模拟电子技术基础学习指导与习题解答(谢红主编)第五章 思考题

第五章思考题与习题解答
5-1 什么是功率放大电路?对功率放大电路有哪些特殊要求?
解以输出功率为主的放大电路称功率放大电路。

对功率放大电路有四点要求：
①输出功率要足够大，输出电阻越小越好。

所谓足够大的功率是指能带动负载作功的功率。

输出电阻越小，带负载能力越强。

②效率高。

也就是说，在电源电压一定的情况下，输出功率要大，而管耗要小。

③非线性失真小。

④有过载保护措施。

这是一种防止过载时由于大电流导致烧管的安全措施。

一般是设计保护电路。

5-2 什么是交越失真?它是怎么产生的?用什么方法消除它?
解交越失真是指在正弦波形的正、负半周交界处出现台阶现象的失真情况。

其原因是晶体管存在死区电压，它的特性为非线性特性，因此交越失真属于非线性失真。

克服的办法是加小偏置，使在无信号输入时，小偏置电压等于晶体管的死区电压(或开启电压)，一旦有信号加入，晶体管立刻进入线性工作区，这样就不会出现交越失真了。

5-3 功率放大电路按工作状态不同可分为哪三种?它们各有什么优缺点?
解功率放大电路按工作状态不同可分为甲类、乙类、甲乙类三种。

甲类的最大优点是在信号周期内不失真。

缺点是效率低，在不加信号时也消耗能量，而且静态管耗最大，严重抑制了效率的提高。

乙类的优点是效率高。

静态时管耗为零。

缺点是有削半波失真，只能输出半个周期。

甲乙类是介乎于甲类和乙类两种工作状态之间的一种，其效率比较高，失真情况介乎于以上二者之间，是一种经常采用的工作状态。

※※5-4 甲乙二人在讨论功率放大电路的供电问题时，甲认为从能量守恒的概念出发，当输出功率大时，电源给出的电流理应增加；乙则认为只要输出幅度不失真，电流应在静态值附近上下波动，不管输出幅度大小，其平均值应不变。

你同意哪一种观点?
解对于甲类功放，乙说得对。

因为此时。

而对于乙类功放，甲说得对。

因为此时。

两种功放均符合能量守恒。

π
※※5-5 甲乙二人在讨论功率放大管的发热问题时，甲认为当输出功率最大时管子最热，因为电流消耗大；乙则认为此时最冷，因损耗在管子中的功率已经都转换成输出功率。

你同意哪一观点?
解对于甲类功放，乙说得对。

因为
当电源一定，即P输出功率P管耗P管子冷下来。

而对于乙类功放，V一定，o 增大时，T减小，
甲、乙二人说得都不对。

5-7 如图题5-7(a)所示为直接耦合功率放大电路，若V2、V3的饱和压降UCES=3 V，试求：
(1)负载RL所得到的最大不失真功率Pom;
(2)电路的实际效率；
(3)晶体管V2、V3的最大管耗及所承受的最大反向电压(耐压)；
※(4)若输入信号波形如图题5-7(b)所示，试在该图上画出对应的ic2、ic3和Uo 的波形。

图题5-7
(a)电路；(b)答案图
目的讨论OCL功放的工作原理，并求其性能参数。

分析这是两级放大电路，第一级由NPN管V1构成工作点稳定的共射放大电路，R1、R2、V4、V5作为V1管的集电极负载，相当于Rc；第二级由V2与V3构成OCL功放电路，R2、V4、V5串联支路两端的电压作为功放级的小偏置电压，是为了防止输出波形出现交越失真的。

由于第一级位于功放级之前，它将输入信号Ui放大并反相后再去推动功放级，因此也把它称作推动级；又因为功放级一般为末级，直接带负载，V1级就处在它前面，所以又称末前级(或前置级)。

