第九章 功率放大电路
本章内容简介
(一) 目标：向L R （扬声器的音圈、电动机绕组、CRT 等）提供一定大小的可控功率
(二) 侧重点不同：侧重研究L R 上的功率O P ，而不是o O I V ,
(三) 深入研究：在后续课程《电力电子技术》、《高频电子线路》
(四) 主要内容
? 一般问题、特点、分类；
? O P 、效率、非线性失真（三者之间的矛盾）；
? 互补对称、乙类功放（原理）；
? 集成功放；
? 散热问题、功率BJT 、VMOS 管
(五)学习目标
?
熟练掌握如何解决输出功率、效率和非线性失真三者之间的矛盾； ?
要熟练掌握乙类互补对称功率放大电路的组成、分析计算和功率BJT 的选择； ?
正确理解甲乙类互补对称功放电路的工作原理及计算； ?
了解各种功率器件及散热问题；（选讲内容） ? 了解集成功率放大器的使用。（选讲内容）
(六)参考资料说明：
? 清华大学 童诗白 主编《模拟电子技术基础》有关章节
? 高文焕、刘润生编《电子线路基础》
? 王小海编 《集成电子技术教程》
? 王远编 《模拟电子技术基础学习指导书》
? 陈大钦编 《模拟电子技术基础问答、例题、试题》
5.1 功率放大电路的一般问题（1学时）
主要内容:
本节主要定义了功率放大电路并做了分类。
基本要求：
正确理解功率放大电路的定义及种类。
教学要点：
1.功率放大电路的定义
功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。它一般直接驱动负载，带负载能力要强。
2.功率放大电路与电压放大电路的区别
(1).本质相同
电压放大电路或电流放大电路：主要用于增强电压幅度或电流幅度。
功率放大电路: 主要输出较大的功率。
但无论哪种放大电路，在负载上都同时存在输出电压、电流和功率，从能量控制的观点来看，放大电路实质上都是能量转换电路。
因此，功率放大电路和电压放大电路没有本质的区别。称呼上的区别只不过是强调的输出量不同而已。
(2). 任务不同
电压放大电路：主要任务是使负载得到不失真的电压信号。输出的功率并不一定大。
在小信号状态下工作.
功率放大电路：主要任务是使负载得到不失真（或失真较小）的输出功率。
在大信号状态下工作。
(3).指标不同
电压放大电路：主要指标是电压增益、输入和输出阻抗.
功率放大电路：主要指标是功率、效率、非线性失真。
(4).研究方法不同
电压放大电路：图解法、等效电路法
功率放大电路：图解法
总结板书如下：
电压放大电路 功率放大电路
(1)本质相同 能量转换 能量转换
(2)任务不同 不失真的输出电压 不失真（或失真较小）的输出功率
(3)指标不同 电压增益、输入和输出阻抗 功率、效率、非线性失真
(4)研究方法不同 图解法、等效电路法 图解法
3.功率放大电路的特殊问题
(1)功率要大：为了获得大的功率输出，要求功放管的电压和电流都有足够大的输出幅度，因此管子往往在接近极限运用状态下工作。
o o O I V P ?=
（2）效率要高：所谓效率就是负载得到的有用信号功率和电源供给的直流功率的比值。它代表了电路将电源直流能量转换为输出交流能量的能力.
v O P P /=η
（3）失真要小：功率放大电路是在大信号下工作，所以不可避免地会产生非线性失真，这就使输出功率和非线性失真成为一对主要矛盾。
在不同场合下，对非线性失真的要求不同，例如，在测量系统和电声设备中，这个问题显得重要，而在工业控制系统等场合中，则以输出功率为主要目的，对非线性失真的要求就降为次要问题了。
（4）散热要好：在功率放大电路中，有相当大的功率消耗在管子的集电结上，使结温和管壳温度升高。为了充分利用允许的管耗而使管子输出足够大的功率，放大器件的散热就成为一个重要问题。
4．放大电路的工作状态分类
根据放大电路中三极管在输入正弦信号的一个周期内的导通情况，可将放大电路分为下列三种工作状态：
（1）甲类放大
在输入正弦信号的一个周期内三极管都导通，都有电流流过三极管。这种工作方式称为甲类放大。
或称A 类放大。此时整个周期都有0>C i ，功率管的导电角θ= 2π。
（2）乙类放大（B 类放大）
在输入正弦信号的一个周期内，只有半个周期三极管导通。称为乙类放大。如图2所示，此时功率管的导电角θ=π。
（3）甲乙类放大（AB 类放大）
在输入正弦信号的一个周期内，有半个周期以上三极管是导通的。称为甲乙类放大。如图3所示，此时功率管的导电角θ满足：π< θ < 2π。
（3）丙类放大（c 类放大）
功率管的导电角小于半个周期，即0< θ < π
5．提高效率的主要途径
（1） 效率η是负载得到的有用信号功率（即输出功率Po ）和电源供给的直流功
率（PV ）的比值。
v O P P /=η
T O v P P P +=
要提高效率，就应消耗在晶体管上的功率P T ,将电源供给的功率大部分转化为有用的信号输出功率。
（2） 在甲类放大电路中，为使信号不失真，需设置合适的静态工作点，保证在输入正弦信号的一个周期内，都有电流流过三极管。
当有信号输入时，电源供给的功率一部分转化为有用的输出功率，另一部分则消耗在管子（和电阻）上，并转化为热量的形式耗散出去，称为管耗。
甲类放大电路的效率是较低的，可以证明，即使在理想情况下，甲类放大
电路的效率最高也只能达到50%。
（3） 提高效率的主要途径是减小静态电流从而减少管耗。
静态电流是造成管耗的主要因素，因此如果把静态工作点Q 向下移动，使
信号等于零时电源输出的功率也等于零（或很小），信号增大时电源供给的功率也随之增大，这样电源供给功率及管耗都随着输出功率的大小而变，也就改变了甲类放大时效率低的状况。实现上述设想的电路有乙类和甲乙类放大。
乙类和甲乙类放大主要用于功率放大电路中。虽然减小了静态功耗，提高了效率，但都出现了严重的波形失真，因此，既要保持静态时管耗小，又要使失真不太严重，这就需要在电路结构上采取措施。
5.2 乙类互补对称功放的组成原理（2学时）
主要内容:
本节主要介绍了乙类互补对称电路工作原理。
基本要求：
要熟练掌握乙类互补对称功率放大电路的组成、分析计算和功率BJT的选择。
教学要点：
1.乙类互补对称电路
(1)电路组成:
互补对称电路如图1所示。
图1 两个射级输出器组成的互补对称电路
该电路是由两个射极输出器组成的。图中,T1和T2分别为NPN型管和PNP型管，两管的基极和发射极相互连接在一起，信号从基极输入，从射极输出，RL为负载。
(2)工作原理:
(a) 乙类放大电路:由于该电路无基极偏置，所以vBE1 = vBE2 = vi 。当vi =0时，T1、T2均处于截止状态，所以该电路为乙类放大电路。
(b) 互补电路:考虑到BJT发射结处于正向偏置时才导电，因此当信号处于正半周时，vBE1 = vBE2 >0 ，则T2截止，T1承担放大任务，有电流通过负载RL；
这样，一个在正半周工作，而另一个在负半周工作，两个管子互补对方的不足，从而在负载上得到一个完整的波形，称为互补电路。互补电路解决了乙类放大电路中效率与失真的矛盾。
(c)互补对称(OCL)电路: 为了使负载上得到的波形正、负半周大小相同，还要求两个管子的特性必须完全一致，即工作性能对称。所以图1所示电路通常称为乙类互补对称电路。
双电源乙类互补对称电路又称为OCL电路。
图2乙类互补对称功放的工作原理
2. 乙类互补对称功放的图解分析
功率放大电路的分析任务是求解最大输出功率、效率及三极管的工作参数等。
分析的关键是vo的变化范围。
在分析方法上，通常采用图解法，这是因为BJT处于大信号下工作.
