第一章功率电子线路习题解答案

第一章 功率电子线路习题解
1-3
当%401=C η时，W
.//P P C O D 2500401000
11===η，W P P P O D C 150011=-=。

当%702=C η时，W P P C O D 57.428.17.0/1000/22===η，W
.P P P O D C 5742822=-=。

所以，W P D 43.107157.14282500=-=∆，
W
..P C 431071574281500=-=∆
1- 5
无散热片时，W C R R R ca th jc th th /37361)()(︒=+=+=，
C Tao ︒=25：W
./)(R /)T T (P th ao jM CM
7833725165=-=-=
C
Ta ︒=60：W R T T P th a jM CM 84.237/)60165(/)(=-=-=。

有散热片时，W /C ..R R R R sa )th (cs )th (jc )th (th
︒=++=++=351501，
C Tao ︒=25：W ./)(R /)T T (P th a jM CM
67463251650=-=-=
C
Ta ︒=60：W
/)(R /)T T (P th a jM CM
353601650=-=-=。

1- 6
(1) 当Ω=10L R 时做负载线，取负载线在放大区内的中点作为静态工作点Q ，则由图得
mA I V V CQ CEQ 220,6.2==，mA I I bm BQ 4.2==，V V V V sat CE CEQ cm 4.2)(=-=，
mA
I I CQ cm 2201==,mW
I V P cm cm L 26410
2204.22
12
13
=⨯⨯⨯=
=
-,W I V P CQ CC D 1.122.051=⨯==,
%241.1/264.0/===D L C P P η。

图题
1-6
(2) 当Ω=5L R ,mA I I BQ BQ 4.212==时，V V CEQ 8.32=，mA I CQ 2302=，
V
V V V CEQ
CC cm 2.18.352
=-=-=，mA I I CQ cm 2602==，
mW
P L 156102602.12
13
=⨯⨯=
-，W I V P CQ CC D 3.126.052=⨯==，%123.1/156.0/===D L C P P η。

(3) 当Ω=5L R ，3Q 点在负载线放大区内处于中点时，V V CEQ 75.23=，mA I CQ 4603=，mA
.I BQ 643
=
mA I bm 4.2=，V V CE 55.1min =，V V V V CE CEQ cm 2.155.175.2min 3=-=-=，mA I cm 240460700=-=，
mW
I V P cm cm L 14410
2402.12
12
13
=⨯⨯⨯=
=
-，W P D 3.21046053=⨯⨯=-，
%26.63.2/144.0/===D L C P P η
（4）当43Q Q =，充分激励时，mA I I CQ cm 4603==，V V V V CEQ CC cm 25.275.253=-=-=，
mW
I V P cm cm L 5.51710
46025.22
12
13
=⨯⨯⨯=
=
-，W P D 3.246.05=⨯=，
%
5.223.2/10
5.517/3
=⨯==-D L C P P η
1- 7
如图，BE 和CD 分别为Ω='K R L
5的交流负载线和Ω=K R L 10的直流负载线，静态工作点为a Q （交 流负载线中点），由于CC V BC AB OA 3
1
===，所以，L CC L
CC a max o R /V R /V P '='=
2
2)
(18
1)31(21。

图（b ）：
CF 为交、直流负载线，b Q 为负载线中点，由于CC
m
c V V 21
=
，所以L
CC L CC b max o R /V R /V P '='=
2
2)
(8
1)(21。

图（c ）：MN 为交流负载线，CG 为直流负载线，c Q 为交流负载线的中点，由于CC
cm
V V =，所以
L
CC
c max o R /V P '=
2
)(21
图中BE 、CF 、MN 三线平行。

根据上述结果得：
36
:9:4::=P P P
图题1-7
1-8
(1) 按V V CC 15=，Ω='50L
R 作交流负载线AB ，得静态工作点1Q ，V
V CEQ 15=
A I I cm CQ 3.0==，V V Vcm CC 15==，mA I bm 3=，因而
W
I V P cm cm L 25.23.0152
12
1max =⨯⨯=
=
，528
50
.R R n L
L ==
'=
，%50=C η； （2）交流负载线为AC ，静态工作点Q 2，由于CC V 、bm I 不变，因而W P L 25.2=不变； （3）交流负载线为EF ，静态工作点为Q 3，由于bm I 不变，因而L P 不变，仍为W 25.2； （4）因mA I bm 6=，所以产生截止失真。

1-9
i V I V max c CC cm cm 4
12
12
12
1⨯== i V I V max c CC cm cm 302
12
12
1==W
P max o 302=
W
P .max c 620=（图题1-8
1-10
（1）扬声器短路即0='=L
L R R 时，甲类：0=o P ，D C P P =，D C C P P P ==max ，安全； 乙类：每管
cm CC max o max C cm CC cm
CC max
c I V .P .P I V .t
d t sin I V P 102016021
21
==>==
⎰
ωωπ
π
不安全。

扬声器开路即∞−→−'L
R 时，使0=o P ，D C P P =，甲类：CM D C P P P <=但CEO BR CE V V )(max >>，不安全。

