一晶体管组成的单回路中频放大器.docx

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一晶体管组成的单回路中频放大器

一晶体管组成的单回路中频放大器，如图所示。

已知fo=465kHz，晶体管经中和后的参数为：

gie=0.4mS,Cie=142pF，goe=55μS，Coe=18pF，Yie=36.8mS,Yre=0，回路等效电容C=200pF，中频变压器的接入系数p1=N1/N=0.35，p2=N2/N=0.035,回路无载品质因数Q0=80，设下级也为同一晶体管，参数相同。

试计算：

（1）回路有载品质因数QL和3dB带宽B0.7;

（2）放大器的电压增益；（3）中和电容值。

（设Cb’c=3pF）

题3－1图

解3-2：

根据已知条件可知,能够忽略中和电容和yre的影响。

得：

答：

品质因数QL为40.4,带宽为11.51kHz,谐振时的电压增益为30.88,中和电容值为1.615pF

3－3高频谐振放大器中，造成工作不稳定的王要因素是什么？

它有哪些不良影响？

为使放大器稳定工作，可以采取哪些措施？

答3-3

集电结电容是主要引起不稳定的因素，它的反馈可能会是放大器自激振荡；环境温度的改变会使晶体管参数发生变化，如Coe、Cie、gie、goe、yfe、引起频率和增益的不稳定。

负载阻抗过大，增益过高也容易引起自激振荡。

一般采取提高稳定性的措施为：

（1）采用外电路补偿的办法如采用中和法或失配法

（2）减小负载电阻，适当降低放大器的增益

（3）选用fT比较高的晶体管

（4）选用温度特性比较好的晶体管，或通过电路和其他措施，达到温度的自动补偿。

集中选频放大器和谐振式放大器相比，有什么优点？

设计集中选频放大器时，主要任务是什么？

3－7什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3-7

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。

3－8高频功放的欠压、临界、过压状态是如何区分的？

各有什么特点？

当EC、Eb、Ub、RL四个外界因素只变化其中的一个时，高频功放的工作状态如何变化？

答3-8

当晶体管工作在线性区时的工作状态叫欠压状态，此时集电极电流随激励而改变，电压利用率相对较低。

如果激励不变，则集电极电流基本不变，通过改变负载电阻可以改变输出电压的大，输出功率随之改变；该状态输出功率和效率都比较低。

当晶体管工作在饱和区时的工作状态叫过压状态，此时集电极电流脉冲出现平顶凹陷，输出电压基本不发生变化，电压利用率较高。

过压和欠压状态分界点，及晶体管临界饱和时，叫临界状态。

此时的输出功率和效率都比较高。

•当单独改变RL时，随着RL的增大，工作状态的变化是从欠压逐步变化到过压状态。

•当单独改变EC时，随着EC的增大，工作状态的变化是从过压逐步变化到欠压状态。

•当单独改变Eb时，随着Eb的负向增大，工作状态的变化是从过压逐步变化到欠压状态。

•当单独改变Ub时，随着Ub的增大，工作状态的变化是从欠压逐步变化到过压状态。

3－9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？

答3-9

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。

3－10高频功率放大器中提高集电极效率的主要意义是什么？

答3-10

主要意义在于提高了电源的利用率，将直流功率的更多的转换为高频信号功率，减小晶体管的功率损耗，可降低对晶体管的最大允许功耗PCM的要求，提高安全可靠性。

第一章高频功率放大电路

（一）填空题

1．高频功率放大器输入、输出调谐回路的作用是______、______、______。

2．高频功率放大器原来工作于临界状态，当谐振阻抗增大时，工作于______状态，此时Ic0，Ic1______，ic出现______，uc______，P0______，Pc______，ηc______。

