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第九章 功率放大電路

自  測(cè)  題

    一、選擇合適的答案，填入空內(nèi)。只需填入A、B或C。

    （1）功率放大電路的zui大輸出功率是在輸入電壓為正弦波時(shí)，輸出基本不失真情況下，負(fù)載上可能獲得的zui大     。

        A．交流功率      B．直流功率     C．平均功率

    （2）功率放大電路的轉(zhuǎn)換效率是指     。

        A．輸出功率與晶體管所消耗的功率之比

        B．zui大輸出功率與電源提供的平均功率之比

        C．晶體管所消耗的功率與電源提供的平均功率之比

    （3）在OCL乙類功放電路中，若zui大輸出功率為1W，則電路中功放管的集電極zui大功耗約為     。

        A．1W          B．0.5W         C．0.2W

（4）在選擇功放電路中的晶體管時(shí)，應(yīng)當(dāng)特別注意的參數(shù)有      。

        A．β           B．I_CM          C．I_CBO

        D．BU_CEO        E．P_CM          F．f_T

（5）若圖T9.1所示電路中晶體管飽和管壓降的數(shù)值為│U_CES│，則zui大輸出功率P_OM。

圖T9.1

    解：（1）A   （2）B   （3）C   （4）B  D  E   （5）C

    二、電路如圖T9.2所示，已知T₁和T₂的飽和管壓降│U_CES│＝2V，直流功耗可忽略不計(jì)。

圖T9.2

     回答下列問題：

    （1）R₃、R₄和T₃的作用是什么？

    （2）負(fù)載上可能獲得的zui大輸出功率P_om和電路的轉(zhuǎn)換效率η各為多少？

    （3）設(shè)zui大輸入電壓的有效值為1V。為了使電路的zui大不失真輸出電壓的峰值達(dá)到16V，電阻R₆至少應(yīng)取多少千歐？

    解：（1）消除交越失真。

    （2）zui大輸出功率和效率分別為

    （3）電壓放大倍數(shù)為

R₁＝1kΩ，故R₅至少應(yīng)取10.3 kΩ。

習(xí)     題

    9.1 分析下列說法是否正確，凡對(duì)者在括號(hào)內(nèi)打“√”，凡錯(cuò)者在括號(hào)內(nèi)打“×”。

    （1）在功率放大電路中，輸出功率愈大，功放管的功耗愈大。（  ）

    （2）功率放大電路的zui大輸出功率是指在基本不失真情況下，負(fù)載上可能獲得的zui大交流功率。（  ）

    （3）當(dāng)OCL電路的zui大輸出功率為1W時(shí)，功放管的集電極zui大耗散功率應(yīng)大于1W。（  ）

    （4）功率放大電路與電壓放大電路、電流放大電路的共同點(diǎn)是

     1）都使輸出電壓大于輸入電壓；（  ）

     2）都使輸出電流大于輸入電流；（  ）

     3）都使輸出功率大于信號(hào)源提供的輸入功率。（  ）

（5）功率放大電路與電壓放大電路的區(qū)別是

     1）前者比后者電源電壓高；（  ）

     2）前者比后者電壓放大倍數(shù)數(shù)值大；（  ）

     3）前者比后者效率高；（  ）

     4）在電源電壓相同的情況下，前者比后者的zui大不失真輸出電

       壓大；（  ）

（6）功率放大電路與電流放大電路的區(qū)別是

      1）前者比后者電流放大倍數(shù)大；（  ）

      2）前者比后者效率高；（  ）

      3）在電源電壓相同的情況下，前者比后者的輸出功率大。（  ）

解：（1）×   （2）√   （3）×   （4）×  ×  √

（5）×  ×  √  √   （6）×  √  √

  9.2 已知電路如圖P9.2所示，T₁和T₂管的飽和管壓降│U_CES│＝3V，V_CC＝15V， R_L＝8Ω，。選擇正確答案填入空內(nèi)。

圖P9.2

    （1）電路中D₁和D₂管的作用是消除     。

         A．飽和失真           B．截止失真     C．交越失真

    （2）靜態(tài)時(shí)，晶體管發(fā)射極電位U_EQ      。

         A．＞0V              B．＝0V         C．＜0V

    （3）zui大輸出功率P_OM      。

