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四川省对口升学信息技术二类专业低频功率放大器考点内容

【摘要】:近三年四川省对口升学本章考点内容及考题分析本章应了解放大电路的工作任务、基本要求和电路类型,重点掌握OCL和OTL功率放大器的组成、工作状态及元件作用,熟练计算输出功率和效率。图2-5-3 OTL原理电路2.输出功率和效率3.交越失真及其消除OTL功率放大器的交越失真及其消除与OCL功率放大器基本相同。六、集成功率放大器集成功率放大器由差分输入级、中间放大级、OTL电路输出级三部分组成。 8 由题意可知此题是OTL单电源功率放大电路。

1.功放的基本要求。(B)

2.功放的分类。(A)

3.OCL功放电路的基本结构、工作原理。(B)

4.OCL功放电路的输出功率效率。(C)

5.交越失真及其消除方法。(B)

6.OTL功放电路的基本结构、工作原理。(B)

7.OTL功放电路的输出功率和效率。(C)

8.OTL功放电路典型电路分析。(C)

9.采用复合管构成的OTL功放。(A)

近三年四川省对口升学本章考点内容及考题分析

本章应了解放大电路的工作任务、基本要求和电路类型,重点掌握OCL和OTL功率放大器的组成、工作状态及元件作用,熟练计算输出功率和效率。

一、功率放大电路的基本要求及分类

1.对功率放大器的要求

(1)有足够大的输出功率。

(2)效率要高。

(3)非线性失真要小。

(4)功放管散热要好。

2.功率放大器的分类

(1)按功放管静态工作点位置不同分为甲类(静态工作点在线性放大区中点,波形好但效率低)、乙类(静态工作点在截止区,效率高但削波失真严重)、甲乙类(静态工作点靠近截止区,效率高,削波失真有改善)。

(2)按耦合方式不同分为阻容耦合(实质是OTL电路,具有简单但功率小的特点)、变压器耦合(阻抗匹配好,但笨重、频率特性差)、直接耦合(实质是OCL电路,具有较易于集成化,使用广泛的特点)。

二、电源互补对称电路(OCL电路)

1.电路基本组成(见图2-5-1)

(1)VT1,VT2为性能完全一致的互补(NPN与PNP互补)对称管。

(2)该电路采用正电源+VCC与负电源-VCC相等的双电源。

(3)VT1与VT2射极相连的点叫中点,静态电位为0,故负载RL采用直接耦合。

2.工作原理

图2-5-1 OCL 原理电路

输入信号ui(以正弦波为例)正半周到来时,VT1导通,放大信号,此时VT2截止;当输入信号负半周到来时,VT2导通,放大信号,此时VT1截止,两管交替工作,放大一个完整的周期信号。

3.输出功率和效率

式中,Pom为最大输出功率;PDC为电源提供的功率。

4.交越失真

因两管均未加静态偏置,在输入信号较小时(零点附近),两管均处于截止状态不能导通,导致信号丢失或放大不充分而发生的失真——交越失真。

5.交越失真的消除

给VT1、VT2加上合适的偏置即可有效消除交越失真。如图2-5-2所示,VD1、VD2导通时正向压降之和为功放管提供静态偏压,使功放管处于微导通状态,小信号输入时,功放管也具有一定的放大能力,从而消除交越失真。

图2-5-2 消除交越失真的OCL电路

三、单电源互补对称电路(OTL电路)

1.电路基本组成和工作原理

如图2-5-3所示,功放管采用互补对称管,单电源VCC,中点电位为。当ui处于正半周时,VT1导通,放大信号此时VT2截止;当ui处于负半周时,VT2导通,放大信号,此时VT1截止,两管交替导通,放大一个完整的正弦信号。

图2-5-3 OTL原理电路

2.输出功率和效率

3.交越失真及其消除

OTL功率放大器的交越失真及其消除与OCL功率放大器基本相同。

4.典型OTL电路

典型OTL电路如图2-5-4所示,R4、C4是自举电路,可以提高放大器的动态范围、减小顶部波形失真,提高功率增益;RP2可以调整功放管的静态工作电流,以消除交越失真;RP1可以调整整个放大器的工作点,并具有负反馈的作用.

