Skip to content

功率放大器

INFO

12. 功率放大器(建议2学时)

12.1 功率放大器概述

12.1.1 功率放大器特点

12.1.2 功率放大器分类

12.2 功率放大器分析计算(包括电源功率、负载功率、晶体管耗散功率、放大器效率和输出信号摆幅等)

12.2.1 A类功率放大器

12.2.2 B类功率放大器

12.2.3 AB类功率放大器

TIP

功放分类与电路分析。

  • 本章无特殊说明一般为正弦波

  • A类功放,效率最高25%

  • AB类功放,效率最高78.5%

  • 主要功耗计算公式:

    • 负载上的功耗: 为负载上电压的峰值;
    • 电源功耗:电源电压 从电源抽取的平均电流;
    • AB类功放,每个管子一半周期导通,即管子电流的波形为半个周期正弦波半个周期为0(若正弦波的振幅为1,则该波形的平均值为 );所以AB类功放电源功耗为
    • AB类功放的效率:
    • 晶体管功耗 = 电源功耗 负载功耗 = ;可推导出单个晶体管的最大功耗为 (当时)

习题及参考解答

知识点1:功放概述与分类

1、功率放大电路中,C类(或称为丙类)放大器的导通角为 ________ 。

A. 360° B. 180° C. 小于180° D. 大于180°

C

2、B类(或称为乙类)功率放大电路中,功放晶体管静态电流 ________ ,这种功放存在 ________ 失真。

0 交越。静态时两个晶体管皆关闭。

3、A类功放的导通角为 ________ ;B类功放的导通角为 ________ 。

360° 180°

4、相比乙类功率放大器,甲乙类功率放大器的主要优点是消除了 ________ 。

A. 饱和失真 B. 交越失真 C. 截止失真 D. 谐波失真

B。甲类乙类即A类B类。

5、一个功率放大器,其导通角为 180°,那么它属于 ________ 。

A. A类功放 B. B类功放 C. C类功放 D. AB类功放

B

6、乙类互补对称功率放大电路容易产生 ________ ,可以通过使该电路工作在 ________ 状态消除这一影响。

A. 截止失真、甲类 B. 交越失真、甲乙类

C. 截止失真、甲乙类 D. 交越失真、甲类

B

7、要提高电源的利用效率,又避免信号产生交越失真,应选用 ________ 功率放大器。

A. A类 B. AB类 C. B类 D. C类

B

知识点2:功率放大器的分析计算

1、下图为一不完整的放大电路,运放为理想的,三极管的饱和压降为零,已知 ​。回答以下问题:

(1) 将 接入电路,组成完整的负反馈放大器,并说明反馈类型;

(2) 为正弦交流信号,估计最大输出功率

(3) 求每个三极管的最大耗散功率 和耐压

13-2-1

(1) 两端分别接到运放的反相端和三极管的发射极,组成电压并联负反馈放大器(感知电压,返回电流)。

(2)

(3) 管耗

​ 求极限得到,当 时,

​ 因此,每个三极管的最大耗散功率

2、如下图所示电路,已知 管的饱和管压降 。当输入为正弦波时,若 虚焊(断开),则输出电压 ________ 。

A. 为正弦波 B. 仅有正半波 C. 仅有负半波 D. 始终为零

13-2-2

C。 虚焊,则输入正半周期时电路不工作。

3、在下图所示电路中,已知 管的饱和管压降 。若输入电压足够大,则晶体管的最大输出功率 ________ 和 ________ 。

13-2-3

24.5 W 68.7%

image-20240107195336923

4、在下图所示电路中,已知 管的饱和管压降 。若输入电压足够大,则晶体管的最大功耗 ________ ;为了达到最大输出功率,输入电压的有效值约为 ________ 。

13-2-3

6.4 W 9.9 V

image-20240107200255515

5、在下图所示电路中,已知复合管 和复合管 的饱和管压降均为 ,求:

(1) 负载上可以获得的最大输出功率 和最大效率

(2) 管的最大集电极电流、最大管压降和集电极最大功耗。

13-2-5

(1) 最大输出功率

​ 效率

(2) 最大集电极电流

​ 最大管压降

​ 集电极最大功率

6、如图所示 B 类功率放大器,已知电源电压为正负 15 V,负载电阻 ,求负载上得到的最大输出功率、电源提供功率和最大电路效率。(忽略晶体管的饱和压降)

13-2-6

7、要求设计一个平均输出功率为 20 W 的 B 类放大器,负载为 8 ,选择的电源电压 ​ 比放大器峰值输出电压大 5 V,回答以下问题:

(1) 计算需要的电源电压

(2) 计算从每个电源获取的最大电流;

(3) 计算电源提供的总功率 和功率转换效率

(4) 计算在正弦波输入情况下每个晶体管能够承受的最大功率。

13-2-6

(1)

(2)

(3)

(4)

8、下图所示功放电路中,设运放 A 的最大输出电压幅度为 ,晶体管

(1) 求该电路的电压放大倍数

(2) 求最大不失真输出功率 、此时输出级的效率和每个管子的管耗。

13-2-8

(1)

(2)

9、如图所示放大电路, 完全匹配, 为正弦电压,。回答下列问题:

(1) 若输出电压波形出现交越失真,应调整哪个电阻?如何调整?

(2) 若 管的 ,最大集电极耗散功率 。若 中任意一个开路,晶体管是否会烧毁?

13-2-9

(1) 若出现交越失真,应调大 ,使 的基极间电压增大,提供较大的静态电流。

(2) 若 中任意一个开路,则

功率管会烧坏

10、如下图所示放大电路,已知 ,流过负载的电流 。求:

(1) 负载 所能得到的信号功率

(2) 电源供给的功率

(3) 两个管子的总管耗

13-2-9

(1)

(2)

(3)

11、如下图所示电路,已知电压放大倍数为 -100,输入电压 为正弦波, 管的饱和压降

(1) 在不失真情况下,求输入电压最大有效值

(2) 若输入电压有效值 ,求输出电压有效值 。若 短路,求输出电压有效值

image-20221006201049924

(1) 最大不失真输出电压有效值为:

​ 故在不失真的情况下,输入电压最大有效值:

(2) ,则

​ 若 短路,则

12、如下图所示,三极管 ,300 K 时

(1) 假如 处于正向放大区域时,,请分别计算当输入电压 时,流经 的电流值;

(2) 若流经 的电流只有 的 1%,请估算此时的输入电压 和输出电压

8-3-2

(1) ⇒ 流经 的电流为 12.5 mA ⇒ 流经 的电流为 20 mA;

⇒ 流经 的电流为 25 mA ⇒ 流经 的电流为 7.5 mA;

(2)