电子线路(非线性部分)第一章课后习题解答
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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− 2Icm RL′ = VCC− 2Vcm
解得
1
Vcm
=
1 3
VCC，
I
cm
=
3 VCC RL′
即
1
PL max(a)
=
11 2 × 3 VCC
×
3 VCC RL′
= 1 VC2C 18 RL′
PD
= VCC I CQ
= VCC I cm
=
1 VC2C 3 RL′
所以
ηC
=
PL max(a ) PD
(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：按要求画出的单电源互补推挽功率放大器电路如图所示。图中 T1 为推动级，T2、T3、 T4、T5 为准互补推挽功率级，D1、D2 为末级偏置电路，T6、T7 为过流保护电路，C2 为自举
，所以 η C(c)
=
PL max(c) PD
=
1 2
所以 PL max(a)
: PL max(b)
: PL max(c)
11 =:
18 8
1 :
2
=
4 : 9 : 36
111 ηC(a) :ηC(b) :ηC(c) = 6 : 4 : 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
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。
(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
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？
解：T4、R2、R3 组成具有直流电压并联负反馈的恒压源，给 T1、T2 互补管提供克服交 越失真的直流正偏压。
(1)
PL
=
1 2
I
2 cm
RL
= 16W
(2)
∵ PD
=
(VCC I cm π
)
=
25.47W，∴ PC
=
PD
− PL 2
= 4.74W
(3)
ξ
=
Vcm VCC /
2
=
0.8 ，∴ηC
=
这时，Vcm = VCC−VCEQ2 = 1.2 V，Icm = I CQ2 = 260 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
= VCC RL′
= 0.3A
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 ，
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
甲类
乙类
交流负 载线
Pomax
PCmax ηC RL′
1
11
2 Vcm I cm = 2 VCC 2 iCmax = 15W
2Pomax = 30 W 50%
VC2C / 2Pomax = 30Ω
1
11
2 Vcm I cm = 2 VCC 2 iCmax = 30W
0.2Pomax = 6 W(单管)
(2)
通过 R1 的电流 I EE
=
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
VEE
− 2VBE(on) ， R1
ICQ5 = ICQ6 = 0.5 IEE， kfv
= vf vo
=
R5 R5 + R6
= 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 = 30
W，ICM = 3 A，V (BR)CEO= 60 V，试求充分利用功率管时两放大器的最大输出功率 Pomax。 解：(1) 见表
( 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
(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 ↓
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
，PD
= VCC
ICQ3 =
2.3 W，ηC
=
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 PL max(a) : PL max(b) : PLmax(c) 。
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 1-21（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。
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
1-14 如图所示为两级功放电路，其中，Tl、T2 工作于乙类，试指出 T4、R2、R3 的作用。 当输人端加上激励信号时产生的负载电流为 iL = 2sinωt（A）， 讨 计 算 ：（ 1）当 RL = 8 Ω时的 输出功率 PL；（ 2）每管的管耗 PC；（ 3）输出级的效率ηC。设 R5、R6 电阻不计。
PD = VCC I CQ = 4.5W
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
=
1 6
(2) 交流负载相同，均为 CF ，为获最大输出功率，Q 处于交流负载线的中点，故
Vcm =
VCEQ =
VCC/2， I cm
=
I CQ
=
VCC 2RL
所以
PL max(b)
=
1 2 Vcm I cm
=
1 VC2C 8 RL
；
PD
= VCC I CQ
=
VC2C 2RL
η C(b)
= PL max(b) PD
2.4 V，Icm = I CQ1 = 220 mA
所以 PL
=
1 2 Vcm I cm
=
264 mW ，PD
= VCC
ICQ1 =
1.1 W，ηC = PL/ PD = 24% (2) 当 RL = 5 Ω 时，由 VCE = VCC − ICRL
作负载线，IBQ 同(1)值，即 IBQ2 = 2.4mA，得 Q2 点，VCEQ2 = 3.8V，ICQ2 = 260mA
=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′
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。
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
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
电容。
1-17 两级功放原理电路如图所示。试：（1）简述电路工作原理；（2）已知 VCC = VEE ， 各管 VBE(on)相等，设各管基极电流不计，求 ICQ5(ICQ6)及 kfv 表达式。
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。
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 =
78.5%
Vc2m / 2Pomax = 15Ω
n
RL′ = 30 = 1.94
RL
8
(2)见表
甲类
Pomax
Po′max
≤
1 2
PCM
=
1 2
× 30W
= 15W
Po′′max
≤
1 8 V(BR)CEO I CM
= 1 × 60V × 3A = 22.5W 8
