第5章习题

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所放大信号的特点以及谐振负载特性、放大器各工作状态特点。 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<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并谐振在基波频率上以滤除其它各次谐波。而低频功率放大器所放大信号为低频相对带宽宽的信号，20Hz-20KHz，丙类放大的非线性产生的谐波导致信号失真而无法恢复，所以通常只工作在甲类或乙类状态。因此，低频功率放大器不能工作在丙类，而高频功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？

PPo分析：根据公式?c?o?，可以得到各参数之间的关系，具体过程如下

P?Po?Pc解

放大器的输出功率与功放的工作状态有密切关系。而功放的工作状态与负载电阻、各级电压的大小有关。输出功率最大的工作状态为临界状态，效率最高在弱过压状态。导通角越小效率越高。

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式消耗在集电极上，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，其定义为 ?c?PoPo ?P?Po?Pc 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Pc，则集电极耗散功率?c自然会提高。这样，在给定P?时，晶体管的交流输出功率Po就会增大； ② 由上式可得

??c??Po???1???Pc c??如果维持晶体管的集电极耗散功率Pc不超过规定值，那么， 提高集电极效率?c，将使

交流输出功率Po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Pc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Pc，来提高交流输出功率Po。

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<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。

??c??分析：本题主要考察关系式Po???1???Pc c??解

由耗散功率和效率的关系

??c?? Po???1???Pc c??可得

?c=80% 时,Pcmax???0.8???20w?80w 1?0.8???0.7??c=70% 时,Pcmax????20w?46.67w

?1?0.7??0.5??c=50% 时,Pcmax????20w?20w

?1?0.5?可见，集电极最大允许输出功率随效率的提高而提高，这体现了提高效率对提高输出功率具有的重要意义。

4-5 某一晶体管谐振功率放大器，设已知VCC=24V，Ic0=250mA，Po=5W，电压利用系数?=1。试求P=、?、R0、IC1、电流导通角?c。

分析：本题的要求是为了熟悉参数间的关系和计算公式。本题的难点是求出Icm1。解题过程

如下 解 P??Ic0Vcc?0.25?24?6W

PC?P??P0?6?5?1W

?c?P0/P??(5/6)?100%?83.3%

??c?1g1??c?? 2?g1(?c)?2?c/??1.67

查余弦脉冲系数表知：g1(78)?1.67 所以θc=78o

0?Icm1?Ic0?g1(?c)?250?1.67?418mA

RP=

Vcm24??57? icm10.418

4-6 晶体管放大器工作于临界状态，Rp=200?，VCC=30V，Ic0=90mA，?c=90?，试求Po与?。 解

查表得 ：

?0?90???0.319 ?1?90???0.5；

icmax=IC0?0.28A??0?90?

icm1=icmax?1?90???0.14A1Po=icm12Rp=1.96W2PP?C?o?o?1.96/2.7?72.6%P?VccIc04-7 根据负载特性曲线，估算当集电极负载偏离最佳Rp时，Po如何变化： (1) 增加一倍时，Po如何变化？ (2) 减小一半时，Po如何变化？

分析：掌握负载特性曲线，主要考察恒流源和恒压源两种特殊情况下的负载特性 解 VCIc1Ic0PoPc0欠压临界过压Rp0欠压临界过压RpP=?c

Vcm2Vcc2?（1）当RP增加一倍时，功率放大器进入过压区，Vcm基本不变，而PO=R1=,2Rp2Rp所以PO近似下降一半。

2（2）当RP减小一半般时 ，功率放大器进入欠压区，icm1 基本不变，而PO=icm?RP/2，所以PO近似下降一半。

4-8 调谐功率放大器原来正常工作于临界状态，如果集电极回路稍有失调，集电极损耗功率Pc将如何变化？

分析：此题主要考察谐振功率放大器的负载特性 解

当放大器正常工作在临界状态时与集电极回路稍失调时，负载电阻Rp减小。由负载特性曲线可知功放将工作在欠压状态，功放的直流输入功率基本不变，而输出功率将显著减小，因而集电极耗散功率Pc将增大。

4-9 调谐功率放大器原来正常工作于临界状态，若负载回路旁并一电阻，放大器的工作状态会怎样变化？若其他条件不变，放大器的输出功率会怎样变化？ 分析：本题主要考察负载特性曲线的掌握情况 解

根据负载特性曲线可知，调谐功率放大器原来正常工作于临界状态，若负载回路旁并一电阻，相当于集电极负载RP减小，功率放大器将由临界状态进入欠压状态。若其他条件不变放大器的输出功率会降低。

4-10 由于某种原因，调谐功率放大器的工作状态由临界变到欠压状态，试问有多少方法能使放大器的工作调回原来的临界状态？ 解

若由于某种原因，调谐功率放大器的工作状态由临界变到欠压状态，则可以分别从调谐功率放大器的负载特性和各级电压VCC、VBB、Vbm对工作状态的影响入手，将放大器的工作状态调回到原来的临界状态。可采取以下调节措施：

①调谐功率放大器的工作状态由临界变到欠压状态，相当于集电极负载RP减小，因此应提高RP；

②调谐功率放大器的工作状态由临界变到欠压状态，相当于VCC变大，因此减小VCC ③调谐功率放大器的工作状态由临界变到欠压状态，相当于VBB绝对值变大，因此应减小VBB绝对值

④调谐功率放大器的工作状态由临界变到欠压状态，相当于Vbm减小，因此应增大Vbm。 4-11 有一输出功率为2W的晶体管高频功率放大器，采用图4-17(a)所示的?型阻抗变换网络。负载电阻RL=23?，VCC=4.8V，f=150MHz。设QL=2，试求，L1、C1、C2之值。 解：

根据π型匹配网络的计算公式可知

2Vcm4.82???5.76? R1?2P02?2 Xc1?R15.76??2.88? QL2故得 C1?11??368pF ?XC12??150?106?2.88又 XC2?R22(1?QL)R2?1R1?23(1?22)23?15.76?5.28?

故得 C2?11??201pF

?XC22??150?106?5.28?QLR1?R2?1??7.32? 又 XL1?2?QL?1?QLXC2?故得 L1?

4-12 在调谐某一晶体管谐振功率放大器时，发现输出功率与集电极效率正常，但所需激励功率过大。如何解决这一问题？假设为固定偏压。 解

在调谐某一晶体管谐振功率放大器时，发现输出功率与集电极效率正常，但所需激励功率过大。这是由于Vbm太大，应减小Vbm，但调谐功率放大器的工作状态将由临界变到欠

XL1??7.32?7.77nH 62??150?10