习题04章-功率放大电路

解：①共有三个放大级。输入级包括三极管VT1和VT2，组 成单端输人单端输出差分放大电路。
中间级包括PNP管VT3，组成单管放大电路。 输出级包括VT4、VT5、VT6和VT7四个三极管，其中 VT4和VT6组成NPN型的复合管，VT5和VT7，组成PNP型的 复合管，这两个复合管组成准互补对称电路。
C1 R1
Pom
0.5VCC UCES
2RL
2
3 12
28
0.25W
+
R2 D1
如果忽略UCES，则
uI D2
Pom
VC2C 8RL
0.5625W
- R3
+VCC T1
C2
+
T2 RL uo
-
②
PV
VCC Icm
VCC (0.5VCC UCES )
RL
0.4775W
如果忽略UCES，则
Pom 2.25 78.53%
PV 2.865
uI R2
D1 D2
R3
+VCC T1
uo
T2 RL -VCC
习题4-2 在图P4-1所示电路中，
①三极管的最大功耗等于多少？
②流过三极管的最大集电极电流等 于多少？
③三极管集电极和发射极之间承受 的最大电压等于多少？
④为了在负载上得到最大功率Pom, 输入端应加上的正弦波电压有效值大 约等于多少？
极的电流最大值IBm等于多少？
Rb1
T1
R
T3
Re1 Re3
T2 Rb2
RL T4
+VCC uo
Rc2 Re4
-VCC
解：①
Pom
VCC UCES 2
2RL
16 22
28
12.25W
②
如忽略UCES，则
ICM
VCC RL
2A,
U
(
Pom
VC2C 2RL
16W
BR)CEO 2VCC 32V
,
PCM 0.2Pom 2.45W
如忽略UCES，则： PCM 0.2Pom 3.2W
C1+ Rb1
ui
R
T1
T3
+VCC
③
I Bm
ICM
2A 3.33mA 600
④
I Bm
ICM
2 0.1A 20
VD1
Re1 Re3
VD2
uo
T2
RL
Rb2
T4
Rc2 Re4
-VCC
习题4-10 分析图P4-10所示的功率放大电路，要求：
RF为反馈电阻，其作用是在电路中引入一个电压串联负 反馈，以达到稳定输出电压，提高带负载能力，减小非线性 失真等目的。
③
Pom
VCC UCES U Re6 2RL
2
15 1.2 0.62
10.89W
28
①试估算电路的最大输出功率Pom；
②估算功率三极管VT3、VT4的
极限参数ICM 、U(BR)CEO和PCM ；
③假设复合管总的β=600，则
C1+
要求前置放大级提供给复合管 ui
基极的电流最大值IBm等于多少？ ④若本电路不采用复合管，而
VD1
用β=20的功率三极管，此时要 VD2
求前置放大级提供给三极管基
习题4-4 在图P4-3所示电路中， ①估算三极管的最大功耗； ②估算三极管的最大集电极电流； ③估算三极管集电极和发射极之间
承受的最大电压； ④为了在负载上得到最大功率Pom,
电路输入端应加上的正弦电压有效值 为多少？ 将以上估算结果与习题4-2进行比较。
解：①每个三极管的最大管耗：
PTm
VC2C
PT1 PT 2 IC1 UCE1
179mA5V 895mW PCM
因此，三极管将被烧毁。
C1 R1 + R2
D1
uI D2
- R3
+VCC T1
C2
+
T2 RL uo
-
习题4-7 分析图P4-7中的OCL电路原理，试回答： ①静态时，负载RL中的电流应为多少？如不符合要求，应调整哪 个电阻？ ②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若二极管VD1或VD2的极性接反，将产生什么后果？ ④若VD1、VD2、R2三个元件中任一个发生开路，将产生什么后果？
如果忽略UCES，则
6 1 8 I cm
0.625 A VCC 6 RL 8
0.75 A
③三极管集电极和发射极之间承受的最大电压：
U(BR)CEO 2VCC UCES 11V
如果忽略UCES，则 U(BR)CEO 2VCC 12V
④射极输出器，Uim ≈ Uom=VCC –UCES = 5V
②设R1=1.2kΩ，三极管的β=50，PCM =200mW，若电阻R2或某 一个二极管开路，三极管是否安全？
解：①静态时，电容C2两端的电 压等于0.5VCC =5V，调整R1能达到 此要求。
②若电阻R2或某一个二极管开路，则
I B1
IB2
VCC 2U BE R1 R3
3.58mA
IC1 IC2 IB1 179mA
如果忽略UCES，则
Pom
VC2C 2RL
2.25W
+VCC T1
uo
T2 RL -VCC
②
PV
2VCC Icm
2VCC (VCC UCES )
RL
2.387W
如果忽略UCES，则
PV
2VC2C
RL
2.865W
C1 R1
Pom 1.563 65.48%
PV 2.387 如果忽略UCES，则
如果忽略UCES，则Uim=Uom≈0.5VCC = 3V, Ui≈2.12V
可见， 在同样的VCC和RL之下，OCL电路的PCM大约 是OTL电路的四倍，OCL电路的ICM大约是OTL电路的两 倍，OCL电路的U(BR)CEO大约是OTL电路的两倍，当在负 载上得到最大功率时，OCL电路的输入电压有效值大约是
Ui
Uim 2
3.536V