3．高频功率放大器集电极馈电要

（1）对直流成分要求______；

（2）对高频基波分量要求______；

（3）对高频谐波分量要求______。

4．高频功率放大器中谐振电路的作用是______、______、______。

5．对于高频功率放大器匹配是指______。

6．设一放大器工作状态有下述几种：

甲类、乙类、丙类、丁类。

______效率最高。

7．丙类功率放大器输出波形不失真是由于______。

8．高频功率放大器的技术指标______、______、______。

9．高频功率放大器有三种工作状态，分别为______、______、______；其中______是发射末级的最佳工作状态。

10．高频功率放大器在调试过程中，为保证晶体管安全工作，往往将输出功率减小一半，试问在保持电源电压UCC和Re不变的条件下，采用______方法，将输出减小。

11．高频功率放大器负载采用______电路，其作用是______。

12．高频功率放大器的调整是指保证放大器工作在______状态，获得所需要的______和______。

13．高频功率放大器的集电极输出电流为______波，经负载回路中选频后输出为______波。

14．丁类高频功率放大器电路类型______。

15．宽带高频功率放大器：

负载采用______调谐形式，常用______。

16．宽带高频功率放大器工作状态是______。

17．传输线变压器的特性阻抗为______。

18．传输线变压器作用是______。

19．传输线变压器理想时上限频率______。

20．传输线变压器能量传输方式是______。

（二）选择题

1．高频功率放大器输出功率是指（）。

A）信号总功率

B）直流信号输出功率

C）二次谐波输出功率

D）基波输出功率

2．高频功率放大器功率增益是指（）。

A）基极激励功率与集电极输出功率之比

B）集电极输出功率与基极激励功率之比

C）不能确定

3．丙类高频功率放大器晶体三极管作用是（）。

A）开关作用

B）按照输入信号变化的规律，将直流能量转变为交流能量

C）A和B

4．丙类高频功率放大器中两电源的作用（）和（）。

A）UBB是能量的来源

B）UCC是能量的来源

C）UBB保证晶体管工作在丙类

D）UCC保证晶体管工作在丙类

5．为使高频功率放大器有较高的效率，应工作在（）状态，角度（）。

A）乙类

B）丙类

C）小于90。

D）65。

～75。

6．丙类高频功率放大器的集电极电流为（），用数学式表示为（）。

A）余弦脉冲

B）正弦脉冲

C）ic＝IC0+IC1cosωt＋IC2cos2ωt+…

D）ic＝IC0+IC1cosω1t＋IC2cos2ω2t+…

7．丙类高频功率放大器电压利用系数为（）。

A）输出电压与输入电压之比

B）集电极电压与直流电源电压之比

C）集电极电压与基极电压之比

8．丙类高频功率放大器最佳工作状态是（）。

A）欠压

B）过压

C）临界

9．丙类高频功率放大器工作于欠压状态时，输出功率（），效率（），集电极管耗（），输出电压（）。

A）大

B）小

C）高

D）低

10．输入单频信号时，丙类高频功率放大器原工作于临界状态，当电源电压UCC增大时，工作于（）状态。

Ic0、Ic1（），ic为（）电流。

A）欠压

B）过压

C）临界

D）增大

E）减小

F）凹陷

G）余弦脉冲

11．输入单频信号时，丙类高频功率放大器原工作于临界状态，当电源电压UCC减小时，工作于（）状态。

Ic0、Ic1（），ic为（）电流。

A）欠压

B）过压

C）临界

D）增大

E）减小

F）凹陷

G）余弦脉冲

12．输入单频信号时，丙类高频功率放大器原工作于临界状态，当电源电压Ub增大时，工作于（）状态。

Ic0、Ic1（），ic为（）电流。

A）欠压

B）过压

C）临界

D）增大

E）减小

F）凹陷

G）余弦脉冲

13．输入单频信号时，丙类高频功率放大器原工作于临界状态，当电源电压Ub减小时，工作于（）状态。

Ic0、Ic1（），ic为（）电流。

A）欠压

B）过压

C）临界

D）增大

E）减小

