第1,2章 功率电子电路 谐振功率放大器(2)

2019-08-31 12:21

答:集成宽放L1590是由两级放大电路构成。第一级由V1、V2、V3、V6构成;第二级由V7~V10构成,三极管V11~V16、二极管V17~V20和有关电阻构成偏置电路。其中第一级的V1、V3和V2、V6均为共射-共基组合电路,它们共同构成共射-共基差动放大器,这种电路形式不仅具有较宽的频带,而且还提供了较高的增益,同时,R2、R3和R4引入的负反馈可扩展该级的频带。V3、V6集电极输出的信号分别送到V7、V10的基极。第二级的V7、V8和V9、V10均为共集-共射组合电路,它们共同构成共集-共射差动放大器,R18、R19和R20引入负反馈,这些都使该级具有很宽的频带,改变R20可调节增益。应该指出,V7、V10的共集组态可将第一级和后面电路隔离。由于采取了上述措施,使L1590的工作频带可达0~150MHZ。顺便提一下,图中的V4、V5起自动增益控制(AGC)作用,其中2脚接的是AGC电压。

图7.5 集成宽放L1590的内部电路

14.通频带为什么是小信号谐振放大器的一个重要指标?通频带不够会给信号带来什么影响?为什么?

答:小信号谐振放大器的基本功能是选择和放大信号,而被放大的信号一般都是已调信号,包含一定的边频,小信号谐振放大器的通频带的宽窄直接关系到信号通过放大器后是否产生失真,或产生的频率失真是否严重,因此,通频带是小信号谐振放大器的一个重要指标。通频带不够将使输入信号中处于通频带以外的分量衰减,使信号产生失真。

15. 超外差接收机(远程接收机)高放管为什么要尽量选用低噪声管? 答:多级放大器的总噪声系数为

由于每级放大器的噪声系数总是大于1,上式中的各项都为正值,因此放大器级数越多,总的噪声系数也就越大。上式还表明,各级放大器对总噪声系数的影响是不同的,第一级的影响最大,越往后级,影响就越小。因此,要降低整个放大器的噪声系数,最主要的是降低第一级(有时还包括第二级)的噪声系数,并提高其功率增益。综上所述,超外差接收机(远程接收机)高放管要尽量选用低噪声管,以降低系统噪声系数,提高系统灵敏度。

16. 试画出图7.6所示放大器的交流通路。工作频率f=465kHZ。

答:根据画交流通路的一般原则,即大电容视为短路,直流电源视为短路,大电感按开路处理。就可以很容易画出其交流通路。对于图中0.01μF电容,因工作频率为465kHZ,

其容抗为 ,相对于与它串联和并联的电阻而言,可以忽略,

所以可以视为短路。画出的交流通路如图7.7所示。

5

图 图7.6

图7.7

17.外接负载阻抗对小信号谐振放大器有哪些主要影响?

答:外接负载电阻使LC回路总电导增大,即总电阻减小,从而使Qe下降,带宽BW0.7展宽;外接负载电容使放大器的谐振频率f0降低。因此,在实用电路中,三极管的输出端和负载阻抗都将采用部分接入的方式与LC回路相连,以减小它们的接入对回路Qe值和谐振频率的影响。

18.在小信号谐振放大器中,三极管与回路之间常采用部分接入,回路与负载之间也采用部分接入,这是为什么?

解:这是因为外接负载阻抗会使回路的等效电阻减小,品质因数下降,导致增益下降,带宽展宽,谐振频率变化等,因此,采用部分接入,可以减小它们的接入对回路Q值和谐振频率的影响,从而提高了电路的稳定性,且使前后级的阻抗匹配。

四、计算题

1、如图所示为末级谐振功率放大器原理电路,工作在临界状态,图中C2为耦合电容,输出谐振回路由管子输出电容以及元件L1、L2、C1组成,外接负载天线的等效阻抗近似为电阻。现将天线短路、开路,试分别分析电路工作状态如何变化?功率管是否安全? (6分)

解:天线开路时,回路的品质因数升高,所以谐振阻抗Re急剧增加,功率管工作于过压状态,Ucm增高,很可能导致UCEmax? U(BR)CEO,功率管不安全。

天线短路时,回路严重失谐(呈感性),所以谐振阻抗Re急剧减小,功率管工作于欠压状态,Pc急增,很可能导致PCx?PCM,功率管烧坏。

2、如图所示调谐放大器,问:

1. LC回路应调谐在什么频率上?

2. 为什么直流电源要接在电感L的中心抽

头上? 3. 电容C1、C3的作用分别是什么? 4. 接入电阻R4的目的是什么? (8分)