解 (1)用公式求Pom：
(2)求实际效率实有两种方法。

法一：实理
法二：由定义式
其中
则实=58.6×100%≈58.1%
可见，两种方法所得到结果很近似，均有效。

(3)用公式计算管耗的最大值。

为了选管时留有充分的余地，公式中的Pom要用理想值代入
理
耐压
(4)当Ui为正半周时，经V1级放大并反相，在V1集电极出现负半周，V2、V3管的基极均为负，则V2管截止，V3管导通，ic2=0,ic3为正半周波形，OCL功放不反相，因此Uo也是负半周。

当Ui为负半周时，则情况相反，V2管导通，ic2>0，有输出，而V3管截止，
ic3=0无输出，Uo为正半周。

比较Ui与Uo波形，Uo为反相并放大了的正弦波。

ic2、ic3、Uo波形画在图题5-7(b)中。

图题5-8
※5-8 功放电路如图题5-8所示。

试回答以下问题：
(1)为使输出最大幅值正、负对称，静态时A点电位应为多大?若不满足时，应调节哪个元件?
(2)若晶体管V3、V5的UCES均为3 V，求电路的最大不失真输出功率Pom及效率；
(3)晶体管V3、V5的最大管耗PTm。

目的分析计算准OTL功放。

分析图题5-8由两级构成，第一级由V1(NPN)管构成共射电路，它的Rc由R1、V0、RW构成；第二级是准OTL功放，由V2与V3构成NPN型复合管，V4与V5构成PNP型复合管，V3与V5为同类型(均为NPN)的输出管，因此称“准”。

OTL与OCL功放的差别：在OCL
的基础上，在输出端加一个大电容C，称输出电容，并将双电源改为单电源供电。

电容器是贮能元件，充电后可代替负电源使用。

在计算性能参数时，与计算OCL功放的公式一样，只是把其中的VCC处改为VCC即可。

OTL功放的局限性是不宜集成化。

1
2
图题5-9
解 (1)静态下，
若不满足时，可调节R1值使之满足。

因此
102
理)
※5-9 电路如图题5-9所示。

设功率管V1、V2的饱和压降UCES=3 V，用电压表测得负载RL上的电压Uo=4 V(有效值)，试求负载上得到的功率Po、实际效率
实各为多少?
目的用有效值计算OCL功放的性能参数。

解输出功率Po：
2Uo42
额定功率
因此
5-10 如图题5-10所示电路，V1,V2为对称管，其饱和压降UCES均为1 V。

试回答下列问题：
(1)设最大输出功率Pom=4 W，求电源电压CC。

(2)RW1、RW2为两个可调节的电位器，当输出波形出现交越失真时，应调节是增加还是减少；定性地画出具有交越失真的输出波形；产生交越失真的原因是；静态下，欲使A点的电位UA=0 V，应调节元件。

图题5-10
目的反算OCL功放的电路参数，并调节交越失真和中点电位。

解这是一个典型的OCL功放电路。

(1)已知输出功率，求电源电压的大小：
，增加，，晶体管的非线性特性，RW1。

图题5-11 电路与答案
5-11 OCL互补电路如图题5-11所示。

(1)在图中标明管的导电类型；
(2)将该电路改接成OTL电路，试画出电路图。

目的填图练习。

解 (1)答案已标在图题5-11中，V1与V3构成NPN型复合管，V2与V4构成PNP型复合管。

注意V4管不能用NPN型，因为在已知条件中指明是OCL互补电路，而不是准OCL。

(2)将图题5-11中的处接地，并在输出端加一个大电容C，极性为左正右负，就改成了OTL电路。

5-13 手册中所给出的功率管最大集电极损耗Pcm是否绝对不能超过?如果可以的话，那么在什么条件下可以超过?
解 Pcm是表征管子温升的一个参数，如果在散热好的条件下也可以不烧管。

※5-14 功率管和散热片的接触面是光滑一些好还是粗糙一些好?是紧一些好还是松一些好?散热片是垂直放好还是水平放好?是涂成黑色好还是涂成白色好?回答时要说明理由。

解功率管和散热片的接触面粗糙一些好，增加散热面积，有利于散热。

它们之间接触紧一些有利于散热。

散热片垂直放比水平放更有利于散热。

涂白色比涂黑色更有利于散热，因为白色是散热的，黑色是吸热的。