高频电子线路第三章习题答案
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__________________________________________________ 习 题
3.1 高频功率放大器的主要作用是什么?应对它提出哪些主要要求?
答:高频功率放大器的主要作用是放大高频信号或高频已调波信号,将直流电能转换成交流输出功率。要求具有高效率和高功率输出。
3.2 为什么丙类谐振功率放大器要采用谐振回路作负载?若回路失谐将产生什么结果?若采用纯电阻负载又将产生什么结果?
答:因为丙类谐振功率放大器的集电极电流ic为电流脉冲,负载必须具有滤波功能,否则不能获得正弦波输出。若回路失谐集电极管耗增大,功率管有损坏的危险。若采用纯电阻负载则没有连续的正弦波输出。
3.3 高频功放的欠压、临界和过压状态是如何区分的?各有什么特点?
答:根据集电极是否进入饱和区来区分,当集电极最大点电流在临界线右方时高频功放工作于欠压状态,在临界线上时高频功放工作临界状态,在临界线左方时高频功放工作于过压状态。
欠压状态的功率和效率都比较低,集电极耗散功率也较大,输出电压随负载阻抗变化而变化,较少使用,但基极调幅时要使用欠压状态。
临界状态输出功率大,管子损耗小,放大器的效率也较高。
过压状态下,负载阻抗变化时,输出电压比较平稳且幅值较大,在弱过压时,效率可达最高,但输出功率有所下降,发射机的中间级、集电极调幅级常采用过压状态。
3.4 分析下列各种功放的工作状态应如何选择? __________________________________________________
__________________________________________________ (1) 利用功放进行振幅调制时,当调制的音频信号加到基极或集电极时,如何选择功放的工作状态?
(2) 利用功放放大振幅调制信号时,应如何选择功放的工作状态?
(3) 利用功放放大等幅度信号时,应如何选择功放的工作状态?
答:(1) 当调制的音频信号加到基极时,选择欠压状态;加到集电极时,选择过压状态。
(2) 放大振幅调制信号时,选择欠压状态。、
(3) 放大等幅度信号时,选择临界状态。
3.5 两个参数完全相同的谐振功放,输出功率Po分别为1W和0.6W,为了增大输出功率,将VCC提高。结果发现前者输出功率无明显加大,后者输出功率明显增大,试分析原因。若要增大前者的输出功率,应采取什么措施?
答:前者工作于欠压状态,故输出功率基本不随VCC变化;而后者工作于过压状态,输出功率随VCC明显变化。在欠压状态,要增大功放的输出功率,可以适当增大负载或增大输入信号。
3.6 一谐振功放,原工作于临界状态,后来发现Po明显下降,C反而增加,但VCC、Ucm和uBEmax均未改变(改为:VCC和uBEmax均未改变,而Ucm基本不变(因为即使Ucm变化很小,工作状态也可能改变,如果Ucm不变,则Uce不变,故工作状态不应改变)),问此时功放工作于什么状态?导通角增大还是减小?并分析性能变化的原因。
答:工作于过压状态(由于Ucm基本不变,故功率减小时,只可能负载增大,此时导通角不变);导通角不变
3.7 某谐振功率放大器,工作频率f =520MHz,输出功率Po=60W,VCC=12.5V。(1) 当C=60%时,试计算管耗PC和平均分量c0I的值;(2) 若保持Po不变,将C提高到80%,试问管耗PC减小多少?
解:(1) 当C=60%时,
WPPCD1006.0600
WPPPDC40601000
AVPICCDC85.121000
(2) 若保持Po不变,将C提高到80%
WPPCD758.0600
WPPPDC1560750
3.8 谐振功率放大器电路如图3.1(c)所示,晶体管的理想化转移特性如题3.8图所示。已知:BB0.2VV,i1.1cos()utV,回路调谐在输入信号频率上,试在转移特性上画出输入电压和集电极电流波形,并求出电流导通角及c0I、c1mI、c2mI的大小。 __________________________________________________
__________________________________________________ 0uBE/V0.20.40.60.80.61.2iC/A
解:由VtuVuiBBBEcos1.12.0,可作出它的波形如图(2)所示。
根据uBE及转移特性,在图中可作出iC的波形如题图3.8(s)。由于t=0时,
BEBEmax(0.21.1)=1.3,uuVV则
max0.7CiA。
因为()cosimBEonBBUUV,所以
BE(on)BBim0.60.2cos0.364,1.1UVU则得
69
由于0(69)0.249,1(69)0.432,2(69)0.269,则
00max11max22max(69)0.2490.70.174(69)0.4320.70.302(69)0.2690.70.188cCcmCcmCIiAIiAIiA
3.9 谐振功率放大器工作在欠压区,要求输出功率Po=5W。已知VCC=24V,VBB= VBZ,Re=53,设集电极电流为余弦脉冲,即
0u00utcosiiiiCmax C
试求电源供给功率PD,集电极效率C。
解:90,5.0319.010,
ARPIIRPemcemc434.0535222101201
AIimcC868.05.0434.011max
AiICC277.0319.0868.00max0
WIVPCCCD65.6277.0240
%7565.650DCPP 题3.8图
题3.8(s)图 __________________________________________________
__________________________________________________ 3.10 已知集电极电流余弦脉冲max100mACi,试求通角120,70时集电极电流的直流分量0cI和基波分量1cmI;若CC0.95cmUV,求出两种情况下放大器的效率各为多少?
