负向输出电流 Ie3 超过额定时,T6 和 R4 同样起限流作用。 5.4.1 功率放大电路如题图 5.4.1 所示。假设晶体管 T4 和 T5 的饱和压 降可以忽略,试问: (1) 该电路是否存在反馈?若存在反馈,请判断反馈类型; (2) 假设电路满足深度负反馈的条件,当输入电压的有效值 Vi=0.5V 时,输出电压有效值 Vo 等于多少?此时电路的 Po,PE 及 η 各等于多 少? (3) 电路最大输出功率 Pom 、最大效率 ηm 各等于多少? 题图 5.4.1 解:(1)本电路是带甲乙类互补推挽功放的多级放大电路,中 间级(T3 管)是共射极放大电路,输入级是单端输出差分放大电路。 输入信号接在 T1 管的基极,而反馈信号接在 T2 管的基极。反馈网络 由 R2 和 R3 组成,反馈信号是 R2 两端的电压。利用瞬时极性法判别本 电路是负反馈电路,并且是电压串联负反馈。 (2) AVf 1 R3 R2 1 3.9 0.2 20.5 Vo AVf Vi 20.5 0.5 10.25V , Po Vo2m 2RL 2 2Vo Vo2 10.252 13.1W , 2RL RL 8 PT 2 ( VCCVom RL Vo2m 4 ) 2 ( RL 2VCCVo 2Vo2 ) 9.9W 4 PE Po PT 13.1 9.9 23W , Po 13.1 57% PE 23 (3) 当输出电压幅值达到电源电压时,输出功率和效率达到最大。 Pom VC2C 2RL 25W , m 78.5% 5.4.2 题图 5.4.2 所示为三种功率放大电路。已知图中所有晶体管的电 流放大系数、饱和管压降的数值等参数完全相同,导通时 b-e 间电压 可忽略不计;电源电压 VCC 和负载电阻 RL 均相等。试分析 (1)下列各电路的是何种功率放大电路。 (2)静态时,晶体管发射极电位 VE 为零的电路为有哪些?为什 么? (3)试分析在输入正弦波信号的正半周,图(a)、(b)和(c) 中导通的晶体管分别是哪个? (4)负载电阻 RL 获得的最大输出功率的电路为何种电路? (5)何种电路的效率最低。 题图 5.4.2 解:(1)题图 5.4.2 所示的各个电路中,图(a)所示电路是乙 类单电源互补对称电路 OTL 图(b)所示电路是乙类双电源互补对 称电路 OCL 图(c)所示电路是桥式推挽功率放大电路 BTL。 (2)由于题图 5.4.2 所示的电路图中,图(a)和(c)所示电路 是单电源供电,为使电路的最大不失真输出电压最大,静态应设置晶 体管发射极电位为 VCC/2。因此,只有图(b)所示的是 OCL 电路,在 静态时晶体管发射极电位为零。因此晶体管发射极电位 VE 为零的电 路为 OCL。 (3)根据电路的工作原理,图(a)和(b)所示电路中的两只 管子在输入为正弦波信号时应交替导通,图(c)所示电路中的四只 管子在输入为正弦波信号时应两对管子(T1 和 T4、T2 和 T3)交替导通。 因此在输入为正弦波信号时,图(a)中导通的晶体管为 T1;在输入 为正弦波信号时,图(b)中导通的晶体管为 T1;在输入为正弦波信 号时,图(c)中导通的晶体管为 T1 和 T4。 (4) 在题图 5.4.2 所示的三个电路中,最大不失真输出电压的峰值 分别为: 图(a): VCC 2 VCES , 图(b): VCC VCES , 图(c): VCC 2 VCES , 所以,最大输出功率就最大的电路是图(b)。 (5)根据(3)、(4)中的分析可知,三个电路中只有 BTL 电路在 正弦波信号的正、负半周均有两只功放管的消耗能量,损耗最大,故 转换效率最低。因而,转换效率最低的电路是图(c)所示的电路。 