电子线路(非线性部分)第四版答案第一章习题解答

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，P CM 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P D 和功率管耗散功率P C 各减小多少？

解：

当ηC1 = 40% 时，P D1 = P o /ηC = 2500 W ，P C1 = P D1 - P o =1500 W

当ηC2 = 70% 时，P D2 = P o /ηC =1428.57 W ，P C2 = P D2 - P o = 428.57 W 可见，随着效率升高，P D 下降，(P D1 - P D2) = 1071.43 W

P C 下降，(P C1 - P C2) = 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1-2-1（a ）所示，已知V CC = 5 V ，试求下列条件下的P L 、P D 、ηC （运用图解法）：（1）R L = 10Ω，Q 点在负载线中点，充分激励；（2）R L = 5 Ω，I BQ 同（1）值，I cm = I CQ ；（3）R L = 5Ω，Q 点在负载线中点，激励同（1）值；（4）R L = 5 Ω，Q 点在负载线中点，充分激励。

解：(1) R L = 10 Ω 时，作负载线(由V CE = V CC - I C R L )，取Q 在放大区负载线中点，充分激励，由图得V CEQ1 = 2.6V ，I CQ1 = 220mA ，I BQ1 = I bm = 2.4mA

因为V cm = V CEQ1-V CE(sat) = (2.6 - 0.2) V = 2.4 V ，I cm = I CQ1 = 220 mA

所以mW 2642

1

cm cm L ==I V P ，P D = V CC I CQ1 =

1.1 W ，ηC = P L / P D = 24%

(2) 当 R L = 5 Ω 时，由V CE = V CC - I C R L

作负载线，I BQ 同(1)值，即I BQ2 = 2.4mA ，得Q 2点，V CEQ2 = 3.8V ，I CQ2 = 260mA

这时，V cm = V CC -V CEQ2 = 1.2 V ，I cm = I CQ2 = 260 mA

所以 mW 1562

1

cm cm L ==I V P ，P D = V CC I CQ2 = 1.3 W ，ηC = P L / P D = 12%

(3) 当 R L = 5 Ω，Q 在放大区内的中点，激励同(1)，

由图Q 3点，V CEQ3 = 2.75V ，I CQ3= 460mA ，I BQ3 = 4.6mA ， I bm = 2.4mA 相应的v CEmin = 1.55V ，i Cmax = 700mA 。

因为V cm = V CEQ3 - v CEmin = 1.2 V ，I cm = i Cmax - I CQ3

= 240 mA

所以mW 1442

1

cm cm L ==I V P ，P D = V CC I CQ3 = 2.3 W ，ηC = P L / P D = 6.26%

(4) 当 R L = 5 Ω，充分激励时，I cm = I CQ3 = 460 mA ，V cm = V CC -V CEQ3 = 2.25 V

所以 mW 5.5172

1

cm cm L ==I V P ，P D = V CC I CQ3 = 2.3 W ，ηC = P L / P D = 22.5%

1-10 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V CC 值。设V CE(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)c max(L )b max(L )a max(L ::P P P 。

解：(1) ○

1 直流负载线方程 v CE = V CC - i C R C ，负载线CD ，当i C = I CQ 时，V CEQ = V CC - I CQ R C 。

○2 交流负载线中点过Q ，斜率为(-1/L R ')，C C L L 2

1

//R R R R =='，根据交流负载线 AB 得

I cm = I CQ ，V cm = V CEQ = I cm L

R ' 代入V CEQ 方程中 V cm = V CC - I cm R C = V CC - I CQ R C = V CC - 2I cm L

R '= V CC - 2V cm 解得

L

CC cm

CC cm 313

1

R V I V V '==， 即

L

2

CC L CC CC )

a m ax(L 181313121R V R V V P '=

'??= L

2

CC

cm

CC CQ CC D 31R V I V I V P '===

所以 6

1D

)

a max(L C =

=

P P η (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

V cm = V CEQ = V CC /2，L CC CQ cm 2R V

I I ==

所以 ；L 2CC

cm cm )

b max(L 8121R V I V P ==L

2

CC CQ CC D 2R V I V P ==

4

1D

)

b max(L C(b)=

=

P P η (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/L

R ')的直线MN ，当Q C 处于中点时，得

V cm = V CEQ = V CC ，L CC CQ cm R V

I I '==

，L 2CC

cm cm )

c max(L 2121R V I V P '==，L 2

CC CQ CC D R V I V P '== 所以2

1D )c max(L C(c)==

P P η 所以36:9:42

1

:81:181::)c m ax(L )b m ax(L )a m ax(L ==

P P P 6:3:22

1

:41:61::C(c)C(b)C(a)==ηηη

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R L = 8 Ω，设变压器是理想的，R E 上的直流压降可忽略，试运用图解法：（1）V CC = 15 V ，L R ' = 50 Ω，在负载匹配时，求相应的n 、P Lmax 、ηC ；（2）保持（1）中V CC ．I bm 不变，将I CQ 增加一倍，求P L 值；（3）保持（1）中I CQ 、L