图3（a）表示在vi为正半周时T1的工作情况。
图中假定，只要vBE1= vi >0，T1就开始导电，则在一周期内T1导电时间约为半周期。随着vi的增大，工作点沿着负载线上移，则io = iC1增大，vo 也增大，当工作点上移到图中A点时，vCE1 =VCES ，已到输出特性的饱和区，此时输出电压达到最大不失真幅值 Vomax 。
（a）T1管的工作情况
图3 乙类互补对称功放的图解分析
根据上述图解分析，可得输出电压的幅值为
Vom = IomRL = VCC - VCE1
其最大值为
Vommax= VCC - VCES 。
T2管的工作情况和T1相似，只是在信号的负半周导电。
两管的工作情况：
为了便于分析两管的工作情况，将T2的特性曲线倒置在T1的右下方，并令二者在Q点，即vCE = VCC处重合，形成T1和T2的所谓合成曲线，如图3(b)所示。这时负载线通过VCC点形成一条斜线，其斜率为 -1/RL。
显然，允许的io的最大变化范围为2Iom，
vo的变化范围为2Vom=2IomRL=2（VCC-VCES）。
若忽略管子的饱和压降VCES ，则Vommax ≈ 2VCC 。
根据以上分析，不难求出工作在乙类的互补对称电路的输出功率、管耗、直流电源供给的功率和效率。
3．功放的最大输出功率
(1) 输出功率的一般表示式
输出功率是输出电压有效值Vo和输出电流有效值Io的乘积（也常用管子中变化电压、变化电流有效值的乘积表示）。所以
(2)最大输出功率的表达式
乙类互补对称电路中的T1、T2可以看成共集状态（射极输出器），即
AV ?1。所以当输入信号足够大，使Vim = Vommax = VCC- VCES ? VCC时，可获得最大输出功率，即
4．乙类互补对称功放的管耗
考虑到T1和T2在一个信号周期内各导电约180°，且通过两管的电流和两管两端的电压vCE在数值上都分别相等（只是在时间上错开了半个周期）。因此，为求出总管耗，只需先求出单管的损耗就行了。设输出电压为vo = Vomsinwt ，则T1的管耗为
而两管的管耗为
5．乙类互补对称功放的效率
效率就是负载得到的有用信号功率和电源供给的直流功率的比值。为了计算效率，必须先分析直流电源供给的功率PV ，它包括负载得到的信号功率和T1、T2消耗的功率两部分，即
当输出电压幅值达到最大，即Vom = VCC时，则得电源供给的最大功率为
所以，一般情况下效率为
当Vom VCC时，则
6.最大管耗与最大输出功率的关系
工作在乙类的基本互补对称电路，在静态时，管子几乎不取电流，管耗接近于零，因此，当输入信号较小时，输出功率较小，管耗也小，这是容易理解的；但能否认为，当输入信号愈大，输出功率也愈大，管耗就愈大呢？答案是否定的。那么，最大管耗发生在什么情况下呢？
由管耗表达式
可知管耗PT1是输出电压幅值Vom的函数，因此，可以用求极值的方法来求解。
有:
令，则
故 Vom = 2VCC /p ? 0.6 VCC
此时最大管耗为
为了便于选择功放管，常将最大管耗与功放电路的最大输出功率联系起来。
由最大输出功率表达式
可得每管的最大管耗和最大输出功率之间具有如下的关系
上式常用来作为乙类互补对称电路选择管子的依据，它说明，如果要求输出功率为10W，则只要用两个额定管耗大于2W的管子就可以了。当然，在实际选管子时，还应留有充分的安全余量，因为上面的计算是在理想情况下进行的。
为了加深印象，可以通过Po、PT1和PV与Vom/VCC的关系曲线（如图1所示）观察它们的变化规律。图中用Vom / VCC表示的自变量作为横坐标，纵坐标分别用相对
值表示。
图1
7．功率BJT的选择
在功率放大电路中，为了输出较大的信号功率，管子承受的电压要高，通过的电流要大，功率管损坏的可能性也就比较大，所以功率管的参数选择不容忽视。选择时一般应考虑BJT的三个极限参数，即集电极最大允许功率损耗PCM ，集电极最大允许电流ICM和集电极-发射极间的反向击穿电压V(BR)CEO 。
由前面知识点的分析可知，若想得到最大输出功率，又要使功率BJT安全工作，BJT的参数必须满足下列条件：
（1）每只BJT的最大管耗PT1max≧0.2 Pomax
（2）通过BJT的最大集电极电流为Icm ≧Voc/ RL
（3）考虑到当T2导通时，-v CE2 =V CES≈ 0 ，此时vCE1具有最大值，且等于2V CC，因此，应选用反向击穿电压| V(BR)CEO | > 2VCC的管子。
注意，在实际选择管子时，其极限参数还要留有充分的余地。
5.3 甲乙类互补对称功率放大电路（2学时）
主要内容:
本节主要介绍了甲乙类互补对称电路工作原理。
基本要求：
要熟练掌握甲乙类互补对称功率放大电路的组成、分析计算。
教学要点：
5.3.1甲乙类双电源互补对称功率放大电路
1．乙类互补对称功率放大电路的交越失真
理想情况下，乙类互补对称电路的输出没有失真。
实际的乙类互补对称电路（图1），由于没有直流偏置，只有当当输入信号vi大于管子的门坎电压（NPN硅管约为0.6V，PNP锗管约为0.2V）时，管子才能导通。当输入信号vi低于这个数值时，T1和T2都截止，ic1和ic2基本为零，负载RL上无电流通过，出现一段死区，如图1所示。这种现象称为交越失真。
图1 乙类互补对称功率放大电路的交越失真
2．甲乙类双电源互补对称电路
2．1基本电路
为了克服乙类互补对称电路的交越失真，需要给电路设置偏置，使之工作在甲乙类状态。如图2所示。
图2 甲乙类双电源互补对称电路
图中：
T3组成前置放大级（注意，图中未画出T3的偏置电路），给功放级提供足够的偏置电流。
T1和T2组成互补对称输出级。
静态时，在D1、D2上产生的压降为T1、T2提供了一个适当的偏压，使之处于微导通状态，工作在甲乙类。这样，即使vi很小（D1和D2的交流电阻也小），基本上可线性地进行放大。
上述偏置方法的缺点：偏置电压不易调整，改进方法可采用VBE扩展电路。
2．2 VBE扩展电路
VBE扩展电路如图3所示
图3 VBE扩展电路
图中，流入T4的基极电流远小于流过R1、R2的电流，则由图可求出
VCE4=VBE4（R1+R2）/R2
由于VBE4基本为一固定值（硅管约为0.6~0.7V），只要适当调节R1、R2的比值，就可改变T1、T2的偏压VCE4值。
Vce4就是T1、T2的偏置电压
这种电路称为VBE扩展电路
3．甲乙类单电源互补对称电路
3．1 电路组成
甲乙类单电源互补对称电路如图4所示。
图4 甲乙类单电源互补对称电路
图中：
T3组成前置放大级，
T2和T1组成互补对称电路输出级。
3．2 工作原理
在vi =0时，调节R1、R2，就可使IC3 、VB2和VB1达到所需大小，给T2和T1提供一个合适的偏置，从而使K点电位VK= VC= VCC/2 。
vi≠0时，在信号的负半周，T1导电，有电流通过负载RL，同时向C充电；
在信号的正半周，T2导电，则已充电的电容C起着双电源互补对称电路中电源-VCC的作用，通过负载RL放电。只要选择时间常数RLC足够大（比信号的最长周期还大得多），就可以认为用电容C和一个电源VCC可代替原来的+ VCC和-VCC两个电源的作用。
3．3 分析计算：
采用一个电源的互补对称电路，由于每个管子的工作电压不是原来的VCC，而是VCC /2，即输出电压幅值Vom最大也只能达到约VCC /2，所以前面导出的计算Po、PT、和PV的最大值公式，必须加以修正才能使用。修正的方法也很简单，只要以
Vcc/2代替原来的公式中的VCC即可。
4．自举电路
4．1单电源互补对称电路存在的问题