        A．≈28W              B．＝18W        C．＝9W

    （4）當(dāng)輸入為正弦波時(shí)，若R₁虛焊，即開路，則輸出電壓      。

        A．為正弦波            B．僅有正半波    C．僅有負(fù)半波

    （5）若D₁虛焊，則T₁管      。

        A．可能因功耗過大燒壞   B．始終飽和      C．始終截止

解：（1）C   （2）B   （3）C   （4）C   （5）A

  9.3 在圖P9.2所示電路中，已知V_CC＝16V，R_L＝4Ω，T₁和T₂管的飽和管壓降│U_CES│＝2V，輸入電壓足夠大。試問：

    （1）zui大輸出功率P_om和效率η各為多少？

    （2）晶體管的zui大功耗P_Tmax為多少？

    （3）為了使輸出功率達(dá)到P_om，輸入電壓的有效值約為多少？

    解：（1）zui大輸出功率和效率分別為

（2）晶體管的zui大功耗

（3）輸出功率為P_om時(shí)的輸入電壓有效值

9.4 在圖P9.4所示電路中，已知二極管的導(dǎo)通電壓U_D＝0.7V，晶體管導(dǎo)通時(shí)的│U_BE│＝0.7V，T₂和T₄管發(fā)射極靜態(tài)電位U_EQ＝0V。

  試問：

    （1）T₁、T₃和T₅管基極的靜態(tài)電位各為多少？

    （2）設(shè)R₂＝10kΩ，R₃＝100Ω。若T₁和T₃管基極的靜態(tài)電流可忽略不計(jì)，則T₅管集電極靜態(tài)電流為多少？靜態(tài)時(shí)u_I＝？

    （3）若靜態(tài)時(shí)i_B1＞i_B3，則應(yīng)調(diào)節(jié)哪個(gè)參數(shù)可使i_B1＝i_B2？如何調(diào)節(jié)？

    （4）電路中二極管的個(gè)數(shù)可以是1、2、3、4嗎？你認(rèn)為哪個(gè)zui合適？為什么？

解：（1）T₁、T₃和T₅管基極的靜態(tài)電位分別為

            U_B1＝1.4V  U_B3＝－0.7V  U_B5＝－17.3V

    （2）靜態(tài)時(shí)T₅管集電極電流和輸入電壓分別為

   （3）若靜態(tài)時(shí)i_B1＞i_B3，則應(yīng)增大R₃。

    （4）采用如圖所示兩只二極管加一個(gè)小阻值電阻合適，也可只用三只二極管。這樣一方面可使輸出級(jí)晶體管工作在臨界導(dǎo)通狀態(tài)，可以消除交越失真；另一方面在交流通路中，D₁和D₂管之間的動(dòng)態(tài)電阻又比較小，可忽略不計(jì)，從而減小交流信號(hào)的損失。

    9.5 在圖P9.4所示電路中，已知T₂和T₄管的飽和管壓降│U_CES│＝2V，靜態(tài)時(shí)電源電流可忽略不計(jì)。試問負(fù)載上可能獲得的zui大輸出功率P_om和效率η各為多少？

    解：zui大輸出功率和效率分別為

  9.6 為了穩(wěn)定輸出電壓，減小非線性失真，請(qǐng)通過電阻R_f在圖P9.4所示電路中引入合適的負(fù)反饋；并估算在電壓放大倍數(shù)數(shù)值約為10的情況下，R_F的取值。

  解：應(yīng)引入電壓并聯(lián)負(fù)反饋，由輸出端經(jīng)反饋電阻R_f接T₅管基極，如解圖P9.6所示。

R₁＝1 kΩ，所以R_f ≈10 kΩ。

  9.7 估算圖P9.4所示電路T₂和T₄管的zui大集電極電流、zui大管壓降和集電極zui大功耗。

    解：功放管的zui大集電極電流、zui大管壓降、zui大功耗分別為

  9.8 在圖P9.8所示電路中，已知V_CC＝15V，T₁和T₂管的飽和管壓降│U_CES│＝2V，輸入電壓足夠大。求解：

    （1）zui大不失真輸出電壓的有效值；

    （2）負(fù)載電阻R_L上電流的zui大值；

    （3）zui大輸出功率P_om和效率η。

    解：（1）zui大不失真輸出電壓有效值

    （2）負(fù)載電流zui大

        圖P9.8             （3）zui大輸出功率和效率分別為

9.9 在圖P9.8所示電路中，R₄和R₅可起短路保護(hù)作用。試問：當(dāng)輸出因故障而短路時(shí)，晶體管的zui大集電極電流和功耗各為多少？

    解：當(dāng)輸出短路時(shí)，功放管的zui大集電極電流和功耗分別為

       9.10 在圖P9.10所示電路中，已知V_CC＝15V，T₁和T₂管的飽和管壓降│U_CES│＝1V，集成運(yùn)放的zui大輸出電壓幅值為±13V，二極管的導(dǎo)通電壓為0.7V。

