单纯的推挽电路 : 会产生交越失真

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会产生交越失真,原因: 信号在0V附近即 ± 0.6V 的区间范围内两个管子均未导通。如下图所示

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稍加改进的推挽电路 : 会产生交越失真

上下分别加入了电阻

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看下仿真结果,还是产生了交越失真。

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我们来分下下: 虽然貌似引入了直流偏执,但还是产生了交越失真,看下图,需要明白这一点: 静态,A点的直流电压始终是和 B点的直流电压相等为7.5V 。 ( T1 T2都截止,降低静态功耗)

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测量B点的电压,也确实为7.5V。

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那该怎么理解呢?静态时两个三极管到底处于什么状态?肯定不是两个管子都导通,因为这正是我们想看到的,因为这样三极管就不会出现交越失真了。下面我分别假设静态时三极管的不同导通状态来进行分析、反证。


静态时,电容C1 C2 为开路。A点电压毫无疑问是7.5V 。


1、我们假设B点电压为6.9V, 也即假设三极管T1导通,此时T2显然截止,三极管T1的发射极悬空,相当于接了一个正无穷大的电阻到地,此时可以理解三极管T1的发射极电压即B点电压为+15V, 与假设不符,所以B点电压不是6.9V。即三极管T1不导通

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2、我们假设B点电压为8.1V, 也即假设三极管T2导通,此时T1显然截止,三极管T2的发射极悬空,相当于接了一个正无穷大的电阻到地,此时可以理解三极管T2的发射极电压即B点电压为0V, 与假设不符,所以B点电压不是8.1V。即三极管T2不导通

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经过上面的论证。可以得出:静态时两个三极管均截止。那么又怎么理解B点的电压为7.5V呢?看下图。

静态时两个三极管均截止,可以看做是两个无穷大的电阻对电源电压15V进行分压,即得出B点电压为7.5V。当然此时也应该要求R2 R3相等,上下电路对称才可如此理解。

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采用正负电源时,中间点的电压就变成了0V,依旧会产生交越失真。

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利用二极管修正的推挽电路 : 不会产生交越失真,但静态功耗变大

三极管VBE电压 利用二极管的正向压降VF来进行抵消,进而来消除交越失真。

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该电路的

优点: 静态时两只三极管均导通,解决了交越失真的问题

缺点: 静态时两只三极管均导通,静态功耗大,且会出现应静态电流而发生热击穿。

为什么会发生热击穿呢?

看下图

晶体管VBE的值具有温度越高就越小的负度温度系数(-2.5mV/℃),因此电路取出大量负载电流时。三极管T1 T2 的温度就升高(由集电极引起的发热),VBE就变小了。

但二极管D1 D2 因为流过的电流小基本不发热,其正向压降VF基本不发生变化,就意味着原来VF = VBE的关系不存在,而是VF> VBE,VF和VBE之间存在了差,意味着三极管就不再是所谓的微导通了,

集电极上的电流不是在负载上流动,而是在电源、三极管T1 、T2 和GND之间流动。温度越高,VF 和VBE 的差就越大,集电极电流就越大,久而久之,三极管T1 T2就会因为电流过大而热击穿。

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在负载电流小的时候。这又是很常用的电路。

防止热击穿,如下图所示:

电路因温度变化产生的电压差仅由电阻吸收。所以根本没有解决静态电流随温度变化的问题。

这里的两个电阻不是像下图所示那样选择1k,实际使用0.5Ω左右即可,毕竟温度变化导致的电压变化不会很大,这里只是做个方案分析才用的1k.

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准互补输出电路 :抑制静态电流随温度的变动

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同样也没有产生交越失真。

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怎么理解这个电路变形呢?

看下面的图

可以知道 I2 = UBE3/R5 ,I1 =I2 ——————————–(1)

若I2 >> IB, 则有 UCE = I2*( R4 + R5 ) ———————————(2)

可以得到: UCE = UBE3*( R4 + R5 )/R5

总之改变改变R4 与R5 之比。可以将UCE 设置为UBE3的任意倍,因此该电路成为UBE倍增电路。

解决交越失就必须将三极管T1 T2基极-基极间的电压设定在晶体管T3的2倍UBE3上(=UBE1 +UBE2)

因此如果设R4 = R5 ,则UCE = 2UBE3,从而取得电平的平衡.(认为 UBE3 = UBE2= UBE1 )


三极管T1 T2 T3是热耦合的,即使UBE1 和UBE2随温度变化,UBE3也同样发生变化,一直维持UCE = 2UBE3 = UBE1 +UBE2


这样就解决了热击穿的问题。

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实际的电路设计

在实际电路使用中,三极管T1 T2 T3的品种是不同的,基极电流也不用,所以UBE3 = UBE2= UBE1的关系不成立。

实际使用中可以将R4 R5中的一个做成可调电阻,微调,满足 UCE = UBE1 + UBE2。

实际使用中三极管T1 T2 T3要进行热耦合,即时温度变化,也能维持所设定的电压关系。

说明

1、UCE = 2UBE3, 电阻R5上的电压就是UBE3,那电阻R4上的电压自然就是:

UCE – UBE3 = 2UBE3 – UBE3 = UBE3

2、三极管发射极上的用于吸收因温度变化而产生的电压差的两个电阻在使用时也是一样的,约0.5Ω

3、结合1 、2可以看出电路整体上还是上下对称的。


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