二极管和电容器如何减少交叉失真?


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我发现以下有关AB类放大器和降低交叉失真的图表: 在此处输入图片说明

http://www.electronics-tutorials.ws/amplifier/amp_7.html

这个用于变压器或无变压器放大器电路的预偏置电压具有将放大器的Q点移至原始截止点以上的效果,因此允许每个晶体管在其有源区域内工作超过其一半或180°。每个半周期。换句话说180°+偏差。通过串联添加额外的二极管,可以以倍数增加存在于晶体管基极上的二极管偏置电压。然后,这产生了通常称为AB类放大器的放大器电路,其偏置布置如下。

我不理解二极管和电容器如何减少交叉失真的解释。每个晶体管(npn和pnp)应覆盖180度正弦波,为什么180 +偏压不能完全消除失真,电容器和二极管对此有何作用?我读到有关二极管补偿两倍于2×0.6V的晶体管压降的信息,这如何工作?电容器如何使信号平滑?

Answers:


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B类放大器的交叉失真:-

在此处输入图片说明

波形的上半部分来自TR1导通,下半部分来自TR2导通。在某些时候,B类放大器从使用顶部晶体管变为底部晶体管。当发生这种情况时,基极/发射极两端的电压不足以激活任何一个晶体管,因此存在死区:-

在此处输入图片说明

二极管将B类设计转换为AB类。现在,两个晶体管都没有完全截止,因此死区不再存在。

电容器是附带的-它们使输入信号耦合到两个基极,而不会影响新的偏置装置。


“在不影响新的偏向安排的情况下”会做什么。意思?BJT的底部有一个新的偏置电压,它不会受到影响,因为?
PulseDot

我将第一张图片(完全无偏)称为C类,将正确的偏置点称为B类,即连接角度恰好为180度。过偏置使它成为AB类。
user207421

@PulseDot电容器不会影响两个二极管上的偏置电压-电容器将允许输入的交流成分叠加在顶部二极管的阳极和底部二极管的阴极,但阳极和阴极之间的实际电压将是基本上仍然是约1.4伏的直流电压。
安迪(aka Andy)

@EJP-C类放大器是一种偏置很小的放大器,即它具有一定的偏置,但是这种偏置迫使它的导电性能低于B类
Andy aka

@AndyAka不,将C类放大器定义为传导角小于180度的放大器,正好如图所示。Biassing是实现这些类的机制,而不是定义本身。
user207421

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二极管补偿晶体管的基极-发射极电压降。每个晶体管都作为发射极跟随器运行。对于顶部(NPN)晶体管,输出将是BE压降小于输入,对于底部(PNP)晶体管,输出将是BE压降大于输入。

这意味着存在两个BE下降的输入死区,其中输出将保持不变。如果在输入中输入正弦波,则输出将是正弦波,每个半波的振幅减小一个BE,而在输入之间驱动一个晶体管到另一个晶体管,该平坦点使输入过渡。这个平坦的点是交叉失真。之所以发生这种情况,是因为在使用顶部晶体管驱动输出到使用底部之间“交叉”时,电路是非线性的。

二极管为了驱动每个晶体管而在输入电压上增加了一个偏移量。晶体管的BE结在电路上看起来像二极管,当正向偏置时,其两端的电压与二极管大致相同。在这种情况下,二极管被用作并联稳压器电压源,以抵消晶体管的BE电压。它们不用作整流器,这可能引起混乱。


谢谢。我在仿真中尝试过,仅靠二极管,仍然存在这种交叉失真。添加电容器后,分频器的大部分失真消失了。这些电容器到底能做什么?
PulseDot 2015年

如果两个输入都是电容耦合的,我不确定二极管是否起作用。如果一个人用开路电路替换电容并将输入连接到两个二极管的中点,那么我会看到它们的用处。否则,如果二极管压降仅比BE压降小一点,我会认为二极管使R1和R2中的电流相等,但是如果二极管压降小得多,我会认为它们会增加失真。如果二极管的压降高于BE的压降,则二极管将无能为力。
超级猫

@supercat如果将输入连接到两个二极管的中点,则这些二极管将阻塞需要使用的每个晶体管的半周期。
2015年

@Tut:如果将二极管的中点连接到电容的中点,则每个二极管基本上都将充当0.7伏特电源。TR1的基极将比输入高0.7伏,而TR2的基极将比输入低0.7伏。省略上限将具有防止TR1获得除R1以外的任何基极电流以及TR2获得除R2以外的任何基极电流的效果。我怀疑二极管的目的是减少稳态电流,该稳态电流将流过TR1和TR2而不会流入或流出负载。
超级猫

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没有二极管,当输入介于+0.6和-0.6V之间时,晶体管将关闭(晶体管上的Vbe不足),导致输出为0V,从而引起交叉失真。

