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功率放大电路练习

功率放大电路

一、填空题

1.工作于甲类的放大器是指导通角等于____________，乙类放大电路的导通角等于____________，工作于甲乙类时，导通角为_____________。

2.甲类功率输出级电路的缺点是___________，乙类功率输出级的缺点是____________，故一般功率输出级应工作于____________状态。

3.甲类功率输出级，管子集电极耗散功率最大时，输出功率等于____________；乙类功率输出级输出功率等于零时，集电极耗散功率等于____________，集电极耗散功率最大时，最大输出功率是理想值的____________倍。

4.某功率输出级的输出功率为10W，若转换效从30％提高到60％，集电极耗散功率减小

____________W，电源提供的直流功率减小____________W。

5.某互补推挽功率输出级电路，若工作于甲类，电源Vcc=6V负载RL=8W，则最大输出功率__________；电源提供的直流功率__________W,每管的集电极耗散功率__________W。

若此电路工作于乙类状态，则最大输出功率_______W，电源提供的直流功率_____W，各管集电极的耗散功率__________W,此时效率_________。

6.下图所示功率输出级放大电路中，已知：

VCC=15V，RL=8W。

（1）静态时输出端电压为_______，若不满足应调整电阻_______。

（2）加入正_弦输入信号，若输出信号出现交越失真，应调制电阻_______，应该_______（增大，减小）。

（3）最大可能输出功率_______W。

7.某工作于甲类的互补推挽功率输出级，若电源电压和实际负载均不变，则电路由甲类转入乙类，最大输出功率_______，效率_______，管子集电极耗散功率_______。

8.请填写下列表格（已知电源电压为Vcc，输出功率为P0）

9．乙类推揽放大器，由于三极管的死区电压造成的失真现象，这种失真称为。

10．甲类功放最高效率为，乙类功放最高效率为。

二.选择题（正确的一项或多项选择的代号填入题后的括号中）

1.某工作于甲类的互补推挽输出级，负载为最佳负载，若电源电压不变欲将输出功率提高一倍，则应使（）

A.负载电阻增大一倍；B.负载电阻减半；

C.静态工作点电流提高一倍；D.增大输入信号幅度

2.某工作于乙类的互补推挽功率输出级，负载为最佳负载，若负载电阻不变，欲将输出功率提高一倍，则应该（）

A.电源电压提高一倍；B.电源电压提高倍C.增大输入信号幅度

3.若功率管的最大集电极耗散功率为，构成互补推挽电路，若器件工作状态由甲类转入乙类状态，最大输出功率将（）

A.增大一倍；B.减小一倍；C.增大2倍；D.增大5倍

4.功率输出级的转换效率是指（）

A.输出功率与集电极耗散功率之比；

B.输出功率与电源提供的直流功率之比；

C.晶体管的耗散功率与电源提供的直流功率之比

5.乙类功率输出级，最大输出功率为1W，则每个功放管的集电极最大耗散功率为（）

A.1W；B.0.5W;C.0.4W;D.0.2W

6．如下图所示的几种复合管电路，符合构成复合管要求的是图

7．下面复合管连接不正确的是

8．复合管的类型与组成它的（）类型相似。

A、最前面的管子B、最后面的管子C、任意一个D、无法确定

9．在单电源OTL电路中，接入自举电容是为了（）

A、提高输出波形的幅度B、提高输出波形的正半周幅度

C、提高输出波形的负半周幅度D、加强信号的耦合

10．如图所示电路若VD２虚焊，则V２管（）

A、可能因管耗过大而损坏B、始终饱和C、始终截止

11．功率放大电路的主要功能是向负载提供，因此它的三个主要性能指标是

①②③

12．OTL互补对称功率放大电路是指电路，它与OCL电路的主要区别是，在电路参数和电源电压确定之后，如果负载增大一倍，则输出功率。

三．判断题

1．在推挽功率放大器中，当两只晶体三极管有合适的偏流时，就可以消除交越失真。

2．甲类功率放大一般采用变压器耦合而不采用电容耦合，以便于提高电压放大倍数。

3．功率放大器的主要任务就是向负载提供足够大的不失真的功率信号。

4．功率放大器就是把小的输入功率放大为大的输出功率给负载。

5．电压放大器无功率放大作用。

6．乙类互补对称功率放大电路功率要比甲类功率放大电路要高。

7．功放电路的效率主要与电路的工作状态有关。

8．功率放大器之所以比电压放大器输出功率大是由于功放的功率放大倍数较大。

9．乙类互补对称功放电路在输出功率最大时，管子的管耗最大。

10．功率放大电路要求输出功率足够大，因而它的电压放大倍数和电流放大倍数均大于1。

11．所谓电路的最大不失真输出功率是指输入正弦波信号幅度足够大,使输出信号基本不失真其幅值最大时:

