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电路设计->综合电路图->综合电路图->单电源互补对称功率放大电路图

单电源互补对称功率放大电路图

作者:dolphin时间:2010-08-31

  一、电路结构与原理

  图1是采用一个电源的互补对称原理电路,图中的T3组成前置放大级,T2和T1组成互补对称电路输出级。在输入信号vi =0时,一般只要R1、R2有适当的数值,就可使IC3 、VB2和VB1达到所需大小,给T2和T1提供一个合适的偏置,从而使K点电位VK=VC=VCC/2 。

  当加入信号vi时,在信号的负半周,T1导电,有电流通过负载RL,同时向C充电;在信号的正半周,T2导电,则已充电的电容C起着双电源互补对称电路中电源-VCC的作用,通过负载RL放电。只要选择时间常数RLC足够大(比信号的最长周期还大得多),就可以认为用电容C和一个电源VCC可代替原来的+VCC和-VCC两个电源的作用。

  值得指出的是,采用一个电源的互补对称电路,由于每个管子的工作电压不是原来的VCC,而是VCC/2,即输出电压幅值Vom最大也只能达到约VCC/2,所以前面导出的计算Po、PT、和PV的最大值公式,必须加以修正才能使用。修正的方法也很简单,只要以VCC/2代替原来的公式中的VCC即可。

  二、自举电路

  图1电路是前面已讨论的单电源互补对称电路,它虽然解决了工作点的偏置和稳定问题,但在实际运用中还存在其他方面的问题。如输出电压幅值达不到Vom=VCC/2。现分析如下。


  在额定输出功率情况下,通常输出级的BJT是处在接近充分利用的状态下工作。例如,当vI为负半周最大值时,iC3最小,vB1接近于+VCC,此时希望T1在接近饱和状态工作,即vCE1= VCES,故K点电位vK= +VCC-VCES ? VCC。当vi为正半周最大值时,T1截止,T2接近饱和导电,vK=VCES?0。因此,负载RL两端得到的交流输出电压幅值Vom= VCC/2。

  上述情况是理想的。实际上,图1的输出电压幅值达不到Vom= VCC/2,这是因为当vi为负半周时,T1导电,因而iB1增加,由于Rc3上的压降和vBE1的存在,当K点电位向+VCC接近时,T1的基流将受限制而不能增加很多,因而也就限制了T1输向负载的电流,使RL两端得不到足够的电压变化量,致使Vom明显小于VCC/2。

  如何解决这个矛盾呢?如果把图1中D点电位升高,使VD +VCC,例如将图中D点与+VCC的连线切断,VD由另一电源供给,则问题即可以得到解决。通常的办法是在电路中引入R3C3等元件组成的所谓自举电路,如图2所示。


  在图2中,当vI =0时,vD=VD=VCC-Ic3R3 ,而vK=VK=VCC/2,因此电容T1两端电压被充电到VC3=VCC/2-Ic3R3。

  当时间常数R3C3足够大时,vC3(电容C3两端电压)将基本为常数(vC3 ?VC3),不随vi而改变。这样,当vi为负时,T1导电,vK将由VCC/2向更正方向变化,考虑到vD=vC3+vK=VC3+vK ,显然,随着K点电位升高,D点电位vD也自动升高。因而,即使输出电压幅度升得很高,也有足够的电流iB1,使T1充分导电。这种工作方式称为自举,意思是电路本身把vD提高了。



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