第4章 谐振功率放大器习题参考解答
高频电子线路课后答案(胡宴如)
第2章 小信号选频放大器2.1填空题(1)LC 并联谐振回路中，Q 值越大，其谐振曲线越尖锐,通频带越窄,选择性越好。
(2)LC 并联谐振回路谐振时，回路阻抗为最大且为纯电阻,高于谐振频率时间阻抗呈容性，低于谐振频率时间阻抗感性。
(3)小信号谐振放大器的负载采用谐振回路,工作在甲类状态，它具有选频作用。
(4)集中选频放大器由集成宽带放大器和集中选频滤波器组成，其主要优点是接近理想矩形的幅频特性，性能稳定可靠，调整方便。
2.2 已知并联谐振回路的1μH,20pF,100,L C Q ===求该并联回路的谐振频率0f 、谐振电阻p R 及通频带0.7BW 。
[解]900.035610Hz 35.6MHz f ===⨯=3640.722.4k 22.361022.36k 35.610Hz35.610Hz 356kH z100p R Q f BW Q ρρ==Ω=⨯Ω=Ω⨯===⨯=2.3 并联谐振回路如图P2.3所示，已知：300pF,390μH,100,C L Q ===信号源内阻s 100k ,R =Ω负载电阻L 200k ,R =Ω求该回路的谐振频率、谐振电阻、通频带。
[解]0465kHz f ≈==0.70114k Ω////100k Ω//114.k Ω//200k Ω=42k Ω42k Ω371.14k Ω/465kHz/37=12.6kHzp e s p Le e e R Q R R R R R Q BWf Q ρρ========== 2.4 已知并联谐振回路的00.710MHz,C=50pF,150kHz,f BW ==求回路的L 和Q 以及600kHz f ∆=时电压衰减倍数。
如将通频带加宽为300 kHz ，应在回路两端并接一个多大的电阻? [解] 6262120115105μH (2π)(2π1010)5010L H f C --===⨯=⨯⨯⨯⨯6030.7101066.715010f Q BW ⨯===⨯8.1p oU U ∙∙= 当0.7300kHz BW =时6030.746120101033.33001033.31.061010.6k 2π2π10105010e e e ef Q BW Q R Q f C ρ-⨯===⨯====⨯Ω=Ω⨯⨯⨯⨯而471266.72.131021.2k 2π105010p R Q ρ-===⨯Ω=Ω⨯⨯⨯ 由于,p e pRR R R R =+所以可得10.6k 21.2k 21.2k 21.2k 10.6k e p p eR R R R R Ω⨯Ω===Ω-Ω-Ω2.6 并联谐振回路如图P2.6所示。
高频电子线路答案(高瑜翔版)
2.4解:为计算简化,这里1R 与电容2C 的容抗之比π221=C X R 较大,可采用部分接入法公式 )(1002121pF C C C C C =+=∑电感 )(253.0)2(12mH C f L o ≈=∑π 接入系数 n=2121=+C C C 1R 在两端等效为)(20**Ω==k R n n R T 电感固有品质因数50,对应的固有谐振电阻)(58.792Ω≈=∑k C f Q R o oo π端等效电阻为)(16Ω≈+k R R R R oT oT有载品质因数10101623=⨯⨯=∑C f Q o L π习 题 第三章3.1 高频功率放大器的主要作用是什么?应对它提出哪些主要要求？答：高频功率放大器的主要作用是放大高频信号或高频已调波信号，将直流电能转换成交流输出功率。
要求具有高效率和高功率输出。
3.2 为什么丙类谐振功率放大器要采用谐振回路作负载？若回路失谐将产生什么结果？若采用纯电阻负载又将产生什么结果？答：因为丙类谐振功率放大器的集电极电流i c 为电流脉冲，负载必须具有滤波功能，否则不能获得正弦波输出。
若回路失谐集电极管耗增大，功率管有损坏的危险。
若采用纯电阻负载则没有连续的正弦波输出。
3.3 高频功放的欠压、临界和过压状态是如何区分的？各有什么特点？答：根据集电极是否进入饱和区来区分，当集电极最大点电流在临界线右方时高频功放工作于欠压状态，在临界线上时高频功放工作临界状态，在临界线左方时高频功放工作于过压状态。
欠压状态的功率和效率都比较低，集电极耗散功率也较大，输出电压随负载阻抗变化而变化，较少使用，但基极调幅时要使用欠压状态。
临界状态输出功率大，管子损耗小，放大器的效率也较高。
过压状态下，负载阻抗变化时，输出电压比较平稳且幅值较大，在弱过压时，效率可达最高，但输出功率有所下降，发射机的中间级、集电极调幅级常采用过压状态。