（1）晶体管上得到的最大功率。

（）

（2）电源提供的最大功率。

（）

（3）负载上获得的最大直流功率。

（）

（4）负载上获得的最大交流功率。

（）

12．所谓效率是指

（1）输出功率与输入功率之比。

（）

（2）输出功率与晶体管上消耗的功率之比。

（）

（3）输出功率与电源提供的功率之比。

（）

（4）最大不失真输出功率与电源提供的功率之比（）

13．输出功率越大、功放管的损耗越大。

（）

14．功率放大电路有功率放大作用，在电压放大电路中只具有电压放大作用，而没有功率放大作用。

（）

15．在功率放大电路中，晶体管处于大信号工作状态，微变等效电路法仍然可以适用。

（）

17.放大电路电压放大倍数大于1（），电流放大电路电流放大倍数大于1（），

功率放大器的电压与电流放大倍数都大于1（）。

18.甲类放大电路一般失真小，但效率较低（），因为输出功率为零时，管子损耗最大（），乙类推挽放大电路失真大，但效率高（），因为输出功率最大时，管子损耗功率最大（）。

19．一个输出为10W的乙类OTL功率放大电路，要求每个输出管的额定功率至少为5W（），这种电路当输入信号最大时管耗也最大（），而当输入信号较小时会出现交越失真（）。

20.在OCL功率放大电路中，若正、负电源电压绝对值增大则输出功率增大（），若在8Ω负载上并接一个8Ω扬声器，则输出功率减小一半（），但此时输出功率放大管会发热更高（）。

21.在功率放大电路中，输出功率愈大，功放管的功耗愈大。

（）

22.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。

（）

23.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。

（）

24.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。

（）

25.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；（）

26.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。

（）

四．计算题

1.如图所示功率放大电路，VCC=12V，RL=35Ω。

试求：

（1）最大不失真输出功率；

（2）最大输出效率。

习题

2.．电路如题图6—1所示，在正弦电压Ui作用下，V1、V2导电角各为1800，设导通时发射结压降可忽略，射极输出器电压放大倍数AU=1，试求：

（1）Ui的有效值为10V时，输出功率为多大？

（2）两管总功耗为多少？

（3）电源供给的功率是多少？

（4）效率为多大？

题图6—1

3.题图6—2是一功率放大电路，根据该图提供的参数和元器件，回答以下问题：

（１）该电路属于哪种互补推挽电路？

（２）它的工作状态属于哪一类？

（３）如果输出信号出现交越失真，调整哪个元件？

（４）电路的最大输出功率近似表达式如何？

题图6—2

4.题图6—2电路中，若Vcc=15V,R4=R6=200Ω,R5=R7=0.5Ω,RL=8Ω,V1、V2饱压降为2V,试求：

（１）V2和V4承受的最大电压Ucem=?

（２）V2和V4流过的最大集电极电流Icm=?

（３）输出最大功率Pom=?

5．电路如题图6—3所示，Vcc=24VRL=8Ω，V1、V2的饱和压降近似为0V。

电容C足够大，试求：

（1）负载上的最大输出功率Pom；

（2）每个三极管的管耗Pvm；

（3）每个管子集电极和发射极之间的最大电压Ucem。

题图6—3

6．在题图6—3中，Ui为正弦量，若负载上得到最大输出功率为8W，两个三极管互补对称性很理想，饱和压降Uces=1V,试求电源电压值应取多大？

7．若电路如题图6—4所示。

（1）高V3、V4的饱和压降，Uces=1V,求最大输出功率Pom；

（2）为了提高带负载能力，减小非线性失真，请在图中通过Rf引入一个级间负反馈。

（3）若要求引入负反馈后的电压放大倍数，。

则Rf应为多大?

题图6—4

8．如题图6—5所示,是一种OCL功率放大电路,试回答下列问题:

（1）V1和V2、V3各三极管的作用和工作状态？

（2）静态时，R2上的电流有多大？

（3）VD1、VD2的作用，若有一个二极管接反，会出现什么问题？

（4）当RＬ=8Ω，Vcc=12V时，Uces忽略不计，Pom值多大？

（5）静态时，管耗多大，动态时,当管耗最大时，U0值多大

题图6—5

9．如题图6—6所示，为一个扩大机的简化电路，试计算下列参数：

（1）该电路的电压放大倍数；

（2）当V1、V2的饱和管压降为1V时，试估算最大输出功率Pom=?

