3篇4章习题解答浙大版集成电路课后答案

精心整理第四章功率变换电路题3.4.1一双电源互补对称电路如图题3.4.1所示，设已知VCC=12V，RL=16Ω，vI为正弦波。求：(1)在三极管的饱和压降VCES可以忽略不计的条件下，负载上可能得到的最大输出功率Pom=?；(2)每个管子允许的管耗PCm至少应为多少?(3)每个管子的耐压｜V(BR)CEO｜应大于多少?图题3.4.1解：(1)负载上可能得到的最大输出电压幅度Vom=12V(W5.416212222LomomRVP)(2)(W)9.02.0(max)omCMpP∴CMP≥0.9W(3)CEOBRV)(≥24V题3.4.2在图题3.4.2所示的OTL功放电路中，设RL=8Ω，管子的饱和压降｜ＶCES｜可以忽略不计。若要求最大不失真输出功率(不考虑交越失真)为9W，则电源电压VCC至少应为多大?(已知vi为正弦电压。)图题3.4.2解：W982)21(2)21(22(max)CCLCComVRVPVCC=24(V)∴电源电压VCC至少24V题3.4.3OTL放大电路如图题3.4.3所示，设T1、T2特性完全对称，vi为正弦电压，VCC=10V，RL=16Ω。试回答下列问题：(1)静态时，电容C2两端的电压应是多少?调整哪个电阻能满足这一要求?(2)动态时，若输出电压波形出现交越失真，应调整哪个电阻?如何调整?(3)若R1=R3=1.2kΩ，T1、T2管的β=50,｜VBE｜=0.7V,Pcm=200mW,假设D1、D2、R2中任意一个开路，将会产生什么后果?图题3.4.3解：(1)静态时，电容C2两端的电压应为5V。调整R1、R3，可调整上、下两部分电路的对称性，从而使C2两端电压为5V。(2)若出现交越失真，应调大R2，使b１b2间电压增大，提供较大的静态电流。精心整理(3)若D1、D2、R2中任意一个开路，则(mA)58.322121RVVIIBECCBBIC1=IC2=βIB1=179(mA)PC=IC1·VCE=IＣ１·5V=895(mW)＞Pcm,∴功率管会烧坏。题3.4.4在图题3.4.3电路中，已知VCC=35V,RL=35Ω，流过负载的电流iＬ=0.45cosωt(A)。求：(1)负载RL所能得到的信号功率PO；(2)电源供给的功率PE；(3)两个管子的总管耗PT。解：(1)(W)54.3)2(2LLmoRiP(2)2221tdiVPLCCE22cos45.021ttdVCC=(W)5245.021CCV(3)(W)46.1oETPPP题3.4.5乙类OTL功放级电路如图题3.4.5所示，电源电压VCC=30V，负载电阻RL=8Ω。(1)试问驱动管T的静态电压VCEQ和静态电流ICQ应设计为何值?(2)设功放管T1、T2的最小管压降｜VCES｜约为3V，试估算最大不失真输出功率POm图题3.4.5解：(1)因为OTL功放电路要求基极上静态电压为CCV21,所以驱动管T的静态电压，V1521CCCEQVV,(mA)105.115KRVVICCEQCCCQ(2)(V)1231521CESCComVVV=(W)3.14221LomCCRVV题3.4.6图题3.4.6功放电路中，设运放A的最大输出电压幅度为±10V，最大输出电流为±10mA，晶体管T1、T2的｜VBE｜=0.7V。问：(1)该电路的电压放大倍数Avf=?(2)为了得到尽可能大的不失真输出功率，T1、T2管的β值至少应取多少?(3)该电路的最大不失真输出功率Pom=?(4)当达到上述功率时，输出级的效率是多少?每个管子的管耗多大?