图5 单电源互补对称电路
单电源互补对称电路解决了工作点的偏置和稳定问题。
但输出电压幅值达不到Vom= VCC/2。现分析如下：
（1）理想情况
当vi为负半周最大值时，iC3最小，vB1接近于+VCC，此时希望T1在接近饱和状态工作，即vCE1= VCES，故K点电位vK=+VCC -VCES≈VCC。
当vi为正半周最大值时，T1截止，T2接近饱和导电，vK= VCES≈0。因此，负载RL两端得到的交流输出电压幅值Vom= VCC/2。
（2）实际情况
当vi为负半周时，T1导电，因而iB1增加，由于Rc3上的压降和vBE1的存在，当K点电位向+VCC接近时，T1的基流将受限制而不能增加很多，因而也就限制了T1输向负载的电流，使RL两端得不到足够的电压变化量，致使Vom明显小于VCC/2。4．2 自举电路
（1）电路
解决上述矛盾方法是如果把图1中D点电位升高，使VD >+VCC，例如将图中D点与+VCC的连线切断，VD由另一电源供给，则问题即可以得到解决。通常的办法是在电
路中引入R3、C3等元件组成的所谓自举电路，如图6所示。
图6 有自举电路单电源互补对称电路
（2）工作原理
在图6中，当vi =0时，v D= VD= VCC-Ic3 R3 ，而vK= VK= VCC/2，因此电容T1两端电压被充电到VC3= VCC/2 - Ic3 R3。
当时间常数R3C3足够大时，vC3（电容C3两端电压）将基本为常数（vC3≈
VC3），不随vi而改变。这样，当vi为负时，T1导电，vK将由VCC/2向更正方向变化，考虑到vD= vC3+ vK= VC3+ vK ，显然，随着K点电位升高，D点电位vD也自动升高。因而，即使输出电压幅度升得很高，也有足够的电流iB1，使T1充分导电。这种工作方式称为自举，意思是电路本身把vD提高了。
本章小结
?功率放大电路是在大信号下工作，通常采用图解法进行分析。研究的重点是如何
在允许的失真情况下，尽可能提高输出功率和效率。
?与甲类功率放大电路相比，乙类互补对称功率放大电路的主要优点是效率高，在
理想情况下，其最大效率约为7.85%。
?为保证BJT安全工作，双电源互补对称电路工作在乙类时，器件的极限参数必须
满足：PCM＞PT1≈0.2 Pom，|V(BR)CEO|＞2VCC，ICM＞VCC/RL。
?由于BJT输入特性存在死区电压，工作在乙类的互补对称电路将出现交越失真，
克服交越失真的方法是采用甲乙类（接近乙类）互补对称电路。通常可利用二极管或VBE扩大电路进行偏置。
?在单电源互补对称电路中，计算输出功率、效率、管耗和电源供给的功率，可借
用双电源互补对称电路的计算公式，但要用VCC/2代替原公式中的VCC。
?在集成功放日益发展，并获得广泛应用的同时，大功率器件也发展迅速，主要有
达林顿管、功率VMOSFET和功率模块。为了保证器件的安全运行，可从功率管的散热、防止二次击穿、降低使用定额和保护措施等方面来考虑。
自测题：第220页起5.1.1; 5.2.1; 5.2.3; 5.3.2, 5.3.5; 5.3.6 5.4.1
第九章 功率放大电路 一、填空题： 1、功率放大器要求有足够的 、较高的 和较小的 。 2、互补对称式功率放大器要求两三极管特性 ，极性 。 3、甲乙类互补对称电路虽然效率降低了，但能有效克服 。 4、OCL 电路比OTL 电路多用了一路 ，省去了 。 5、乙类互补对称电路最高工作效率为 。 二、选择题： 1、已知电路如图P9.2所示，T 1和T 2管的饱和管压降│U C E S │＝3V ， V C C ＝15V ， R L ＝8Ω，。选择正确答案填入空内。 图P9.2 （1）电路中D 1和D 2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U E Q 。 A ．＞0V B ．＝0V C ．＜0V （3）最大输出功率P O M 。 A ．≈28W B ．＝18W C ．＝9W
（4）当输入为正弦波时，若R 1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D 1虚焊，则T 1管 。 A ．可能因功耗过大烧坏 B ．始终饱和 C ．始终截止 2、不属于功率放大电路所要求的是-------( ) A.足够的输出功率 B.较高的电压放大倍数 C.较高的功率 D.较小的非线性失真 3．带负载能力强的放大电路是---------( ) A.阻容耦合放大电路 B.差分放大电路 C.共发射极放大电路 D.射极输出器 4．最适宜作功放末极的电路是---------( ) A.甲类功率放大器 B.乙类功率放大器 C.甲乙类互补对称输出电路 D.OTL 电路 4．下列说法错误的是-------------( ) A.当甲类功放电路输出为零时，管子消耗的功率最大 B.乙类功放电路在输出功率最大时，管子消耗的功率最大 C.在输入电压为零时，甲乙类推挽功放电路所消耗的功率是两管子的静态电流和电源电压的乖积 D.OCL 乙类互补对称电路，其功放管的最大管耗出现输出电压幅度为 CC V π 2 的时侯 三、综合题： 1、在图9.3.1功放电路中，已知V CC =12V ，R L =8Ω。i u 为正弦电压，求： （1）在0) (=sat CE U 的情况下，负载上可能得到的最大输出功率； （2）每个管子的管耗CM P 至少应为多少？ （3）每个管子的耐压(BR)CEO U 至少应为多少？
第四章 高频功率放大器 4-1）若非线性特性用折线近似表示，如题图4-1所示，,/10,1V mA g V V bz ==偏压 ,2V V bb -=激励电压V U 2.5=。求电流i 的各个分量幅度.,,210I I I 若要加大1I ，应怎样改 动U V bb 和？ 【解】 （1） )cos (bz bb V wt U V g i -+= 当 ,,0Φ==wt i 即 0)cos (=-Φ+bz bb V U V g 故 ο 552.5) 2(1cos cos 11 =--=-=Φ--U V V bb bz 又 I i wt ==,0 故 mA I a I mA I a I mA I a I a I mA V V mA V U V g I m m m m bZ bb m 622273.0)55(05.822366.0)55(4.422201.0)55()(22)12.52(/10)(2211000=?===?===?==Φ==-+-?=-+=οοο （2）因m I a I )(11Φ= 要 ,1↑I 应 .,)(1↑↑Φm I a 要使,)(1↑Φa 在ο120<Φ时，应增加Φ，即减小b b V ；要使 ,↑m I 应增大U 。 4-2）题图4-2所示为晶体管转移特性，用它作二倍频器，为了使c i 中的二次谐波的成分最大，bb V 应如何选取？（bb V 是直流偏压，设U V bz ,均固定不变） 。 【解】 因 U V V bb bz -= ?cos 当ο 60=?时，二次谐波分量最大，而 ,2160cos = ο故有U V V bb bz -= 21，即