F）凹陷

G）余弦脉冲

14．丙类高频功率放大器调谐时，使Ic0（），Ib（），即可找出谐振点。

A）最大

B）最小

C）不确定

15．某丙类高频功率放大器，若要求输出电压平稳，放大器应选择在什么状态下工作（）。

A）欠压

B）过压

C）临界

16．某丙类高频功率放大器原工作在过压状态，现欲调整使它工作在临界状态，可采用（）方法。

A）UCC增大、Ub减小、UBB减小、Re减小

B）UCC减小、Ub增加、UBB增加、Re增加

C）UCC减小、Ub减小、UBB减小、Re减小

D）UCC增大、Ub增加、UBB增加、Re增加

17．丙类高频功率放大器输出功率6W，当集电极效率为60％时，晶体管集电极损耗为（）。

A）4W

B）6W

C）10W

18．设某一个三倍频器输入信号频率为6MHz，则输出信号频率为（）。

A）6MHz

B）2MHz

C）18MHz

19．丙类高频功率放大器原工作于临界状态，当其负载断开时，其电流Ic0、Ic1和功率P0变化情况：

（）。

A）Ic0、Ic0增加，P0增加

B）Ic0、Ic0减小，P0增加

C）Ic0、Ic0减小，P0减小

D）Ic0、Ic0增加，P0减小

20．丙类高频功率放大器，要实现集电极调制放大器应工作于（）状态，若要实现基极调制放大器应工作于（）状态。

A）欠压

B）过压

C）临界

21．丙类高频功率放大器的最佳工作状态是（）。

A）临界状态，此时功率最大，效率最高

B）临界状态，此时功率较大，效率最高

C）临界状态，此时功率最大，效率较高

D）临界状态，此时功率较大，效率最高

22．为使放大器工作在丙类工作状态，则基极偏压应为（）。

A）负偏压

B）正偏压

C）正负偏压皆可

23．丙类高频功率放大器的集电极电流波形和C－E间交流电压波形为（）。

A）ic与uce为余弦波

B）ic与uce为余弦脉冲

C）ic为余弦波，uce为余弦脉冲

D）ic为余弦脉冲，uce为余弦波

24．丙类功率放大器中，当Re的最佳值减小时（）。

A）P0减小，PD减小

B）P0减小，PC增大

C）P0减小，ηC增大

D）P0增大，PD减小

25．发射机的中间级高频功率放大器，应（）。

A）工作在过压状态，因过压状态输出电压平稳

B）工作在临界状态，因临界状态输出功率最大

C）工作在欠压状态，因欠压状态集电极损耗大

26．对丙类高频功率放大器进行调整时，下列表达正确的是（）。

A）调整集电极回路与天线回路的互感M，当调到天线电流IA最大时，表明调到了临界状态

B）调整集电极回路与天线回路的互感M，当调到天线电流IA最小时，表明调到了临界状态

C）调整集电极回路的可调电容C，当调到Ic0最小时，表明调到了临界工作状态

D）调整天线回路的可调电容，当调到天线电流IA最大时，表明调到了临界状态

27．丙类放大器的最佳导通角是（）。

A）120。

，此时输出功率最大

B）0。

，此时效率最高

C）65。

～75。

，此时输出功率及效率较高

D）65。

～75。

，此时输出功率及效率都最大

28．放大单边带调幅信号时，为了保持输出振幅与输入振幅的线性关系，放大器应工作在（）。

A）欠压区

B）过压区

C）临界状态

D）不能确定

29．如图6－6a、b、c、d所示的丙类高频功率放大器的馈电电路，正确的是（）。

a）b）

c）d）

30．已知功率放大器原工作在临界状态，当改变电源电压时，管子发热严重，说明管子进入了（）。

A）欠压状态

B）过压状态

C）仍在临界状态

31．电视机的高放与中放电路采用（）。

A）单调谐放大器

B）双调谐放大器

C）宽频带放大器

D）A或B

32．丙类谐振功率放大器，调谐时，ib0、ic0分别指示为（）。

A）ib0最大，ic0最小

B）ib0最小，ic0最大

C）ib0最大，ic0最小

D）ib0最小，ic0最小

33．某信号的中心频率为10.7MHz，信号带宽为6MHz，输入信号为1mV。

若采用多级单调谐放大器放大该信号，在保证放大器的输出信号不少于0.7V的情况下，需采用（）增益为10的单调谐放大器，单级放大器的通频带不少于（），所构成的放大器增益为（）。