图题3.4.6解：(1)1010100kkvvAiovf(2)运放最大输出电流±10mA,所以功放管的IB=10mA，运放的最大输出电压±10V，vo的最大输出电压幅度为,V3.9V)7.010((A)17.13.9LomRI管子IEm=Iom，所以≥117BEmII(3)(W)41.5823.9222LomomRVP=(W)1.11283.915212题3.4.7在图题3.4.7所示电路中，已知VCC=15V，T1和T2的饱和管压降｜VCES｜=1V,集成运放的最大输出电压幅值为±精心整理13V，二极管的导通电压为0.7V。(1)为了提高输入电阻，稳定输出电压，且减小非线性失真，应引入哪种组态的交流负反馈?试在图中画出反馈支路。(2)若Vi=0.1V，Vo=5V，则反馈网络中电阻的取值约为多少?(3)若输入电压幅值足够大，则电路的最大不失真输出功率为多大?图题3.4.7解：(1)图3.4.7(2)1150V1.0V5.0RRRVVAfiovf∴Rf=49(kΩ)(3)集成运放的最大输出电压幅度为13V，则vo的最大幅度Vom=13+VD-VBE=13+0.7-0.7=13V题3.4.8一个用集成功放LM384组成的功率放大电路如图题3.4.8所示。设vi为正弦电压，电路在通带内的电压增益为40dB，在RL=8Ω时，不失真的最大输出电压(峰-峰值)可达18V。求：(1)最大不失真输出功率Pom；(2)输出功率最大时的输入电压有效值Vi。图题3.4.8解：(1)(W)1.5829222LomomRVPTT2VCCvoRL–VCCA–+R11KR1R2R3D1D28Ωvi+–Rf精心整理(2)电压增益为40dB,即Av=100输出电压有效值(V)4.629oV所以输入电压有效值(mV)64voiAVV题3.4.9单相全波整流电路如图题3.4.9所示，变压器副边有一个中心抽头，并设整流管正向压降和变压器内阻可以忽略不计。(1)画出变压器副边电压与整流输出电压波形；(2)求整流电路输出直流平均电压VO（AV）与V21、V22的关系；(3)求各整流二极管的平均电流ID（AV）1、ID（AV）2与负载电流平均值IL（AV）的关系；(4)求各整流二极管所承受的最大反向电压V（BR）与V21、V22的关系。图题3.4.9解：(1)图3.4.9(2)直流平均电压Vo=0.9V21=0.9V22,V21、V22为付边电压有效值。(3)ID（AV）1=ID（AV）2=1/2IL(4)当D1导通，D2截止时，加在D2上的反向电压为V21+V22；同理D2导通，D1截止时，加在D1上的反向电压为V21+V22，因次级线圈抽头为中心抽头，V21=V22，所以整流二极管的最大反向电压2122VVBR。题图题所示为桥式整流电路。(1)分别标出VO1和VO2对地的极性；(2)当V21=V22=20V(有效值)时，输出电压平均值VO（AV）1VO（AV）2?(3)当V21=18V,V22=22V时，画出VO1VO2的波形，并求出VO1和VO2各为多少?解：(1)V01上“+”下“-”，V02上“+”下“-”(2)VO（AV）1=VO（AV）2=0.9V21=18(V)(3)VO（AV）1=VO（AV）2=1/2×0.9(V21+V22)=18(V)题桥式整流滤波电路如图题所示。已知v2=202sinωt(V),在下述不同情况下，说明输出直流电压平均值VO(AV)各为多少伏?(1)电容C因虚焊未接上；(2)有电容C，但RL=∞(负载RL开路)；(3)整流桥中有一个二极管因虚焊而开路，有电容C，RL=∞；vO0π2π3π4π2V2v21ωtV22Vo1,Vo2(V)0π2π3π4πωt精心整理(4)有电容C，RL≠∞。解：(1)C未接上，VO(AV)=0.9V2=0.9×20=18(V)(2)RL开路，VO(AV)=202≈28.3(V)(3)有一个二极管开路，则半个周期整流桥导通，电容C充电至2V2，所以VO(AV)=2V2≈28.3(V)(4)VO(AV)=1.2V2=24(V)题整流稳压电路如图题所示。