乙类：0===D C O P P P ，CC CE V V 2max ≈，安全。

（2）集电极负载不匹配，O P 减小，安全。

（3）输出半波信号，严重失真，另一管安全。

1-11
L R 偏大或偏小时，对CM I 、CEO BR V )(的要求偏面。

例如Ω=2L R 时，要求CEO BR V )(
为V 18，但CM I 却要达到A 5.4，使被选管在满足CM I 时，CEO BR V )(必大大超过V 18。

乙类变压器耦合 互补推挽（单电源）
若21max o max o P P =，则互补推挽电路的V CC 应为变压器耦合电路的2倍。

1-13
因为 L cm L R I P 2
2
1=
，所以A R P I L
L cm 5.28
2522=⨯=
=
，
V
R I V L cm cm 2085.2=⨯==。

图题1-13
（1）W
R I P L cm L 16822
12
12
2
=⨯=
=
；（2）W I V P cm CC D 47.25240/1/=⨯⨯==ππ
W
P P P L D C 74.4)(2
1=-=
；（3）8.040/2282
/
=⨯⨯==CC cm V V ξ，
%83.624/=⨯=ξπηC 。

1- 16
1- 17
通过R 1的电流1)(1)(R /V V I EE on BE R --=，1
)
(165222
1R V V I I I on BE EE R CQ CQ -=
=
=，
)/(/655R R R V V K
O f fV
+==。

1-18 （1）101
1100
11)/(11=
+=
+=f fV
R R R K
，1011=≈
fV
Vf K
A ；
（2）W R V P L C o 88
8
/2
2
===。

1-19
1A 为同相放大器，212
3
21=+=
R R R A V ，11V i O A V V ⋅=。

2A 为反向放大器，
16
42-=-=
R R A V ，12012O V O V A V V -=⋅=，42211
2
1==-=
V o o Vf A V V V A 。

图题1-16
由图题1-20中各图求得： 图（a ）：因为I
V R i 4=
，I
V R L 4=
，所以
16
1
44==
I
V I V R R L
i ，L
i C R R I
V Z 4
14=
==
图（b ）：因为21122V V V V +==，所以212V V =，1221V V =，I
V
I V R i 12==，I
V I V R L
1
2
214==， 得
16
=L
i R R ，L i C R R I V Z 8211===，L i C R R I V Z 28
1
22===
图（c ）：因为I V R i 2=
，I V R L 2=
，所以
422==
I V I V
R R L i ，L
i C R
R I V Z 221===
图（d ）：因为I V R i 3=，I V R L 3=
，所以
9
33==
I
V I V
R R L i ，L i C C C R R I
V Z Z Z 33
121=====
图（e ）：因为I
V R i 3=
，I
V R L 3=
，所以
9
133==
I
V I
V
R R L
i ，
L i C C R R I
V Z Z 3
1321=
==
=，i L C R R I
V Z 933===
图题1=20
因为 I
V I V R i i 5==
，I
V R O L 5=
，V V O =，所以L O i R I
V R 255==
，L
C R I
V Z 5==。

1-22
T r1-T r3均为魔T 混合同相功率合成网络，T r4为41:传输线变压器，所以
12.25Ω=41
=L
C3R R 。

由隔离条件 Ω==504C33R R ，Ω===252C3C2C1R R R ，
Ω===1004C121R R R ，50Ω= =1i R R 。

1-23
T r1为不均衡—对称变换器，Ω=50Z C1， T r2﹑T r3传输线变压器和负载R L (即T 1 ﹑T 2的输 入阻抗)如图1-23所示，由图可知：50Ω =R i ，3I
V =R L ，
9
33==I
V
I V R R L
i ，即T r2﹑T r3组成1:9
阻抗变换器，R L =
9
i R =9
50=5.6Ω,晶体管T 1﹑T 2的输入阻抗R i1=R i2=
2
1R L =2.8Ω,Z c2=Z c3=I
V =3
1
R i
=16.7Ω. T r5为1：4传输线变压器，Z c5=2
1
R L =25Ω，R i5=12.5Ω； T r4为对称-不对称变换器，
Z c4= R i5=12.5Ω；T r6组成魔T 混合网络，起反相功率分配功能；T r7组成魔T 混合网络，起反 相功率合成功能。

∵ 3.125Ω= R 4
1=R =R i4C74 ∴呈现在T 1﹑T 2管输出端的负载
Ω
=== 6.252 C7b a R R R 。

图题1-21
1-24 T r1-T r3均为同相分配魔T 网络,输入功率经二次分配在四只R L 上，各输出四分之一的相同 功率，T r1的输出负载各为R L2﹑R L3且L3L2 R R =，则L3L2L1 2
1=2
1 =R R R ，L1dl 4R R =。

就T r2﹑T r3而言，
由于L L3L22
1 = =R R R ，因而L L2d3d224 R R R R ===，L L14
1 =R R ，L L1dl 4R R R ==。