A）2级

B）3级

C）4级

D）1级

E）11.7MHz

F）9.4MHz

G）33.3MHz

H）6MHz

I）60dB

J）40dB

K）10dB

L）80dB

34．在谐振功率放大器中，匹配网络的阻抗变换作用是（）。

A）将负载转换为放大器所要求的最佳负载值

B）使放大器的输出电阻和负载电阻相等

C）使放大器输出回路谐振

35．对谐振功率放大器进行调谐时，应在（）工作状态进行，以保护功放管

A）欠压区

B）过压区

C）临界

36．功率放大器的分类，当2θ＝（）时为甲类；当2θ＝（）时为乙类；当θ<（）时为丙类；当（）<θ<（）时为甲乙类。

A）360。

B）180。

C）90。

D）60。

37．丙类功率放大器工作在临界状态的条件（）。

A）Uces＝UCC－Ucm

B）Uces＝3V

C）Uces＝1V

D）Uces＝UCC

38．设某一高频功率放大器负载阻抗ZL＝RL＋jXL，信号源阻抗ZS＝RS＋jXS，下述哪种情况两者可达匹配（）。

A）RS＝RL

B）RS＝RL，XC＝XL

C）XC＝－XL

D）RS＝RL，XC＝－XL

39．丙类高频功率放大器进行调整时，主要是改变（）。

A）中介回路的互感

B）中介回路的电容

C）中介回路的电感

D）天线回路的电感或电容

40．丙类高频功率放大器，若要求效率高，应工作在（）状态。

A）欠压

B）过压

C）临界

D）弱过压

41．丁类高频功率放大电路特点：

晶体管工作于（）状态，管耗（），效率（），当频率升高后效率（），工作频率的（）受到限制。

A）甲类B）乙类C）丙类D）甲乙类E）线性F）开关

A）大B）小C）不确定

A）高B）低C）不确定

A）上升B）下降C）不变D）不确定

A）上限B）下限C）带宽

42．宽带高频功率放大器工作状态（），效率（），频宽（）。

A）甲类

B）乙类

C）丙类

D）甲乙类

E）甲类或乙类

F）线性

G）开关

H）高

I）低

J）不确定

K）宽

L）窄

M）视工作频率而定

43．传输线变压器应用于宽带放大器，它可实现（）。

A）频率合成

B）电压合成

C）电流合成

D）功率合成

44．理想的功率合成电路，当其中某一个功率放大器损坏时，功率合成器输出总功率（）。

A）不变

B）增加

C）减少

D）等于零

45．功率分配器的作用将前级功放的输出功率（）为若干份，然后分别提供给后级若干个功放电路。

A）平分

B）随机

C）按需要

（三）判断题

1．丙类高频功率放大器原工作于临界状态，由于外接负载的变化而使Re增加，致使放大器工作于过压状态。

现若将输入信号Ub减小，使放大器仍工作在临界状态，这时放大器的输出与原来相同。

（）

2．丙类高频功率放大器的输出功率为P0＝1/2Ic12Re，UCC，UBB、Ub一定时，Re越大，则P0也越大。

（）

3．在谐振功率放大器的输出级中，匹配网络的阻抗变换作用是将负载转换为放大器所要求的最佳负载电阻。

（）

4．丙类高频功率放大器，若要求输出电压平稳，放大器应选择临界工作状态。

（）

5．原工作于临界状态的丙类高频功率放大器，当其负载断开，IC0减小，IC1减小，P0减小。

（）

（四）问答题

1．为什么丙类功率放大器的输出功率与效率大于丙类倍频器的输出功率与效率？

2．解释为什么丙类放大器的效率高？

3．解释为什么理想丁类高频功率放大效率可达100％？

4．发射机采用倍频器的目的：

（1）______

（2）______

（3）______

（4）______

5．丙类功率放大器为什么一定要用调谐回路作为集电极负载？

6．对发射机功率放大器进行调谐前应做的准备工作：

（1）______

（2）______

（3）______

（4）______

7．丙类高频功率放大器输出功率为5W，效率为55％时，问晶体管的集电极损耗为多少？

若用24V的直流电源供电，它输出多大的直流电流？

8．已知一高功率放大器，UCC＝12V，负载谐振电阻Re＝25Ω，其集电极脉冲电流的参数为ICmax＝1A，θ＝65。

，α0（65。

）＝0.236，α1（65。

）＝0.414。

求P0、PD、η。

9．有一个用硅NPN外延平面型高频功率管3DA1做成的谐振功率放大器，已知UCC＝24V，P0=2W，工作频率为1MHz，UCES≥1.5V，PCmax＝1W，ICM＝750mA。

求Ucm、Re、Ic1m、IC0、PC、PD、η。

10．一高频谐振功率放大器，工作于欠压状态，已知电源电压UCC＝12V，Re＝110Ω，η＝65％，P0＝0.5W，现在为了进一步提高放大器的效率，在保持UCC、Re和P0不变的条件下，将θ减小到60。