第八章功效率放大电路 一、判断题 在功率放大电路中，输出功率愈大，功放管的功耗愈大。（） × 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。（） √ 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。（） × 功率放大电路与电压放大电路的区别是前者比后者效率高 √ 功率放大电路与电压放大电路的区别是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 √ 功率放大电路与电压放大电路、电流放大电路的共同点是都使输出功率大于信号源提供的输入功率。 √ 功率放大电路与电压放大电路、电流放大电路的共同点是都使输出电流大于输入电流。 × 功率放大电路与电压放大电路、电流放大电路的共同点是都使输出电压大于输入电压。 × 功率放大电路与电流放大电路的区别是前者比后者效率高。
√ 功率放大电路与电流放大电路的区别是前者比后者电流放大倍数大。× 功率放大电路与电流放大电路的区别是在电源电压相同的情况下，前者比后者的输出功率大。 √ 甲类功率放大电路的导通角等于3600 √ 乙类功率放大电路的导通角等于1800 √ 甲乙类功率放大电路的导通角小于1800 × 双电源互补对称功率放大电路中每管的最大管耗为最大输出功率的0.2倍 √ 丙类功率放大电路的导通角小于1800 √ 乙类功率放大电路的最大效率约为78.5％ √ 甲类功率放大电路的最大效率约为25％ √ 将乙类双电源互补对称功率放大电路去掉一个电源，就构成乙类单电源互补对称功率放大电路。（） × 乙类双电源互补对称功率放大电路中，正负电源轮流供电。（） √
产生交越失真的原因是因为输入正弦波信号的有效值太小。（） × 乙类互补对称功率放大电路中，输入信号越大，交越失真也越大。（） √ 二、填空题 功率放大电路采用甲乙类工作状态是为了克服＿＿，并有较高的＿＿。 交越失真，效率 乙类互补对称功率放大电路中，由于三极管存在死区电压而导致输出信号在过零点附近出现失真，称之为＿＿。 交越失真 乙类互补对称功率放大电路的效率比甲类功率放大电路的＿＿，理想情况下其数值可达＿＿。 高，78.5％ 某乙类双电源互补对称功率放大电路中，电源电压为 24V，负载为8Ω，则选择管子时，要求U 大于＿＿，I CM大于＿＿，P CM大于＿＿。 （BR）CEO 48V，3A，7.2W 功率放大器中，由于静态工作点设置不同而分三种工作状态是＿＿＿＿, ＿＿＿＿和＿＿＿＿。 答案：甲类，乙类，甲乙类 功率放大器的主要特点是＿＿＿＿, ＿＿＿＿和＿＿＿＿。 工作在极限运行状态；效率高；非线性失真小 互补对称功率放大电路有＿＿＿＿和＿＿＿＿两种形式。 乙类；甲乙类 乙类互补对称功率放大电路输出最大功率为10W，应选用最大管耗P CM等于＿＿＿＿的功率管。
第四章习题解答 4-1 为什么低频功率放大器不能工作于丙类？而高频功率放大器则可工作于丙类？ 分析：本题主要考察两种放大器的信号带宽、导通角和负载等工作参数和工作原理。 解 谐振功率放大器通常用来放大窄带高频小信号 （信号的通带宽度只有其中心频率的1%或更小），其工作状态 通常选为丙类工作状态（C θ<90?）,电流为余弦脉冲，为了不失真的放大信号，它的负载必须是谐振回路。而低频功率放大器的负载为无调谐负载，如电阻、变压器等，通常为甲类或乙类工作状态。因此，低频功率放大器不能工作在丙类，而高频公率放大器则可以工作于丙类 。 4-2 提高放大器的功率与效率，应从哪几方面入手？ 分析：根据公式c o o o c P P P P P +==η=，可以得到各参数之间的关系，具体过程如下 解 功率放大器的原理是利用输入到基极的信号来控制集电极的直流电源所供给的直流功率，使之转变为交流信号功率输出去。这种转换不可能是百分之百的，因为直流电源所供给的，因为直流电源所供给的功率除了转变为交流输出功率外，还有一部分功率以热能的形势消耗在集电极上，成为集电极耗散功率。 为了说明晶体管放大器的转换能力，采用集电极效率c η，其定义为 c o o o c P P P P P +== η= 由上式可以得出以下两结论: ① 设法尽量降低集电极耗散功率c P ，则集电极耗散功率c η自然会提高。这样，在给定P =时，晶体管的交流输出功率o P 就会增大； ② 由上式可得 c c c o P 1P ???? ? ?η-η= 如果维持晶体管的集电极耗散功率c P 不超过规定值，那么， 提高集电极效率c η，将使 交流输出功率o P 大幅增加。可见，提到效率对输出功率有极大的影响。当然，这时输入直流功率也要相应得提高，才能在c P 不变的情况下，增加输出功率。因此，要设法尽量降低集电极耗散功率c P ，来提高交流输出功率o P 。 4-3 丙类放大器为什么一定要用调谐回路作为集电极负载？回路为什么一定要调到谐振状态？回路失谐将产生什么结果？ 解 谐振功率放大器通常用来放大窄带高频信号（信号的通带宽度只有其中心频率的1%或更小），其工作状态 通常选为丙类工作状态（C θ<90?）,为了不失真的放大信号，它的负载必须是谐振回路。丙类工作状态的集电极电流脉冲是尖顶余弦脉冲。这适用于欠压或临界状态。尖顶余弦脉冲 含有 基波、二次、三次、……、n 次谐波，为了获得基波分量（即基波频率的正弦波），就要在输出端抑制其他谐波分量，因此一定要调到基波谐振状态。如果回路失谐，就会使输出含有其他谐波分量，就会产生波形失真。如果激励信号过大，回路失谐还会造成管子烧坏。 4-4 功放管最大允许耗散功率为20W ，试计算当效率分别为80%、70%和50%时的集电极最大允许输出功率。
一、选择题 (03 分)1.选择正确答案填空： (1)功率放大电路的主要特点是（ ）； A ．具有较高的电压放大倍数 B ．具有较高的电流放大倍数 C ．具有较大的输出功率 (2)功率放大电路的最大输出功率是负载上获得的（ ）； A ．最大交流功率 B ．最大直流功率 C ．最大平均功率 (3)功率放大电路的效率是（ ）； A ．输出功率与输入功率之比 B ．输出功率与功放管耗散功率之比 C ．输出功率与电源提供的功率之比 (03 分)2.选择正确答案填空： (1)分析功率放大电路时，应着重研究电路的（ ）； A ．电压放大倍数和电流放大倍数 B ．输出功率与输入功率之比 C ．最大输出功率和效率 (2)功率放大电路的最大输出功率是（ ）； A ．负载获得的最大交流功率 B ．电源提供的最大功率 C ．功放管的最大耗散功率 (3)当功率放大电路的输出功率增大时，效率将（ ）。 A ．增大 B ．减小 C ．可能增大，也可能减小 (03 分)3.选择正确答案填空： (1)功率放大电路与电压放大电路的共同之处是（ ）； A ．都放大电压 B ．都放大电流 C ．都放大功率 (2)分析功率放大电路时，应利用功放管的（ ）； A ．特性曲线 B ．h 参数模型 C ．高频混合 模型 (3)在选择功率放大电路的功放管时，应特别注意其参数（ ）； A ．CBO I 、CEO I B ．CM I 、CEO BR U )(、CM P C ．T f 、ob C (03 分)4.选择正确答案填空： (1)功率放大电路与电流放大电路的共同之处是（ ）； A ．都放大电压 B ．都放大电流 C ．都放大功率 (2)对于甲类功率放大电路，当输出功率增大时，功放管的管耗将（ ）； A ．增大 B ．不变 C ．减小 (3)对于乙类功率放大电路，当输出功率增大时，功放管的管耗将（ ）； A ．增大 B ．可能增大，可能减小 C ．减小 (03 分)5.选择正确答案填空： (1)功率放大电路的主要作用是使负载获得（ ）； A ．尽可能大的电压 B ．尽可能大的电流 C ．尽可能大的交流功率 (2)对于甲类功率放大电路，当输出电压增大时，电源提供的功率将（ ）； A ．增大 B ．不变 C ．减小 (3)对于乙类功率放大电路，当输出电压增大时，功放管的管耗将（ ）； A ．增大 B ．减小 C ．可能增大，也可能减小
