电子线路非线性部分第五版第一章功率放大器
电子线路非线性部分习题解答
电子线路非线性部分习题解答第一章（1-20）第三章（3-5、3-6、3-7、3-8、3-9、3-18、3-22）3-5 试判断下图所示交流通路中，哪些可能产生振荡，哪些不能产生振荡。
若能产生振荡，则说明属于哪种振荡电路。
解：(a) 不振。
同名端接反，不满足正反馈；(b) 能振。
变压器耦合反馈振荡器；(c) 不振。
不满足三点式振荡电路的组成法则；(d) 能振。
但L2C2回路呈感性，ωosc < ω2，L1C1回路呈容性，ωosc > ω1，组成电感三点式振荡电路。
(e) 能振。
计入结电容C b'e，组成电容三点式振荡电路。
(f) 能振。
但L1C1回路呈容性，ωosc > ω1，L2C2回路呈感性，ωosc > ω2，组成电容三点式振荡电路。
3-6 试画出下图所示各振荡器的交流通路，并判断哪些电路可能产生振荡，哪些电路不能产生振荡。
图中，C B、C C、C E、C D为交流旁路电容或隔直流电容，L C为高频扼流圈，偏置电阻R B1、R B2、R G不计。
解：画出的交流通路如图所示。
(a)不振，不满足三点式振荡电路组成法则。
(b) 可振，为电容三点式振荡电路。
(c) 不振，不满足三点式振荡电路组成法则。
(d) 可振，为电容三点式振荡电路，发射结电容C b'e为回路电容之一。
(e) 可振，为电感三点式振荡电路。
(f) 不振，不满足三点式振荡电路组成法则。
3-7 如图所示电路为三回路振荡器的交流通路，图中f01、f02、f03分别为三回路的谐振频率，试写出它们之间能满足相位平衡条件的两种关系式，并画出振荡器电路（发射极交流接地）。
解：(1) L2C2、L1C1若呈感性，f osc < f01、f02，L3C3 呈容性，f osc > f03，所以f03 < f osc < f01、f02。
(2) L2C2、L1C1若呈容性，f osc > f01、f02，L3C3 呈感性，f osc < f03，所以f03 > f osc > f01、f02。
电子线路-梁明理第五版全答案解析
第1章 半导体器件的特性1.1知识点归纳1.杂质半导体与PN 结在本征半导体中掺入不同杂质就形成N 型和P 型半导体。
半导体中有两种载流子，自由电子和空穴，载流子因浓度而产生的运动成为扩散运动，因电位差而产生的运动成为漂移运动。
在同一种本征半导体基片上制作两种杂质半导体，在它们的交界面上，上述两种运动达到动态平衡，就形成了PN 结。
其基本特性是单向导电性。
2.半导体二极管一个PN 结引出电极后就构成了二极管，加上正向偏压时形成扩散电流，电流与电压呈指数关系，加反向电压时，产生漂移电流，其数值很小。
体现出单向导电性。
3晶体管晶体管具有电流放大作用，对发射极正向偏置集电极反向偏置时，从射区流到基区的非平衡少子中仅有很少部分与基区的多子复合，形成基极电流B I ，而大部分在集电结外电场作用下形成漂移电流C I ，体现出B I 对C I 的控制，可将C I 视为B I 控制的电流源。
晶体管有放大、饱和、截止三个工作区域。
4.场效应管场效应管是电压控制器件，它通过栅-源电压的电场效应去控制漏极电流，因输入回路的PN 结处于反向偏置或输入端处于绝缘状态因此输入电阻远大于晶体管。
场效应管局又夹断区（即截止区）、横流区（即线性区）和可比阿安电阻区三个工作区域。
学完本章后应掌握：1.熟悉下列定义、概念和原理：自由电子与空穴，扩散与漂移，复合，空间电荷区，PN 结，耗尽层，导电沟道，二极管单向导电性，晶体管和场效应管的放大作用及三个工作区域。
2.掌握二极管、稳压管、晶体管，场效应管的外特性，主要参数的物理意义。
1.2习题与思考题详解1-1试简述PN 结的形成过程。
空间电荷压，阻挡层，耗尽层和势垒压等名称是根据什么特性提出来的。
答：PN 结的形成过程：当两块半导体结合在一起时，P 区的空穴浓度高于N 区，于是空穴将越过交界面由P 区向N 区扩散；同理，N 区的电子浓度高于P 区，电子越过交界面由N 区向P 区扩散。
多子由一区扩散到另一区时，形成另一区的少子并与该区的多子复合，因此，在交界面的一侧留下带负电荷的受主离子，另一侧留下带正电荷的施主离子。
电子线路答案 第五版
(π
/
