模拟电子技术答案第9章功率放大电路.doc

1、第 9 章 功率放大电路 自测题 一 、 选择合适的答案填入括号内。 (1)功率放大电路的最大输出功率是在输入电压为正弦波时，输出基本不失真情况下，负载上可获得的最大 ( A )。 A.交流功率 B.直流功率 C.平均功率 (2)功率放大电路的转换效率是指 ( B )。 A.输出功率与晶体管所消耗的功率之比； B.最大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。 (3) 在选择功放电路中的晶体管时，应当特别注意的参数有 ( BDE )。 A B ICM C ICBO D UCEO E PCM F fT (4) 若 图 T9.1 所示电路中晶体管饱和管压降

2、的数值为 CESU ， 则最大输出功率POM=( C )。 A. 2()2CC CESLVURB. 21()2 CC CESLVUR C. 21()22CC CESLVUR 图 T9.1 图 T9.2 二、电路如 图 T9.2 所示，已知 Tl和 T2的饱和管压降 2CESUV ， 直流功耗可忽略不计。 回答下列问题： (1)R3、 R4 和 T3的作用是什么？ (2)负载上可能获得的最大输出功率 Pom和电路的转换效率 各为多 少？ (3)设最大输入电压的有效值为 1V。为了使电路的最大不失真输出电压的峰值达到 16V，电阻 R6至少应取多少千欧？ 解： (1)消除交越失真。 (2)最大输出

3、功率和效率分别为 ： 2() 162CC CE Som LVUPWR, 69.8%4 CC CE SCCVUV (3)由题意知， 电压放大倍数为 ： 6 m a x1161 1 1 . 32 2 1ouiRUA R U 61(1 1 .3 1 ) 1 0 .3R R k 习题 9.1 判断下列说法是否正确，用 “”和 “”表示判断结果。 (1)在功率放大电路中，输出功率越大，功放管的功耗越大。 ( ) (2)功率放大电路的最大输出功率是指在基本不失真情况下，负载上可能获得的最大交流功率。 ( ) (3)当 OCL 电路的最大输出功率为 1W 时，功放管的集电极最大功耗应大于 1W。 ( ) (

4、4)功率放大电路与电压放大电路、电流放大电路的共同点是 都使输出电压大于输入电压； ( ) 都使输出电流大于输入电流； ( ) 都使输出功率大于信号源提供的输入功率。 ( ) (5)功率放大电路与电压放大电路的区别是 前者比后者电源电压高； ( ) 前者比后者电压放大倍数数值大； ( ) 前者比后者效率高； ( ) 在电源电压相同的情况下，前者比后者的最大不失真输出电压大。 ( ) (6)功率放大电路与电流放大电路的区别是 前者比后者电流放大倍数大； ( ) 前者比后者效率高； ( ) 在电源电压相同的情况下，前者比后者的输出功率大。 ( ) 9.2 已知电路如 图 P9.2 所示， T1和

5、T2管的饱和管压降 CESU =3V， VCC=15V， RL=8，选择正确答案填入空内。 (1)电路中 D1和 D2的作用是消除 ( C )。 A.饱和失真 B.截止失真 C.交越失真 (2)静态时，晶体管发射极电位 UEQ( B )。 A.0 B.=0 C.iB3,则应调节哪个参数可使iB1=iB3？如何调节？ (4)电路中二极管的个数可以是 1、 2、 3、 4 吗？你认为哪个最合适？ 为什么？ 解： (1)T1、 T3 和 T5 管的基极静态电位 分别为 1 1.4BUV ； 3 0.7BUV ； 5 17.3BUV (2)静态时 T5管集电极电流 ： 12 1.66C C BCQ V

6、UI m AR； 输入电压 ： 5 17.3IBu u V 。 (3)若静态时 iB1iB3， 则应增大 R2（调节 R2可以改变 输出端的直流电压） 。 图 P9.5 (4)采用如图所示两只二极管加一个小阻值电阻合适，也可只用三只二极管。这样一方面可使输出级晶体管工作在临界导通状态，可以消除交越失真；另一方面在交流通路中，Dl和 D2管之间的动态电阻又比较小，可忽略不计，从而减小交流信号的损失。 9.6 电路 如 图 P9.5 所示 。在出现下列故障时，分别产生什么现象？ （ 1） R2开路； （ 2） D1开路； （ 3） R2短路； （ 4） T1集电极开路； （ 5） R3短路。 解