设V2=18V(有效值)，C=100μF，DZ的稳压值为5V，IL在10mA至30mA之间变化。如果考虑到电网电压变化时，V2变化±10%，试问：(1)要使IZ不小于5mA，所需R值应不大于多少?(2)按以上选定的R值，计算IZ最大值为多少?解：当电网电压变化±10%VImax=1.2V2(1+10%)=23.76(V)VImin=1.2V2(1-10%)=19.44(V)(1)当要求Iz≥5mAR≤)(413maxImLZoinIIVV（取390Ω）(2)(mA)381039.0576.23minImLoaxzMAXIRVVI题串联型稳压电路如图题所示，设A为理想运算放大器，求：(1)流过稳压管的电流IZ；(2)输出电压VO；(3)将R3改为0～3kΩ可变电阻时的最小输出电压VO（min）及最大输出电压VO（max）。解：(1)(mA)121V8V2011KRVVIIzIRz(2)运放同相端电压和反相端电压近似相等。(3)R3=0kΩ时，Vomin=8VR3=3kΩ时，代入式V8322RRRVo得Vo=32(V),可见此时T管VCE=VI-Vo＜0，T已进入饱和,∴要使T处于线性放大状态，Vomax=20V(忽略T饱和压降)。题串联型稳压电路如图题所示。设A为理想运算放大器，其最大输出电流为1mA，最大输出电压范围为0～20V。(1)在图中标明运放A的同相输入端(+)和反相输入端(-)；(2)估算在稳压条件下，当调节Rw时，负载RL上所能得到的最大输出电流IO（max）和最高输出电压VO（max），以及调整管T的最大集电极功耗PCM。精心整理解：(1)上“+”下“-”。(2)运放最大输出电流1mA，作为T的基极电流，∴Iomax=β·1mA=100(mA)运放最大输出电压20V，所以Vomax=20-VBE=20-0.7=19.3(V)当Rw滑动触头置于最上端时，输出电压Vo最小，Vomin=6VPCM=Iomax·VCEmax=Iomax·(24V-6V)=1.8(W)题串联型稳压电路如图题所示，设VBE2=0.7V,稳压管Vz=6.3V，R2=350Ω。(1)若要求VO的调节范围为10～20V，则R1及Rw应选多大?(2)若要求调整管T1的压降VCE1不小于4V，则变压器次级电压V2(有效值)至少应选多大?(设滤波电容C足够大)。解：(1)VB2=Vz+VBE2=6.3+0.7=7(V)当Rw滑动触头置于最上端时，102212minRRRRRVVwwBo当Rw滑动触头置于最下端时，202212RRRRVVwBoman得：6507335011wwRRRR∴3001R，RW=350Ω(2)VI=Vo+VCE1≥20+4=24(V)VI=1.2V2∴V2≥20(V)题利用三端集成稳压器W7800接成输出电压可调的电路，如图题3.4.16所示。试写出VO与V′O的关系。解：运放同相端电压212)(RRRVVo反相端电压212)()(RRRVVVo运放输出电压为443212443)(RRRRRRVRRRVo∴]1[443212'RRRRRRVVoo题三端稳压器W7815和W7915组成的直流稳压电路如图题所示，已知变压器副边电压v21=v22=202sinωt(V)。(1)在图中标明电容的极性；精心整理(2)确定VO1、VO2的值；(3)当负载RL1、RL2上电流IL1、IL2均为1A时，估算三端稳压器上的功耗PCM值。解：(1)上“+”下“-”；(2)VO1=+15VVO2=-15V(3)三端稳压器输入电压VI=1.2V2=1.2×20=24(V),输出电压VO=15V所以加在稳压器上的电压为VI-VO=9V功耗PCM=9V×1A=9(W)题图题是由LM317组成的输出电压可调的三端稳压电路。已知当LM317上3-1之间的电压V31=VREF=1.2V时，流过R1的最小电流IR（min）为(5～10)mA，调整端1输出的电流Iadj