第9章功率放大电路 自测题 一、选择合适的答案填入括号内。 (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，负载上可获得的最大( A )。 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( B )。 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( BDE )。 A．βB．I CM C．I CBO D．U CEO E．P CM F．f T (4) 若图T9.1所示电路中晶体管饱和管压降的数值为 CES U，则最大输出功率 P OM=( C )。 A. 2 () 2 CC CES L V U R - B. 2 1 () 2CC CES L V U R - C. 2 1 () 2 2 CC CES L V U R - 图T9.1 图T9.2 二、电路如图T9.2所示，已知T l和T2的饱和管压降2 CES U V =，直流功耗可忽略不计。 回答下列问题： (1)R3、R4和T3的作用是什么？ (2)负载上可能获得的最大输出功率P om和电路的转换效率η各为多少？ (3)设最大输入电压的有效值为1V。为了使电路的最大不失真输出电压的峰值达到16V，电阻R6至少应取多少千欧？ 解：(1)消除交越失真。 (2)最大输出功率和效率分别为：
2 ()162CC CES om L V U P W R -==, 69.8%4CC CES CC V U V πη-=?≈ (3)由题意知，电压放大倍数为： 61111.3u R A R =+ ≥== ∴61(11.31)10.3R R k ≥-=Ω
第9章自测题、习题解答 自测题9 一、功率放大器和电压放大器没有本质区别，但也有其特殊问题，试简述功率放大器的特点。 解：功率放大电路与电压放大电路本质上没有区别，功率放大电路既不是单纯追求输出高电压，也不是单纯追求输出大电流，而是追求在电源电压确定的情况下，输出尽可能大的不失真的信号功率，功率放大器的特点：1.输出功率要大 2.转换效率要高 3.非线性失真要小。 二、分析下列说法是否正确，凡对者在括号内打“√”，凡错者在括号内打“×”。 （1）在功率放大电路中，输出功率愈大，功放管的功耗愈大。（） （2）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。（） （3）功率放大器为了正常工作需要在功率管上装置散热片，功率管的散热片接触面是粗糙些好。（） （4）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。（） （5）乙类推挽电路只可能存在交越失真，而不可能产生饱和或截止失真。（） （6）功率放大电路，除要求其输出功率要大外，还要求功率损耗小，电源利用率高。（） （7）乙类功放和甲类功放电路一样，输入信号愈大，失真愈严重，输入信号小时，不产生失真。（） （8）在功率放大电路中，电路的输出功率要大和非线性失真要小是对矛盾。（） （9）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。（） （10）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；（）
第九章功率放大电路 9.1分析下列说法是否正确，凡对者在括号内打“V”，凡错者在括号内打“ X” 。 1) 在功率放大电路中，输出功率愈大，功放管的功耗愈大。( ) (2) 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。( ) ( 3 ) 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。( ) 4) 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。( ) 5) 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；( ) 6) 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。( ) 解：( 5) XX VV 第九章题解－1
A .饱和失真 静态时，晶体管发射极电位U EQ 最大输出功率P OM C . = 9W D i 虚焊，则T i 管 解：（1 ） 9.2 已知电路如 图P9.2所示，T i 和T 2管的饱和管压降I U cEs I = 3V , V cc = 15V , R L = 8 Q ,O 选择正确答案填入空内。 电路中D i 和D 2管的作用是消除 截止失真 A . > 0V =0V C . < 0V =18W (4) 当输入为正弦波时，若R i 虚焊， 即开路， 则输出电压 为正弦波 仅有正半波 仅有负半波 可能因功耗过大烧坏 始终饱和 始终截止
模拟电子技术基础复习提纲 第一章绪论 ）信号、模拟信号、放大电路、三大指标。（放大倍数、输入电阻、输出电阻） 第三章二极管及其基本电路 ）本征半导体：纯净结构完整的半导体晶体。在本征半导体内，电子和空穴总是成对出现的。N型半导体和P型半导体。在N型半导体内，电子是多数载流子；在P型半导体内，空穴是多数载流子。载流子在电场作用下的运动称为漂移；载流子由高浓度区向低浓度区的运动称为扩散。P型半导体和N型半导体的接触区形成PN结，在该区域中，多数载流子扩散到对方区域，被对方的多数载流子复合，形成空间电荷区，也称耗尽区或高阻区。空间电荷区内电场产生的漂移最终与扩散达到平衡。PN结最重要的电特性是单向导电性，PN结加正向电压时，电阻值很小，PN结导通；PN结加反向电压时，电阻值很大，PN结截止。PN 结反向击穿包括雪崩击穿和齐纳击穿；PN结的电容效应包括扩散电容和势垒电容，前者是正向偏置电容，后者是反向偏置电容。 ）二极管的V-I 特性（理论表达式和特性曲线） ）二极管的三种模型表示方法。（理想模型、恒压降模型、折线模型）。（V BE=） 第四章双极结型三极管及放大电路基础 ）BJT的结构、电路符号、输入输出特性曲线。（由三端的直流电压值判断各端的名称。由三端的流入电流判断三端名称电流放大倍数） ）什么是直流负载线什么是直流工作点 ）共射极电路中直流工作点的分析与计算。有关公式。(工作点过高，输出信号顶部失真，饱和失真，工作点过低，输出信号底部被截，截止失真)。 ）小信号模型中h ie和h fe含义。 ）用h参数分析共射极放大电路。（画小信号等效电路，求电压放大倍数、输入电阻、输出电阻）。 ）常用的BJT放大电路有哪些组态（共射极、共基极、共集电极）。各种组态的特点及用途。P147。（共射极：兼有电压和电流放大，输入输出电阻适中，多做信号中间放大；共集电极（也称射极输出器），电压增益略小于1，输入电阻大，输出电阻小，有较大的电流放大倍数，多做输入级，中间缓冲级和输出级；共基极：只有电压放大，没有电流放大，有电流跟随作用，高频特性较好。） 复合管类型及判别。（类型与前一只管子决定） ）什么是波特图怎样定义放大电路的带宽（采用对数坐标的幅频和相频特性曲线。） ）RC低通电路的波特图及特点。（3dB带宽） ）影响三极管带宽上限的原因是晶体管极间电容和分布电容的存在，使高频信号增益降低。 第五章场效应管放大电路 ）什么叫单极性器件场效应管和BJT放大原理的最根本的不同点是什么 ）场效应管的种类及符号识别。（重点为N沟道增强型场效应管，该管在放大状态下，开启电压V T为正值，栅极电压应大于源极电压）。
