初級模擬電路:5-5 甲乙類功率放大器


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1. 基本工作原理

      甲乙類功率放大器(AB類)的主要結構類似於乙類功放,但它可以消除乙類功放的交越失真,與此對應的代價是要增加一點靜態功耗,因此它的效率比純乙類功放要稍微低一點。

      消除交越失真有很多種方法,最簡單的方法是使用兩個二極管來抵消掉晶體管Q1和Q2的VBE導通電壓,如下圖所示:

圖5-05.01 

      在上圖中,使R1和R2阻值相等,理想情況下兩個二極管中間的電壓為0,這樣就沒必要為Vi加上輸入耦合電容。

      由於兩個二極管的作用,使得Q1和Q2的VBE不再為0,而是和二極管保持一致(為近似0.7V),因此Q1和Q2的靜態集電極電流ICQ不再完全為0,而是略微大於0。

      當Vi從0開始增加時,由於二極管D1的電壓抬升作用,會使得Q1立即導通;當Vi從0開始減小時也是類似的,會使得Q2立即導通,這樣就消除了交越失真。其各個輸入輸出波形如下圖所示:

圖5-05.02 

      上面介紹的用於消除交越失真的甲乙類功放,對解釋概念來講已經夠用了,但在實際應用中可能效果並不總是會十分理想,原因有二:一個是BJT晶體管與二極管的pn結壓降參數必須非常匹配,如果元器件性能的離散性比較大,就會使得電路不平衡而增加靜態功耗;二是因為在實際工作中,BJT功率管產生的熱量常常比二極管大得多,這樣兩者的溫度就會不一致,進而由於溫度不一致而破壞兩者之間原來匹配好的參數平衡,這種情況稱為熱跑脫(thermal runaway)。

      改進的甲乙類功放使用電流源來產生偏置,以解決上面提到的缺陷,有興趣了解可進一步參看相關的專業書籍。

 

 

2. 單電源供電

      上面介紹的乙類功放和甲乙類功放都需要使用雙電源供電(即需要VCC和-VCC),電路成本比較高。一種使用單端電源供電方案的推挽式放大電路如下圖所示:

圖5-05.03 

      在上面的電路中,當沒有輸入電壓Vi時,晶體管Q1和Q2中間的靜態電壓不再是0,而是為VCC/2,二極管D1和D2中間的電壓也為VCC/2,因此,輸入和輸出端都需要加上耦合電容來隔離直流分量。

     

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