（1）若輸入電壓幅值足夠大，則電路的zui大輸出功率為多少？

    （2）為了提高輸入電阻，穩(wěn)定輸出電壓，且減小非線性失真，應(yīng)引入哪種組態(tài)的交流負(fù)反饋？畫出圖來。

    （3）若U_i＝0.1V時(shí)，U_o＝5V，則反饋網(wǎng)絡(luò)中電阻的取值約為多少？

    解：（1）輸出電壓幅值和zui大輸出功率分別為

         （2）應(yīng)引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋，電路如解圖P9.10所示。

解圖P9.10

（3）在深度負(fù)反饋條件下，電壓放大倍數(shù)為

R₁＝1 kΩ，所以R_f ≈49 kΩ。

9.11 OTL電路如圖P9.11所示。

圖P9.11

    （1）為了使得zui大不失真輸出電壓幅值z(mì)ui大，靜態(tài)時(shí)T₂和T₄管的發(fā)射極電位應(yīng)為多少？若不合適，則一般應(yīng)調(diào)節(jié)哪個(gè)元件參數(shù)？

    （2）若T₂和T₄管的飽和管壓降│U_CES│＝3V，輸入電壓足夠大，則電路的zui大輸出功率P_om和效率η各為多少？

    （3）T₂和T₄管的I_CM、U_（BR）CEO和P_CM應(yīng)如何選擇？

    解：（1）射極電位U_E＝V_CC /2＝12V；若不合適，則應(yīng)調(diào)節(jié)R₂。

    （2）zui大輸出功率和效率分別為

（3）T₂和T₄管I_CM、U_（BR）CEO和P_CM的選擇原則分別為

9.12 已知圖P9.12所示電路中T₁和T₂管的飽和管壓降│U_CES│＝2V，導(dǎo)通時(shí)的│U_BE│＝0.7V，輸入電壓足夠大。

圖P9.12

    （1）A、B、C、D點(diǎn)的靜態(tài)電位各為多少？

    （2）為了保證T₂和T₄管工作在放大狀態(tài)，管壓降│U_CE│≥3V，電路的zui大輸出功率P_om和效率η各為多少？

    解：（1）靜態(tài)電位分別為

          U_A＝0.7V，U_B＝9.3V，U_C＝11.4V，U_D＝10V

（2）zui大輸出功率和效率分別為

9.13 圖P9.13所示為兩個(gè)帶自舉的功放電路。試分別說明輸入信號(hào)正半周和負(fù)半周時(shí)功放管輸出回路電流的通路，并指出哪些元件起自舉作用。

   解：在圖（a）所示電路中，在信號(hào)的正半周，經(jīng)共射電路反相，輸出級(jí)的輸入為負(fù)半周，因而T₂導(dǎo)通，電流從C₄的正端經(jīng)T₂、地、揚(yáng)聲器至C₄的負(fù)端；在信號(hào)的負(fù)半周，經(jīng)共射電路反相，輸出級(jí)的輸入為正半周，因而T₁導(dǎo)通，電流從＋V_CC經(jīng)T₂、C₄、揚(yáng)聲器至地。C₂、R₃起自舉作用。

    在圖（b）所示電路中，在信號(hào)的正半周，經(jīng)共射電路反相，輸出級(jí)的輸入為負(fù)半周，因而T₃導(dǎo)通，電流從＋V_CC經(jīng)揚(yáng)聲器、C₂、T₃至地；在信號(hào)的負(fù)半周，經(jīng)共射電路反相，輸出級(jí)的輸入為正半周，因而T₂導(dǎo)通，電流從C₄的正端經(jīng)揚(yáng)聲器、T₂至C₄的負(fù)端。C₂、R₂起自舉作用。

 9.14  LM1877N－9為2通道低頻功率放大電路，單電源供電，zui大不失真輸出電壓的峰峰值U_OPP＝（V_CC－6）V，開環(huán)電壓增益為70dB。圖P9.14所示為L(zhǎng)M1877N－9中一個(gè)通道組成的實(shí)用電路，電源電壓為24V，C₁～C₃對(duì)交流信號(hào)可視為短路；R₃和C₄起相位補(bǔ)償作用，可以認(rèn)為負(fù)載為8Ω。