5.4.3 若功率放大电路输出的最大功率 Pom =100mW ,负载电阻 RL =80Ω,如采用单电源互补功率放大电路,试求电源电压 VCC 之值。 解: Pom Vo2m 2R L VC2C 8RL 100mW , 所以, VCC 8 0.1 80 8V 。 5.6.1 TDA1556 为 2 通 道 BTL 电 路 ,题 图 5.6.1 所 示 为 TDA1556 中一个通道组成的实用电路。已知 VCC=15V,放大器的最大 输出电压幅值为 13V。 题图 5.6.1 ( 1) 为 了 使 负 载 上 得 到 的 最 大 不 失 真 输 出 电 压 幅 值 最 大 , 基准电压 VREF 应为多少伏?静态时 vO1 和 vO2 各为多少伏? (2)若 Vi 足够大,则电路的最大输出功率 Pom 和效率 η 各 为多少? (3)若电路的电压放大倍数为 20,则为了使负载获得最大 输出功率,输入电压的有效值约为多少? 解 :( 1) 基 准 电 压 VREF= VCC /2= 7.5V 静态时 vO1=vO2=7.5V 。 ( 2) 最 大 输 出 功 率 和 效 率 分 别 为 Pom V2 o max 2 RL 1313 24 21W π Vomax π 13 64% 4 VCC 4 16 ( 3) 输 入 电 压 有 效 值 : Vi Vomax 2 AV 13 20 2 0.46V 题图 5.6.2 5.6.2 TDA1556 为 2 通 道 BTL 电 路 ,题 图 5.6.2 所 示 为 TDA1556 中一个通道组成的实用电路。已知 VCC=15,放大器的最大 输出电压幅值为 13V。 ( 1) 为 了 使 负 载 上 得 到 的 最 大 不 失 真 输 出 电 压 幅 值 最 大 , 基准电压 VREF 应为多少伏?静态时 vO1 和 vO2 各为多少伏? (2)若 Vi 足够大,则电路的最大输出功率 Pom 和效率 η 各 为多少? 解 :( 1) 基 准 电 压 VREF= VCC /2= 7.5V 静态时 vO1=vO2=7.5V 。 ( 2) 最 大 输 出 功 率 和 效 率 分 别 为 Pom V2 o max 2 RL 132 24 21W 。 π Vomax π 13 64% 4 VCC 4 15 习题 6 客观检测题 一、填空题 1. 差动放大电路采用了 对称 的 三极管来实现参数补 偿, 其目的是为了克服 零点漂移 。 2. 集 成 放大 电 路 采用 直 接 耦合 方 式的 原 因 是 集 成 工艺 难于 制 造 大 容 量 电 容 ,选 用 差 分 放 大 电 路 作 为 输 入 级 的 原 因 是 利用其对称性减小电路的温漂 。 3. 差分放大电路的差模信号是两个输入端信号的 差 ,共 模信号是两个输入端信号的 算术平均值 。 4. 用恒流源取代长尾式差分放大电路中的发射极电阻 Re, 将提高电路的 共模抑制比。 5. 三 极 管构 成 的 电流 源 之 所以 能 为负 载 提 供恒 定 不变 的电 流,是因为三极管工作在输出特性的 放大 区域;三极 管电流源具有输出电流 恒定 ,直流等效电阻 小 ,交 流等效电阻 大 的特点。 6.在 放 大 电 路 中 ,采 用 电 流 源 作 有 源 负 载 的 目 的 是 为 了 提 高 电压放大倍数,在含有电流源的放大电路中,判断电路 是 放 大 电 路 还 是 电 流 源 电 路 的 方 法 是 :电 流 源 是 一 个 单 口 网络,而放大电路是一个 双口 网络。 二、判断题 1. 在多级放大电路中,即能放大直流信号,又能放大交流信号的是 C 多级放大电路。 