1412125
11,4112.5,
44
r r C C A B T T R R R R -==
=
=Ω均为：阻抗变换器，
21112112.5,225,
r d C i i C T R R R R R ==Ω===Ω为同相功率分配网络（另一种），
32212212.5,225.r d C L L C T R R R R R ==Ω===Ω为同相功率合成网络（另一种），
126
126P --由图写出联立方程组：
1
2()c a b d a b d i i i i n i i v v nv
=-⎧⎪
=+⎨⎪==⎩ ()()()i ii iii ()()121,0,2();
a b c d d d a b a a b b a a i i i i C D P v i v i v i v i v i V I =∴===+=+= 由式可知端无功率输出，
端输出()()2,0,2();
a
b d
c c c a a b b a a i i ii i D P v i v i v i V I =-∴===+= 由式可知端无功率输出，
C 端输出
+
-
+
()12122
2
2
2
2
2
2
2
3,126()()ii),(,():4444a
b a a b C b b a C
d d D d a b D C D C a a
b
D C
D C
D C D C b a
b
D C
D C
i i P v v i i R v v i i R v v nv ni R i n i i n R R n R R i v v n R R n R R n R R n R R i v v n R R n R R ≠-=+-⎧⎨
=+-⎩====++-∴=--+=-+ 若则由图列出下列方程：
由式（iii)可知解得
2
2
2,.
4,,,.
D C D C b b
b a D C
a a
b n R R n R R i v v v n R R i v v +==当时，仅与有关与无关同理仅与有关而与无关即隔离
()6
127
125010010
50015.7,
10/5000.02
S
L L
L
R C R R ωπ--=⨯⨯⨯⨯===
156,157,0.82,20;0.89,5;
Srip Srip ----====由图图图1-5-8可知半波整流V V 全波整流
(
)231.4,
0.02,S
L L
L
V R C R Srip R ω==全波整流
加，减小。

()2128
1
1100.05157,23;
0.87
S
L L O L
R
C R V V v R ω-==--≈=当，时，由图可知，
()1342,O D D D V 开路；组成半波整流，减小；
()222323D V D D D D 3极性反接，全部加在二极管，上，导致，损坏。

55214
6
,2.
i o i i i R R D D v v v v v R R =-=-
-
=--=i o1o1o11-29
v 正半周时，导通，截止，v v v
5126
0.o i i R D D v v v R ==-
=-i o1v 负半周时，导通，截止，v ，
()8
3
53
2102101:100,1,
222C C FM
f M H z F K H z ωπππ
π
π
-⨯⨯=
=
==
=
20,20120,
2(1)2(201)42,
f m
f
m f C R f
k V M
rad f M F K H z BW M
F K H z Ω=
===⨯=Ω
=+=+=
22
10.5 2.52m
av L
V
P m W
R =
==
()3
()2:20,20sin 210,p
p m p t PM
M
k v rad k v t πΩΩ===⨯
3
3
3
()20sin 2104sin 210(),2010205
t m p v t t V f M F K H z
ππΩ∴=
⨯=⨯==⨯=
()6
3
3
54
1:4 1.56,()cos (250102610cos 2210)m C m FM f K H z t t
rad
t S
ωωωπππ-=⨯==+Ω=⨯⨯+⨯⨯⨯⨯
波
6
3
()()()(250103sin 2210),t t d t t t rad φωππ==⨯⨯+⨯⨯⎰ []()5cos ()();v t t V φ=
()63
2:3 1.5 4.5,()25010 4.5cos 2210()m
PM rad t t t rad φφππ=⨯==⨯⨯+⨯⨯ 波
6
3
3
()()(250102910sin 2210),d t rad
t t S
dt
φωπππ=
=⨯⨯-⨯⨯⨯⨯
[]()5cos ()();v t t V φ=
()32(1),2,4CR
BW M F F KHz f KHz =+== 当其相应的频谱列表如下：
246 1.5
43
2(1.51)5,6,816244.5
4.5
2(4.51)11,12,11,12,4824m f
f
C R C R C R p
p
C R C R C R C R F K H z
F K H z
M
M
FM BW F F F BW F K H z
BW K H z M
M
PM BW F F F BW F F BW K H z
BW K H z
ω=====Ω
==+=======+==== 波
取波
取取
1.53,m V V V F Ω当由改为仍为2KHz时，相应频谱列表如下：
1.53126,3
12,6
2
1614284.59
242040m m m f
m f
C R C R p
p
C R C R V V
V V
f K H z M f K H z M
FM BW K H z BW F K H z M
M
PM BW K H z BW F K H z
ΩΩ======
========= 波
波
12
1212
633
55()cos ()sin sin 10cos 220103sin 2210 2.66sin 2310,
m m cm
C v t V t t t t t t V ωωωπππ-⎡⎤=+Ω+Ω⎢⎥
ΩΩ⎣⎦
⎡⎤=⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⎣⎦
()122256
1T 15,,,D D j j V V R R C C L C Ω-±-1工作原理，静态：的电源电压由提供，变容管反向偏置电压由
经分压提供。

交流振荡回路由C 和组成，电路变容管部分接入电容三点式振荡电路，v 调制使电路输出调频波。

12max
max max
(),,.24,
2(1)2(31)324.
C CR f C R rad m n m n BW K H z S
M
BW F K H z F ωω=+Ω+Ω∞→-∞==+=⨯+⨯=均为+取。