模电（李国立）9章习题答案

9 功率放大电路

自我检测题

一．选择和填空

1．甲类功放电路中功放管的导通角等于 360°，乙类功放电路的导通角等于 180° ，甲乙类功放电路的导通角等于180????360?。

2．乙类互补对称功放电路的 效率 较高。在理想情况下，其数值可达到 78.5% ，但是这种电路会产生一种被称为 交越 失真的特有非线性失真现象，为了消除这种失真，应当使互补对称功放电路工作在 甲乙 类状态。

3．由于功放电路 A （A、输出信号幅值大，B、电压增益高，C、频带宽），所以常常利用三极管的 A （A、特性曲线，B、H参数，C、混合型），通过 A （A、图解法，B、等效电路法，C、相量法）来分析计算的。

4．在双电源乙类互补对称功放电路中，设输入信号为正弦波，在忽略三极管的饱和压降情况下，三极管的最大管耗出现在 D （A、输出功率最大时，B、电路没有输出时，C、输出电压幅度为0.5VCC时，D、输出电压幅度为2VCC?时）。 5．功率放大电路常作为多级放大电路的 C 使用。（A、输入级，B、中间级，C、输出级）

6．乙类互补对称功率放大电路中的两个三极管都是 B 接法（A、共射，B、共集，C、共基），电压放大倍数近似为 1 。

7．乙类互补对称功率放大电路中，忽略管子的饱和压降VCES时，输出电压的最大幅值是 VCC 。

8．单电源甲乙类互补对称功放电路中，输出端耦合电容C2的作用是 充当一组负电源 。

二．判断题（正确的在括号内画√，错误的画×）

1．当甲类功放电路的输出功率为零时，功率管消耗的功率最大。 （ × ） 2．当乙类功放电路在输出功率最大时，功放管消耗的功率最大。 （ × ） 3．在输入电压为零时，甲乙类推挽功放电路中的电源所消耗的功率是两个管子的静态电流与电源电压的乘积。 （ √ ）

4．在功放管的极限参数中，集电极最大允许耗散功率PCM是集电极最大电流ICM与基极开路时集电极-发射极间反向击穿电压VBR(CEO)的乘积。 （ × ）

5．由于功率放大电路中的三极管处于大信号工作状态，所以微变等效电路方法已不在适用。 （ √ ）

6．单电源甲乙类互补对称功放电路中，没有输出端耦合电容C2，电路仍然可以正常工作。（ × ）

7．交越失真是非线性失真。（ √ ）

8．只有功率放大电路可以作多级放大电路的输出级使用。（ × ）

习题

1

9.1在图题9.1电路中，设晶体管的?=100，VBE(on)=0.7V，VCES=0.5V；VCC=12V，RL=8Ω，电容容量很大，对交流信号可视为短路；输入信号vi为正弦波。

（1）计算电路的最大不失真输出功率Pomax。

（2）在电路输出最大不失真功率时，偏置电阻Rb应为何值？

+VCC（3）计算电路的最大效率。

?RLRbVCCT1??voTviT2RL?Cvivo

图题9.1

解：（1）V?om-VCCPomaxV?V12?0.5??5.75V 22V5.75???2.07W 2R2?8CCCES22omL（2）I?CQVom5.75??719mA RL8 I?B719?7.19mA BQ?100V?V12?0.7R???1.57k?

I7.19?CCBEBQICQ（3）P?VI?12?0.719?8.63W

VCCCQ??Po2.07??24% PV8.63

9.2乙类互补对称功放电路如图题9.2所示，已知VCC?12V，RL=8Ω，vi为正弦电压，试求电路的最大输出功率，电源供给的功率和效率。

+VCCVCCLT1Rbvovi??T2?RLvo_-VCC

图题9.2

解：（1）P （2）P

omax?VCC12??9W 2RL2?822Vmax22VCC2122????11.46W ?RL?82

（3）??Pomax9??100%?78.5% PVmax11.46

9.3电路如图题9.2所示的乙类双电源互补对称功放电路中，已知vi为正弦波，RL=16Ω，要求最大输出功率为10W，在三极管的饱和管压降可以忽略不计的条件下，试求下列各值：

（1）正、负电源VCC的最小值（取整数）；

（2）根据VCC的最小值，求三极管ICM、VBR(CEO)及PCM的最小值； （3）当输出功率最大时（10W），电源供给的功率。 解：（1）?Pomax2VCC? 2RL ?V?2PR?2?10?16?18V

CComL（2）I?CMVCC18??1.125A RL16 V?BR?CEO?2V?2?1?8CComV36

P?0.?21?0W 2 P?0.2CM2Vcc24Vcc244??Pom??10?12.7W （3）PV??RL?2RL??

9.4乙类双电源互补对称功放电路如图题9.4所示。输入电压为正弦波，电源电压VCC?24V，RL=8Ω，假定T1管的电压放大倍数为Av1??10，射极输出器T2、T3的电压放大倍数为1，T2、T3管的饱和压降可以忽略，试计算当输入电压有效值Vi?1V时，电路的输出功率Po、电源供给的功率PV、两管的管耗PT以及效率?。

+VCC?R1+VCCT1+RL?D1D2T2?T3?vo_??T2viR2T1vi?RLvo-VCC

图题9.4

解：（1）V?A?V??10?1??2?102V

omvimP?o102V?2R2?82omL??2?12.5W

（2）P?V2VomVcc2102?24???27.02W

?RL?8Vo （3）P?P?P?14.52W

T 3

（4）??

