入电阻Ri的问题,有三种不同看法,指出哪一种是正确的?
甲:当Re增大时,负反馈增强,因此Av?、Ri?。( ) 乙:当Re增大时,静态电流IC减小,因此Av?、Ri?。( )
丙:因电容Ce,对交流有旁路作用,所以Re的变化对交流量不会有丝毫影响,因此,当Re增大时,Av和Ri均无变化。
题图3.0.9
解:本题意在我们要搞清Re,在分压式电流负反馈偏置电路中的作用,从表面看,Re被Ce交流旁路了,对交流量无影响(即不产生交流负反馈),所以Re的变化不影响Au和Ri,这是本题容易使我们产生错觉的地方。但我们还必须进一步考虑,尽管Re不产生交流负反馈,但它对放大器的静态工作点的影响是很大的,既然影响到ICQ,就影响到rbe进而影响Au和Ri。
甲的说法是错误的,原因:因Ce的旁路作用,所以Re不产生交流负反馈,所以甲的观点前提就是错的。
乙的说法是正确的。原因:Re??ICQ(IEQ)??rbe??Au?;
?rbe?,Ri?Rb//rbe,?Ri?
丙的说法是错误的,原因:正如解题分析中所说,尽管Re不产生负反馈,但Re增大使
IEQ减小,IEQ的减小必然引起Au减小和Ri的增加。
习题4
客观检测题
一、填空题
1. 场效应管利用外加电压产生的电 场 来控制漏极电流的大小,因此它是电 压 控制器件。 2. 为了使结型场效应管正常工作,栅源间两PN结必须加 反向 电压来改变导电沟道的宽度,它的输入电阻比MOS管的输入电阻 小 。结型场效应管外加的栅-源电压应使栅源间的耗尽层承受 反 向电压,才能保证其RGS大的特点。
3. 场效应管漏极电流由 多数 载流子的漂移运动形成。N沟道场效应管的漏极电流由载流子的漂移运动形成。JFET管中的漏极电流 不能 穿过PN结(能,不能)。 4. 对于耗尽型MOS管,VGS可以为 正、负或者零 。
5. 对于增强型N型沟道MOS管,VGS只能为 正 ,并且只能当VGS >VTH 时,才能形有Id。 6. P沟道增强型MOS管的开启电压为 负 值。N沟道增强型MOS管的开启电压为 正 值。 7. 场效应管与晶体管相比较,其输入电阻 高 ;噪声 低 ;温度稳定性 好 ;饱和压降 大 ;放大能力 较差 ;频率特性 较差(工作频率低) ;输出功率 较小 。 8. 场效应管属于 电压 控制器件,而三极管属于 电流 控制器件。
9. 场效应管放大器常用偏置电路一般有 自偏压电路 和 分压器式自偏压电路 两种类型。 10. 由于晶体三极管 是电子、空穴两种载流子同时参与导电 ,所以将它称为双极型的,由于场效应管 只有多数载流子参与导电 ,所以将其称为单极型的。
11. 跨导gm反映了场效应管 栅源电压 对 漏极电流 控制能力,其单位为 ms(毫西门子) 。
12. 若耗尽型N沟道MOS管的VGS大于零,其输入电阻 不 会明显变小。
13. 一个结型场效应管的转移特性曲线如题图4.1所示,则它是 N 沟道的效应管,它的夹断电压Vp是 4.5V ,饱和漏电流IDSS是 5.4mA 。
题图4.0.1 填空题13图
习题5
客观检测题
一、填空题
1. 功率放大电路的最大输出功率是在输入电压为正弦波时,输出基本不失真情况下,负载上可能获得的最大 交流功率 。(交流功率 直流功率 平均功率)
2. 与甲类功率放大器相比较,乙类互补推挽功放的主要优点是 能量效率高 。(无输出变压器 能量效率高 无交越失真)
3. 所谓功率放大电路的转换效率是指 负载得到的有用信号功率和电源供给的直流功率 之比。 4. 在OCL乙类功放电路中,若最大输出功率为1W,则电路中功放管的集电极最大功耗约为 0.2W 。 5. 在选择功放电路中的晶体管时,应当特别注意的参数有 (1) 最大允许功耗pcm ;(2)V(BR)CEO 集电极—发射极间的反向击穿电压; (3)最大集电极电流ICM 。
6. 若乙类OCL电路中晶体管饱和管压降的数值为│VCES│,则最大输出功率
POM?(VCC?VCES)2RL2。
8. 电路如题图5.1.1所示,已知T1和T2的饱和管压降│VCES│=2V,直流功耗可忽略不计。R3、R4和T3的作用是 为T1和T2 提供适当的偏压,使之处于微导通状态,消除交越失真 。负载上可能获得的最大输出功率Pom 16W 和电路的转换效率η= 69.8% 。设最大输入电压的有效值为1V。为了使电路的最大不失真输出电压的峰值达到16V,电阻R6至少应取 10.3千欧。
题图5.1.1
9. 甲类功率放大电路的能量转换效率最高是 50% (峰值功率)。 甲类功率放大电路的输出功率越大,则功放管的管耗 越小 ,则电源提供的功率 越大 。
10. 乙类互补推挽功率放大电路的能量转换效率最高是 78.5% 。若功放管的管压降为Vces 乙类互补推挽功率放大电路在输出电压幅值为 VCC?VCES,管子的功耗最小。 乙类互补功放电路存在的主要问题是 输出波形严重失真 。在乙类互补推挽功率放大电路中,每只管子的最大管耗为 0.2Po 。设计一个输出功率为 20W 的功放电路,若用乙类互补对称功率放大,则每只功放管的最大允许功耗 PCM 至小应有 4W 。双电源乙类互补推挽功率放大电路最大输出功率为
VCC2RL2 。
11. 为了消除交越失真,应当使功率放大电路工作在 甲乙类 状态。 12. 单电源互补推挽功率放大电路中,电路的最大输出电压为 VCC/2。
13. 由于功率放大电路工作信号幅值 大 ,所以常常是利用 图解法 分析法进行分析和计算的。
二、问答题
1、 功率放大电路与电压放大电路有什么区别?
