第2章习题答案

第二章习题二2-1.某谐振功率放大器CCU=12V，输入tUucosimi，工作于临界状态，Icm=1A，功放管输出特性如题图E2.1所示。E2.1题2-1图(1)当谐振功率放大器分别工作于甲类(=180o，ic的振幅为0.5A)，乙类(=90o)和丙类(=60o)状态，根据折线分析法在输出特性平面上粗略画出三种放大器的动态线；(2)分别画出三种放大器集电极电流ic(ωt)和uce(ωt)的波形；(3)求丙类(=60o)时的输出功率P0和效率c。(已知=60o时，1()=0.391，g1()=1.8)解：(1)红线：丙类；蓝线：乙类；黄线：甲类(2)(3)丙类：A1V,11,60cmcmIUW1505.2)(2121cm1cmcmc10UIUIP%5.82)(211dc0cgPP2-2.已知谐振功率放大电路如图2-2所示，其基极偏压UBB=0.2V，晶体管导通电压UD=0.6V，饱和压降UCES＜1.5V，输入信号电压振幅Uim=1.6V，集电极电源UCC=24V，谐振回路的谐振阻抗RP=50Ω，集电极输出功率P0=4W。(1)计算输出电压的振幅Ucm，集电极电流最大值Icm，导通角，集电极效率c。(已知0()0.218，1()0.391)(2)指明工作在什么状态；若要调整到临界状态，定性指出可采取哪些措施，各种措施对应的P0和c如何变化。解：(1)V20,400221cmP02cm2Pcm0URPURUP60,5.06.12.06.0cosimBBDUUUA4.05020Pcm1cRUIA023.1)(),(1c1cm1cmc1IIII%6.74)(0cmCC0C0C0dc0cIUPIUPPPC(2)欠压状态。（因为CEScmCCUUU）措施有四项：①提高,,PocRP②减小c0CC,不变，PU③提高c0im,,PU④提高c0BB,,PU2-3.已知谐振功率放大器的动态特性如题图E2.2所示，图中ABC为动态线。E2.2题2-3图(1)问放大器工作点在什么状态；(2)求对应的UCC、Ucm、cos值(3)若改变谐振阻抗使放大器工作在临界状态，那么是将谐振阻抗增大还是减小？增大到或减小到原谐振阻抗的多少倍？解：(1)欠压状态。(2)V18cmCCCEmaxUUUV6cmCCCEminUUU∴V122CEminCEmaxCCUUUV62CEminCEmaxcmUUU2V1012coscmU1cos3(3)增大谐振阻抗Rp使放大器工作在临界状态，设临界状态对应的谐振阻抗为'pR1CC1C1cmP10212''IIIUR原欠压状态对应的谐振阻抗为RpC1C1cmP6IIUR∴PPPcmcmP67.1610''RRRUUR2-4.谐振功率放大的输出匹配网络采用互感耦合输出回路，其动态特性线如题图E2.3所示。已知0()0.271，1()0.456。输入回路的直流偏置V0BBU。E2.3题2-4图(1)求Ucm、、Po、c、RP的值；(2)放大器工作在什么状态？(3)如何调整互感M可以使放大器工作于临界状态？这时RP为多少？c为多少？(4)画出集电极馈电为并馈的电路图。解：(1)从图中可读知：V5.0DU，由于V0BBU，V2bemaximUU4125.0cosimBBDUUUV8412CEminCCcmUUUW824.1)(2121cm1cmcmc10UIUIP%09.56)(0cmCC0C0CC0dc0cIUPIUPPP54.17)(1cmcmPIUR(2)欠压状态(3)减小M可达到临界状态,这时V11'cmU，不变，∴12.24''pcmcmPRUUR,这时有：%77271.0456.0121121)(211CCcmcgUU(4)2-5.设一理想化晶体管特性如题图E2.4所示。已知V24CCU，V21cmU，基极偏压为零偏，V3imU。E2.4题2-5图(1)试作出它的动态线，计算动态线A、B、C三点坐标值；(2)此功放工作在什么状态，计算其效率c；(3)画出满足要求的基极偏置回路。