3.4 分析下列各种功放的工作状态应如何选择？ (1) 利用功放进行振幅调制时，当调制的音频信号加到基极或集电极时，如何选择功放的工作状态？(2) 利用功放放大振幅调制信号时，应如何选择功放的工作状态？ (3) 利用功放放大等幅度信号时，应如何选择功放的工作状态？答：(1) 当调制的音频信号加到基极时，选择欠压状态；加到集电极时，选择过压状态。
西安建筑科技大学-高频电子电路参考答案(王卫东版)
第1章 高频小信号谐振放大器1.1给定串联谐振回路的0 1.5MHz f =，0100pF C =，谐振时电阻5R =Ω，试求0Q 和0L 。
又若信号源电压振幅1mV ms U =，求谐振时回路中的电流0I 以及回路上的电感电压振幅Lom U 和电容电压振幅Com U 。
解：（1）串联谐振回路的品质因数为061200112122 1.510100105Q C R ωπ-==≈⨯⨯⨯⨯⨯根据0f =有：40212221200111.125810(H)113μH (2)100104 1.510L C f ππ--==≈⨯=⨯⨯⨯⨯ （2）谐振时回路中的电流为010.2(mA)5ms U I R === 回路上的电感电压振幅为02121212(mV)Lom ms U Q U ==⨯=回路上的电容电压振幅为02121212(mV)Com ms U Q U =-=-⨯=-1.2在图题1.2所示电路中，信号源频率01MHz f =，信号源电压振幅0.1V ms U =，回路空载Q 值为100，r 是回路损耗电阻。
将1－1端短路，电容C 调至100pF 时回路谐振。
如将1－1端开路后再串接一阻抗x Z （由电阻x R 与电容x C 串联），则回路失谐；C 调至200pF 时重新谐振，这时回路有载Q 值为50。
试求电感L 、未知阻抗x Z 。
图题1.2xZ u解：（1）空载时的电路图如图(a)所示。
(a) 空载时的电路 (b)有载时的电路uu根据0f =有： 42122120112.53310(H)253μH (2)10010410L C f ππ--==≈⨯=⨯⨯⨯ 根据00011L Q C r rωω==有： 6120101115.92()21010010100r C Q ωπ-==≈Ω⨯⨯⨯⨯ （2）有载时的电路图如图(b)所示。
空载时，1100pF CC ==时回路谐振，则0f =00100LQ rω==；有载时，2200pF CC ==时回路谐振，则0f =，050L xLQ r R ω==+。
功放电路习题
（1）说明电路的名称及T1、T2管的工作方属何种类型？
（2）静态时，T1管射极电位VE=？负载电流IL=？
（3）若电容C足够大，VCC= 15V，三极管饱和压降VCES≈1V，RL= 8Ω，求最大不失真输出功率Pom有多大？
解：（1）甲乙类OTL功放电路
（2）VE=7.5VIL=0A
（1）电路的最大不失真输出功率Pom；
（2）选择三极管的极限参数PCM、ICM和BVCEO。
解：（1）由于该电路的最大不失真输出电压和电流幅度分别为
所以，电路的最大不失真输出功率为
（2）三极管的极限参数应按下述数值选择：
46．在如图所示的功率放大电路中，已知VCC= 32V，晶体管的VCES= 1V，电路的最大不失真输出功率为7.03W。试求：
解：0V 0A
8在基本OCL功放电路中，电源电压为±15V，负载电阻RL= 8Ω，可以推算出其最大的输出功率Pomax约为W；电路最大效率约为。
解：14 78.5%
9．电路如图所示，若D1虚焊则T1管。
解：可能因功耗过大烧坏
10．在推挽功率放大电路中设置适当的偏置是为了，如果直流偏置过大则会使下降。
解：A
13．与甲类功率放大方式比较，乙类OCL互补对称功率放大的主要优点是
A.不用输出变压器B.不用大容量的输出电容
C.效率高D.无交越失真（）
解：C
14．功率放大器和电压放大器相比较
A.二者本质上都是能量转换电路B.输出功率都很大
C.通常均工作在大信号状态下D.都可以用等效电路法来分析（）
解：A
15．功率放大电路的效率为
解：π/4或78.5%交越甲乙
6．电路如图所示，已知T1、T2管的饱和压降│VCES│=3V，VCC= 15V，RL= 8Ω。则最大输出功率Pom为。
谐振功率放大器习题参考解答
第4章 谐振功率放大器习题参考解答4-1 为什么谐振功率放大器能工作于丙类，而电阻性负载功率放大器不能工作于丙类 解：两种放大器最根本的不同点是：低频功率放大器的工作频率低，但相对频带宽度却很宽，因而只能采用无调谐负载，工作状态只能限于甲类、甲乙类至乙类（限于推挽电路），以免信号严重失真；而高频功率放大器的工作频率高，但相对频带宽度窄，因而可以采用选频网络作为负载，可以在丙类工作状态，由选频网络滤波，避免了输出信号的失真。
