第五章 高频功率放大器习题答案

第五章 高频功率放大器

一、简答题

1．什么叫做高频功率放大器？它的功用是什么？应对它提出哪些主要要求？为什么高频功放一般在B 类、C 类状态下工作？为什么通常采用谐振回路作负载？ 答：高频功率放大器是一种能将直流电源的能量转换为高频信号能量的放大电路，其主要功能是放大放大高频信号功率，具有比较高的输出功率和效率。对它的基本要求是有选频作用、输出功率大、自身损耗小、效率高、所以为了提高效率，一般选择在B 或C 类下工作，但此时的集电极电流是一个余弦脉冲，因此必须用谐振电路做负载，才能得到所需频率的正弦高频信号。

2．已知高频功放工作在过压状态，现欲将它调整到临界状态，可以改变哪些外界因素来实现，变化方向如何？在此过程中集电极输出功率如何变化？ 解：可以通过采取以下措施

1）减小激励Ub ，集电极电流Ic1和电压振幅UC 基本不变，输出功率和效率基本不变。

2）增大基极的负向偏置电压，集电极电流Ic1和电压振幅UC 基本不变，输出功率和效率基本不变。

3）减小负载电阻RL ，集电极电流Ic1增大，IC0也增大，但电压振幅UC 减小不大，因此输出功率上升。

4）增大集电极电源电压，Ic1、IC0和UC 增大，输出功率也随之增大，效率基本不变。

3．丙类功率放大器为什么要用谐振回路作为负载？

解：利用谐振回路的选频作用，可以将失真的集电极电流脉冲变换为不失真的输出余弦电压。同时，谐振回路还可以将含有电抗分量的外接负载转换为谐振电阻

P R ，而且调节A L 和A C 还能保持回路谐振时使P R 等于放大管所需要的集电极负

载值，实现阻抗匹配。因此，在谐振功率放大器中，谐振回路起到了选频和匹配的双重作用。

4． 改正图示线路中的错误，不得改变馈电形式，重新画出正确的线路。 解： 改正后

二、计算题

1.已知集电极电流余弦脉冲max 100mA C i =，试求通角120θ=︒，70θ=︒时集电极电流的直流分量0c I 和基波分量1c m I ；若CC 0.95cm U V =，求出两种情况下放大器的效率各为多少？

解： (1) 120θ=︒，0()0.406αθ=，1()0.536αθ=

01100.40610040.6mA,0.53610053.6mA

()110.536

0.9562.7%

2()20.406

c c m cm c CC I I U V αθηαθ=⨯==⨯==

=⨯⨯=

(2) 70θ=︒，0()0.253αθ=，1()0.436αθ=

010.25310025.3mA,0.43610043.6mA 10.4360.9581.9%

20.253

c c m c I I η=⨯==⨯==⨯⨯=

2.已知谐振功率放大器的CC 24V V =，C0250mA I =，5W o P

=，cm CC 0.9U V =，试求该放大器的D P 、C P 、C η以及c1m I 、max C i 、θ。

解： 00.25246W D C CC P I V ==⨯=

1651W

5

83.3%6

225

0.463A 0.924

C D o o C D o c m cm P P P P P P I U η=-=-==

==⨯=

==⨯

11

()220.833 1.85,500.9

CC C cm V g U θηθ==⨯⨯==︒ 0max 00.25 1.37()0.183

C C I i A αθ=

== 3.一谐振功率放大器，CC 30V V =，测得C0100mA I =，cm 28V U =，70θ=︒，求e R 、

o P 和C η。

解： 0max 0100

395mA (70)0.253

c C I i α=

==︒

1max 1(70)3950.436172mA c m C I i α=︒=⨯=

128

163Ω0.172

cm e c m U R I =

== 111

0.17228 2.4W 22o c m cm P I U =

=⨯⨯= 2.480%0.130o C D P P η===⨯

4.已知CC 12V V =，BE(on)0.6V U =，BB 0.3V U =-，

放大器工作在临界状态cm 10.5V U =，要求输出功率o 1W P =，60θ=︒，试求该放大器的谐振电阻e R 、输入电压im U 及集电极效率C η。

解： 22

1110.555221

cm e o U R P =

==Ω 10()0.6(0.3)

1.8V

cos 0.5

(60)110.39110.578.5%

2(60)20.21812

BE BB im cm C CC U on V U U V θαηα---=

==︒===︒

5.高频功率晶体管3DA4参数为fT ＝100MHz ，20β=，集电极最大允许耗散功率PCM ＝20W ，饱和临界线跨导gcr ＝0.8A/V ，用它做成2MHz 的谐振功率放大器，选定VCC ＝24V ，0max 70, 2.2c C i A θ==，并工作于临界状态。试计算Rp 、Po 、Pc 、c P η＝与。

01[(70)0.436]α=，0

0[(70)0.253]α=。

解：

01max 110100max 00000()(2.20.436)0.96[(70)0.436]11

0.9621.2510.222

() 2.20.2530.557[(70)0.253]240.55713.3610.20.76376.3%13.36

13.3610.cm C c CM CM c C c CC C C C I i A A P I V W I i A P V I W

P P P P P αθααθαη=====⨯===

=⨯===⨯====⨯==

====-=-12 3.1621.2522.10.96CM CM P CM P V V

R I A

=<=

==Ω

min max ,c cr c c C c c i g v v v i i ==当时，＝，因此得：

max min min 2.2 2.750.8/(24 2.75)21.25C C cr CM CC C i A

v V g A V

V V v V V ===-=-=＝