4)
62.83%
1-31 如图所示为 SW7900 三端式负电压输出的集成稳压器内部原理电路，已知输入电
V V 压
= —19v,输出电压
1
=
O
—12v，各管的导通电压| VBE(on)|均为 0.7v，D 的稳定电压
V =7v。 Z2 （1）试说明比较放大器和输出级的工作原理。
V （2）试求向比较放大器提供的基准电压
功率 P。= 60 W，VCC=12.5v。（1）当C=60%时，试计算管耗 PC 和平均分量 I CO 值；（2）若 保持 P。不变，将C 提高到 80%，试问 PC 减少多少？
当 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 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
乙类
Pomax
1 4 V(BR)CEOI CM
1 60V 3A 45W 4
Pomax 5PCM 5 30W 150W
所以 Pomax Pomax 45W
1-10 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.。两放大器中若维
电压的变化，达到稳定输出电压的目的。
V V （2）
= —（
REF
Z 2 + VBE(on)）= —（7v+0.7v）= —7.7v
(精选)电子线路非线性部分第五版第一章功率放大器
交流负载线是一条通过Q点的直线MN，它的斜率为-1/
R
' L
14
性能分析
iC = ICQ+Icmsinωt vCE = VCEQ-Vcmsinωt， Vcm=IcmRL´
输出信号功率： PL Po 12Ic2m RL ' 12Vc2m/RL '
直流功率：
PD= VCCICQ
集电极管耗： 集电极效率：
的热阻
6
加散热器后的总电阻 Rth= R(th)jc+ R(th)cs＋ R(th)sa
7
二、二次击穿
集电极电压超过V(BR)CEO 而引起的击穿，只要限 制击穿电流，是可逆的。 而如果不限制电流，可 能出现集电极电压迅速 减小，电流急剧增大的 现象，这种由高压小电 流迅速转移为低压大电 流的现象就是二次击穿， 而且不可逆。
1.4.1 功率合成电路的作用
功率合成是实现多个功率放大 器联合工作的技术。
A、B为功率提供端，C、D为 功率合成端。C为同相合成端， D为反相合成端，在一端合成 功率输出时，另一端无功率输 出。
当Rd和Rc之间满足特定关系时， A、B两输入端彼此隔离。
功率合成电路也可实现功率分 配的功能。
8
三、器件 双扩散MOS管(Double-diffused MOSFET)，它可承受 的电流高达数百安，电压高达几百伏，甚至上千伏。
9
绝缘栅双极型功率管（IGBT）
与双扩散MOS管相比， IGBT仅在高掺杂N+区与金 属漏极之间插入一层高掺杂的P+区，与作为MOS管 衬底的P+区之间夹着N区，形成两个PN结，构成 PNP型晶体三极管，这个晶体三极管与MOS管共同 组成组合管。
电子线路(非线性部分)第五版第二章
Qe
Xs Rs
Rp Xp
T 型网络分析
2.3.3 谐振功率放大器电路
双极型管谐振功率放大电路
50MHz
场效应管谐振功率放大器
400MHz
2.4 高频功率放大器
在通信等应用领域中，谐振功率放大器的工作频 率往往在几十MHz以上，高到几百MHz，通常将 这种谐振功率放大器统称为介于功率管T和外接负载RL之间：
交流通路：
主要要求 阻抗转换；滤波；高效率地功率传输。 要求网络的传输效率=PL/Po尽可能接近于1。
串并联阻抗转换
Rs2 X s2 2 Rp Rs (1 Qe ) Rs 2 2 R R Rs X s p s Xp Xs Xs
基于静态特性曲线的近似分析法虽然有助于了解 谐振功率放大器的性能变化特性，并指导功率放 大器的调试，但这种方法不适合分析和设计高频 功率放大器。工程上一般借助功率管的大信号输 入和输出阻抗来分析和设计高频功率放大器。
2.4.1 高频功率管及其大信号输入和输出阻抗
一、高频功率管结构
高频功率管的内部结构
称为倍频器 (Frequency Multiplier) 。
由于输出功率和滤波特性的限制，这种倍频
器的倍频次数不能太高，一般为2或3。