答:功率放大电路和电压放大电路相比的区别是:功率放大电路在不失真(或失真很小)的情况下尽可能获得大的输出功率,通常是在大信号状态下工作;功率放大电路的负载通常是低阻负载。功率放大电路要有足够大的输出功率,因此,担任功率放大的晶体管必然处于大电压、大电流的工作状态,因此要考虑晶体管的极限工作问题、能量转换效率问题、非线性失真问题和器件散热问题。
2、 晶体管按工作状态可以分为哪几类?各有什么特点?
答:根据放大电路静态工作点在交流负载线上所处位置的不同,可将放大管的工作状态分为甲类、乙类、甲乙类和丙类四种。丙类工作方式多用于高频功率放大器。低频功率放大电路仅有甲类、乙类、甲乙类工作方式的。
甲类工作方式静态工作点取在交流负载线的中点,放大管的导通角为360°,放大电路的工作点始终处于线性区。甲类功放在没有信号输入时也要消耗电源功率,此时电路的转换效率为零;当有信号输入时,电源功率也只有部分转化为有用功率输出,另一部分仍损耗在器件本身;甲类工作方式最大转换效率50%(峰值功率)。
乙类工作方式静态工作点Q下移至iC=0处,放大管的导通角为180°,当不加输入信号(静态)或输入信号在功率管不导通的半个周期内,晶体管没有电流通过,此时管子功率损耗为零。乙类功放减少了静态功耗,所以效率与甲类功放相比较高(理论值可达78.5%),但出现了严重的波形失真。
甲乙类工作方式。为了减小非线性失真,将静态工作点Q略上移,设置在临界开启状态。使放大管在一个信号周期内,导通角略大于180°;电路中只要有信号输入,三极管就开始工作。因静态偏置电流很小,在输出功率、功耗和转换效率等性能上与乙类十分相近,故分析方法与乙类相同。
3 、你会估算乙类互补推挽功率放大电路的最大输出功率和最大效率吗?在已知输入信号、电源电压和负载电阻的情况下,如何估算电路的输出功率和效率?
答:(1)双电源乙类互补推挽功率放大电路:Po?Vim2RL2,???4?VomVcc;
(2)单电源乙类互补推挽功率放大电路:Po?Vim8RL2,???4?Vom12?VCC
4 什么是交越失真?怎样克服交越失真?
答:在乙类互补对称功放电路中,当输入信号很小时,因达不到三极管的开启电压
VBE?0.6V,而使两个三极管均不导通,输出电压为零;当输入信号略大于开启电压时,
三极管虽然能微导通,但输出波形仍会有一定程度的失真。这种输出信号正、负半周交替过零处产生的非线性失真,称为交越失真(cross-over distortion)。
为消除交越失真,可使用二极管或三极管偏置电路,使功率放大电路工作在近乙类的甲乙类方式下。常用的消除交越失真的简化互补功率放大电路有如下两种:利用二极管提供偏置的互补对称电路。VBE扩大电路。
5 在乙类互补推挽功放中,晶体管耗散功率最大时,电路的输出电压是否也最大?
答:不是。当功放电路的Vom?时,电路的输出电压最大。
6 以运放为前置级的功率放大电路有什么特点?
答:由于运放的电压增益AVd??,因而只要Vi?0,则Vo?0,所以输出电压不会产生交越失真。
7 常用的功率器件有哪些,各有什么特点?选择功率器件要考虑哪些因素?
答:达林顿管、功率VMOSFET和IGBT功率模块。
功率MOSFET的特点有:(1)MOSFET是电压控制型器件,因此在驱动大电流时无需推动级,电路相对较简单;(2)输入阻抗很高,达108Ω以上;(3)工作频率范围宽,开关速度高(因为多数载流子导电,没有开关存储效应,开关时间为几十到几百纳秒),开关本身损耗小;(4)有相对优良的线性区,并且输入电容比双极型器件小得多,所以交流输入阻抗很高;
IGBT是MOSFET和BJT技术的混合物。从结构上讲,IGBT类似具有另一附加层的功率MOSFET。因此,IGBT有MOSFET的驱动优势,也有功率BJT在高电压使用情况下良好的驱动能力。
选择功率器件应从功率管的极限工作电流、极限工作电压、最大管耗、散热、防止二次击穿、降低使用定额和保护措施等方面来考虑。
8 什么是热阻?如何估算和选择功率器件所用的散热装置?
2??VCC时,管耗最大。当功放电路的Vom?VCC?VCES