R '、I bm 不变，将V CC 增加一倍，求P L 值；（4）在（3）条件中，将I bm 增加一倍，试分析工作状态。

解：(1) 因为V CC = 15 V ，L

R '= 50 Ω，负载匹配时，A 3.0L

CC

cm CQ1='=

=R V I I 由此得知Q 1的坐标为Q 1(15V ，0.3A)，Q 1

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

I cm = I CQ1=0.3A ，V cm = V CC = 15 V

此时，W 25.22

1

cm cm Lm ax ==I V P ，

W 5.4CQ CC D ==I V P

%505.425

.2D max L C ===

P P η，5.28

50

L L =='=R R n (2) L

R '是否变化没说明，故分两种情况讨论 ○

1当L R '不变时，因为I CQ 增加一倍，因此，L R '已不是匹配值，其交流负载线平行移动，为一条过Q 2点的直线EF

(L

R '不变，斜率不变，I CQ 增加，Q 点升高) 此时，由于V CC 、I bm 、L

R '都不变，其P Lmax 亦不变，为2.25 W (I bm 不变，I cm 不变，V cm 不变)

但 P D = V CC ? I CQ = 9 W ηC = P Lmax / P D = 25%

○2当L R '改变时，且L R '< 50 Ω，交流负载线以Q 2为中心顺时针转动，但由于V CC 、I bm 、I cm 不变，因而L

R '↓ → P L ↓ ηC ↓ 当L

R '> 50 Ω，交流负载线以Q 2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) V CC = 30 V ，交流负载线平移到EF ，静态工作点为Q 3，因为I bm 不变，所以V cm 不变，I cm 不变，因此P L 不变，P L = 2.25 W ，但V CC = 30 V ，所以

P D = V CC ? I CQ = 9 W ηC = P L / P D = 25%

(4) I bm = 6 mA ，以Q 3点为静态工作点，出现截止失真。

1-11 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V CC 和负载R L ，且甲类放大器的L R '等于匹配值，设V CE(sat) = 0， I CEO

= 0，R E 忽略不计。（1）已知V CC = 30 V ，放大器的i Cmax = 2 A ，R L = 8 Ω，输入充分激励，试作交流负载线，并比较两放大器的P omax 、 P Cmax 、ηC 、L R '、n ；（2）功率管的极限参数

P CM = 30 W ，I CM = 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

P omax 。

解：(1) 见表 甲类

乙类

交流负载线

P omax W 152

1

2121Cm ax CC cm cm ==i V I V W 302

1

2121Cm ax CC cm cm ==i V I V P Cmax

2P omax = 30 W

0.2P omax = 6 W(单管)

ηC

50%

78.5%

L

R ' Ω=302/omax 2

CC P V

Ω=152/omax 2

cm P V

n 94.1830L L =='R R 37.18

15

L L =='R R (2)见表 甲类 乙类

P omax

W 15W 3021

21CM m ax o =?=≤'P P W 5.22A 3V 608

1

8

1

CM (BR)CEO omax

=??

=≤''I V P

所以W 15m ax o om ax

='=P P

W 45A 3V 6041

4

1

CM

(BR)CEO max o =??=≤'I V P

W 150W 3055CM om

ax =?=≤''P P 所以W 45m ax o om ax ='=P P

1-14 如图所示为两级功放电路，其中，T l 、T 2工作于乙类，试指出T 4、R 2、R 3的作用。当输人端加上激励信号时产生的负载电流为i L = 2sin ωt （A ），讨计算：（1）当R L = 8 Ω时的输出功率P L ；（2）每管的管耗P C ；（3）输出级的效率ηC 。设R 5、R 6电阻不计。

解：T 4、R 2、R 3组成具有直流电压并联负反馈的恒压源，给T 1、T 2互补管提供克服交越失真的直流正偏压。

(1) W 162

1L 2

cm L ==

R I P (2) ，W 47.25π)(cm CC D ==I V P W 74.42

L

D C =-=∴P P P

(3) %83.62)4/π(8.02

/C CC cm

=?=∴==

ξηξ，V V

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T 1为推动级，T 2、T 3、T 4、T 5为准互补推挽功率级，D 1、D 2为末级偏置电路，T 6、T 7为过流保护电路，C 2为

自举电容。

1-20 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V CC = EE V ，各管V BE(on)相等，设各管基极电流不计，求I CQ5(I CQ6)及k f v 表达式。

解：(1) T 1、T 2和T 3、T 4为复合管组成差分放大器，作为推动级。T 5、T 6为镜像电流源，作为差放级有源负载。T 7~ T 10——准互补功放电路，D 1~ D 3——为功率级提供正向偏置；R 5、R 6——电压串联负反馈，改善电路性能。 (2) 通过R 1的电流，1

BE(on)

EE EE 2R V V I -= I CQ5 = I CQ6 = 0.5 I EE ，6

55o f

f R R R v v k v +==