2.1.2 丁类和戊类谐振功率放大器
丁类(Class D)谐振功率放大器： 功率管开关工作，导通时 管子电流很大，管压降很 小；截止时管压降较大， 但几乎没电流。因此管耗 很小，籍此放大器的效率 得以提高 。 提高效率的措施是减小管 子导通期间的瞬时管耗。
实例： 设计一高频功率放大器，用于调频发射机， 输入和输出负载均为50Ω，输入信号频率为 80MHz，输出信号频率为160MHz，要求输 入功率为4mW时，输出负载上的功率 PL≥700mW，二次谐波抑制度小于-30dB，放 大器总效率大于50%，电源电压为15V。
第1章功率电子线路.pptx
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1.1.1 功率放大器
工作原理：在输入信号的作用下，将直流电 源的直流功率转换为输出信号功率 大信号工作 直流电源功率转换为信号的功率。 高频功率放大器工作于大信号的非线性状态
中国人民公安大安全工作区内，稳定地，低失真地（在允许范围内） •高效率地提供尽可能大的信号输出功率。
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1．3 乙类推挽功率放大电路
效率是功率放大器的重要性能指标 非线性失真是功率放大器的另一个重要指 标 它与输出功率和效率是相互矛盾的 要减小非线性失真，就必须减小输出功率 因此就造成效率降低
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三、功率管的安全工作条件
PCmax 管耗最大值
PCM最大集电极功耗
VCEmax 最大集电极电压
V(BR)CEO共射级组态下集电极反向击穿电压
iCmax 最大集电极电流
ICM 集电极最大允许电流
Pcmax < PCM
防止烧坏
VCEmax < V(BR)CEO 防止击穿
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为什么选用上述电路：原因如下
① RC小，则ICQ×RC小， 管外电路耗散功率小
②将不匹配负载变匹配，从而提高效率 变压器即为匹配网络（阻抗变换）
分析电路的性能： 分别进行直流（静态）分析和交流（动态） 分析 如图1-2-3
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分析步骤：图解法 条件：输入、输出特性曲线已知 ①作直流负载线，确定静态工作点Q
交流分析：做交流负载线
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电子线路 非线性部分(第五版)冯军 谢嘉奎 绪论和第一章课件
8．小结
(1)非线性电子线路讨论的范围 除小信号放大器以外的其他功能电路——振荡器、功 放、调制器、解调器、混频器、倍频器。
(2)本课程讨论的内容——三类电路 ① 功率放大电路——在输入信号作用下，可将直流 电源提供的部分功率转换为按输入信号规律变化的输出信 号功率，并使输出信号的功率大于输入信号的功率。 ② 振荡电路——可在不加输入信号的情况下，稳定 地产生特定频率或特定频率范围的正弦波振荡信号。 ③ 波形变换和频率变换电路——能在输入信号作用 下产生与之波形和频谱不同的输出信号。包括：调制电路、 解调电路、混频电路和倍频电路。 本课程将顺序学习这三类电路。
例：非线性电阻：
① 直流电导 定义：
g0 Q IQ VQ
i v
意义：表明直流电流与直流电压间 的依存关系。 特点：其值是 VQ(或 IQ) 的非线性函数。 应用：直流分析。 ② 交流电导 定义：
gQ di dv
Q
图 0-2-1
i v
意义：伏安特性曲线上任一点的斜率，或该点上增量 电流与增量电压的比值。 特点：其值是 VQ(或 IQ)的非线性函数。 应用：交流分析。
(5)检波器 解调，从中频调幅波还原所传送的调制信号。
(6)低频放大器 小信号放大器 ＋ 功率放大器，作用：放大调制信号， 向扬声器提供所需的推动功率。
可见，有用信号在不 同频率上进行放大——超 外差接收机 。 特点：解调电路前包括混频器、本机振荡、中频放大 器等。 优点： 增益高，选择性好。 直接高放接收机：解调前仅包括高放，无混频器、本 机振荡、中频放大器等，增益低，选择性差。