添加的二极管为电路的Q点电压加偏压,从而在输入电压介于-0.6 + 0.6V区域之间时使晶体管导通,从而解决了交叉失真问题。


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我在仿真中尝试过,仅靠二极管,仍然存在这种交叉失真。添加电容器后,在0V电平下的大部分失真消失了。为什么是这样?
PulseDot

@PulseDot如果没有电容器,您如何在不将它们短接的情况下将信号输入到晶体管基极,从而有效地将二极管从电路中移出?电容器通过从输入端交流耦合将基极偏置在不同的水平。
图坦卡蒙

之所以将它们“短路”是因为,当有交流信号时,电容器可以看作是短路,而在有直流电压时,电容器则可以断开。基于0Hz(DC),因此它们可以“在不同的电平上偏置”,但是我忘记了“ AC从输入端耦合它们”的作用。
PulseDot

@Tut Vin可以应用于两个二极管之间的节点。
妮可·汉密尔顿

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原始站点的解释令人怀疑,因为电容器耦合输入不是典型的连接。(好的,也许有一个帽但没有两个帽。它们还显示了负载已接地,但输入端是负轨)。它们显示了IV曲线和负载线,这就是您在学校学到的东西。但是我会显示第二张图,其中添加了带有偏置二极管的VAS(电压放大级)。通常,该级提供部分电压放大,但更重要的是直接耦合到最终的“跟随器”输出级。VAS级做两件事:放大和直流偏置输出晶体管。将二极管视为电池电压。如果电流流过二极管(例如5mA),则两个输出晶体管的电压差为约1.4V。要改变偏置电压,通常使用串联电阻(数十欧姆)。实际上,二极管带来的第三个也是非常重要的方面-温度补偿。如果输出NPN / PNP要做很多工作,则会散发大量热量。仅几瓦的功率就会在晶体管中产生温度上升。双极型器件以其热失控特性而闻名,二极管的偏置电压将在升高的温度下降低,因此补偿了输出器件的温度特性。二极管需要与输出热接触,以感测输出的温度。否则,输出将自毁,因为它们将继续加热,所需的Vbe电压会降低,并更难导通,直到超过封装SOA。实际上,二极管带来的第三个也是非常重要的方面-温度补偿。如果输出NPN / PNP要做很多工作,则会散发大量热量。仅几瓦的功率就会在晶体管中产生温度上升。双极型器件以其热失控特性而闻名,二极管的偏置电压将在升高的温度下降低,因此补偿了输出器件的温度特性。二极管需要与输出热接触,以感测输出的温度。否则,输出将自毁,因为它们将继续加热,所需的Vbe电压会降低,并更难导通,直到超过封装SOA。实际上,二极管带来的第三个也是非常重要的方面-温度补偿。如果输出NPN / PNP要做很多工作,则会散发大量热量。仅几瓦的功率就会在晶体管中产生温度上升。双极型器件以其热失控特性而闻名,二极管的偏置电压将在升高的温度下降低,因此补偿了输出器件的温度特性。二极管需要与输出热接触,以感测输出的温度。否则,输出将自毁,因为它们将继续加热,所需的Vbe电压会降低,并更难导通,直到超过封装SOA。仅几瓦的功率就会在晶体管中产生温度上升。双极型器件以其热失控特性而闻名,二极管的偏置电压将在升高的温度下降低,因此补偿了输出器件的温度特性。二极管需要与输出热接触,以感测输出的温度。否则,输出将自毁,因为它们将继续加热,所需的Vbe电压会降低,并更难导通,直到超过封装SOA。仅几瓦的功率就会在晶体管中产生温度上升。双极型器件以其热失控特性而闻名,二极管的偏置电压将在升高的温度下降低,因此补偿了输出器件的温度特性。二极管需要与输出热接触,以感测输出的温度。否则,输出将自毁,因为它们将继续加热,所需的Vbe电压会降低,并更难导通,直到超过封装SOA。二极管需要与输出热接触,以感测输出的温度。否则,输出将自毁,因为它们将继续加热,所需的Vbe电压会降低,并更难导通,直到超过封装SOA。二极管需要与输出热接触,以感测输出的温度。否则,输出将自毁,因为它们将继续加热,所需的Vbe电压会降低,并更难导通,直到超过封装SOA。

如果您有能力运行SPICE仿真,并且不仅可以探测电压,还可以探测电流,那么一切将变得清晰。您会看到,随着偏差从不足(ClassB)变为正好(ClassAB)到可以说过多(ClassA),NPN和PNP会替代工作负荷。当输出信号变高时,NPN完成所有工作,当输出信号变低时,PNP完成所有工作(ClassAB或B)。如果探测二极管deltaV,您将看到一个恒定电压(由于二极管的有限阻抗,交流电很小)。

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