第二章 习题二
2-1.某谐振功率放大器CC
U
=12V ，
输入t U u ωcos im i =，工作于临界状态，I cm =1A ，功放管输出特性如题图所示。
题2-1图
(1)当谐振功率放大器分别工作于甲类(=180o ，i c 的振幅为0.5A)，乙类(=90o )和丙类(=60o )状态，根据折线分析法在输出特性平面上粗略画出三种放大器的动态线；
(2)分别画出三种放大器集电极电流i c (ωt )和u ce (ωt )的波形；
(3)求丙类(=60o )时的输出功率P 0和效率c 。(已知
=60o 时，1(
)=，g 1() =
解：(1)
红线：丙类；蓝线：乙类；黄线：甲类
？
(2)
(3) 丙类：A 1V ,11,60cm cm
===I U
θ
W 1505.2)(2
1
21cm 1cm cm c10===
U I U I P θα %5.82)(2
1
1dc 0c
===
θξη
g P P 2-2. 已知谐振功率放大电路如图2-2所示，其基极偏压U BB =-，晶体管导通电压U D =，饱和压降U CES ＜，输入信号电压振幅U im =，集电极电源U CC =24V ，谐振回路的谐振阻抗R P =50Ω，集电极输出功率P 0= 4W 。 (1)计算输出电压的振幅U cm ，集电极电流最大值I cm ，导通角
，集电极效率
c 。
(已知0()0.218αθ=，1()0.391αθ=) (2)指明工作在什么状态；若要调整到临界状态，定性指出可采取哪些措施，各种措施对应的P 0 和c 如
何变化。 解：(1)
V 20,400221cm P 02
cm 2
P
cm 0===→=
U R P U R U P
]
60,5.06
.12
.06
.0cos im BB D
==+=-=θθU U U
A 4.050
20P cm 1
c ===
R U I A 023.1)
(),
(1c1
cm 1cm c1==
=θαθαI I I I
%6.74)
(0cm CC 0
C0C 0dc 0c
====
θαη
I U P I U P P P C (2) 欠压状态。（因为CES cm CC
U U U >-）
措施有四项： ① 提高 , , P
o c R P η↑↑ ②减小↑c 0CC
,η不变，P U
③提高↓↑c 0im
,,ηP U ④提高↓↑c 0BB
,,ηP U
?
2-3. 已知谐振功率放大器的动态特性如题图所示，图中ABC 为动态线。
题2-3图
(1)问放大器工作点在什么状态；
(2)求对应的U CC 、U cm 、cos 值
(3)若改变谐振阻抗使放大器工作在临界状态，那么是将谐振阻抗增大还是减小增大到或减小到原谐振阻抗的多少倍 解：(1) 欠压状态。 (2)
V 18cm CC CEmax =+=U U U
V 6cm CC CEmin
=-=U U U
∴V 122
CEmin
CEmax CC
=+=
U U U ]
V 62
CEmin
CEmax cm
=-=
U U U
2V 1012cos cm
=-=θU
1cos 3
θ=
(3) 增大谐振阻抗R p 使放大器工作在临界状态，设临界状态对应的谐振阻抗为'p
R
1
C C1C1
cm
P
10
212'
'I I I U
R =-=
= 原欠压状态对应的谐振阻抗为R p C1
C1cm P
6I I U R
==
∴P P P cm cm P 67.16
10
''R R R U U R
===
2-4. 谐振功率放大的输出匹配网络采用互感耦合输出回路，其动态特性线如题图所示。已知0
()0.271α
θ=，
1()0.456αθ=。输入回路的直流偏置V 0BB =U 。
。
题2-4图
(1)求U cm 、
、P o 、
c 、R P 的值；
(2)放大器工作在什么状态
(3)如何调整互感M 可以使放大器工作于临界状态这时R P 为多少
c 为多少
(4)画出集电极馈电为并馈的电路图。 解：(1) 从图中可读知：V
5.0D
=U
，由于V
0BB
=U
，
V 2bemax im ==U U
4
1
25.0cos im BB D
==-=U U U θ V 8412CEmin CC cm
=-=-=U U U
W 824.1)(2
1
21cm 1cm cm c10
===
U I U I P θα %09.56)
(0cm CC 0
C0CC 0dc 0c
====
θαη
I U P I U P P P ,
Ω==
54.17)
(1cm cm
P
θαI U R
(2) 欠压状态
(3) 减小M 可达到临界状态,这时
V 11'cm =U ，θ不变，∴Ω==
12.24'
'p cm
cm P R U U R
, 这时有：%77271
.0456
.0121121)(211CC cm c
=??==
θη
g U U (4)
2-5. 设一理想化晶体管特性如题图所示。已知
V 24CC =U ，V 21cm =U ，基极偏压为零偏， V 3im =U 。
题2-5图
/
(1)试作出它的动态线，计算动态线A 、B 、C 三点坐标值；
(2)此功放工作在什么状态，计算其效率c ；
(3)画出满足要求的基极偏置回路。
解：(1)
C 点横坐标： V 4532122CEmin cm C =+?=+=U U U B 点横坐标：
θcos cm CC B U U U -=，
6
1
305.0cos im BB D
=-=-=U U U θ V 5.206
1
2124B
=?