三、不满足叠加定理
若 则 例 i = f(v)， i = f(v1 + v2) i = av2
电子线路(第五版)
5．调幅发射机组成
图 0-1-3 调幅广播发射机的组成
调幅广播发射机的组成
各部分作用：
(1)振荡器 产生 fosc 的高频振荡信号，几十千赫以上。 (2)高频放大器 多级小信号谐振放大器，放大振荡信号，使频率倍增 至 fc，并提供足够大的载波功率。 (3)调制信号放大器 多级放大器，前几级为小信号放大器，放大微音器的 电信号；后几级为功放，提供功率足够的调制信号。
(1)调制 由携有信息的电信号(如音频信号)去控制高频振荡信 号的某一参数(如振幅)，使该参数按照电信号的规律而变 化(调幅)。
调制信号：携有信息的电信号。 载波信号：未调制的高频振荡信号。 已调波：经过调制后的高频振荡信号。
根据受控参数：调幅、调角(调频、调相)。 (2)解调 调制的逆过程，将已调波转换为载有信息的电信号。
与增量电压的比值，它表明增量电流与增量电压间的依存关系。
特点：其值是 VQ(或 IQ)的非线性函数。 应用：交流分析。
③ 平均电导
定义：当器件两端加余弦电压
v = Vmcos t 时，因特性的非线性，
流过器件的电流必为非余弦，将其
按傅里叶级数展开：
i I0 + I1mcost + I2mcos2t +
实现解调的模块——频率检波器或鉴频器。 ② 数字通信系统，调制信号为数字信号，相应的调制 为数字调制。 ③ 软件无线电，用软件的方法实现通信系统中一部分 电路的功能，改变程序便可变更调制方式。
8．小结
(1)非线性电子线路讨论的范围 除小信号放大器以外的其他功能电路——振荡器、功 放、调制器、解调器、混频器、倍频器。
毫米波 （极高频）
无线电波的波（频）段划分表
符号 波长范围
电子线路_非线性部分(第五版)谢嘉奎第1章.
互补对称 电路
《非线性电子线路》
11
第一章
3) 乙类推挽性能分析
电压利用系数 输出功率 管耗 集电极效率 极限应用
Vcm V CC 1 2 1 2 PO Vcm / RL 2VCC / RL 2 2 2 P P ( 2 / / 2) C O max
b. 负载上的(平均)电流: c. 流过二极管的(平均)电流:
0.9U 2 IL RL
1 U2 I D I o 0.45 2 RL
d.二极管承受的最大反向电压
《非线性电子线路》
30
U RM 2U 2
第一章
几种常见的硅整流桥 ~ + ~ ~ + ~ + A C -
u2
–
+
uL
第一章
第一章
功率电子线路
本章主要内容
功率放大器 功率合成 直流稳压电源
《非线性电子线路》
1
第一章
1.1 功率电子线路概述
1.1.1 功率放大器
一、 功率放大器的性能要求
对小信号放大器的要求，主要体现在增益、频率响应和稳定性等 方面；而对功率放大器的要求，除了增益、频率响应、稳定性以外，最 主要的是在保证功率管安全工作的条件下，高效率地输出尽可能大而失 真在允许范围内的功率。
《非线性电子线路》
32
第一章
2） 多倍压整流电路
2U 2 + –
C1
C3
D3 D4 C4
C5 D5 D6 C6
u1
u2
D1
D2 C2
+ – 2 2U 2
u2的第一个正半周：u2、C1、D1构成回路，C1充电到： 2U 2 u2的第一个负半周：u2、C2、D2 、C1构成回路，C2充电到：2 2U 2
电子线路-梁明理第五版全答案
<第1章 半导体器件的特性知识点归纳1.杂质半导体与PN 结在本征半导体中掺入不同杂质就形成N 型和P 型半导体。
半导体中有两种载流子，自由电子和空穴，载流子因浓度而产生的运动成为扩散运动，因电位差而产生的运动成为漂移运动。
在同一种本征半导体基片上制作两种杂质半导体，在它们的交界面上，上述两种运动达到动态平衡，就形成了PN 结。
其基本特性是单向导电性。
2.半导体二极管一个PN 结引出电极后就构成了二极管，加上正向偏压时形成扩散电流，电流与电压呈指数关系，加反向电压时，产生漂移电流，其数值很小。
体现出单向导电性。
3晶体管晶体管具有电流放大作用，对发射极正向偏置集电极反向偏置时，从射区流到基区的非平衡少子中仅有很少部分与基区的多子复合，形成基极电流B I ，而大部分在集电结外电场作用下形成漂移电流C I ，体现出B I 对C I 的控制，可将C I 视为B I 控制的电流源。
