《电子技术基础与技能》项目七 功率放大电路（举一反三考点练）讲义

举一反三考点练 《电子技术基础与技能》功率放大电路-讲义 知识点一 功率放大概念 在多级放大电路中，放大器的最后一级要带动一定的负载，为此，放大电路除了应有电压放大级外，还要求有一个能输出功率足够大的输出级，即放大电路的末级在输出大幅度信号电压的同时，还必须输出大幅度电流，即要向负载提供足够的功率。在工程上，把这种以输出功率为主要目的的放大电路称为功率放大器。 一、对功率放大器的要求 (1)输出足够的功率 在保证功率管安全工作的前提下，功率放大器的最大输出功率受到允许失真的限制，允许 失真越小，最大输出功率也越小。 (2)放大器的效率要高 功率放大器的效率用符号η表示，定义为，式中PO表示功率放大器的交流输出功率，PO表示功率放大器的直流电源提供的直流功率。 (3)失真要小 由于功率放大器工作在大信号状态，功放管的电压、电流变化幅度大，超出晶体管特性曲线的线性范围，产生非线性失真，严重时还将产生幅度失真。此外，在常用的乙类推挽功率放大器中，还会产生交越失真。 (4)功率管要安全工作 为了获得大的输出信号功率，功率管往往工作在极限运用状态，为了保证功率管安全工作，除了限制它的最大集电极电压和电流外，还应限制功率管的结温，为此在大功率管中一般都必须采取良好的散热措施，否则功放管很容易损坏。 二、功率放大器的种类 ①甲类功放：输入信号在整个周期内，每个放大管都有电流通过，即每个管子都设置了合适的静态工作点，这种工作状态下的效率只有30%左右，最高不超过50%。 ②乙类功放：管子只在大于死区电压的半个周期内工作，有电流通过，即每个管子都没有设置静态工作点，这种工作状态下的效率最高达78.5%，一般可达75%，但产生交越失真。 ③甲乙类功放：功放管设置较低的静态工作点，每个管子导通的时间大于信号的半个周期，效率介于甲类功放和乙类功放之间。 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. 向负载提供足够大的信号电流 【答案】B 【解析】功率放大器的末级在输出大幅度信号电压的同时，还必须输出大幅度电流，即要向负载提供足够大的功率，可知功率放大器的主要任务是不失真地放大信号功率，故B正确。 1. 功率放大器通常处于多级放大器中的 位置（ ） A. 前级 B. 中间级 C. 末级 D. 不确定 【答案】C 2. 功率放大电路的效率是指（ ） A. 功放管消耗功率与电源功率之比 B. 功放管消耗功率与负载功率之比 C. 静态时的电源功率与动态时的电源功率之比 D. 负载功率与电源功率之比 【答案】D 3. 以下几种功率放大器中效率最高的是（ ） A. 甲类 B. 乙类 C. 甲乙类 D. 乙类和甲乙类 【答案】B 1. 乙类互补对称功率放大电路会产生交越失真的原因是（ ） A. 晶体管输入特性的非线性 B. 三极管电流放大倍数太大 C. 三极管电流放大倍数太小 D. 输入电压信号过大 【答案】A 2. 与甲类功率放大方式相比，乙类功率放大方式的主要优点是（ ） A. 不用输出变压器 B. 不用输出端大电容 C. 效率高 D. 无交越失真 【答案】C 3. 功率放大管的导通角是180°的放大电路是 功率放大电路（ ） A. 甲类 B. 乙类 C. 丙类 D. 甲乙类 【答案】B · 放大器研究的主要指标是电压放大倍数，输入、输出电阻和频率特性等。而功率放大器研究的主要指标是最大输出功率、电源效率和放大管功耗等。 知识点二 OTL电路组成特点及工作原理 一、双电源互补对称电路 (1)电路基本结构 如图所示电路是双电源互补对称电路的基本形式，简称OCL电路。图中V₁、V₂分别为NPN管和PNP管，从该电路的交流通路可以看出，两管基极连在一起，作为信号的输入端，射极连在一起，作为信号的输出端，接上公共负载R; 而集电极分别加正和负两个极性的电源电压，对信号而言，它是输入输出信号的公共端，即两只三极管均采用射极输出器形式，输出信号采用直接耦合。 (2)工作原理 在输入信号的正半周，输入端上正下负，两管基极电位升高，NPN 管正偏导通，PNP 管反偏截止，NPN管的集电极电流由正电源+Vcc经NPN管流至负载RL，RL上得到被放大的正半周信号电流。在输入信号的负半周，输入端上负下正，两管基极电位降低，PNP管正偏导通，NPN管反偏截止，PNP管的集电极电流自接地端经负载RL和PNP管流回负电源-Vcc，RL上得到被放大的负半周信号电流。可见输入信号变化一周，NPN管和PNP管分别放大信号的正、负半周，使负载获得一个周期的完整信号。 (3)交越失真 ①产生原因 互补功放电路工作在乙类状态，当输入交流电压较小时，由于死区电压的影响，使放大输出信号在正负半周的交界处出现失真。 ②消除方法 为互补放大管提供不大的偏流，使静态工作点稍高于截止点(避开死区电压),即工作在甲乙类状态。 二、单电源互补对称电路 (1)基本电路 单电源供电的OTL 基本电路如图所示。由一对特性及参数完全相同、类型不同的三极管组成，但直流电源只有一个，输出端通过隔直流的电容器将信号传递给负载。 (2)工作原理 vi正半周时，NPN管导通，PNP管截止，NPN管的集电极电流由正电源+Vcc经NPN管和电容器C流到负载RL，使其获得正半周信号；vi负半周时，PNP管导通，NPN管截止，PNP管的集电极电流由电容器C正极经PNP管流到负载RL，最后回到电容器C的负极。因而两只三极管在输入信号的一个周期内交替导通，从而在输出负载上合成一个完整的输出信号。 在OCL乙类功放电路中，若最大输出功率为1W，则电路中功放管的最大管耗为（ ） A. 1 W B. 0.5 W C. 0.2 W D. 0.1 W 【答案】C 【解析】电路中功放管的最大管耗为0.2P，由P=1W，可得电路中功放管的最大管耗为0.2 W，故C正确。 1. 在OCL乙类功放电路中，负载电流的最大值为（ ） A. B. C. D. 【答案】A 2. OCL 功放电路中，输出端(即中点)的静态电位是（ ） A. VCC B.2VCC C.VCC/2 D.0 【答案】D 3. 乙类功率输出级，最大输出功率为1W, 则每个功放管的集电极最大耗散功率为 W（ ） A. 1 B. 0.5 C. 0.4 D. 0.2 【答案】D 1. OTL电路中的电源电压为18 V, 静态时输出电容C上的电压应是（ ） A. 6V B. 9V C. 12V D. 18V 【答案】B 2. 在单管固定偏置共射放大电路中，若测得三极管的静态电压UCE近似等于电源电压UCC时，则该管的工作状态为（ ） A. 饱和状态 B.截止状态 C. 放大状态 D. 无法确定 【答案】B 3. 共集电极放大电路的输入波形与输出波形的相位差为（ ） A. 0° B. 120° C. 90° D. 180° 【答案】A · 了解OTL电路中双电源互补对称电路与单电源互补对称电路。 · 掌握电路的基本结构与原理，并能熟练应用。 知识点三 集成功放器件及应用 一、4100系列集成功放电路 广泛用于收录机等电子设备中，电源电压VCC使用9V,带负载(扬声器)为4Ω,输出功率大于1W。 4100系列集成功放电路采用14脚双排直插式塑料封装结构，带有散热金属片。内部功能电路主要由输入级、中间放大级和OTL输出级三部分构成。 二、4100系列集成功放电路的典型应用 如图所示是用LA4100集成电路组成的功率放大电路。 C1、C5分别为输入、输出信号耦合电容；C3、C7为消振电容，用于抑制可能产生的高频寄生震荡；C4为交流负反馈电容，亦可起消振作用；C6为自举电容，用于自举升压；C8、C9、C10为退耦滤波电容；R1、C2与内电路中的元件构成交流负反馈网络，调节R1大小，可调节负反馈深度，控制功放电路增益。 如图所示是两只复合管，则两管的类型分别是（ ） A. NPN型与PNP型 B. PNP型与NPN型 C. NPN型与NPN型 D. PNP型与PNP型 【答案】A 【解析】复合管的组合原则是复合管的类型取决于前一只管子。第一张图中，V1是NPN型，则此复合管的类型是NPN型，第二张图中，V1是PNP型，则此复合管的类型是PNP型。故A正确。 1. LA4100集成电路主要用于（ ） A. 整流电路 B. 电压放大电路 C. 电流放大电路 D. 功率放大电路 【答案】D 2. 两只β相同的晶体管组成复合后，其电流放大系数约为（ ） A.β B.2β C.β² D. 无法确定 【答案】C 3. 功率放大器最重要的指标是（ ） A. 输出电压 B. 输出功率及效率 C. 输入、输出电路 D. 电压放大倍数 【答案】B 1. 引入功率放大器的目的是放大信号的（ ） A. 电压 B. 电流 C. 功率 D. 电阻 【答案】C 2. LA4100 集成电路的GND脚称为（ ） A. 信号输入端 B. 信号输出端 C. 正电源供电端 D. 公共地端 【答案】D 3. 如图所示电路（ ） A. 等效为PNP管，电流放大系数约为(β₁+β₂) B. 等效为NPN管，电流放大系数约为(β₁+β₂) C. 等效为PNP管，电流放大系数约为β₁β₂ D. 等效为NPN管，电流放大系数约为β₁β₂ 【答案】C · 集成运放电路主要由输入级、中间级、输出级和偏置电路等四部分组成。 · 集成运放外围加接适当的反馈网络，可以组合成多种不同功能的应用电路。在众多应用电路中，最基本最广泛的应用是比例运算放大器。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$