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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:,,。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
可得
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ηc越高,相应的Pc就越小。
(2)从Pc的表达式可以推导出
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。
4-4 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。
解:
4-9 高频大功率晶体管3DA4参数为=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,当时,,因此得
Vcm=VCC-υCE min=(24-2.75)V=21.25V
Icm1=iCmaxα1(θc)=(2.2×0.436)A=0.96A [α1(70°)=0.436]
IC0=iCmaxα0(θc)=(2.2×0.253)A=0.557A [α1(70°)=0.253]
PD=VCCIC0=(24V)×(0.557A)=13.36W
Pc=PD-Po=(13.36-10.2)W=3.16W<PCM (安全工作)
4-11 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。
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