晶体管有放大、饱和、截止三个工作区域。
[4.场效应管场效应管是电压控制器件，它通过栅-源电压的电场效应去控制漏极电流，因输入回路的PN 结处于反向偏置或输入端处于绝缘状态因此输入电阻远大于晶体管。
场效应管局又夹断区（即截止区）、横流区（即线性区）和可比阿安电阻区三个工作区域。
学完本章后应掌握：1.熟悉下列定义、概念和原理：自由电子与空穴，扩散与漂移，复合，空间电荷区，PN 结，耗尽层，导电沟道，二极管单向导电性，晶体管和场效应管的放大作用及三个工作区域。
2.掌握二极管、稳压管、晶体管，场效应管的外特性，主要参数的物理意义。
习题与思考题详解|1-1试简述PN 结的形成过程。
空间电荷压，阻挡层，耗尽层和势垒压等名称是根据什么特性提出来的。
答：PN 结的形成过程：当两块半导体结合在一起时，P 区的空穴浓度高于N 区，于是空穴将越过交界面由P 区向N 区扩散；同理，N 区的电子浓度高于P 区，电子越过交界面由N 区向P 区扩散。
电子线路(非线性部分)课件
魔T网络构成的功率 合成电路
Ra
Po1 A
+
vS1
-
C
D
Rc
Rd
Rb
+
vS2
-
B
Po2
同相合 成端
反相合 成端
vS1＝ vS2 时，合成功率从C端输出 vS1＝－ vS2 时，合成功率从D端输出
魔T网络构成的功率 分配电路
将魔T网络功率合成器中的输入与输出端
交换，即可构成功率分配器
若信号从C端输入，A、B 端可获得相位相同的信号
2i
Rs
＋
+v
－
-
i
＋
＋
v R L 2v
－ －
i
ZC v/i
RL
2v i
2ZC
v1 1 Ri 2i2ZC4RL 1:4阻抗变换器
三、用传输线变压器构成的魔T混合网络
ia
＋A
va
－
＋v － i
－
i
vb ic Rc
＋
＋v －
C
B
ib
D'
＋ id vd
－
id
D'
＋D
vd Rd
－
ia
＋A
va
I2
＋
Rs
＋
VS －
V1 C
－
C
C
C
C
V 2 RL
－
I1 L
L
L
L I2
传输线特性阻抗
ZC
L C
传输线特性阻抗
ZC
L C
一般情况下，传输线上各点的电流、电压不相等
电子线路(非线性)ppt第一章
5．调幅发射机组成 ．调幅发射机组成
图 0-1-3 调幅广播发射机的组成
调幅广播发射机的组成
各部分作用： 各部分作用： (1)振荡器 ) 的高频振荡信号，几十千赫以上。 产生 fosc 的高频振荡信号，几十千赫以上。 (2)高频放大器 ) 多级谐振放大器组成，放大振荡信号， 多级谐振放大器组成 ， 放大振荡信号 ， 使频率倍增至 载波频率f 上 提供足够大的载波功率。 载波频率 c上，提供足够大的载波功率。 (3)调制信号放大器 ) 多级放大器，前几级为小信号放大器， 多级放大器 ， 前几级为小信号放大器 ， 放大微音器的 电信号；后几级为功放，提供功率足够的调制信号。 电信号；后几级为功放，提供功率足够的调制信号。 (4)振幅调制器 ) 实现调幅功能， 实现调幅功能 ， 将输入的载波信号和调制信号变换为 所需的调幅波信号，并加到天线上。 所需的调幅波信号，并加到天线上。
一、非线性器件特性的参数
主要有三个参数： 主要有三个参数： ① 直流参数 适用于直流分析 ② 交流参数 ③ 平均参数 适用于频率变换电路的分析 适用于功率放大和振荡电路的分析
例：非线性电阻： 非线性电阻： ① 直流电导 定义： 定义：
g0 Q = IQ VQ
∆i ∆v
意义： 意义：表明直流电流与直流电压间 的依存关系。 的依存关系。 特点： 的非线性函数。 特点：其值是 VQ(或 IQ) 的非线性函数。 应用：直流分析。 应用：直流分析。 ② 交流电导 定义： 定义：
8．小结 ．
(1)非线性电子线路讨论的范围 ) 除小信号放大器以外的其他功能电路——振荡器 、 功 振荡器、 除小信号放大器以外的其他功能电路 振荡器 调制器、解调器、混频器、倍频器。 放、调制器、解调器、混频器、倍频器。
电子线路非线性
