功率放大电路

第九章 功率放大电路 功率放大电路 自 测 题 一、选择合适的答案，填入空内。只需填入A、B或C。 （1）功率放大电路的最大输出功率是在输入电压为正弦波时，输出基本不失真情况下，负载上可能获得的最大 。 A．交流功率 B．直流功率 C．平均功率 （2）功率放大电路的转换效率是指 。 A．输出功率与晶体管所消耗的功率之比 B．最大输出功率与电源提供的平均功率之比 C．晶体管所消耗的功率与电源提供的平均功率之比 （3）在OCL乙类功放电路中，若最大输出功率为1W，则电路中功放管的集电极最大功耗约为 。 A．1W B．0.5W C．0.2W （4）在选择功放电路中的晶体管时，应当特别注意的参数有 。 A．β B．ICM C．ICBO D．BUCEO E．PCM F．fT （5）若图T9.1所示电路中晶体管饱和管压降的数值为│UCES│，则最大输出功率POM＝ 。 A． B． C． 图T9.1 解：（1）A （2）B （3）C （4）B D E （5）C 二、电路如图T9.2所示，已知T1和T2的饱和管压降│UCES│＝2V，直流功耗可忽略不计。 图T9.2 回答下列问题： （1）R3、R4和T3的作用是什么？ （2）负载上可能获得的最大输出功率Pom和电路的转换效率η各为多少？ （3）设最大输入电压的有效值为1V。为了使电路的最大不失真输出电压的峰值达到16V，电阻R6至少应取多少千欧？ 解：（1）消除交越失真。 （2）最大输出功率和效率分别为 （3）电压放大倍数为 R1＝1kΩ，故R5至少应取10.3 kΩ。 习 题 9.1 分析下列说法是否正确，凡对者在括号内打“√”，凡错者在括号内打“×”。 （1）在功率放大电路中，输出功率愈大，功放管的功耗愈大。（ ） （2）功率放大电路的最大输出功率是指在基本不失真情况下，负载上可能获得的最大交流功率。（ ） （3）当OCL电路的最大输出功率为1W时，功放管的集电极最大耗散功率应大于1W。（ ） （4）功率放大电路与电压放大电路、电流放大电路的共同点是 1）都使输出电压大于输入电压；（ ） 2）都使输出电流大于输入电流；（ ） 3）都使输出功率大于信号源提供的输入功率。（ ） （5）功率放大电路与电压放大电路的区别是 1）前者比后者电源电压高；（ ） 2）前者比后者电压放大倍数数值大；（ ） 3）前者比后者效率高；（ ） 4）在电源电压相同的情况下，前者比后者的最大不失真输出电 压大；（ ） （6）功率放大电路与电流放大电路的区别是 1）前者比后者电流放大倍数大；（ ） 2）前者比后者效率高；（ ） 3）在电源电压相同的情况下，前者比后者的输出功率大。（ ） 解：（1）× （2）√ （3）× （4）× × √ （5）× × √ √ （6）× √ √ 9.2 已知电路如图P9.2所示，T1和T2管的饱和管压降│UCES│＝3V，VCC＝15V， RL＝8Ω，。选择正确答案填入空内。 图P9.2 （1）电路中D1和D2管的作用是消除 。 A．饱和失真 B．截止失真 C．交越失真 （2）静态时，晶体管发射极电位UEQ 。 A．＞0V B．＝0V C．＜0V （3）最大输出功率POM 。 A．≈28W B．＝18W C．＝9W （4）当输入为正弦波时，若R1虚焊，即开路，则输出电压 。 A．为正弦波 B．仅有正半波 C．仅有负半波 （5）若D1虚焊，则T1管 。 A．可能因功耗过大烧坏 B．始终饱和 C．始终截止 解：（1）C （2）B （3）C （4）C （5）A 9.3 在图P9.2所示电路中，已知VCC＝16V，RL＝4Ω，T1和T2管的饱和管压降│UCES│＝2V，输入电压足够大。试问： （1）最大输出功率Pom和效率η各为多少？ （2）晶体管的最大功耗PTmax为多少？ （3）为了使输出功率达到Pom，输入电压的有效值约为多少？ 解：（1）最大输出功率和效率分别为 （2）晶体管的最大功耗 （3）输出功率为Pom时的输入电压有效值 9.4 在图P9.4所示电路中，已知二极管的导通电压UD＝0.7V，晶体管导通时的│UBE│＝0.7V，T2和T4管发射极静态电位UEQ＝0V。 图P9.4 试问： （1）T1、T3和T5管基极的静态电位各为多少？ （2）设R2＝10kΩ，R3＝100Ω。