解：(1)C点横坐标：V4532122CEmincmCUUUB点横坐标：coscmCCBUUU，61305.0cosimBBDUUUV5.20612124BUA点坐标：A(3，2.5)(2)临界状态W4215.12)(211cmcm0IUPW238.17)(0cmCCdcIUP%72dc0cPP(3)2-6.(1)以图2-1-5中临界工作状态的动态线A2B2C2为基准，若输入回路的偏置UBB增大或减小(Uim、UCC、RP不变)，试分析动态线随之变化的情况；指出对应工作状态的变化；画出对应的ic波形，给出基极调制特性的规律。(2)仍以图2-1-5中临界工作状态的动态线A2B2C2为基准，若输出回路的直流电压UCC增大或减小(Uim、UBB、RP不变)，试分析动态线随之变化的情况；指出对应工作状态的变化；画出对应的ic波形，给出集电极调制特性的规律。2-7.谐振功率放大器工作于临界状态，UCC=25V，Ucm=22V，输出功率P0=5W，集电极效率c=50%，输出匹配网络效率L=0.9。如题图E2.5所示。求：E2.5题2-7图(1)电源直流功率Pdc；(2)直流电流Ic0；(3)基波分量Ic1；(4)集电极阻抗RP及负载功率PL。解：(1)W105.05c0dcPP(2)A4.0CCdcc0UPI(3)A45.02cmCCc0cc1UUII(4)4.48c1cmPIUR，W5.4L0LPP2-8.试画出一高频功率放大器的实际线路。要求：(1)采用NPN型晶体管，发射极直接接地；(2)集电极采用并馈，与天线用T型匹配网络连接；(3)基极用串馈，自偏压，与前级互感耦合。解：2-9.如题图E2.6所示的两个功放电路。(1)说明各元件的作用；(2)画出交流等效电路。(a)(b)E2.6题2-9图解：（1）(a)图中：bC隔直通交，使交流信号进入晶体管；eC对高频呈现低阻，近似短路，作高频旁路阻抗；cC隔直通交，使交流信号进入LC回路；C对高低频均呈现高阻，用作谐振回路电容；RFC1与RFC2对交流呈现高阻，对直流呈现低阻，RFC1提供零偏，RFC2保证只有直流进入ccU。(b)图的元器件与（a）图元器件的作用类似。（2）(a)图的交流等效电路如下：(b)图的交流等效电路如下：2-10.改正题图线路中的错误，要求不得改变馈电形式，公用一个电源，重新画出正确线路。E2.7题2-10图解：更正如图所示：2-11.Ge/SiHBT器件是近几年出现的高频晶体管，其特征频率fT高，且噪声特性好。题图为650MHz(Ge/SiHBT)E类功放，图中电容CP由晶体管结电容构成。E2.8题2-11图(1)输入匹配网络和输出匹配网络各采用什么形式电路，各有哪些元件组成；(2)基极、集电极各采用什么馈电形式，由哪些支路和元件构成；(3)简述此电路E类功放的工作原理。解：(1)输入匹配网络为T型：15nH、15nH电感和3.4pF电容；输出匹配网络为L型：Cp、30nH、35nH电感、2.4pF电容。(2)基极并馈、集电极串馈。(3)略。2-12.试证明题图E2.9所示电路中，传输线变压器的阻抗变换关系。(a)(b)E2.9题2-12图证略2-13.试画出n个1:1传输线变压器和短路线组成，阻抗变换比为2(1):1n传输线变压器的连接网络，并证明：Zc=(n+1)RL，Ri=(n+1)2RL。解：该网络如下图所示：设输入信号电压为ui，电流为ii，负载电压为uL，电流为iL，∵nn21iuuuuu又uuuuunn21∴unu)1(i∵uuuuun21L∴iL11unu∵nn21Liiiii又∵inn2211iiiiiii∴iL)1(ini∴i2ii2iiLLL)1(1)1(1)1(11RniuninuniuRLLic)1(RnRRZ2-14.同相功率合成器电路如题图E2.10所示。试分析Tr1、Tr2、Tr3、Tr4、Tr5、Tr6各个传输线的功能和作用。E2.10题2-14图解：Tr1是同相功率分配器，将C端的功率平均分给B、D端；Tr6是同相功率合成器，将A、B的功率在C端合成；Tr2、Tr3是4﹕1阻抗变换器，完成阻抗匹配；Tr4、Tr5是1﹕4阻抗变换器，完成阻抗匹配。