4-2 一谐振功率放大器，若选择甲、乙、丙三种不同工作状态下的集电极效率分别为：％＝甲50c η，％＝乙75c η，％＝丙85c η。
试求：（1） 当输出功率P o =5W 时，三种不同工作状态下的集电极耗散功率P C 各为多少（2） 若保持晶体管的集电极耗散功率P C ＝1W 时，求三种不同工作状态下的输出功率P o 各为多少解：通过本题的演算，能具体了解集电极效率对集电极耗散功率和输出功率的影响。
（1）根据集电极效率ηc 的定义co o D o c P P P P P +==η 可得 o c cc P P ηη-=1将ηc 甲、ηc 乙、ηc 丙分别代入上式可得P c 甲＝P o ＝5W ，P c 乙＝＝，P c 丙＝＝可看出ηc 越高，相应的P c 就越小。
（2）从P c 的表达式可以推导出c cc o P P ηη-=1 将ηc 甲、ηc 乙、ηc 丙分别代入上式得P o 甲＝P c ＝1W ，P o 乙＝3P c ＝3W ，P o 丙＝＝可见，在P c 相同时，效率越高，输出功率就越大。
4-4 某一晶体管谐振功率放大器，设已知V CC =24V ，I C0＝250mA ，P o ＝5W ，电压利用系数ξ＝1。
试求P D 、ηc 、R p 、I cm1、电流通角θc 。
解： ()W W I V P C CC D 625.0240=⨯==%3.83833.065====D o c P P η V V V V CC cm 24241=⨯==ξA A V P I cm o cm 417.02452221=⨯==()67.1250417011===C cm c I I g θ 4-9 高频大功率晶体管3DA4参数为T f ＝100MHz ，β＝20，集电极最大允许耗散功率P CM ＝20W ，饱和临界线跨导g cr ＝0.8A ／V ，用它做成2MHz 的谐振功率放大器，选定V CC ＝24V ，θc ＝70°，i Cmax ＝2.2A ，并工作于临界状态。
高频电子线路习题及答案
17.分析、设计高频功放的最终目的是保证放大器件安全工作，在允许的_____范围内_____地输出足够大的信号功率。
18.若谐振功放的输入电压Ube为余弦波，其集电极电流iC是_______脉冲，但放大器输出回路的电压仍为_______。
17、放大器用作集电极调幅电路时，放大器应工作于欠压区。
18、所谓串馈是指直流电源、匹配网络和功率管在电路形式上串接。
19、所谓并馈是指直流电源、匹配网络和功率管在电路形式上并接。
四、分析计算题
1、三级同步单调谐。中心工作频率f0=10.7MHz。若使总的通频带BW0.7=100kHz。每级放大器的通频带BW1应是多少？每个回路QL为多少？每级放大后，失谐在200kHz的信号衰减为多少分贝？三级放大后共衰减多少分贝？
12.对小信号调谐放大器的要求是高、好。
13.丙类高频功率放大器又称为____________功率放大器，常在广播发射系统中用作____________级。
14.按照通角θC来分类，θC=180的高频功率放大器称为_____类功放； <90的高频功率放大器称为_____类功放。
15.功率放大器的工作状态按照集电极电流的通角θC的不同可分为四类：当θC=______时，为_____类：当θC=_____时，为_____类；当θC<____时为____类；当____<θC<____时，为_____类。（该工作状态系指甲、乙、丙类。下同）为了提高谐振功率放大器的功率，常使它工作在____类。
（1）Ic0减小（2）Ic1不变（3）P1不变（4）P0稍有变化
12、谐振功率放大器工作在临界状态，若其它条件不变，Ub增大时，则____
谐振功率放大器练习题分析
计算及问答题：
Q1：什么是交流信号最大功率传输定理？
A1：交流信号最大功率传输定理是用来描述对于交流源如何输出最大功率给负载的问题。 当交流源的内阻抗和负载的阻抗互为共轭时，输出到负载上的功率可以达到最大，称此时 负载为匹配负载。隐含的前提条件是负载阻抗的变化不会影响到交流源的标称输出，因此 对于放大器的匹配负载的分析应用该定理时需要特别的注意，因为负载的变化有时会明显 的改变放大器的输出，从而使隐含条件无法成立。比如，对于丙类谐振功率放大器，负载 的改变可能会使电路的工作状态发生改变，此时把放大器看作是交流源的话，该交流源的 输出就会随负载变化而变化，需要通过别的方式来寻找最合适的负载值，这一问题可以参 看对丙类谐振功率放大器电路匹配电阻的分析。