若T1和T3管基极的静态电流可忽略不计，则T5管集电极静态电流为多少？静态时uI＝？ （3）若静态时iB1＞iB3，则应调节哪个参数可使iB1＝iB2？如何调节？ （4）电路中二极管的个数可以是1、2、3、4吗？你认为哪个最合适？为什么？ 解：（1）T1、T3和T5管基极的静态电位分别为 UB1＝1.4V UB3＝－0.7V UB5＝－17.3V （2）静态时T5管集电极电流和输入电压分别为 （3）若静态时iB1＞iB3，则应增大R3。 （4）采用如图所示两只二极管加一个小阻值电阻合适，也可只用三只二极管。这样一方面可使输出级晶体管工作在临界导通状态，可以消除交越失真；另一方面在交流通路中，D1和D2管之间的动态电阻又比较小，可忽略不计，从而减小交流信号的损失。 9.5 在图P9.4所示电路中，已知T2和T4管的饱和管压降│UCES│＝2V，静态时电源电流可忽略不计。试问负载上可能获得的最大输出功率Pom和效率η各为多少？ 解：最大输出功率和效率分别为 9.6 为了稳定输出电压，减小非线性失真，请通过电阻Rf在图P9.4所示电路中引入合适的负反馈；并估算在电压放大倍数数值约为10的情况下，RF的取值。 解：应引入电压并联负反馈，由输出端经反馈电阻Rf接T5管基极，如解图P9.6所示。 Rf 解图P9.6 在深度负反馈情况下，电压放大倍数 R1＝1 kΩ，所以Rf ≈10 kΩ。 9.7 估算图P9.4所示电路T2和T4管的最大集电极电流、最大管压降和集电极最大功耗。 解：功放管的最大集电极电流、最大管压降、最大功耗分别为 9.8 在图P9.8所示电路中，已知VCC＝15V，T1和T2管的饱和管压降│UCES│＝2V，输入电压足够大。求解： （1）最大不失真输出电压的有效值； （2）负载电阻RL上电流的最大值； （3）最大输出功率Pom和效率η。 解：（1）最大不失真输出电压有效值 （2）负载电流最大值 图P9.8 （3）最大输出功率和效率分别为 9.9 在图P9.8所示电路中，R4和R5可起短路保护作用。试问：当输出因故障而短路时，晶体管的最大集电极电流和功耗各为多少？ 解：当输出短路时，功放管的最大集电极电流和功耗分别为 9.10 在图P9.10所示电路中，已知VCC＝15V，T1和T2管的饱和管压降│UCES│＝1V，集成运放的最大输出电压幅值为±13V，二极管的导通电压为0.7V。 图P9.10 （1）若输入电压幅值足够大，则电路的最大输出功率为多少？ （2）为了提高输入电阻，稳定输出电压，且减小非线性失真，应引入哪种组态的交流负反馈？画出图来。 （3）若Ui＝0.1V时，Uo＝5V，则反馈网络中电阻的取值约为多少？ 解：（1）输出电压幅值和最大输出功率分别为 （2）应引入电压串联负反馈，电路如解图P9.10所示。 解图P9.10 （3）在深度负反馈条件下，电压放大倍数为 R1＝1 kΩ，所以Rf ≈49 kΩ。 9.11 OTL电路如图P9.11所示。 图P9.11 （1）为了使得最大不失真输出电压幅值最大，静态时T2和T4管的发射极电位应为多少？若不合适，则一般应调节哪个元件参数？ （2）若T2和T4管的饱和管压降│UCES│＝3V，输入电压足够大，则电路的最大输出功率Pom和效率η各为多少？ （3）T2和T4管的ICM、U（BR）CEO和PCM应如何选择？ 解：（1）射极电位UE＝VCC /2＝12V；若不合适，则应调节R2。 （2）最大输出功率和效率分别为 （3）T2和T4管ICM、U（BR）CEO和PCM的选择原则分别为 9.12 已知图P9.12所示电路中T1和T2管的饱和管压降│UCES│＝2V，导通时的│UBE│＝0.7V，输入电压足够大。 图P9.12 （1）A、B、C、D点的静态电位各为多少？ （2）为了保证T2和T4管工作在放大状态，管压降│UCE│≥3V，电路的最大输出功率Pom和效率η各为多少？ 解：（1）静态电位分别为 UA＝0.7V，UB＝9.3V，UC＝11.4V，UD＝10V （2）最大输出功率和效率分别为 9.13 图P9.13所示为两个带自举的功放电路。试分别说明输入信号正半周和负半周时功放管输出回路电流的通路，并指出哪些元件起自举作用。 