作为放大器，功率增益是重要的性能指标，但与上 述三个要求相比，安全、高效和小失真是第一位的。功 率增益可用增加前置级的级数或提高相应的增益来弥补。 二、功率管的运用特点 1. 功率管的运用状态 根据功率管在一个信号周期内导通时间的不同， 功率管运用状态可分为甲类、乙类、甲乙类、丙类等 多种。
功率管运用状态通常靠选择静态工作点来实现。
上式表明，当 iC I CQ 时，vCE VCEQ VCC ， 它在两坐标轴上的截距：
vCE 0 时， iC I CQ VCEQ / RL iC 0 时， I CQ vCE VCEQ RL
相应画出交流负 载线是一条通过 Q 点的直线 MN，斜 率为 1/ RL 。
当Po = 0时，PD全部消耗在管子中，因而消耗在 集电极上的最大功率 PCmax PD 。 所以保证管子安全工作的条件为：
VCEmax 2VCC V(BR)CEO iCmax 2 I CQ I CM PCmax PD PCM
即VCC V(BR)CEO / 2
即I CQ I CM / 2
实践中，为了利于集电结的散 热，以提高 PCM，双极型功率管都 采用集电极直接固定在金属底座上， 金属底座又 与管壳相连的 结构。此外， 金属底座还加 装金属散热器 (如图)
(a) (b) 功率管底座上加装散热器 (c) 相应的热等效电路
散热器：翼状结构，以增大散热面积。面积越大， 厚度越厚，材料的导热率越高，散热效果越好。 二、二次击穿 要保证功率管安全工作，除满足由 PCM、ICM 和 V(BR)CEO 所规定的安全工作条件外，还要求不发生二次 击穿。 二次击穿 (Secondary Breakdown)：当集电极电压 超过 V(BR)CEO，会引起击穿，只要外电路限制击穿后 的电流，管子就不会损坏，待集电极电压小于 V(BR)CEO 后，管子恢复正常工作。如上述击穿后，电 流不加限制，就会出现集电极电压迅速减小，集电极 电流迅速增大的现象，即为二次击穿。
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P D21
2
0 VCiC CdtVCIC CQ
P L 2 10 2 i C 2 R L d t I C 2R L Q 1 2 I c 2 R m L V CI C E Q Q 1 2 V cI c m m
P C2 10 2 iC v Cd Et V CI E CQ Q 1 2 V cI m cm
V(BR)CEOICM
PC越小，ηC 越大。
大信号运用电路，放大管特性非线性引起失真比小
信号放大器大，减小非线性失真必须认真考虑。
电子线路非线性部分第五版第一章功率 放大器
按照功率管不同工作状态，分为甲类，乙类，甲乙 类和丙类等。集电极效率甲类最低，丙类最高。
电子线路非线性部分第五版第一章功率 放大器
1.1.2 电源变换电路
2 L 电子线路L非线性部分第五版第一章功率
放大器
直流负载线是自vCE=VCC出发的垂直线EF
直流负载线与iB=IBQ交点即为静态工作点Q。
交流负载线是一条通过Q点的直线MN，它的斜率为-1/
R
' L
电子线路非线性部分第五版第一章功率 msinωt vCE = VCEQ-Vcmsinωt， Vcm=IcmRL´
输出信号功率： PL Po 12Ic2m RL ' 12Vc2m/RL '
直流功率：
PD= VCCICQ
集电极管耗：
PC = VCCICQ 12VcmIcm = PD-Po
集电极效率：
C
PO PD
1 VcmIcm 2VCCICQ
电子线路非线性部分第五版第一章功率 放大器
ic
N
Q
O
M vCE
电子线路非线性部分第五版第一章功率 放大器
安全工作条件
vCEmax= 2VCC<V (BR)CEO VCC< V (BR)CEO/2
iCmax = 2ICQ<I CM
ICQ< I CM /2
PCmax= PD<P CM 还应保证动态点不超过二次击穿限定的安全区。
P' omax
PCM
/2
P'' omax
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绝缘栅双极型功率管（IGBT）
与双扩散MOS管相比， IGBT仅在高掺杂N+区与金 属漏极之间插入一层高掺杂的P+区，与作为MOS管 衬底的P+区之间夹着N区，形成两个PN结，构成 PNP型晶体三极管，这个晶体三极管与MOS管共同 组成组合管。