Po12.5??100%?46.26% PV27.029.5乙类互补对称单电源功放电路如图题9.5所示，电容C的容量足够大，试求： （1）设RL=8Ω，功率管的饱和压降可以忽略不计，若要求最大不失真输出功率（不考虑交越失真）为9W，则电源电压至少应为多少？已知为正弦波电压。

（2）设VCC?20V，RL=8Ω，功率管的饱和压降忽略不计，估算电路的最大输出功率，并指出功率管的极限参数PCM、ICM和VBR(CEO)应满足什么条件？

+VCC+VCCR1T2D1+D2T3LT1????C??vo_viR2T1vi_T2RLvo_-VCC??

图题9.5

解：（1）?P?1??V?2? ??2RCCLomL2omax ?V?8PR?8?9?8?24V

CC（2）Pomax?1??1??V???20?2?2??6.25W ????2R2?8CCL22PCM?0.2Pom?0.2?6.25?1.25W

ICM11V?2022???1.25A R8CCL V?BR?CEO?V?20V

CC

9.6 图题9.6是一未画全的功率放大电路，试求： （1）画出三极管T1~T4的发射极箭头，使之构成一个完整的单电源准互补对称功率放大电路；

（2）说明D1、D2、R3和C2的作用； （3）静态时，C2的两端的电压是多少？

（4）已知电路的最大输出功率Pomax?4W，估算T3、T4管集电极-发射极的最小压降。

4

?+VCC (20V)viC1+R1??T1D1D2R3T3C2?+RL?8?+vo_?T2R2?T4

图题9.6

解：（1）T1~T4的发射极箭头的画法如下图所示

T1T3T2T4

（2）D1、D2、R3的作用是为功放管提供合适的静态偏置，使T1—T4工作在微导通状态，从而消除交越失真；电容C2的作用是利用存储的能量在电路中充当一组负电源的作用。 1（3）静态时，C2两端的电压为V?10V

2CC2Vom（4）?Po?

2RL ?V?2PR?2?4?8?8V

omoL?VCES?min?11?V?V??20?8?2V 22CCom

9.7图题9.7（a）所示为OCL电路，图（b）所示为BTL（桥式推挽）功率放大电路。

已知：输入电压v为正弦波；图中所有晶体管在任何温度下参数均相同，它们的饱和管压降可忽略不计。设OCL电路中负载电阻可能获得的最大输出功率为P，BTL电路中负载电阻可能获得的最大输出功率为P 。

（1）分别求出P和P；

（2）分别求出两个电路中晶体管可能流过的最大集电极电流I和最大管压降V；

iom1om2om1om2CmaxCEmax（3）列举两个电路的三点不同之处。

5

T1+VCC (+9V)1v2iT1+VCC (+9V)T3voRL8?T2( b )T41v2iviT2-VCC (-9V)( a )RL8?vo

图题 9.7 解：（1）对于图（a）:

2VCC92Pom1???5.06W

2RL2?8对于图（b）:

当输入信号vi为正半周时，T1、T4导通，T2、T3截止，忽略三极管上的饱和压降，则负载电阻RL上能够获得的最大输出电压值为VCC；当输入信号为负半周时，T1、T4截止，T2、T3导通，同理可得，负载电阻RL上的最大输出电压值为VCC。

2VCC92?Pom2???5.06W

2RL2?8（2）对于图（a）：

ICmax?VCC9??1.125A RL8 VCEmax?2VCC?18V

对于图（b），由（1）中的分析可知：

ICmax?VCC9??1.125A RL8 VCEmax?VCC?9V

（3）①图（a）用双电源，图（b）用单电源；

②图（a）用两只三极管，图（b）用四只三极管；

③图（a）中三极管承受的最大管压降为2VCC，而图（b）中三极管承受的最大管

压降为VCC。

9.8已知OTL电路如图题9.8所示，输入电压vi为正弦波，电容C1、C2对于交流信号可视为短路，三极管T2和T3的饱和管压降为VCES?1V，第一级放大电路的电压放大倍数Av1??50，输出级的电压放大倍数约为1。试问：

（1）负载电阻RL上可能得到的最大输出功率Pom约为多少瓦？ （2）当输出功率最大时，输入电压的有效值Vi??

6

viC1T1T2D1RbD2T3Rc+VCC (+12V)C2 RL10?vo

图题9.8

?1??1?V?V????12?1?2???2??1.25W 解：（1）P??2R2?10CCCESomL22?1??1??VCC?VCES2???12?1?2???2??70.7mV （2）Vi??

2Av12?5022

9.9在如图题9.9所示OTL电路中，已知输入电压vi为正弦波，三极管的饱和管压降

VCES?2V；电容C1、C2对于交流信号可视为短路；静态时，输入端电位和A点电位应为9伏。试求：

（1）负载电阻RL上可能得到的最大输出功率Pom约为多少瓦？ （2）静态时，A点电位VA>9V，则应增大哪个电阻的阻值？

（3）若电路仍产生交越失真，则应增大哪个电阻的阻值？

+VCC (+18V)R1DC1viR2 100?T2R310k?10k?T1C2 RL8?vo

图题9.9

?1?V?V2解：（1）P??2RCComLCES1??1????18?2????2??3.1W

2?822（2）R1 （3）R2

7

9.10在如图题9.10所示的OCL电路中，已知输入的动态信号是正弦波电压，三极管T2、T4的最大耗散功率均为1W，负载能够获得的最大输出功率为10W。指出电路参数明显不妥的元器件，并分别说明其取值是太大，还是太小。

+VCC (+10V)R1500?T1R2 5k?viD1RL10?T3R2 10k?T4VCC ( 10V)T2D2vo

图题9.10

解：（1）R1太小；（2）R2太大；（3）T2、T4 最大耗散功率取值太小；（4）电源电压VCC取值太小。

8

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