解:1. LC回路应调谐在输入信号ui的频

率上

2.直流电源要接在电感L的中心抽头上是使本电路晶体管的输出端部分接

入调谐回路,其目的是要达到预定的选择性和通频带要求

3.电容C1、C3是高频旁路电容,它们的作用是保证放大器工作在放大区 4.接入电阻R4的目的是降低Q值,加宽放大器的通频带

3.已知谐振功率放大器输出功率Po=4W,ηC=60%,VCC=20V,试求Pc和Ic0。若保持Po不变,将ηC提高到80%,试问Pc和Ic0减小多少? 解:已知Po=4W,ηC=60%,VCC=20V,则 PDC=Po/ηC =4/0.6≈6.67W

Pc= PDC -Po=6.67-4=3.67W

Ic0= PDC / VCC =6.67/20(A) ≈333.3mA 若保持Po不变,将ηC提高到80% ,则

Po/ηC-Po=4/0.8-4=5-4=1W

3.67-1=2.67W

(A)=83mA

4.已知谐振功率放大器VCC=20V,Ic0=250mA,Po=4W,Ucm=0.9VCC,试求该放大器的PDC、Pc、ηC和Ic1m为多少?

解:已知VCC=20V,Ic0=250mA,Po=4W,Ucm=0.9VCC,则 PDC= VCC× Ic0=20×0.25=5W Pc= PDC-Po=5-4=1W ηC = Po / PDC =4/5=80% Ucm=0.9VCC=0.9×20=18V

Ic1m=2Po /Ucm=2×4/18≈444.4mA

5.已知谐振功率放大器VCC=30V,Ic0=100mA,Ucm=28V,θ=600,g1(θ)=1.8,试求Po、RP和ηC为多少?

解:已知VCC=30V,Ic0=100mA,Ucm=28V,θ=600,g1(θ)=1.8,则 PDC= VCC× Ic0=30×0.1=3W ξ=Ucm / VCC=28/30≈0.93

ηC=g1(θ)ξ=×1.8×0.93=83.7%

Po =ηC×PDC =0.837×3≈2.51W

由于,则

156.2Ω

6.在图8.8所示的谐振功率放大器中,测得Ic0=100mA、Ib0=5mA、IA=500mA,放大器工作于临界状态。若改变VCC、VBB和Uim中某一电压量,则发现各电表读数发生如下变化: (1)Ic0=70mA、Ib0=1mA、IA=350mA (2)Ic0=70mA、Ib0=10mA、IA=350mA (3)Ic0=105mA、Ib0=7mA、IA=520mA

试问上述三种情况各为改变哪一电压量而发生的?各处于何种工作状态(欠压、临界、过压)?

解:(1)VBB减小或Uim减小,工作于欠压状态;(2)VCC减小,工作于过压状态;(3)VBB增大或Uim增大,工作于过压状态。 7.谐振功率放大器工作在欠压区,要求输出功率Po =5W。已知VCC =24V,VBB = Uth(管子截止电压),Rp=53Ω,集电极电流为余弦脉冲,试求电源供给功率PDC,集电极效率ηC。 图8.8

解:由题可知,θ=90o,由图8.2可知α0(90o)=0.32,α1(90o)=0.5。

(A)=434.4mA

278(mA)

PDC=VCCIc0=24×0.278=6.67(W)

ηC= P0 / PDC =5/6.67=75%

8.已知丙类二倍频器工作在临界状态,且VCC=20V,Ic0=0.4A,Ic2m=0.6A,Uc2m=16V,试求Po2和ηC2?

解:已知VCC=20V,Ic0=0.4A,Ic2m=0.6A,Uc2m=16V,则

=4.8(W)

PDC=VCCIc0=20×0.4=8(W) ηC2= Po2/ PDC =4.8/8=60%

9.图8.9(a)为谐振功率放大器的原理电路图,试指出该电路中的错误,予以改正并说明原因。

解:图8.9(b)示出了一种改正的电路图。

(1)V1输入端,增加C4,为高频旁路电容,使输入高频信号减小损耗。

(2)V1输出端,取消C1,使集电极直流通路得到建立;增加高频旁路电容C5,形成高频通路。

(3)V2输入端,增加耦合电容C6,也使本级基极与VCC隔离;增加RFC3的一方面使V2基极为高频高电位,另一方面也使V2输入端的直流通路得到建立,C7为高频旁路电容。 (4)V2输出端,增加隔直电容C8和高频旁路电容C11;C9和L3为天线回路元件。 RFC4与RFC5使V1、V2二级与直流电源间高频隔离。


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