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第一章 功率电子线路
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1.1 概述
功率电子线路是采用功率电子器件实现能量变换和控 制功能的电路。 功率电子线路分为功率放大电路和电源变换电路； 功率放大电路是在输入信号作用下,把直流能量转换 成交流输出功率的放大电路； 电源转换电路是把电源能量进行特定方式转换的电路。
集电结与周围环境的热阻Rth= R + (th)jc R(th)ca
R(th)jc为结与底座的热阻， R(th)ca为管壳与周围环境
的热阻
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加散热器后的总电阻 Rth= R(th)jc+ R(th)cs＋ R(th)sa 电子线路非线性部分第五版第一章功率 放大器
PD一定时，要使输出信号功率最大，应使Q点正好在有效 交流负载线的中点，即 Vcm = VCC-VCE(sat) ， Icm = ICQ-ICEO 。
若忽略VCE(sat），ICEO，则有 Vcm=VCC，Icm=ICQ ， Pomax=1/2 VCCICQ ，ηcmax =50% 。
当Q点选定后，在充分激励情况下，仅有一个交流负载值， 能输出最大信号功率，其交流负载线的中点必定通过Q点。
效率。
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1.1.3 功率器件
大功率器件结构和性能参数与小信号器件不同 比如功率晶体管发射极面积较大，β较低，ICBO较 大，V(BR)CEO和ICM也较大。且集电极一般与管座相 连，便于安装散热器。
一、散热
热阻与温度的关系T2-T1=RTHP
集电极最大耗散功率PCM =(TjM-Ta)/Rth
将电源能量进行特定方式的变换
AC-DC：把交流电变成直流电
整流器；
DC-DC：把一种数值的直流电变成另一种数值或者
极性的直流电
斩波器；
DC-AC：把直流电能变成不同幅值，频率的交流电
逆变器；
AC-AC：把50Hz交流电变成不同幅值，频率的交流
电
变换器；
它们同样要求选择合适的功率器件，并具有很高的
PL中交流功率Po = VcmIcm /2 =VCEQICQ / 2 = PD/4 ，相应的最 大集电极效率
Cm 电子a P 线o x 路/非P 线D 性部 分1 第/五4 版第 一章2 功率% 5
放大器
1.2.2 甲类、乙类功率放大器的电路组成 及其功率性能
一、甲类变压器耦合功率放大电路
R = n R '
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1.1.1 功率放大器
功率放大器与小信号放大器的区别： 小信号放大的是电压或者电流，对输出功率无要求。 功率放大器的要求是，在安全工作条件下，高效率， 小失真，输出尽可能大的功率。
集电极效率
C
Po PD
Po Po PC
PO 信号输出功率，PD 直流功率，功耗 PC ， PO 相同，
1.2 功率放大器的电路组成和工作特性
1.2.1 从一个例子讲起
性能分析时，器件采用大信号模型。工程上，采用图解分析。
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iC = ICQ+ ic = ICQ + Icmsinωt vCE = VCEQ + vce = VCEQ －Vcm sinωt
Vcm ≈ VCEQ ≈ VCC /2，Icm = Vcm /RL ≈ VCEQ / RL
二、二次击穿
集电极电压超过V(BR)CEO 而引起的击穿，只要限 制击穿电流，是可逆的。 而如果不限制电流，可 能出现集电极电压迅速 减小，电流急剧增大的 现象，这种由高压小电 流迅速转移为低压大电 流的现象就是二次击穿， 而且不可逆。
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三、器件 双扩散MOS管(Double-diffused MOSFET)，它可承受 的电流高达数百安，电压高达几百伏，甚至上千伏。