（3）要求V1、V2最小的额定功率为多少？

题图6—6

10.某功率放大器的简化电路如题图6—7所示，已知Vcc=6V,RL=4Ω。

（1）说明电阻R2、R3和晶体三极管V3的作用；

（2）若R2=330Ω,R3=560Ω,Ube=0.7V,试计算晶体三极管V4和V5基极之间的静态偏压UBB；

（3）若忽略V4、V5饱和压降，试估算负载上所得到的最大输出功率Pom；

（4）试确定功率管的极限参数Pcm、Icm、U（BR）CEO。

题图6—7

11.一个乙类推挽功率放大器，如果Vcc=24V,Icm=0.5A。

试求

（1）当极限运用时，输出功率、直流电源功率、效率和集电极功耗各为多少？

（2）在什么情况下集电极功耗最大？

这进的输出功率、电源功率、集电极功耗及效率各为多少（忽略输出变压器的损耗）？

12.某收音机电路，末级采用乙类推挽如题图6—8所示，扬声器阻抗RL=8Ω,Re=5Ω，输出变压器匝比n=4,变压器效率ηr=0.9，电源电压Vcc=6V,VCES=0.2V。

试求:

（1）每个晶体管的等效负载电阻为多少？

放大器对负载的最大输出功率为多少？

（2）如果RL改用3.5Ω的扬声器，试重新计算匝数比（保持晶体管等效负载电阻值不变）。

题图6—8

14.已知互补对称电路如题图6—9所示，V1、V2、V3均为硅管，负载功率PL=12W,已知负载RL分别为2Ω，8Ω。

（1）流过负载RL电流峰值ILm；

（2）电源供给的平均功率PE；

（3）每个管子的管耗PV；

（4）放大器效率η（忽略IC1）；

（5）每管最大管耗Pvm。

题图6—9

15．已知电路如图P1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P1

（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．＞0VB．＝0VC．＜0V

（3）最大输出功率POM。

A．≈28WB．＝18WC．＝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

16.在图P2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？

17.在图P3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P3

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？

18.在图P3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？

19.为了稳定输出电压，减小非线性失真，请通过电阻Rf在图P34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。

20.估算图所示电路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。

21.在图7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。

图P7

22.在图P7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？

23.在图P9.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

（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？

24.OTL电路如图P10所示。

图9.11

（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？

1.可以说任何放大电路都有功率放大作用；（）

答案：

√

2.OCL和OTL功率放大电路均可在乙类和甲乙类状态下工作。

其中类工作状态效率较高，但有失真产生；而克服该失真采用类工作状态，电路中每个三极管的导电角略大于。

3.乙类OCL（双电源互补对称功放电路）中，已知±VCC=±24V，负载电阻RL=8Ω,忽略晶体管饱和压降，求：

（1）电路的最大输出功率Pom；

（2）最大输出功率时直流电源供给的总功率PVm；

（3）最大输出功率时总管耗PTm和效率ηm

4.在甲类、乙类和甲乙类放大电路中，放大管的导通角分别等于多少？

它们中哪一类放大电路效率最高？

解在输入正弦信号情况下，通过三极管的电流ic不出现截止状态（即导通角θ＝2π）的称为甲类；在正弦信号一个周期中，三极管只有半个周期导通（θ＝π）的称为乙类；导通时间大于半周而小于全周（π＜θ＜2π）的称为甲乙类。