（1）靜態(tài)時(shí)u_P、u_N、、u_O各為多少？

    （2）設(shè)輸入電壓足夠大，電路的的zui大輸出功率P_om和效率η各為多少？

    解：（1）靜態(tài)時(shí)

    （2）zui大輸出功率和效率分別為

       9.15 電路如圖9.4.6所示，回答下列問題：

    （1）8≈？

    （2）若V_CC＝15V時(shí)zui大不失真輸出電壓的峰-峰值為27V，則電路的zui大輸出功率P_om和效率η各為多少？

    （3）為了使負(fù)載獲得zui大輸出功率，輸入電壓的有效值約為多少？

解：（1）電壓放大倍數(shù)

（2）zui大輸出功率和效率分別為

（3）輸入電壓有效值

9.16  TDA1556 為2通道BTL電路，圖P9.16所示為TDA1556中一個(gè)通道組成的實(shí)用電路。已知V_CC＝15V，放大器的zui大輸出電壓幅值為13V。

圖P9.16

    （1）為了使負(fù)載上得到的zui大不失真輸出電壓幅值z(mì)ui大，基準(zhǔn)電壓U_REF應(yīng)為多少伏？靜態(tài)時(shí)u_O1和u_O2各為多少伏？

    （2）若U_i足夠大，則電路的zui大輸出功率P_om和效率η各為多少？

    （3）若電路的電壓放大倍數(shù)為20，則為了使負(fù)載獲得zui大輸出功率，輸入電壓的有效值約為多少？

    解：（1）基準(zhǔn)電壓

                U_REF＝V_CC /2＝7.5V

    靜態(tài)時(shí)          u_O1＝u_O2＝7.5V 。

    （2）zui大輸出功率和效率分別為

     （3）輸入電壓有效值

9.17 TDA1556 為2通道BTL電路，圖P9.17所示為TDA1556中一個(gè)通道組成的實(shí)用電路。已知V_CC＝15，放大器的zui大輸出電壓幅值為13V。

   （1）為了使負(fù)載上得到的zui大不失真輸出電壓幅值z(mì)ui大，基準(zhǔn)電壓U_REF應(yīng)為多少伏？靜態(tài)時(shí)u_O1和u_O2各為多少伏？

    （2）若U_i足夠大，則電路的zui大輸出功率P_om和效率η各為多少？

    解：同題9.16（1）、（2）。

9.18 已知型號(hào)為TDA1521、LM1877和TDA1556的電路形式和電源電壓范圍如表所示，它們的功放管的zui小管壓降│U_CEmin│均為3V。

    （1）設(shè)在負(fù)載電阻均相同的情況下，三種器件的zui大輸出功率均相同。已知OCL電路的電源電壓±V_CC＝±10V，試問OTL電路和BTL電路的電源電壓分別應(yīng)取多少伏？

    （2）設(shè)僅有一種電源，其值為15V；負(fù)載電阻為32Ω。問三種器件的zui大輸出功率各為多少？

    解：（1）OTL電路應(yīng)取V_CC＝20V，BTL電路應(yīng)取V_CC＝13V。

    （2）OTL、OCL和BTL電路的zui大輸出功率分別為

 9.19 電路如圖P9.2所示。在出現(xiàn)下列故障時(shí)，分別產(chǎn)生什么現(xiàn)象。

    （1）R₁開路； （2）D₁開路； （3）R₂開路； （4）T₁集電極開路；

    （5）R₁短路； （6）D₁短路。 

    解：（1）僅有負(fù)半周；

    （2）T₁、T₂將因功耗過大而損壞；

    （3）僅有正半周；

    （4）T₂將因功耗過大而損壞；

    （5）u_O＝V_CC－U_BE1≈14.3V；    

    （6）稍有交越失真。

   9.20 電路如圖P9.4所示。在出現(xiàn)下列故障時(shí)，分別產(chǎn)生什麼現(xiàn)象。

    （1）R₂開路；   （2）D₁開路；   （3）R₂短路；

    （4）T₁集電極開路；   （5）R₃短路。  

    解：（1）無(wú)輸出；              

    （2）功放管將因功耗過大而損壞；  

    （3）u_O＝V_CC－U_BE1－U_BE2≈16.6V  

    （4）正、負(fù)半周不對(duì)稱，正半周幅值??；

    （5）稍有交越失真。

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