非线性电子线路 参考答案

解：(1) ○1 直流负载线方程 vCE = VCC − iCRC，负载线CD，当iC = ICQ 时，VCEQ = VCC − ICQRC。
○2
交流负载线中点过
Q，斜率为(−1/
RL′
)，
RL′
=
RL
//
RC
=
1 2
RC
，根据交流负载线
AB
得
Icm = I CQ，Vcm = VCEQ = Icm RL′ 代入VCEQ方程中 Vcm = VCC− IcmRC = VCC− ICQRC
所以 PL
=
1 2
Vcm
I
cm
= 144mW
，PD
=
VCC
ICQ3 =
2.3 W，ηC
=
PL/
PD =
6.26%
(4) 当 RL = 5 Ω，充分激励时，Icm = I CQ3 = 460 mA，Vcm = VCC−VCEQ3 = 2.25 V
所以
PL
=
1 2 Vcm I cm
= 517.5mW
，PD
(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 ηC = PL/ PD = 25% (4) Ibm= 6 mA，以Q3点为静态工作点，出现截止失真。
ηC
=
PL max PD
=
2.25 = 50% ， n = 4.5
RL′ = RL
50 = 2.5 8
(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
( RL′ 不变，斜率不变，ICQ增加，Q点升高) 此时，由于VCC、Ibm、 RL′ 都不变，其PLmax亦不变，为 2.25 W
所以 Pomax = Po′max = 15W
78.5% Vc2m / 2Pomax = 15Ω
RL′ = 15 = 1.37
RL
8
乙类
Po′max
≤
1 4
V(BR)CEO
I
CM
= 1 × 60V × 3A = 45W 4
Po′′max ≤ 5PCM = 5 × 30W = 150W
所以 Pomax = Po′max = 45W
==
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) 。
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
=
1 2 Vcm I cm
=
2.25W
，
PD = VCC I CQ = 4.5W
不变，将ICQ增加一倍，求PL值；（3）保持（1）中ICQ、 RL′ 、Ibm不变，将VCC增加一倍，求 PL值；（4）在（3）条件中，将Ibm增加一倍，试分析工作状态。
解：(1) 因为VCC = 15 V， RL′ = 50 Ω，负载
匹配时， I CQ1 = I cm
= VCC RL′
= 0.3A
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
3DD303、相同的电源电压VCC和负载RL，且甲类放大器的 RL′ 等于匹配值，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 Ω，输入充分激励，试 作交流负载线，并比较两放大器的Pomax、 PCmax、ηC、 RL′ 、n；（2）功率管的极限参数PCM =
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 I EE = VEE
− 2VBE(on) ， R1
=1 4
(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， I cm
=
I CQ
=
VCC RL′
PL max(c)
=
1 2
Vcm I cm
= 1 VC2C ， 2 RL′
PD
= VCC I CQ
=
VC2C RL′
(1)
PL
=
1 2
I
2 cm
RL
= 16W
(2)
Q PD
=
(VCC I cm π
)
=
25.47W，∴ PC
= PD
− PL 2
= 4.74W
(3)
ξ
=
V cm VCC /
2
=
0.8 ，∴ηC
=
(π / 4) × ξ
=
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： 当ηC1 = 40% 时，PD1 = Po/ηC = 2500 W，PC1 = PD1 − Po=1500 W 当ηC2 = 70% 时，PD2 = Po/ηC =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
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ηC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？
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、ηC（运用图解法）：（1）RL = 10Ω， Q点在负载线中点，充分激励；（2）RL = 5 Ω，IBQ同（1）值，Icm = ICQ；（3）RL = 5Ω，Q点 在负载线中点，激励同（1）值；（4）RL = 5 Ω，Q点在负载线中点，充分激励。
解：(1) RL = 10 Ω 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
=
1 2 Vcm I cm
= 156 mW ，PD
=
VCC
ICQ2 =
1.3
W，ηC
=
PL/
PD =
12%
(3) 当 RL = 5 Ω，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
(Ibm不变，Icm不变，Vcm不变) 但 PD = VCC × ICQ = 9 W ηC = PLmax/ PD = 25%
○2 当 RL′ 改变时，且 RL′ < 50 Ω，交流负载线以Q2为中心顺时针转动，但由于VCC、Ibm、 Icm不变，因而 RL′ ↓ → PL↓ ηC ↓
当 RL′ > 50 Ω，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 失真。
，所以 η C(c)
=
PL max(c) PD
=
1 2
所以
PL max(a)
:
PL max(b)
: PL max(c)
=
1 18
:
1 8
:
1 2
=
4 : 9 : 36
η C(a)
:η C(b)
: η C(c)
=
1 :
6
1 4
:
1 2
=
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 Ω，设变压器是理想的，RE上的直流压降可忽略，试运用图解法： （1）VCC = 15 V，RL′ = 50 Ω，在负载匹配时，求相应的n、PLmax、ηC；（2）保持（1）中VCC．Ibm
1 2 iCmax
= 30W
0.2Pomax = 6 W(单管)
ηC
50%
RL′
VC2C / 2Pomax = 30Ω