。

（1）η提高到多少？

原来的θ为多少？

（2）如何使θ减小到60。

？

11．试分析如图6－7所示传输线变压器的输入输出阻抗比，并求每个传输线变压器的特性阻抗。

12．改正如图6－9所示电路中的错误，不得改变馈电形式，重新画出正确的线路。

13．试画出两级谐振功放的实际电路，要求：

（1）两级均采用NPN型晶体管，发射极直接接地；

（2）第一级基极采用组合式偏置电路，与前级互感耦合；第二级采用零偏电路；

（3）第一级集电极馈电线路采用并联形式，第二级集电极馈电线路采用串联形式；

（4）两级间回路为T型网络，输出回路采用π型匹配网络，负载为天线。

14．试画出高频功率放大器的各极电压、电流波形。

15．晶体管功率放大器工作于临界状态，Re＝200Ω，Ic0＝100mA，UCC＝35V，θ＝90。

。

α0（90。

）＝0.319，α1（90。

）＝0.5。

求P0与η。

16．某一晶体管谐振功率放大器，已知UCC＝24V，Ic0＝250mA，P0＝5W，ε＝1。

g1（79。

）＝1.66，g1（82。

）＝1.63，g1（87。

）＝1.60。

试求：

PD、η、Re、Ic1和θ。

17．用3DA4高频功率管装成放大器，测得fT＝1.00MHz，β＝20，额定输出功率P0＝20W，饱和临界线斜率ger＝0.8A/V，要做成2MHz的谐振功率放大器，选定UCC＝24V，θ＝70。

，Icmax＝2.2A，并工作于临界状态，试求Re、PD、P0、PC、η。

（α1（70。

）＝0.436，α0（70。

）＝0.253）

18．高频功率放大器的UCC、Ucm、Re保持不变，当ic的通角由100。

减小到60。

时，η提高了多少？

相应ic的幅度ICmax变化了多少？

g1（60。

）＝1.8，g1（100。

）＝1.49。

α1（60。

）＝0.391，α1（100。

）＝0.52。

19．高频功率放大器工作在临界状态，若已知UCC＝30V，UBB＝Uj＝0.6V，ε＝0.96，ger＝0.4A/V，求Re、PD、P0、PC、η。

20．一高频功率放大器工作在临界状态，若已知UCC＝18V，ger＝0.6A/V，θ＝90。

。

若要求P0＝1.8V。

求：

PD、PC、η、Re。

21．已知谐振功率放大器工作于临界状态。

晶体管转移特性的斜率gc＝10mS，Uj＝0.5V，UBB＝－0.5V，Ub＝2V，晶体管输出特性临界饱和线斜率ger＝6.94mS，UCC＝24V。

α1（60。

）＝0.391，α0（60。

）＝0.218，α1（90。

）＝0.5，α0（90。

）＝0.319。

求

（1）导通角θ；

（2）输出电压振幅值Ucm

（3）集电极效率η

（4）集电极负载谐振电阻Re。

22．一谐振功率放大器，已知UBB＝－0.2V，UCC＝24V，Uj＝0.6V，ger＝0.4S，Re＝50Ω，Ubm＝1.6V，P0=1W，α1（60。

）＝0.391，α0（60。

）＝0.218，α1（90。

）＝0.5，α0（90。

）＝0.319。

求：

Icmax、Ucm、效率，并判断放大器工作于何种状态。

23．某高频谐振功率放大器工作于临界状态，输出功率为15W，且Ec＝24V，导通角θ＝70。

。

功放管参数为：

Sc＝1.5A/V，IcM＝5A。

试问：

（1）直流电源提供的功率P0、功放管的集电极损耗功率Pc、效率η和临界负载电阻RLcr各是多少？

（注：

α0（70。

）＝0.253，α1（70。

）＝0.436。

）

（2）若输入信号振幅增加一倍，功放的工作状态如何变化？

此时的输出功率大约为多少？

（3）若负载电阻增加一倍，功放的工作状态如何变化？

（4）若回路失谐，会有何危险？

如何指示调谐？

24．设某谐振功率放大器的动特性如图3－18（a）中ABC所示。

试回答并计算以下各项：

（1）此时功率放大器工作于何种状态？

画出ic的波形。

（2）计算θ、P1、Pc和RLcr。

（3）若要求功率放大器的效率最大，应如何调整。

25．一谐振功放的工作频率为10MHz，晶体管输出特性如图3－19（a）所示，试画出所需要的参数。

我们知道ube分别为ube＝0.5＋2.5sin2π×107t（V）及ube＝0.5＋2.5K（2π×107t＋π/2）（V）时的临界和过压状态下的输出电流波形。

26．一谐振功放，原来工作在临界状态，后来发现该功放的输出功率下降，效率反而提高，但电源电压Ec、输出电压振幅Uc及Ubemax不变，问这是什么原因造成的，此时功放工作在什么工作状态？