图2-5-4 典型OTL电路原理图

四、复合管的原理

复合管的复合原则和要求如下。

第一,必须保证两只管子各极电流都能顺着各个管的正常工作方向流动。

第二,前管的c、e极只能与后管的c、b极连接,而不能与后管的b、e极连接;否则前管的UCE电压会受到后管UBE的钳制,无法使两管有合适的工作电压。

五、采用复合管构成的OTL功放电路

图2-5-5 复合管OTL电路

由复合管组成的OTL功率放大电路如图2-5-5所示,三极管VT1组成的激励放大级,VT2与VT4管组成NPN型复合管,VT3与VT5组成PNP型复合管,两只复合管作为电路的输出配对管,由于功率管VT4和VT5都是NPN型管,因此可选用型号、性能接近的管子。

六、集成功率放大器

集成功率放大器由差分输入级、中间放大级(一般为共发射极电路)、OTL电路输出级三部分组成。它具有体积小,工作稳定,易于安装和调试的优点。(www.chuimin.cn)

【例1】 (2018年高考题)如图所示,已知VCC=8 V,负载RL=8Ω,忽略三极管的饱和压降VCES,则负载可获得的最大功率为_________W。

【答案】 1

【解析】 由题意可知此题是OTL单电源功率放大电路。由于忽略管压降,所以最大功率

【例2】 (2017年高考题)如图所示,电源电压VCC=18 V,晶体管的饱和管压降为1 V,RL=4Ω,则最大输出功率为_________W。。

【答案】 8

【解析】 由题意可知此题是OTL单电源功率放大电路。由于考虑了管压降,所以最大功率=8(W)。

【例3】 在某OTL功放电路中,已知电源电压VCC=6 V,采用阻抗为8Ω的喇叭作为负载,求该功放电路的最大输出功率。

【答案】 0.56 W

【解析】

【例4】 在如图所示的OCL功放电路中,已知输入信号ui为正弦波,RL=16Ω,要求最大输出功率为10 W。在三极管的饱和压降可以忽略的条件下,计算:

(1)正负电源VCC的最小值;

(2)根据电源VCC的最小值,求三极管的极限参数ICM,V(BR)CEO,PCM;

(3)当输出功率最大(10 W)时,电源的供给功率PDC;

(4)当输入功率最大时,输入电压有效值

【答案】 (1)根据,可求得电源的最小值,18(V)。

(2)根据功放三极管的选管要求,可求得

(注:ICM、V(BR)CEO和PCM这三个极限参数有的书没有给出讲解,近十年高考中也没出现)

(3)该电路为乙类功放电路,其理想的效率为78.5%,由此可计算出电源供给的功率为PDC=POM=78.5%≈12.74 W。

(4)电路为射极输出器,所以输出电压的有效值约等于输入电压的有效值,在忽略三极管饱和压降的条件下VOM≈VCC,即

一、单项选择题

1.功率放大器的主要任务是( )

A.不失真地放大信号电流 B.不失真地放大信号功率

C.向负载提供足够大的信号电压 D.向负载提供较大的信号电流

2.实用的功率放大器通常是工作在________状态。( )

A.甲类 B.乙类

C.甲乙类 D.丙类

3.OCL功放电路中,输出端中点静态电位为( )

A.VCC B.2VCC

C.VCC/2 D.0

4.在理想情况下,OCL功放电路的最大输出功率为( )

5.OTL功放电路中,输出端中点静态电位应为( )

A.0 B.VCC

C.2VCC D.VCC/2

二、判断题(正确的选“A”,错误的选“B”)

1.OCL功率放大电路采用单电源供电。( )

2.在甲类功率放大电路中,当没有信号输入时,电源的功耗最小。( )

3.采用OTL功率放大电路可以提高放大电路的输出功率。( )

4.复合管的共发射极电流放大倍数等于两管放大倍数之积。( )

三、填空题

1.向负载提供信号功率的放大电路称为_________。

2.甲类功率放大器的静态工作点Q设置在________,乙类功率放大器的静态工作点Q设置在_________,甲乙类功率放大器的Q点设置在_________。

3.功率放大器的耦合方式可分为________、________和________。

4.某OCL功放电路如图所示,当输入信号在vi的正半周时,________管发射结正偏而导通,________管发射结反偏而截止,形成的电流回路为_________;当输入信号在ui的负半周时,_________管发射结正偏而导通,_________管发射结反偏而截止,形成的电流回路为_________。

5.如第4题图所示的电路会出现________失真,消除该失真的具体办法是_________。

第4题图

四、分析计算题

1.如图所示为OCL功放电路,已知±VCC=16 V,RL=8Ω。求:

(1)理想情况下,负载RL上得到的最大输出功率Pom和电源提供的功率PDC;

(2)对功放管的PCM、ICM和V(BR)CEO的要求。

第1题图

2.如第1题图所示的OCL电路,若负载为4Ω,要保持最大输出功率16 W不变,电源电压VCC应为多大?

3.OTL功放电路如图所示,求该电路的最大输出功率。

第3题图

4.如第3题图所示的功放电路,若要求最大输出功率达到4.5 W,问RL应选用多大?