A5：（1）由临界状态的定义可知，临界是指输出电压负峰值正好在饱和区和放大区的边
界上，也即近似等于饱和压降，所以有VCM + VCE(sat) = ������������������，所以VCM = VCC − VCE(sat) =
19.7������。又知IC的基波分量幅度为
1A，所以匹配负载值为Re
计算。如果想在当前的基础上继续提高效率，调整负载已经没用了，再增大会进入饱和， 使输出功率下降变快，效率提高不明显。此时需要进一步增大负偏置，使导通角继续下降， 同时配合着提高输入激励，避免由于输入总电压水平的下降导致输出减小，则可以在保持 输出功率的基础上，提高效率）
Q6：试画出丁类谐振功率放大电路的原型电路，若电路中功率管工作在接近理想的开关 状态，已知直流电源电压为 5V，三极管饱和压降为 0.3V，假设 LC 串联滤波电路滤波性能 理想，输出谐振负载Re = 50Ω，计算输出功率、电路效率。
可能的滤除带外信号的要求，也就是说通带带宽应该适当的大于信号的带宽，但是不能过
高频部分习题答案
第一章 谐振回路1-1．题图1-1所示电路中，信号源频率f MHz 01=，电压振幅U V s =01.。
将1-1端短路，电容器C 调到100pF 时电路谐振，此时，C 两端电压为10V 。
如果将1-1端开路再串接一阻抗z x （电阻器与电容器串联），则回路失谐，C 调到pF200时重新谐振，其两端电压变成2.5V 。
求线圈的电感量L ，线圈品质因数Q 0值以及未知阻抗z x 。
【解】1-1端短接时：L cH==⨯⨯⨯=-1121010010253026212ωπμ()Q U U c s 001001100===. r cQ ==⨯⨯⨯⨯=-112101001010015900612ωπ.Ω1-1端接Z x 时：已知Z x 为r x 和C x 串联，且10ωωC C C C L x x''+=即 C C C C xx ''+=C , 200200100C C x x +=解出C pF x =200由于Q U U Q L c S ==⨯=='..00225015012 故 r r x ==159.Ω 1-2，题图1-2所示电路，L H =100μ，c pF =100，r =25Ω，电流源I mA s =1，内阻R k s =40Ω。
（a ）试求并联回路的谐振频率，有载品质因数和谐振阻抗；（b ）若该回路已谐振于电源频率，求流过各元件的电流和并联回路两端的电压。
【解】（a ）Q p r L c r 06121100101001012540===⨯⨯=--/g cr L S p ==⨯⨯⨯=⨯---10010251001025101266g R S s s ==⨯=⨯-114010251036g g g S p s ∑-=+=⨯50106Q g g Q L p==⨯⨯⨯=∑--066251050104020 MHzLC f 592.1101001010021211260=⨯⨯⨯==--ππΩ=⨯⨯==--∑k Q R L 20101001010020126ρ(b)回路电压和电流U R I V S ==⨯⨯⨯=∑-20101102033I U R mA R s S ==⨯=//.204010053I jQ I I j j mA rL s R S ..()(.)=--=--=-11401051200 I jQ I I j mA c s R S ..()=-=0201-3.设计一并联谐振回路，其电路如图1-3所示。
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第4章 谐振功率放大器习题参考解答
4-1 为什么谐振功率放大器能工作于丙类，而电阻性负载功率放大器不能工作于丙类？
解：两种放大器最根本的不同点是：低频功率放大器的工作频率低，但相对频带宽度却很宽，因而只能采用无调谐负载，工作状态只能限于甲类、甲乙类至乙类（限于推挽电路），以免信号严重失真；而高频功率放大器的工作频率高，但相对频带宽度窄，因而可以采用选频网络作为负载，可以在丙类工作状态，由选频网络滤波，避免了输出信号的失真。
4-2 一谐振功率放大器，若选择甲、乙、丙三种不同工作状态下的集电极效率分别为：％＝甲50c η，％＝乙75c η，％＝丙85c η。
试求：
（1） 当输出功率P o =5W 时，三种不同工作状态下的集电极耗散功率P C 各为多少？
（2） 若保持晶体管的集电极耗散功率P C ＝1W 时，求三种不同工作状态下的输出功率P o 各为多少？
解：通过本题的演算，能具体了解集电极效率对集电极耗散功率和输出功率的影响。
（1）根据集电极效率ηc 的定义