如果忽略UCES，则Uim=Uom≈VCC = 6V, Ui≈4.243V
习题4-3 在图P4-3所示的互补对称电路中，已知VCC=6V， RL=8Ω，设三极管的UCES=1V。
①估算最大输出功率Pom；
②估算直流电源消耗的功率PV和效率η 。
将本题结果与习题4-1进行比较。 解：①
解：①静态时负载RL中的电流应为 零。如不符合要求，应调整R1。 ②应调R2，增大R2的阻值。 ③若VD1或VD2的极性接反，将使功 率三极管电流急剧增大，可能烧毁 三极管。
④若VD1、VD2、R2三个元件中任一 个发生开路，同样可能使功率三极 管电流急剧增大，烧毁三极管。
பைடு நூலகம்
C1 R1 +
R2 D1
uI D2
PV
VC2C
2 RL
0.716W
Pom 0.25 52.36%
PV 0.4775
如果忽略UCES，则
C1 R1
+ R2
D1
uI D2
Pom 0.5625 78.56%
PV 0.716
- R3
+VCC T1
C2
+
T2 RL uo
-
可见， 在同样的VCC和RL之下，OCL电路的Pom比OTL电 路大得多（大致为四倍）。同时OCL电路的PV也比OTL电路 大得多（也大致为四倍）。最终，两种电路的效率基本相同。
OTL电路的两倍。
习题4-5 在图P4-1和图P4-3所示的两个互补对称电路中，已 知负载电阻RL均为8Ω，假设三极管的饱和压降UCES 均为1V， 如果要求得到最大输出功率Pom=3W，则两个电路的直流电源 VCC 分别应为多大。
解：图P4-1 OCL电路中
Pom
(VCC
UCES )2 2RL
3W
- R3
+VCC1 T1
+
RL uo
T2
-
-VCC2
习题4-8 试分析图P4-8中各复合管的接法是否正确。如果认 为不正确，请扼要说明原因；如果接法正确，说明所组成的复 合管的类型（NPN或PNP），指出相应的电极，并列出复合管 的β和rbe 的表达式。
(a)
(b)
(c)
(d)
答：(a)接法不正确。
(b)接法不正确。 (c)接法正确。复合管为PNP型。bl是复合管的b，e1(c2)是 复合管的e，e2是复合管的c，复合管的rbe和β分别为：
rbe= rbe1 ， β= β1(1+β2)≈β1β2
(d)接法不正确。
习题4-9 在图P4-9所示由复合管组成的互补对称放大电路中，已 知电源电压VCC =16V，负载电阻RL=8Ω，设功率三极管VT3、VT4 的饱和压降UCES =2V，电阻Re3、Re4上的压降可以忽略，
3 1 0.25A
8
Icm
VCC 2RL
6 16
0.375A
③三极管集电极和发射极之间承受的最大电压：
U(BR)CEO VCC UCES 5V
如果忽略UCES，则 U(BR)CEO VCC 6V
④射极输出器，Uim ≈ Uom=0.5VCC –UCES = 2V
Ui
Uim 2
1.414V
VCC 2RLPom UCES 7.93V
图P4-3 OTL电路中
Pom
(0.5VCC UCES )2 2RL
3W
VCC 2 2RLPom UCES 15.86V
习题4-6 分析图P4-6中的OTL电路原理，已知VCC =10V， R3=1.2kΩ，RL=16Ω，电容C1、C2足够大，试回答： ①静态时，电容C2两端的电压应该等于多少？调整哪个电阻才 能达到上述要求？
②Rl、VD1和VD2的作用是在输出级的两个三极管VT4和VT5 的基极之间产生一个偏压，使静态时输出级的功率管中已有 一个较小的集电极电流，即互补对称输出级工作在甲乙类状 态，目的是减小输出波形的交越失真。
R3和C起补偿作用。因为扬声器为感性负载，接入R3和C 后，通过补偿希望总的负载接近于纯阻性。
解：①每个三极管的最大管耗：
PTm
VC2C
2RL
62
2 8
0.456W
C1 R1
uI R2
D1 D2
R3
+VCC T1
uo
T2 RL -VCC
PCM PTm 0.456W 如果忽略UCES，则 PCM 0.2Pom 0.45W
②流过三极管的最大集电极电流
I cm
VCC
UCES RL
4 2RL
62
4 2 8
0.114W
PCM PTm 0.114W
C1 R1 + R2
D1
uI D2
- R3
+VCC T1
C2
+
T2 RL uo
-
如果忽略UCES，则 PCM 0.2Pom 0.1125W
②流过三极管的最大集电极电流
I cm
0.5VCC UCES RL
如果忽略UCES，则
习题4-1 在图P4-1所示的互补对称电 路中，已知VCC=6V，RL=8Ω，假设三 极管的饱和管压降为UCES=1V。
①试估算电路的最大输出功率Pom；
②估算电路中直流电源消耗的功率 PV和效率η。
C1 R1
uI R2
D1
解：①
D2
Pom
(VCC
UCES )2 2RL
6 12
28
1.563W
R3
①说明放大电路中共有几个放大级，各放大级包括哪几个三极管， 分别组成何种类型的电路。
②分别说明以下元件的作用：R1、VD1和VD2； R3和C； RF 。 ③若二极管VD1或VD2的极性接反，将产生什么后果？ ④已知VCC =15V，RL=8Ω，VT6、VT7的饱和管压降UCES =1.2V， 当输出电流达到最大时，电阻Re6和Re7上的电压均为0.6V，试估算 电路的最大输出功率。