A 阻容耦合, B 变压器耦合, C 直接耦合, D 光电 耦合。 2. 在多级放大电路中,不能抑制零点漂移的 C 多级放大电路。 A 阻容耦合, B 变压器耦合, C 直接耦合, D 光电 耦合, 3. 集成运放是一种高增益的、 C 的多级放大电路。 A 阻容耦合, B 变压器耦合, C 直接耦合, D 光电 耦合, 4. 通用型集成运放的输入级大多采用 C 。 A 共射极放大电路, B 射极输出器, C 差分放大电路, D 互补推挽电路。 5. 通用型集成运放的输出级大多采用 D 。 A 共射极放大电路, B 射极输出器, C 差分放大电路, D 互补推挽电路。 6. 差分放大电路能够 C 。 A 提高输入电阻, B 降低输出电阻, C 克服温漂, D 提高 电压放大倍数。 7. 典型的差分放大电路是利用 C 来克服温漂。 A 直接耦合, B 电源,C 电路的对称性和发射极公共电阻, D 调整元件参数。 8. 差分放大电路的差模信号是两个输入信号的 B 。 A 和, B 差, C 乘积, D 平均值。 9. 差分放大电路的共模信号是两个输入信号的 D 。 A 和, B 差, C 乘积, D 平均值。 10. 共摸抑制比 KCMR 越大,表明电路 C 。 A 放大倍数越稳定, B 交流放大倍数越低, C 抑制零漂的能力越强, D 输入电阻越高。 11. 差分放大电路由双端输出变为单端输出,则差模电压增益 B 。 A 增加, B 减小, C 不变。 12. 电流源电路的特点是: A 。 A 端口电流恒定,交流等效电阻大,直流等效电阻小。 B 端口电压恒定,交流等效电阻大。 C 端口电流恒定,交流等效电阻大,直流等效电阻大 。 13. 在差分放大电路中,用恒流源代替差分管的公共射极电阻 Re 是 为了 C 。 A 提高差模电压放大倍数, B 提高共模电压放大倍数, C 提高共模抑制比, D 提高偏置电流, 主观检测题 6.1.1 设题图 6.1.1 所示电路静态工作点合适,请分析该电路,画 出 h 参数等效电路,写出 AV、Ri、Ro R1 的表达式。 R3 C2 解:h 参数等效电路如 +Vcc T2 C4 图 6.1.1 所示。 A v1 1(R3 rbe1 ri2 ) + C1 Vi R2 _ T1 R4 R5 R6 C3 + RL Vo _ ri2 R 5 rbe 2 题图 6.1.1 , A v2 2 (R6 rbe 2 RL ) AV Av2 Av2 2(R3 rbe1 ri2 ) 2(R6 rbe 2 RL ) AV 2 (R 3 R5 rbe1 rbe2 ) 2 (R 6 rbe 2 RL ) R i R 3 R 5 rbe1 Ro R6 R1 C1 Vi R2 R3 R5 T2 T1 R6 R4 C3 图题 6.1.2 +Vcc C2 Vo Ib1 I b1 V i R1 R2 rbe1 R3 rbe2 R5 RL I b2 R6 V o 图 6.1.1 6.1.2 设题图 6.1.2 所示电路静态工作点合适,请分析该电路,画出 h 参数等效电路,写出 AV、Ri、Ro 的表达式。 解:对应题图 6.1.2 所示的电路,其 h 参数等效电路如图 6.1.2 所示,电路属于共射极—共基极组态。 AV AV1 AV2 1Ri2 rbe1 rbe 2 2R3 (R5 , R6) Ri2 rbe 2 (R5 1 2 R6 ) 。 AV 12 R3 1 2 rbe1 Ri R1 / / R2 / /rbe1 , Ro R3 Ib1 I b1 V i R1 R 2 rbe1 rbe2 Ib2 Ib2 R5 R6 图 6.1.2 R V o 3 6.1.3 分析题图 6.1.3 所示电路,各电容的容量都是足够大。 (1)画出该电路简化 h 参数微变等效电路; (2)写出静态时, I CQ1 、VCEQ1 、 I CQ 2 、VCEQ2 表达式; (3)写出放大器输入电阻 Ri 和输出电阻 Ro 的计算公式; (4)写出放大倍数 AV 1 、 AV 2 、 AV 和 AVS 计算公式。 题图 6.1.3 解: [解题分析] 本题的目的是要我们熟练掌握由共集、共射组 合电路各种参数的计算方法。由于第一级为射极输出器(共集电极组 态),第二级为共发电路,因此我们必须熟练掌握这两种电路各种参 数计算方法,在计算 AV 1 时,必须要将第二级的输入电阻作为前一级 负载。同时我们还必须明确,第一级的输入电阻即为放大器的输入电 阻。最后一级的输出电阻即为放大器的输出电阻。 (1)该电路简化 h 参数微变等效电路如图 6.1.3 所示。 I i I b I c1 Rs rbe1 1Ib1 I b2 I c2 Us U i Rb1 Re1 Rb21 Rb22 rbe2 2Ib2 Rc2 U RL o Ri 图 6.1.3 微变等效电路图 Ro (2) ICQ1 (VCC VBE1 Rb1 ( 1 1 )1 )Re1 , VCEQ1 VCC I EQ1 Re1 ICQ 2 Rb21 Rb21 Rb22 VCC Re 2 VBE1 , VCEQ2 VCC ICQ2 ( Re2 RC 2 ) (3) Ri Rb1 //[rbe1 (1 1 )(Re1 // Rb21 // Rb22 // rbe2 )] Ro Rc2 (4) AV 1 (1 1 rbe1 ( 1 )R'L1 1 )R'L1 , R'L1 Re2 / / Rb21 / / Rb22 / / rbe2 AV 2 2 R'L1 rbe 2 2 ( Rc2 / rbe 2 / RL ) AV AV 1 AV 2 , AVS Ri Ri RS AV 6.2.1 试分析题图 6.2.1 电路,设电路参数完全对称,请分别写出电位 器动端位于最左端、最右端和中V点CC时的差模电压放大倍数的表达式。 Rb + ~v - i Rc + vo RL T1 RW Rc - Rb T2 I VEE 题图 6.2.1 解:( 1) RW 的 滑 动 端 在 中 点 时 AVD 的 表 达 式 为 AVD vo vi rbe (Rc 1 2 R L ) (1 ) RW 2 。 (2)RW 的滑动端在最右端时 1 1 , vC1 2[rbe ( Rc (1 2 RL ) )RW ] v I vC 2 ( Rc 2 2rbe RL ) v I。 vO vC1 vC 2 1 [ 2 rbe 1 (1 )RW 1 ] rbe ( Rc 1 2 RL )v I。 所以 AVD 的表达式为 AVD vO vI 1[ 1 2 rbe (1 )RW 1 ] rbe ( Rc 1 2 RL )。 (3)RW 的滑动端在最左端时 , vC1 ( Rc 1 2 2rbe RL ) vI vC 2 2[rbe ( Rc 1 2 RL ) (1 )RW ] v I vO vC1 vC 2 1 [ 2 rbe 1 (1 )RW 1 ] rbe ( Rc 1 2 RL )vI。 所以 AVD 的表达式为 AVD vO vI 1 1 [ 2 rbe (1 )RW 1 ] rbe ( Rc 1 2 RL )。 比 较 结 果 可 知 , 位于最右端同位于最左端。 6.2.2 试分析题图 6.2.2 电路,T1 和 T2 的参数完全对称,β1=β2=100, rbb?1 = rbb?2 = 100Ω,VBE1 =VBE2 = 0.7V,RW 动端(+位15于V) 中+点VC。