第4章习题解答(高频)_第4章习题完整解答
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第4章习题参考解答
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。
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:c甲=50%,c乙=75%,c丙=85%。试求:
(1)当输出功率Po=5W时,三种不同工作状态下的集电极耗散功率PC各为多少?
(2)若保持晶体管的集电极耗散功率PC=1W时,求三种不同工作状态下的输出功率Po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可得
PoPo PDPoPc1cPccPo
将ηc甲、ηc乙、ηc丙分别代入上式可得
Pc甲=Po=5W,Pc乙=0.33Po=1.65W,Pc丙=0.176Po=0.88W可看出ηPc就越小。
(2)从Pc的表达式可以推导出
c
越高,相应的PocPc 1c将ηc甲、ηc乙、ηc丙分别代入上式得
Po甲=Pc=1W,Po乙=3Pc=3W,Po丙=5.67Pc=5.67W可见,在Pc相同时,效率越高,输出功率就越大。
4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ξ=1。试求PD、ηc、Rp、Icm1、电流通角θc(用折线法)。
解: PDVCCIC0240.25W6W
cPo50.83383.3% PD6
VcmVCC124V24V
Icm12Po25A0.417A 2Vcm24Icm14171.67 IC0250
g1c查原书附录4.1,得出此时的θc=78°
5在题图4-5中:
(1)当电源电压为VCC(图中的C点)时,动
态特性曲线为什么不是从υCE=VCC的C 点画起,而是从Q画起?
(2)当θc为多少时,才从C点画起?
(3)电流脉冲是从B点才开始发生的,在BQ这段区间并没有电流,为何此时有电压降BC存在?物理意义是什么?
解:(1)由于放大器工作于丙类,θc<90°,因此从Q点画起。(2)当θc=90°时,才从C点画起。
(3)BC这段电压是由谐振回路的滤波作用,所产生的基波电压。因此BC段虽然没有电流,但仍然有电压降。它的物理意义是谐振回路的储能作用。
4-9
高频大功率晶体管3DA4参数为fT=100MHz,β=20,集电极最大允许耗散功率PCM=20W,饱和临界线跨导gcr=0.8A/V,用它做成2MHz的谐振功率放大器,选定VCC=24V,θc=70°,iCmax=2.2A,并工作于临界状态。试计算Rp、Po、Pc、ηc与PD。
解: 由iCgcrCE,当CECEmin时,iCiCmax,因此得
CEminiCmax2.2A2.75V gcr0.8AV
Vcm=VCC-υCE min=(24-2.75)V=21.25V
Icm1=iCmaxα1(θc)=(2.2×0.436)A=0.96A
[α1(70°)=0.436]
Po11Icm1Vcm0.96A21.25V10.2W 2IC0=iCmaxα0(θc)=(2.2×0.253)A=0.557A
[α1(70°)=0.253]
PD=VCCIC0=(24V)×(0.557A)=13.36W
cPo10.20.76376.3% PD13.36Vcm21.25V22.1 Icm10.96A
Pc=PD-Po=(13.36-10.2)W=3.16W<PCM
(安全工作)
Rp4-10 放大器工作于临界状态,根据理想化负载特性曲线,求出当Rp(1)增加一倍,(2)减小一半时,Po如何变化?
2121Vcm解:(1)
PoIcm1Rp
22RP由负载特性可见,当Rp增加一倍时,放大器由临界转入过压状态,Vcm几乎不变,Po约下降一半。
(2)当Rp减小一半时,放大器将由临界转入欠压状态,Icm1几乎不变,Po也将约下降一半。
4-1
1题图4-11所示为末级谐振功率放大器原理电路,工作于临界状态。图中C2为耦合电容,输出谐振回路由管子输出电容、L1、L2和C1组成,外接负载天线的等效阻抗近似为电阻。将天线短路,开路(短时间),试分别分析电路工作状态如何变化?晶体管工作是否安全?
解:天线开路时,回路的品质因数增大,导致Rp急剧增加,结果是Vcm增大使功率管工作于强过压状态。在强过压状态下,Vcm有可能大于VCC,结果使υCEmax>V(BR)CEO,功率管被击穿。
天线短路时,回路严重失谐(呈感性),且阻抗Zp<<Rp,使功率管工作于欠压状态,Pc增大,很可能导致Pc>PCM,功率管烧坏。
4-12 一谐振功率放大器,设计在临界工作状态,经测试得输出功率Po仅为设计值的 60%,而IC0却略大于设计值。试问该放大器处于何种工作状态?分析产生这种状态的原因。
解:Rp小,导致放大器进入欠压状态。原因是放大器由临界状态进入欠压状态时,集电极电流脉冲高度增大,导致IC0和Iclm略有增大,但Vcm因Rp而减小,结果是Po减小,PD增大,ηc减小。
4-21 根据题图4-21所示的谐振功率放大器原理电路,按下列要求画出它的实用电路。(1)两级放大器共用一个电源;(2)T2管的集电极采用并馈电路,基极采用自给偏置电路;(3)T1管的集电极采用串馈电路,基极采用分压式偏置电路。
解: 根据题意要求画出的电路如题图4-21(b)所示。图中,两级共用一个电源。电源线必须串接电源滤波网络RC1、CC1、LC1、CC2。T2管基极接高频扼流圈Lb,提供直流通路,并利用扼流圈的直流电阻产生自给偏压。T2管集电极接高频扼流圈Lc2,组成并馈电路。在L2和L3的接点上并接电容C3,构成T型匹配滤波网络。
4-2
2题图4-22所示为132~140MHz的3W调频发射机末级、末前级原理电路,两级均为共发射极放大器,图中有多处错误,试改正。
解: 目的:改正谐振功放电路的错误,以熟悉谐振功放电路的组成。
题图4-22电路有如下错误:
(1)第一级电路不是共发电路,不合题设要求;
(2)T1管基极和输入回路之间无隔直电容,造成T1管基极对地直流短路,无法提供所需偏置。
(3)T2基极电阻R4上无旁路电容,减弱了自给偏置效应;
(4)电流表上无旁路电容,导致交流信号流过电流表,既影响电流表的准确度,又消耗交流信号能量。
(5)T2管集电极上电容C5将直流电源隔断,应去除。改正电路如题图4-22(b)所示。
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