所以 Pomax = Po′max = 15W
解：(1) 因为 VCC = 15 V， RL′ = 50 Ω，负载
匹配时， I CQ1
= I cm
= VCC− 2Icm RL′ = VCC− 2Vcm
解得
1
Vcm
=
1 3
VCC，
I
cm
=
3 VCC RL′
即
1
PL max(a)
=
11 2 × 3 VCC
×
3 VCC RL′
= 1 VC2C 18 RL′
PD
= VCC I CQ
= VCC I cm
=
1 VC2C 3 RL′
所以
ηC
=
PL max(a ) PD
(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：按要求画出的单电源互补推挽功率放大器电路如图所示。图中 T1 为推动级，T2、T3、 T4、T5 为准互补推挽功率级，D1、D2 为末级偏置电路，T6、T7 为过流保护电路，C2 为自举
，所以 η C(c)
=
PL max(c) PD
=
1 2
所以 PL max(a)
: PL max(b)
: PL max(c)
11 =:
18 8
1 :
2
=
4 : 9 : 36
111 ηC(a) :ηC(b) :ηC(c) = 6 : 4 : 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
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。
(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
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？
解：T4、R2、R3 组成具有直流电压并联负反馈的恒压源，给 T1、T2 互补管提供克服交 越失真的直流正偏压。
(1)
PL
=
1 2
I
2 cm
RL
= 16W
(2)
∵ PD
=
(VCC I cm π
)
=
25.47W，∴ PC
=
PD
− PL 2
= 4.74W
(3)
ξ
=
Vcm VCC /
2
=
0.8 ，∴ηC
=
这时，Vcm = VCC−VCEQ2 = 1.2 V，Icm = I CQ2 = 260 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
= VCC RL′
= 0.3A
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 ，
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
甲类
乙类
交流负 载线
Pomax
PCmax ηC RL′
1
11
2 Vcm I cm = 2 VCC 2 iCmax = 15W
2Pomax = 30 W 50%
VC2C / 2Pomax = 30Ω
1
11
2 Vcm I cm = 2 VCC 2 iCmax = 30W
0.2Pomax = 6 W(单管)
(2)
通过 R1 的电流 I EE
=
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
VEE
− 2VBE(on) ， R1
ICQ5 = ICQ6 = 0.5 IEE， kfv
= vf vo
=
R5 R5 + R6
= 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 = 30
W，ICM = 3 A，V (BR)CEO= 60 V，试求充分利用功率管时两放大器的最大输出功率 Pomax。 解：(1) 见表
( 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
(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 ↓
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
，PD
= VCC
ICQ3 =
2.3 W，ηC
=
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 PL max(a) : PL max(b) : PLmax(c) 。
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 1-21（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。
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
1-14 如图所示为两级功放电路，其中，Tl、T2 工作于乙类，试指出 T4、R2、R3 的作用。 当输人端加上激励信号时产生的负载电流为 iL = 2sinωt（A）， 讨 计 算 ：（ 1）当 RL = 8 Ω时的 输出功率 PL；（ 2）每管的管耗 PC；（ 3）输出级的效率ηC。设 R5、R6 电阻不计。
PD = VCC I CQ = 4.5W
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
=
1 6
(2) 交流负载相同，均为 CF ，为获最大输出功率，Q 处于交流负载线的中点，故
Vcm =
VCEQ =
VCC/2， I cm
=
I CQ
=
VCC 2RL
所以
PL max(b)
=
1 2 Vcm I cm
=
1 VC2C 8 RL
；
PD
= VCC I CQ
=
VC2C 2RL
η C(b)
= PL max(b) PD
2.4 V，Icm = I CQ1 = 220 mA
所以 PL
=
1 2 Vcm I cm
=
264 mW ，PD
= VCC
ICQ1 =
1.1 W，ηC = PL/ PD = 24% (2) 当 RL = 5 Ω 时，由 VCE = VCC − ICRL
作负载线，IBQ 同(1)值，即 IBQ2 = 2.4mA，得 Q2 点，VCEQ2 = 3.8V，ICQ2 = 260mA
=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′
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。
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
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
电容。
1-17 两级功放原理电路如图所示。试：（1）简述电路工作原理；（2）已知 VCC = VEE ， 各管 VBE(on)相等，设各管基极电流不计，求 ICQ5(ICQ6)及 kfv 表达式。
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。
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 =
78.5%
Vc2m / 2Pomax = 15Ω
n
RL′ = 30 = 1.94
RL
8
(2)见表
甲类
Pomax
Po′max
≤
1 2
PCM
=
1 2
× 30W
= 15W
Po′′max
≤
1 8 V(BR)CEO I CM
= 1 × 60V × 3A = 22.5W 8
所以 Pomax = Po′max = 15W