-=U
A 点坐标： A(3， %
(2) 临界状态
W 4215.12)(2
1
1cm cm 0
==θαI U P W 238.17)(0cm CC dc
==θαI U P
%72dc
c
==
P P η
(3)
2-6. (1) 以图2-1-5中临界工作状态的动态线A 2B 2C 2为
基准，若输入回路的偏置U BB 增大或减小(U im 、U CC 、R P 不变)，试分析动态线随之变化的情况；指出对应工作状态的变化；画出对应的i c 波形，给出基极调制特性的规律。(2) 仍以图2-1-5中临界工作状态的动态线A 2B 2C 2为基准，若输出回路的直流电压U CC 增大或减小(U im 、U BB 、R P 不变)，试分析动态线随之变化的情况；指出对应工作状态的变化；画出对应的i c 波形，给出集电极调制特性的规律。
2-7. 谐振功率放大器工作于临界状态，U CC =25V ，U cm =22V ，输出功率P 0=5W ，集电极效率c
=50%，输出
匹配网络效率
L =。如题图所示。求：
题2-7图
`
(1)电源直流功率P dc ；
(2)直流电流I c0； (3)基波分量I c1；
(4)集电极阻抗R P 及负载功率P L 。 解：(1) W 105
.05
c
dc ==
=
ηP P (2)
A 4.0CC
dc
c0==
U P I
(3) A 45.02cm CC
c0c c1==
U U I I η (4)
Ω==
4.48c1
cm
P I U R ， W 5.4L 0L ==ηP P
2-8. 试画出一高频功率放大器的实际线路。要求： ：
(1)采用NPN 型晶体管，发射极直接接地；
(2)集电极采用并馈，与天线用T 型匹配网络连接； (3)基极用串馈，自偏压，与前级互感耦合。 解：
2-9. 如题图所示的两个功放电路。(1)说明各元件的作用；(2)画出交流等效电路。
(a)
(b)
"
题2-9图
解：（1）(a)图中：
C隔直通交，使交流信号进入晶体
b
管；
C对高频呈现低阻，近似短路，作高频旁路阻抗；
e
C隔直通交，使交流信号进入LC回路；C对高低频均c
呈现高阻，用作谐振回路电容；RFC1与RFC2对交流
呈现高阻，对直流呈现低阻，RFC1提供零偏，RFC2
保证只有直流进入
U。
cc
(b)图的元器件与（a）图元器件的作用类似。
（2）(a)图的交流等效电路如下：
(b)图的交流等效电路如下：
2-10. 改正题图线路中的错误，要求不得改变馈电形式，公用一个电源，重新画出正确线路。
?
题2-10图
解：更正如图所示：
2-11. Ge/Si HBT器件是近几年出现的高频晶体管，其特征频率f T高，且噪声特性好。题图为650MHz (Ge/Si HBT )E类功放，图中电容C P由晶体管结电容构成。
题2-11图
(1)输入匹配网络和输出匹配网络各采用什么形式电路，各有哪些元件组成；
(2)基极、集电极各采用什么馈电形式，由哪些支路和元件构成；
&
(3)简述此电路E类功放的工作原理。
解：(1) 输入匹配网络为T型：15nH、15nH电感和电容；
输出匹配网络为L型：Cp、30nH、35nH电感、电容。
(2) 基极并馈、集电极串馈。
(3) 略。
2-12. 试证明题图所示电路中，传输线变压器的阻抗变换关系。
(a)
(b)
题2-12图
证略
—
2-13. 试画出n个1:1传输线变压器和短路线组成，阻
抗变换比为2
n 传输线变压器的连接网络，并证明：
(1):1
Z c=(n+1)R L，R i=(n+1)2R L。
解：该网络如下图所示：
设输入信号电压为u i ，电流为i i ，负载电压为u L ，电流为i L ， ∵ n n 21i u u u u u '++++= 又 u u u u u ='====n
n 21 ∴u n u )1(i
+= ∵u u u u u ='=='='=n 21
L
∴i L
1
1
u n u +=
∵n
n 21L
i i i i i
'++++= 又∵i n n 221
1
i i i i i i i
='==='=='= ∴i L
)1(i n i +=
∴i 2i i 2i i
L L
L )
1(1)1(1)1(11R n i u n i n u n i u R +=+=++==
L L i c
)1(R n R R Z
+==
2-14. 同相功率合成器电路如题图所示。试分析T r 1、T r 2、T r 3、T r 4、T r 5、T r 6各个传输线的功能和作用。
题2-14图
解：T r1是同相功率分配器，将C端的功率平均分给B、D端；
T r6是同相功率合成器，将A'、B'的功率在C'端合成；
T r2、T r3是4﹕1阻抗变换器，完成阻抗匹配；
T r4、T r5是1﹕4阻抗变换器，完成阻抗匹配。