7、：（ 1） R2开路： T1 、 T2截止， T4可能因饱和而烧毁。 （ 2） D1开路： T3、 T4都可能因饱和而先后被烧毁。 （ 3） R2短路： T2可能因饱和而被烧毁，负载电阻也不安全。 （ 4） T1集电极开路： T1 、 T2构成的复合管的放大倍数 = 2，信号正半周放大不足。 （ 5） R3短路：会出现交越失真。 9.7 在 图 P9.5 所示电路中，已知 T2和 T4管的饱和压降 CESU =2V，静态时电源电流可以忽略不计。试问 ： （ 1） 负载上可能获得的最大输出功率 Pom 和效率 各 约 为多少？ （ 2） T2和 T4管的 最大集电极电流、最大管压降和集电极最大功

8、耗 各 约 为多少？ 解： （ 1） 最大输出功率和效率分别为 ： 2() 42CC CE Som LVUPWR， 69.8%4 CC CE SCCVUV （ 2） 功放管的最大集电极电流、最大管压降、最大功耗分别为 ： m a x 0.5C C C E SC LVUIAR； m a x 2 3 4C E C C C E SU V U V ； 2m a x 0.2 12 CCT LVPWR 9.8 为了稳定输出电压，减小非线性失真，请通过电阻 Rf 在 图 P9.5 所示电路中引入合适的负反馈；并估算在电压放大倍数数值约为 10 的情况下 ， Rf的取值。 解： 应引入电压并联负反馈 ， 由输

9、出端经反馈电阻 Rf接 T5管基极， 如 解图 P9.8 所示。 在深度负反馈情况下，电压放大倍数 11F f fOufIIi R RuA u i R R , 10ufA ， 1 1Rk 10fRk。 解图 P9.8 9.9 在 图 P9.9 所示电路中，已知 VCC=15V， T1和 T2管的饱和压降 CESU =2V，输入电压足够大。求解： (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 。 解： (1)最大不失真输出电压的有效值 4 ( ) / 2 8 .6 5Lo m CC CE SLRU V U VRR (2)负载电流的最大

10、值 m a x 4 1 .5 3CC CE SL LVUiARR图 P9.9 (3)最大输出功率和效率分别为 ： 2 9 .3 5omom LUPWR； 246 0 . 3 %4 C C C E S LC C LVU RV R R 9.10 在 图 P9.9 所示电路中， R4和 R5可起短路保护作用。试问：当输出因故障而短路时，晶体管的最大集电极电流和功耗各为多少？ 解： 当输出短路时，功放管的最大集电极电流和功耗分别为 m a x 4 26CC CE SC VUiAR； 2m a x 2 4 45.6CCT VPWR。 9.11 在 图 P9.11 所示电路中，已知 VCC=15V， T1

11、和 T2管的饱和压降 CESU =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。 图 P9.11 (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？画出图来。 (3)若 Ui=0.1V 时， Uo=5V，则反馈网络中电阻的取值约为多少？ 解： (1)输出电压幅值和 最大输出功率分别为 max 13OuV ； 2m a x( / 2 ) 1 0 .6Oom LuPWR。 (2)应引入电压串联负反馈， 电路如 解图 P9.11 所示。 (3)在深度负反馈条件下， 电压放大倍数为

12、 解图 P9.11 11 50f ouiR UA RU 。 Rl = 1k ， Rf =49k。 9.12 OTL 电路如 图 P9.12 所示。 图 P9.12 图 P9.13 (1)为了使得最大不失真输出电压幅值最大，静态时 T2和 T4管的发射极电位应为多少？若不合适，则一般应调节哪个元件参数？ (2)若 T2 和 T4 管的饱和压降 CESU =3V，输入电压足够大，则电路的最大输出功率 Pom和效率 各为多少？ (3)T2和 T4管的 ICM、 U(BR)CEO和 PCM应如何选 择？ 解： (1)射极电位 UE =VCC / 2 =12V ；若不合适，则应调节 R2。 (2)最大输

13、出功率和效率分别为 21()2 5 .0 62C C C E SomLVUPWR； 12 58 .9 %142CC CE SCCVUV (3)T2和 T4管的 ICM、 U(BR)CEO和 PCM的选择原则分别为 1.52 CCCM LVIAR； () 24B R C E O CU V V； 2( / 2 ) 1 .8 22CCCM LVPWR。 9.13 已知 图 P9.13 所示电路中， T2和 T4管的饱和压降 CESU =2V，导通时的 BEU =0.7V，输入电压足够大。 (1)A、 B、 C、 D 点的静态电位各为多少？ (2) 若 管压降 CEU 3V，为 使 最大输出功率 Po