第4章 谐振功率放大器习题参考解答 4-1 为什么谐振功率放大器能工作于丙类，而电阻性负载功率放大器不能工作于丙类？ 解：两种放大器最根本的不同点是：低频功率放大器的工作频率低，但相对频带宽度却很宽，因而只能采用无调谐负载，工作状态只能限于甲类、甲乙类至乙类（限于推挽电路），以免信号严重失真；而高频功率放大器的工作频率高，但相对频带宽度窄，因而可以采用选频网络作为负载，可以在丙类工作状态，由选频网络滤波，避免了输出信号的失真。 4-2 一谐振功率放大器，若选择甲、乙、丙三种不同工作状态下的集电极效率分别为：％＝甲50c η，％＝乙75c η，％＝丙85c η。试求： （1） 当输出功率P o =5W 时，三种不同工作状态下的集电极耗散功率P C 各为多少？ （2） 若保持晶体管的集电极耗散功率P C ＝1W 时，求三种不同工作状态下的输出功率P o 各为多少？ 解：通过本题的演算，能具体了解集电极效率对集电极耗散功率和输出功率的影响。 （1）根据集电极效率ηc 的定义 c o o D o c P P P P P +== η 可得 o c c c P P ηη-=1 将ηc 甲、ηc 乙、ηc 丙分别代入上式可得 P c 甲＝P o ＝5W ，P c 乙＝0.33P o ＝1.65W ，P c 丙＝0.176P o ＝0.88W 可看出η c 越高，相应的 P c 就越小。 （2）从P c 的表达式可以推导出 c c c o P P ηη-=1 将ηc 甲、ηc 乙、ηc 丙分别代入上式得 P o 甲＝P c ＝1W ，P o 乙＝3P c ＝3W ，P o 丙＝5.67P c ＝5.67W 可见，在P c 相同时，效率越高，输出功率就越大。 4-4 某一晶体管谐振功率放大器，设已知V CC =24V ，I C0＝250mA ，P o ＝5W ，电压利用系数ξ＝1。试求P D 、ηc 、R p 、I cm1、电流通角θc 。 解： ()W W I V P C CC D 625.0240=?== %3.83833.06 5====D o c P P η V V V V CC cm 24241=?==ξ
第四章功率放大电路 题4－6 分析OTL电路原理，已知V CC =10V，R3=1.2K，R L=16 Ω，电容足够大。（1）静态时，电容C2两端的电压应该等于多少？调整哪个电阻才能达到上述要求。(2)设R1=1.2K，三极管的β=50，P CM =200mW，若电阻R2或某个二极管开路，三极管是否安全？ 解: (1) 静态时，电容C2两端的电压应该等于V CC/2 =5V.达到上述要求应调整R1 (2) 题4－7 分析OCL电路原理， (1)静态时，负载R L中的电流应为多少？如不符合要求应调整哪个电阻？ (2)若输出电压出现交越失真，应调整哪个电阻？如何调整？ (3)若二极管VD1或VD2的极性接反将产生什么后果？ (4)若VD1、VD2、R2中任意一个开路，将产生什么后果？ 解: (1)静态时，负载R L中的电流应为0. 如不符合要求应调整R1 (2)若输出电压出现交越失真，应调整R2，增大R2 (3)若二极管VD1或VD2的极性接反，三极管因电流和功耗过大将被烧毁 (4) 同（3） 第十章直流电源习题答案 题10－1 在图中的单相桥式整流电路中，已知变压器二次电压有效值为U2＝10V,试问： (1)正常时直流输出电压U O（AV）＝？ (2)二极管VD1虚焊，将会出现什么现象？ (3)如果VD1极性接反，可能出现什么问题？ (4)如果四个二极管全部接反，则U O（AV）＝？ 解: (1) U O（AV）＝0.9 U2＝9 V (2) 将成为半波整流，U O（AV）＝0.45 U2＝4.5 V
(4)如果四个二极管全部接反，则U O（AV）＝－0.9 U2＝－9 V 解: (1)R L C =0.04s T/2 = 0.02s/2 =0.01s
第九章低频功率放大电路 一个实用的放大器通常含有三个部分：输入级、中间级及输出级，其任务各不相同。一般地说，输入级与信号源相连，因此，要求输入级的输入电阻大，噪声低，共模抑制能力强，阻抗匹配等；中间级主要完成电压放大任务，以输出足够大的电压；输出级主要要求向负载提供足够大的功率，以便推动如扬声器、电动机之类的功率负载。功率放大电路的主要任务是：放大信号功率。 9.1 低频功率放大电路概述 9.1.1 分类 功率放大电路按放大信号的频率，可分为低频功率放大电路和高频功率放大电路。前者用于放大音频范围（几十赫兹到几十千赫兹）的信号，后者用于放大射频范围（几百千赫兹到几十兆赫兹）的信号。 功率放大电路按其晶体管导通时间的不同，可分为甲类、乙类、甲乙类和丙类等四种。乙类功率放大电路的特征是在输入信号的整个周期内，晶体管仅在半个周期内导通，有电流通过；甲乙类功率放大电路的特征是在输入信号周期内，管子导通时间大于半周而小于全周；丙类功率放大电路的特征是管子导通时间小于半个周期。 9.1.2 功率放大器的特点 功率放大器的主要任务是向负载提供较大的信号功率，故功率放大器应具有以下三个主要特点： 1.输出功率要足够大 功率放大电路的任务是推动负载，因此功率放大电路的重要指标是输出功率，而不是电压放大倍数。 2.效率要高 效率定义为：输出信号功率与直流电源供给频率之比。放大电路的实质就是能量转换电路，因此它就存在着转换效率。 3.非线形失真要小 功率放大电路工作在大信号的情况时，非线性失真时必须考虑的问题。因此，功率放大电路不能用小信号的等效电路进行分析，而只能用图解法进行分析。 9.1.3 提高输出功率的办法
第八章功率放大电路 一、填空题 1、功率放大电路研究的重点是如何在允许失真的情况下，尽可能提高输出_____和______。 2、由于功放电路输入端为大信号，信号放大电路分析时用的微变等效电路法则不再适用，所以对功放电路分析常采用_______法， 3、根据三极管静态工作点的位置不同，放大电路的工作状态可分为______类、______类、______类、_______类。 4、功放管的导通时间越短，管子的功耗越______(填大或者小)，效率越______(填高或者低)。 5、乙类互补推挽功率放大电路的能量转换效率，在理想的情况下最高可达，但这种电路会产生失真现象。为了消除这种失真，应当给功放管，使其工作于状态。 二、计算分析题 1、如图1所示电路中，设BJT的β=100， V BE=0.7V，V CES=0.5V，电容C对交流可视为短路。输入信号v i为正弦波。 (1)计算电路可能达到的最大不失真输出功率P om？ (2)此时R B应调节到什么数值？ (3)此时电路的效率η=？ 图1 图2 2、一双电源互补对称功率放大电路如图2所示，已知V CC=12V,R L=8Ω，v i为正弦波。(1)在BJT的饱和压降V CES=0的条件下，负载上可能得到的最大输出功率P om为多少？每个管子允许的管耗P CM至少应为多少？ (2)当输出功率达到最大时，电源供给的功率P V为多少？当输出功率最大时的输入电压有效值应为多大？ 3、电路如图2所示，已知V CC=15V, R L=16Ω，v i为正弦波。 (1)在输入信号V i=8V（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？