[解] (1) 120,0()0.406,1()0.536
%7.6295.0406.0536.021)()(216.53100536.0,6.40100406.00110cccmcmccVUmAImAI
(2) 70,0()0.253,1()0.436
010.25310025.3mA,0.43610043.6mA10.4360.9581.9%20.253ccmcII
3.11 已知谐振功率放大器的CC24VV,C0250mAI,5WoP,cmCC0.9UV,试求该放大器的DP、CP、C以及c1mI、maxCi、。
解: 00.25246WDCCCPIV
1651W583.3%62250.463A0.924CDooCDocmcmPPPPPPIU
11()220.8331.85,.50?09CCCcmVgU
0max00.251.37()0.183CCIiA
3.12 试画一高频功率放大器的实际电路,要求:
(1) 采用PNP型晶体管,发射极直接接地;
(2) 集电极并联馈电,与谐振回路抽头连接;
(3) 基极串联馈电,自偏压,与前级互感耦合。
解:(略)
3.13 谐振功率放大器电路如题3.13图所示,试从馈电方式,基极偏置和滤波匹配网络等方面,分析这些电路的特点。 __________________________________________________
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解:(a) 1V、2V集电极均采用串联馈电方式,基极采用自给偏压电路,1V利用高频扼圈中固有直流电阻来获得反向偏置电压,而2V利用BR获得反向偏置电压。输入端采用L型滤波匹配网络,输出端采用型滤波匹配网络。
(b) 集电极采用并联馈电方式,基极采用自给偏压电路,由高频扼流圈BL中的直流电阻产生很小的负偏压,输出端由23LC,345CCC构成L型和T型滤波匹配网络,调节34CC和5C使得外接50欧负载电阻在工作频率上变换为放大器所要求的匹配电阻,输入端由1C、2C、1L、6C构成T和L型滤波匹配网络, 1C用来调匹配,2C用来调谐振。
3.14 某谐振功率放大器输出电路的交流通路如图T3.3所示。工作频率为2 MHz,已知天线等效电容CA=500pF,等效电阻8Ar,若放大器要求80eR,求L和C。
LCACRerA
解:先将L、AC等效为电感AL,则AL、C组成L形网络,如题3.14(s)图所示。由图可得 题3.13图
题3.14图
LACRerA__________________________________________________
__________________________________________________ 801138eeARQr
由图又可得/eAAQLr,所以可得
6622122626381.91101.91μH2π2101111.91μH12.122μH311298710F2987pF(2π210)2.12210eAAAAeAQrLHLLQCL
因为1AALLC,所以
6262126111.9110(2π210)5001014.5910H14.59μHAALLC
3.15 一谐振功率放大器,要求工作在临界状态。已知CC20VV,o0.5WP,L50R,集电极电压利用系数为0.95,工作频率为10 MHz。用L型网络作为输出滤波匹配网络,试计算该网络的元件值。
解:放大器工作在临界状态要求谐振阻抗eR等于
22(0.9520)361220.5cmeoURP
由于eR>LR,需采用低阻变高阻网络,所以
6622122626361112.494502.494501.986101.986μH2π10101111.98612.31μH2.4941111010F110pF(2π1010)2.3110eeLeLeRQRQRLHLLHQCL
3.16 已知实际负载50LR,谐振功率放大器要求的最佳负载电阻121eR,工作频率30MHzf,试计算题3.16图所示型输出滤波匹配网络的元件值,取中间变换阻抗2LR。