14、m不小于 1.5W，则电源电压至少应取 多少？ 解： (1)静态电位分别为 ： UA = 0.7V , UB = 9.3V , UC = 11.4V , UD = 10V (2) 由 2211( ) ( 3 )22 1 .52 2 1 6CC CE CCom LV U VPWR 得 ： 19.9CCVV 9.14 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 ( 6)OPP CCU V V，开环电压增益为 70 dB。 图 P 9.14 所示为 LM1877N -9 中一个通道组成的实用电路，电源电压为 24V , Cl C3对交流信号可视为短路；

15、 R3和 C4起相位补偿作用，可以认为负载为 8。 图 P9.14 (1)图示电路为那种 功率放大电路？ (2)静态时 uP 、 uN 、 uO 、 uO 各为多少？ (3)设输入电压足够大，电路的的最大输出功率 Pom和效率 各为多少？ 解： (1) 图示电路是 OTL 功率放大电路。 （ 2） 静态时 ： 122CCO P N Vu u u V ； 0OuV 。 (3)最大输出功率和效率分别为 ： 26()2 5.062CComLVPWR； 6 5 8 .9 %4 CCCCV V 。 9.15 电路如 图 9.4.6 所示，回答下列问题： (1) 1 ?ou iUA U(2)若 VCC =

16、15V 时最大不失真输出电压的峰 -峰值为 27V，则电路的最大输出功率 P om和效率 各为多少？ (3)为了使负载获得最大输出功率，输入电压的有效值约为多少？ 解： (1)电压放大倍数 ：1201 1 30. 40.68fu RA R (2)最大输出功率为 ： 2()2211.4O P PomLUPWR 效率 为： 7 0 .6 %42 O P PCCUV (3)输入电压有效值 ： 31422O P Pi uUU m VA。 9.16 TDA1556 为 2 通道 BTL 电路， 图 P9.16 所示为 TDA1556 中一个通道组成的实用电路。已知 VCC=15V， 放大器的最大输出电压

17、幅值为 13V 。 图 P9.16 (1)为了使负载上得到的最大不失真输出电压幅值最大，基准电 压 UREF应为多少伏？静态时 uol和 uo2各为多少伏？ (2)若 Ui足够大，则电路的最大输出功率 Pom和效率 各为多少？ (3)若电路的电压 放大倍数为 20 ，则为了使负载获得最大输出功率，输入电压的有效值约为多少？ 解： (1)基准电压 ： UREF=VCC/2=7.5V； 静态时 uol=uo2=7.5V (2)最大输出功率和效率分别为 ： 2 2m a x 13 212 2 4oom LUPWR ； m ax 68%4 OCCUV (3)输入电压有效值 ： m ax 0.462oi

18、 uUUVA9.17 TDA1556 为 2 通道 BTL 电路， 图 P9.17 所示为 TDA1556 中一个通道组 成的实用电路。已知 VCC=15V，放大器的最大输出电压幅值为 13V 。 （ 1）输入信号分别作用于 A1、 A2 的同相输入端还是反相输入端？若输入 电压为 iU ，则 A1、 A2的输入各为多少？ (2)为了使负载上得到的最大不失真 输出电压幅值最大，基准电 压 UREF应为 多少伏？静态时 uol和 uo2各为多少伏？ (3)若 iU 足够大，则电路的最大输出 功率 Pom和效率 各为多少？ 图 P9.17 解： （ 1）输入信号分别 作用于 A1的 同相端 、 A

19、2的 反相端 ，都为 iU 。 （ 2）同题 9.16(1)。 （ 3）同题 9.16 (2)。 9.18 已知型号为 TDA1521 、 LM1877 和 TDA1556 的电路形式和电源电压范围如表所示，它们的功放管的最小管压降 minCEU 均为 3V 。 型号 TDA1521 LM1877 TDA1556 电路形式 OCL OTL BTL 电源电压 7.520V 6.024V 6.018V (1)设 在负载电阻均相同的情况下，三种器件的最大输出功率均相同。已知 OCL 电路的电源电压 VCC =10V ，试问 OTL 电路和 BTL 电路的电源电压分别应取多少伏？ (2)设仅有一种电源，其值为 15V ；负载电阻为 32。问三种器件的最大输出功率各为多少？ 解： (1) OTL 电路应取 VCC=20V , BTL 电路应取 VCC=13V 。 (2) OTL 、 OCL 和 BTL 电路的最大输出功率分别为 ： 2m in()()2 0.3162CC CEom O TL LV UPWR