其中工作于乙类的放大电路效率最高，在双电源的互补对称电路中，理想情况下最高效率可达78．5％。

5.一双电源互补对称电路如图题5．2．2所示，设已知Vcc＝12V，RL＝16Ω，vI为正弦波。

求：

（1）在BJT的饱和压降VCES可以忽略不计的条件下，负载上可能得到的最大输出功率Pom；

（2）每个管子允许的管耗PCM至少应为多少？

（3）每个管子的耐压|V（BR）CEO|应大于多少？

解

（1）输出功率

（2）每管允许的管耗

（3）每管子的耐压

6.设电路如图题5.2.2所示，管子在输人信号vI作用下，在一周期内T1和T2轮流导电约180o，电源电压Vcc＝20V，负载RL＝8Ω，试计算：

（1）在输人信号Vi＝10V（有效值）时，电路的输出功率、管耗、直流电源供给的功率和效率；

（2）当输人信号vi的幅值为Vim＝Vcc＝20V时，电路的输出功率、管耗、直流电源供给的功率和效率。

解（l）Vi＝10V时

输出功率

每管的管耗

两管的管耗

电源供给的功率

效率

（2）

7.一单电源互补对称功放电路如图题5．3．1所示，设vi为正弦波，RL＝8Ω，管子的饱和压降VCES可忽略不计。

试求最大不失真输出功率Pom（不考虑交越失真）为9W时，电源电压Vcc至少应为多大？

解由

则有

8.一单电源互补对称电路如图题5．3．3所示，设T1、T2的特性完全对称，vi为正弦波，Vcc＝12V，RL＝8Ω。

试回答下列问题：

（1）静态时，电容C2两端电压应是多少？

调整哪个电阻能满足这一要求？

（2）动态时，若输出电压vo出现交越失真，应调整哪个电阻？

如何调整？

（3）若R1＝R2＝1.1KΩ，T1和T2的β＝40，|VBE|=0．7V，PCM＝400mw，假设D1、D2、R2中任意一个开路，将会产生什么后果？

解

（1）静态时，C2两端电压应为Vc2＝Vcc/2=6V，调整R1或R2可满足这一要求。

（2）若vo出现交越失真，可增大R2。

（3）若D1、D2或R2中有一个开路，则由于T1、T2的静态功耗为

即

，所以会烧坏功放管。

9.选择合适的答案填入空内。

（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）在选择功放电路中的晶体管时，应当特别注意的参数有_______。

　　A.βB.ICMC.ICBOD.U（BR）CEO   E.PCM F.fT

　　（4）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

【解题过程】

根据定义，

（1）的答案为A，

（2）的答案为B。

根据选择功放管所关注它的参数，（3）的答案为B、D、E。

根据OCL电路功放管的功耗，（4）的答案为C。

10.图示为三种功率放大电路。

已知图中所有晶体管的电流放大系数、饱和管压降的数值等参数完全相同，导通时b-e间电压可忽略不计；电源电压VCC和负载电阻RL均相等。

填空：

（1）分别将各电路的名称（OCL、OTL或BTL）填入空内，图（a）所示为_______电路，图（b）所示为_______电路，图（c）所示为_______电路。

（2）静态时，晶体管发射极电位uE为零的电路为有_______。

　　（3）在输入正弦波信号的正半周，图（a）中导通的晶体管是_______，图（b）中导通的晶体管是_______，图（c）中导通的晶体管是_______。

　　（4）负载电阻RL获得的最大输出功率最大的电路为_______。

　　（5）效率最低的电路为_______。

【解题过程】

（1）答案为OTL、OCL、BTL。

（2）由于图（a）和（c）所示电路是单电源供电，为使电路的最大不失真输出电压最大，静态应设置晶体管发射极电位为VCC/2。

因此，只有图（b）所示的OCL电路在静态时晶体管发射极电位为零。

因此答案为OCL。

　　（3）根据电路的工作原理，图（a）和（b）所示电路中的两只管子在输入为正弦波信号时应交替导通，图（c）所示电路中的四只管子在输入为正弦波信号时应两对管子（T1和T4、T2和T3）交替导通。

　　因此答案为T1，T1，T1和T4。

　　（4）在三个电路中，哪个电路的最大不失真输出电压最大，哪个电路的负载电阻RL获得的最大输出功率就最大。

三个电路最大不失真输出电压的峰值分别为

，

，

　　（5）根据（3）、（4）中的分析可知，三个电路中只有BTL电路在正弦波信号的正、负半周均有两只功放管的消耗能量，损耗最大，故转换效率最低。

因而答案为（c）。

11.单电源互补功率放大电路如图所示。

设功率管

、

的特性完全对称,管子的饱和压降

，发射结正向压降

，

，

，

，并且电容器

和

的容量足够大。

（1）静态时，A点的电位

、电容器C两端压降

和输入端信号中的直流分量

分别为多大？

（2）动态时，若输出电压仍有交越失真，

应该增大还是减小?

　　（3）试确定电路的最大输出功率

、能量转换效率

，及此时需要的输入激励电流

的值；

　　（4）如果二极管D开路，将会出现什么后果?

【解题过程】

（1）静态时，调整电阻

、

和

，保证功率管

和

处于微导通状态，使A点电位

等于电源电压的一半，即

。

此时耦合电容C被充电，电容C两端的电压

；输入信号中的直流分量的大小，应保证输入信号接通后不影响放大电路的直流工作点，即

。

（2） 电路中设置电位器

和二极管D的目的是为功率管提供合适的静态偏置，从而减小互补推挽电路的交越失真。

若接通交流信号后输出电压仍有交越失真，说明偏置电压不够大，适当增大电位器

的值之后，交越失真将会减小。

　　（3）功率管饱和时，输出电压的幅值达到最大值，则电路的最大输出功率

　　此功放电路的能量转换效率最大

　　当输出电压的幅值达最大值时，功率管基极电流的瞬时值应为

　　（4）当D开路时，原电路中由电位器

和二极管D给功率管

和

提供微导通的作用消失。

、

、

和

的发射结及

将构成直流通路，有可能使

和

管完全导通。

若

和

的值较小时，将会出现

，从而使功放管烧坏。

12.在图（a）所示电路中，已知二极管的导通电压UD≈0.7V；晶体管导通时|UBE|均约为0.7V，T1和T3的饱和管压降|UCES|=1V