，管子导通时间短，瞬时功耗小，效率高。

(2) 丙类工作的放大器输出负载为并联谐振回路，具有选频滤波特性，保证了输出信号的不失真。

为此，丙类放大器只适宜于放大载波信号和高频窄带信号。

2-4 试证如图所示丁类谐振功率放大器的输出功率Po?VCC?2VCE(sat)VCC2πRL2(VCC?2VCE(sat))2，集电极

效率?C?。已知VCC = 18 V，VCE(sat) = 0.5 V，RL = 50 ?，试求放大器的PD、

Po和?C值。

解：(1) vA为方波，按傅里叶级数展开，其中基波分量电压振幅Vcm?通过每管的电流为半个余弦波，余弦波幅度Icm?电流平均值

IC0?1π2πRL22π(VCC?2VCE(sat))。VcmRL?2πRL(VCC?2VCE(sat))， 其中平均分量

Icm

a)t所以 Po?12VcmIcm?2(VCC?2VCE(s)2

PD?VCCIC0?πRL2VCC(VCC?2VCE(sat))

?C?Po/PD?2πRL2VCC?2VCE(sat)VCC

(2) PD?VCC(VCC?2VCE(sat))?1.24W2(VCC?2VCE(sat))2Po?πRL2?1.17W?C?Po/PD?94.36%

2-5 谐振功率放大器原理电路和功率管输出特性曲线如图所示，已知VCC = 12 V，VBB =

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