第五章 功率放大电路 教学目的 1、了解功率放大电路的特殊要求。 2、掌握集成功率放大电路的特点。 3、掌握OTL 和OCL 互补对称电路的工作原理。 本章要点 1、OTL 和OCL 功率放大电路 2、集成功率放大器 教学内容 1、功率放大电路的特点 2、推挽功率放大器 3、OTL 和OCL 功率放大电路 4、集成功率放大器 功率放大电路与电压放大器的区别是，电压放大器是多级放大器的前级，它主要对小信号进行电压放大，主要技术指标为电压放大倍数、输入阻抗及输出阻抗等。而功率放大电路则是多级放大器的最后一级，它要带动一定负载，如扬声器、电动机、仪表、继电器等，所以，功率放大电路要求获得一定的不失真输出功率。 1．功率放大电路的特点 功率放大电路的任务是向负载提供足够大的功率，这就要求①功率放大电路不仅要有较高的输出电压，还要有较大的输出电流。因此功率放大电路中的晶体管通常工作在高电压大电流状态，晶体管的功耗也比较大。对晶体管的各项指标必须认真选择，且尽可能使其得到充分利用。因为功率放大电路中的晶体管处在大信号极限运用状态，②非线性失真也要比小信号的电压放大电路严重得多。此外，功率放大电路从电源取用的功率较大，为提高电源的利用率，③必须尽可能提高功率放大电路的效率。放大电路的效率是指负载得到的交流信号功率与直流电源供出功率的比值。 2．功率放大电路的类型 甲类功率放大电路的静态工作点设置在交流负载线的中点。在工作过程中，晶体管始终处在导通状态。这种电路功率损耗较大，效率较低，最高只能达到50％。 乙类功率放大电路的静态工作点设置在交流负载线的截止点，晶体管仅在输入信号的半个周期导通。这种电路功率损耗减到最少，使效率大大提高。 甲乙类功率放大电路的静态工作点介于甲类和乙类之间，晶体管有不大的静态偏流。其失真 (b) 乙类
《模拟电子技术》练习答案 (适用于本科自动化、测控技术与仪器、 电子信息工程、通信工程专业使用)
沈阳理工大学应用技术学院 2011年8月
第一章半导体器件 一、填空题 1、；；； 2、单向导电性 3、电子；空穴 4、饱和区；放大区；截止区 5、正向偏置；正向偏置 6、β；α；I CM；U(BR)CEO；P CM 7、NPN；PNP；电子；空穴；结型；绝缘栅型；电子 8、变大；变大；变小 9、A管为 NPN 型管；B管为 PNP 型 10、B 11、A为集电极；B为发射极；C为基极；三极管为PNP型 二、选择题 1、B 2、D 3、A 4、C 5、C 6、A 7、C 8、A C 9、A C 10、B 三、判断题 1、× 2、× 3、√ 4、× 5、√ 四、计算题 1、解：（a）18V；（b）；（c）；（c）8V；（d） 2、解：（a）D截止，U O = -12V；（b）D1导通，D2截止，U O = 0V；（c）D导通，U O= -6V 3、解：T1管：①为b极②为c极③为e极 T2管：①为e极②为b极③为c极 T3管：①为c极②为e极③为b极 4、解：（1）c，b，e NPN型硅管 （2）e，b，c PNP型锗管 （3）e，b，c PNP型硅管 （4）c，b，e PNP型锗管 第二章放大电路的基本原理和分析方法 一、填空题
1、截止 2、饱和；增大 3、减小、减小、增大；增大、增大、增大；基本不变、增大、减小 4、越强 5、饱和失真 6、射极；1；同；大；小 7、反相；同相；同相 8、共集；共射 9、2000；2kΩ；10kΩ；相同 10、直接；阻容；变压器；直接；零点漂移 11、相互影响；零点漂移 12、负载电阻；信号源内阻 二、选择题 1、A 2、A 3、A 4、B 5、D 6、A 7、C 8、B 9、D 10、C 11、C 三、判断题 1、√ 2、×，×，√ 3、× 4、 × 5、√ 6、× 7、× 8、× 9 、√ 四、计算题 1、解：⑴、由 C CE CC C R U V I -= 得 I C = 5 mA 又 b BE CC B R U V I -= 得 I B = μA 则 I E ≈5 mA = 103 ⑵ Ωβk 166R U V U V R U V R I C CE CC BEQ CC b BEQ CC b B =--≈∴-=Θ 2、解：⑴、ΩK 56502.07 .012I U V R R R BQ BEQ CC P b b =-=-=+'= ΩβK 302.01006 12I U V I U V R BQ CEQ CC CQ CEQ CC C =?-=-=-= ⑵、120005.06 .0U U A i O u ===? ⑶、602 A A u u =='? V 3.0005.060U A U i u O =?=?'=? 3、解：利用分压关系可得： V 5.05.75. 25 .22r R R U U O L L OC o =+?=+= 4、解：⑴、确定Q 点 38k 3000.7 -V 12R U V I b BEQ CC BQ =≈-=ΩμA EQ BQ CQ I mA 5.1I I ≈≈≈β V 6R I V U C CQ CC CEQ =-= ΩβΩk 1)mA (I ) mV (26)1(300r EQ be ≈++= ⑵、801240r R A be L u -=?-='-=β
第九章 功率放大电路 本章内容简介 (一) 目标：向L R （扬声器的音圈、电动机绕组、CRT 等）提供一定大小的可控功率 (二) 侧重点不同：侧重研究L R 上的功率O P ，而不是o O I V , (三) 深入研究：在后续课程《电力电子技术》、《高频电子线路》 (四) 主要内容 ? 一般问题、特点、分类； ? O P 、效率、非线性失真（三者之间的矛盾）； ? 互补对称、乙类功放（原理）； ? 集成功放； ? 散热问题、功率BJT 、VMOS 管 (五)学习目标 ? 熟练掌握如何解决输出功率、效率和非线性失真三者之间的矛盾； ? 要熟练掌握乙类互补对称功率放大电路的组成、分析计算和功率BJT 的选择； ? 正确理解甲乙类互补对称功放电路的工作原理及计算； ? 了解各种功率器件及散热问题；（选讲内容） ? 了解集成功率放大器的使用。（选讲内容） (六)参考资料说明： ? 清华大学 童诗白 主编《模拟电子技术基础》有关章节 ? 高文焕、刘润生编《电子线路基础》 ? 王小海编 《集成电子技术教程》 ? 王远编 《模拟电子技术基础学习指导书》 ? 陈大钦编 《模拟电子技术基础问答、例题、试题》
5.1 功率放大电路的一般问题（1学时） 主要内容: 本节主要定义了功率放大电路并做了分类。 基本要求： 正确理解功率放大电路的定义及种类。 教学要点： 1.功率放大电路的定义 功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。它一般直接驱动负载，带负载能力要强。 2.功率放大电路与电压放大电路的区别 (1).本质相同 电压放大电路或电流放大电路：主要用于增强电压幅度或电流幅度。 功率放大电路: 主要输出较大的功率。 但无论哪种放大电路，在负载上都同时存在输出电压、电流和功率，从能量控制的观点来看，放大电路实质上都是能量转换电路。 因此，功率放大电路和电压放大电路没有本质的区别。称呼上的区别只不过是强调的输出量不同而已。 (2). 任务不同 电压放大电路：主要任务是使负载得到不失真的电压信号。输出的功率并不一定大。 在小信号状态下工作. 功率放大电路：主要任务是使负载得到不失真（或失真较小）的输出功率。 在大信号状态下工作。 (3).指标不同 电压放大电路：主要指标是电压增益、输入和输出阻抗. 功率放大电路：主要指标是功率、效率、非线性失真。 (4).研究方法不同 电压放大电路：图解法、等效电路法 功率放大电路：图解法 总结板书如下： 电压放大电路 功率放大电路 (1)本质相同 能量转换 能量转换 (2)任务不同 不失真的输出电压 不失真（或失真较小）的输出功率 (3)指标不同 电压增益、输入和输出阻抗 功率、效率、非线性失真 (4)研究方法不同 图解法、等效电路法 图解法 3.功率放大电路的特殊问题 (1)功率要大：为了获得大的功率输出，要求功放管的电压和电流都有足够大的输出幅度，因此管子往往在接近极限运用状态下工作。 o o O I V P ?=