图P9.13 解：在图（a）所示电路中，在信号的正半周，经共射电路反相，输出级的输入为负半周，因而T2导通，电流从C4的正端经T2、地、扬声器至C4的负端；在信号的负半周，经共射电路反相，输出级的输入为正半周，因而T1导通，电流从＋VCC经T2、C4、扬声器至地。C2、R3起自举作用。 在图（b）所示电路中，在信号的正半周，经共射电路反相，输出级的输入为负半周，因而T3导通，电流从＋VCC经扬声器、C2、T3至地；在信号的负半周，经共射电路反相，输出级的输入为正半周，因而T2导通，电流从C4的正端经扬声器、T2至C4的负端。C2、R2起自举作用。 9.14 LM1877N－9为2通道低频功率放大电路，单电源供电，最大不失真输出电压的峰峰值UOPP＝（VCC－6）V，开环电压增益为70dB。图P9.14所示为LM1877N－9中一个通道组成的实用电路，电源电压为24V，C1～C3对交流信号可视为短路；R3和C4起相位补偿作用，可以认为负载为8Ω。 图P9.14 （1）静态时uP、uN、 、uO各为多少？ （2）设输入电压足够大，电路的的最大输出功率Pom和效率η各为多少？ 解：（1）静态时 （2）最大输出功率和效率分别为 9.15 电路如图9.4.6所示，回答下列问题： （1） ≈？ （2）若VCC＝15V时最大不失真输出电压的峰-峰值为27V，则电路的最大输出功率Pom和效率η各为多少？ （3）为了使负载获得最大输出功率，输入电压的有效值约为多少？ 解：（1）电压放大倍数 （2）最大输出功率和效率分别为 （3）输入电压有效值 9.16 TDA1556 为2通道BTL电路，图P9.16所示为TDA1556中一个通道组成的实用电路。已知VCC＝15V，放大器的最大输出电压幅值为13V。 图P9.16 （1）为了使负载上得到的最大不失真输出电压幅值最大，基准电压UREF应为多少伏？静态时uO1和uO2各为多少伏？ （2）若Ui足够大，则电路的最大输出功率Pom和效率η各为多少？ （3）若电路的电压放大倍数为20，则为了使负载获得最大输出功率，输入电压的有效值约为多少？ 解：（1）基准电压 UREF＝VCC /2＝7.5V 静态时 uO1＝uO2＝7.5V 。 （2）最大输出功率和效率分别为 （3）输入电压有效值 9.17 TDA1556 为2通道BTL电路，图P9.17所示为TDA1556中一个通道组成的实用电路。已知VCC＝15，放大器的最大输出电压幅值为13V。 图P9.17 （1）为了使负载上得到的最大不失真输出电压幅值最大，基准电压UREF应为多少伏？静态时uO1和uO2各为多少伏？ （2）若Ui足够大，则电路的最大输出功率Pom和效率η各为多少？ 解：同题9.16（1）、（2）。 9.18 已知型号为TDA1521、LM1877和TDA1556的电路形式和电源电压范围如表所示，它们的功放管的最小管压降│UCEmin│均为3V。 型 号 TDA1521 LM1877 TDA1556 电路形式 OCL OTL BTL 电源电压 ±7.5～±20 V 6.0～24V 6.0～18V （1）设在负载电阻均相同的情况下，三种器件的最大输出功率均相同。已知OCL电路的电源电压±VCC＝±10V，试问OTL电路和BTL电路的电源电压分别应取多少伏？ （2）设仅有一种电源，其值为15V；负载电阻为32Ω。问三种器件的最大输出功率各为多少？ 解：（1）OTL电路应取VCC＝20V，BTL电路应取VCC＝13V。 （2）OTL、OCL和BTL电路的最大输出功率分别为 9.19 电路如图P9.2所示。在出现下列故障时，分别产生什么现象。 （1）R1开路； （2）D1开路； （3）R2开路； （4）T1集电极开路； （5）R1短路； （6）D1短路。 解：（1）仅有负半周； （2）T1、T2将因功耗过大而损坏； （3）仅有正半周； （4）T2将因功耗过大而损坏； （5）uO＝VCC－UBE1≈14.3V； （6）稍有交越失真。 9.20 电路如图P9.4所示。在出现下列故障时，分别产生什麽现象。 （1）R2开路； （2）D1开路； （3）R2短路； （4）T1集电极开路； （5）R3短路。 解：（1）无输出； （2）功放管将因功耗过大而损坏； （3）uO＝VCC－UBE1－UBE2≈16.6V （4）正、负半周不对称，正半周幅值小； （5）稍有交越失真。