c
o o D o c P P P P P +==
η 可得 o c c c P P ηη-=1
将ηc 甲、ηc 乙、ηc 丙分别代入上式可得
P c 甲＝P o ＝5W ，P c 乙＝0.33P o ＝1.65W ，P c 丙＝0.176P o ＝0.88W 可看出η
c 越高，相应的
P c 就越小。
（2）从P c 的表达式可以推导出 c c
c o P P ηη-=1 将ηc 甲、ηc 乙、ηc 丙分别代入上式得
P o 甲＝P c ＝1W ，P o 乙＝3P c ＝3W ，P o 丙＝5.67P c ＝5.67W 可见，在P c 相同时，效率越高，输出功率就越大。
4-4 某一晶体管谐振功率放大器，设已知V CC =24V ，I C0＝250mA ，P o ＝5W ，电压利用系数ξ＝1。
试求P D 、ηc 、R p 、I cm1、电流通角θc 。
解： ()W W I V P C CC D 625.0240=⨯==
%3.83833.06
5====D o c P P η V V V V CC cm 24241=⨯==ξ
A A V P I cm o cm 417.024
52221=⨯== ()67.1250417011===
C cm c I I g θ 4-9 高频大功率晶体管3DA4参数为T f ＝100MHz ，β＝20，集电极最大允许耗散功率P CM ＝20W ，饱和临界线跨导g cr ＝0.8A ／V ，用它做成2MHz 的谐振功率放大器，选定V CC ＝24V ，θc ＝70°，i Cmax ＝2.2A ，并工作于临界状态。
试计算R p 、P o 、P c 、ηc 与P
D 。
解： 由CE cr C g i υ=，当min CE CE υυ=时，max C C i i =，因此得
V V
A A g i cr C CE 75.28.02.2max min ===υ V cm ＝V CC －υCE min ＝（24－2.75）V ＝21.25V
I cm1＝i Cmax α1（θc ）＝（2.2×0.436）A ＝0.96A ［α1（70°）＝0.436］ ()()W V A V I P cm cm o 2.1025.2196.02
1211=⨯== I C0＝i Cmax α0（θc ）＝（2.2×0.253）A ＝0.557A ［α1（70°）＝0.253］ P D ＝V CC I C0＝（24V ）×（0.557A ）＝13.36W
%3.76763.036
.132.10====D o c P P η P c ＝P D －P o ＝（13.36－10.2）W ＝3.16W ＜P CM （安全工作） Ω===
1.2296.025.211A V I V R cm cm p 4-11 题图4-11所示为末级谐振功率放大器原理电路，工作于临界状态。
图中C 2为耦合电容，输出谐振回路由管子输出电容、L 1、L 2和C 1组成，外接负载天线的等效阻抗近似为电阻。
将天线短路，开路（短时间），试分别分析电路工作状态如何变化？晶体管工作是否安全？
解：天线开路时，回路的品质因数增大，导致R p 急剧增加，结果是V cm 增大使功率管工作于强过压状态。
在强过压状态下，V cm 有可能大于V CC ，结果使υCEmax ＞V （BR ）CEO ，功率管被击穿。
天线短路时，回路严重失谐（呈感性），且阻抗Z p ＜＜R p ，使功率管工作于欠压状态，P c 增
大，很可能导致P c＞P CM，功率管烧坏。
4-12 一谐振功率放大器，设计在临界工作状态，经测试得输出功率P o仅为设计值的60％，而I C0却略大于设计值。
试问该放大器处于何种工作状态？分析产生这种状态的原因。
解：R p小，导致放大器进入欠压状态。
原因是放大器由临界状态进入欠压状态时，集电极电流脉冲高度增大，导致I C0和I clm略有增大，但V cm因R p而减小，结果是P o减小，P D 增大，ηc减小。
4-21 根据题图4-21所示的谐振功率放大器原理电路，按下列要求画出它的实用电路。
（1）两级放大器共用一个电源；（2）T2管的集电极采用并馈电路，基极采用自给偏置电路；（3）T1管的集电极采用串馈电路，基极采用分压式偏置电路。
解：根据题意要求画出的电路如题图4-21（b）所示。
图中，两级共用一个电源。
电源线必须串接电源滤波网络R C1、C C1、L C1、C C2。
T2管基极接高频扼流圈L b，提供直流通路，并利用扼流圈的直流电阻产生自给偏压。
T2管集电极接高频扼流圈L c2，组成并馈电路。
在L2和L3的接点上并接电容C3，构成T型匹配滤波网络。