第九章功率放大电路 1．与甲类功率放大器相比较，乙类互补推挽功放的主要优点是_____b____。 (a) 无输出变压器 (b) 能量转换效率高 (c) 无交越失真 2．所谓能量转换效率是指_______b__。 (a) 输出功率与晶体管上消耗的功率之比 (b) 最大不失真输出功率与电源提供的功率之比 (c) 输出功率与电源提供的功率之比 3．功放电路的能量转换效率主要与____c_____有关。 (a) 电源供给的直流功率 (b) 电路输出信号最大功率 (c) 电路的类型 4．甲类功率放大电路的能量转换效率最高是______a___。 (a) 50% (b) 78.5% (c) 100% 5．甲类功率放大电路（参数确定）的输出功率越大，则功放管的管耗________c_。 (a) 不变 (b) 越大 (c) 越小 6．对甲类功率放大电路（参数确定）来说，输出功率越大，则电源提供的功率____a_____。 (a) 不变 (b) 越大 (c) 越小 7．甲类功率放大电路功放管的最大管耗出现在输出电压的幅值为_____a____。 (a) 零时 (b) 最大时 (c) 电源电压的一半 8．甲类功率放大电路功放管的最小管耗出现在输出电压的幅值为_____b____。 (a) 零时 (b) 最大时 (c) 电源电压的一半 9．乙类互补推挽功率放大电路的能量转换效率最高是______b___。
(a) 50% (b) 78.5% (c) 100% 10．乙类互补推挽功率放大电路在输出电压幅值约等于___a______时，管子的功耗最小。 （a）0 (b) 电源电压 (c) 0.64倍电源电压 11．乙类互补推挽功率放大电路在输出电压幅值约等于_____c____时，管子的功耗最大。 （a）0 (b) 电源电压 (c) 0.64倍电源电压 12．乙类互补功放电路存在的主要问题是______c___。 （a）输出电阻太大 (b) 能量转换效率低 (c) 有交越失真 13．为了消除交越失真，应当使功率放大电路的功放管工作在______b___状态。 （a）甲类 (b) 甲乙类 (c) 乙类 14．乙类互补功放电路中的交越失真，实质上就是_____c____。 （a）线性失真 (b) 饱和失真 (c) 截止失真 15．在乙类互补推挽功率放大电路中，每只管子的最大管耗为___c______。 （a） (b) (c) 16．设计一个输出功率为20W的功放电路，若用乙类互补对称功率放大，则每只功放管的最大允许功耗P CM 至小应有____b_____。 （a）8W (b) 4W (c) 2W 17．乙类互补推挽功率放大电路中，若电源电压为V CC，放大管的饱和压降为U CES，那么放大管的最大管压降为________b_。 （a） (b) (c)
第九章 功率放大电路 自 测 题 一、选择合适的答案，填入空内。只需填入A 、B 或C 。 （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 （4）在选择功放电路中的晶体管时，应当特别注意的参数有 。 A ．β B ．I C M C ．I C B O D ．B U C E O E ．P C M F ．f T （5）若图T9.1所示电路中晶体管饱和管压降的数值为│U C E S │，则最大输出功率P O M ＝ 。 A ．L 2CES CC 2) (R U V ? B ．L 2 CES CC )21(R U V ? C ．L 2CES CC 2)2 1(R U V ? 图T9.1
解：（1）A （2）B （3）C （4）B D E （5）C 二、电路如图T9.2所示，已知T 1和T 2的饱和管压降│U C E S │＝2V ，直流功耗可忽略不计。 图T9.2 回答下列问题： （1）R 3、R 4和T 3的作用是什么？ （2）负载上可能获得的最大输出功率P o m 和电路的转换效率η各为多少？ （3）设最大输入电压的有效值为1V 。为了使电路的最大不失真输出电压的峰值达到16V ，电阻R 6至少应取多少千欧？ 解：（1）消除交越失真。 （2）最大输出功率和效率分别为 %8.694πW 162)(CC CES CC L 2 CES CC om ≈??= =?= V U V R U V P η （3）电压放大倍数为 3.1113.1121 6i omax ≈+=≈=R R A U U A u u && R 1＝1k Ω，故R 5至少应取10.3 k Ω。
学习要求 （1）了解多级放大电路的概念，掌握两级阻容耦合放大电路的分析方法。 （2）了解差动放大电路的工作原理及差模信号和共模信号的概念。 （3）理解基本互补对称功率放大电路的工作原理。 学习指导 本章重点： （1）多级放大电路的分析方法。 （2）差动放大电路的工作原理及分析方法。 本章难点： （1）多级放大电路电压放大倍数的计算。 （2）差动放大电路的工作原理及分析方法。 （3）反馈的极性与类型的判断。 本章考点： （1）阻容耦合多级放大电路的静态和动态分析计算。 （2）简单差动放大电路的分析计算。 3.2.1 多级放大电路的耦合方式 1．阻容耦合 各级之间通过耦合电容和下一级的输入电阻连接。优点是各级静态工作点互不影响，可单独调整、计算，且不存在零点漂移问题；缺点是不能用来放大变化很缓慢的信号和直流分量变化的信号，且不能在集成电路中采用阻容耦合方式。 静态分析：各级分别计算。 动态分析：一般采用微变等效电路法。两级阻容耦合放大电路的电压放大倍数为：
u2u1o1 o i o1i o u A A U U U U U U A 其中i2L1r R 。 多级放大电路的输入电阻就是第一级的输入电阻，输出电阻就是最后一级的输出电阻。 2．直接耦合 各级之间直接用导线连接。优点是可放大变化很缓慢的信号和直流分量变化的信号时，且适宜于集成；缺点是各级静态工作点互相影响，且存在零点漂移问题，即当0i u 时0o u （有静态电位）。引起零点漂移的原因主要是三极管参数（I CBO ，U BE ，β）随温度的变化，电源电压的波动，电路元件参数的变化等。 3.2.2 差动放大电路 1．电路组成和工作原理 差动放大电路由完全相同的两个单管放大电路组成，两个晶体管特性一致，两侧电路参数对称，是抑制直接耦合放大电路零点漂移的最有效电路。 2．信号输入 （1）共模输入。两个输入信号的大小相等、极性相同，即ic i2i1u u u 。在共模输入信号作用下，电路的输出电压0o u ，共模电压放大倍数0c A 。 （2）差模输入。两个输入信号的大小相等、极性相反，即id i2i12 1 u u u 。在共模输入信号作用下，电路的输出电压o1o 2u u ，差模电压放大倍数d1d A A 。 （3）比较输入。两个输入信号大小不等、极性可相同或相反，即i2i1u u ，可分解为共模信号和差模信号的组合，即： id ic i2id ic i1u u u u u u 式中u ic 为共模信号，u id 为差模信号，分别为： )(2 1 i2i1ic u u u