甲乙類雙電源互補對稱功率放大器電路

由于AD9851濾波輸出后的正弦信號幅度值大于1V、輸出電阻很大，我們在濾波器后一級制作了一個具有自舉功能的甲乙類雙電源互補對稱功率放大電路，電路原理圖見圖2.5。

圖2.5 甲乙類雙電源互補對稱功率放大

甲乙類雙電源互補對稱電路（OCL）　

1. 基本電路

　　甲乙類雙電源互補對稱電路如圖5.8所示。其中圖5.8（a）所示的偏置電路是克服交越失真的一種方法。由圖可見， T₃組成前置放大級(注意,圖中末畫出T₃的偏置電路),T₁和T₂組成互補輸出級。靜態時,在D₁、D₂上產生的壓降為T₁、 T₂提供了一個適當的偏壓,使之處于微導通狀態。由于電路對稱，靜態時i_c1=i_c2,i_L=0, v_o=0。有信號時，由于電路工作在甲乙類, 即使v_I很小(D₁和D₂的交流電阻也小)， 基本上可線性地進行放大。

　　上述偏置方法的缺點是，其偏置電壓不易調整。而在圖 5.8（b）中， 流人T₄的基極電流遠小于流過 R₁、 R₂的電流， 則由圖可求出V_CE4=V_BE4(R₁+R₂)/R₂，因此，利用T₄管的V_BE4基本為一固定值(硅管約為0.6~0.7V)，只要適當調節R₁、R₂的比值,就可改變T₁、T₂的偏壓值。這種方法，在集成電路中經常用到。

2. 特點：

　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　圖5.9是用NPN管驅動的OCL電路，其特點與圖5.8所示電路一樣。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　
　　（1） 靜態時R_L上無電流 ；

　　（2） D₁、D₂（或R，或R、D）供給T₁、T₂兩管一定的正偏壓，使兩管處于微導通狀態 ；

　　（3） R_C是T₃的集電極負載電阻， A、B兩點的直流電位差始終為1.4V左右，但交流電壓的變化量相等；

　　（4）電路要求T₁、T₂的特性對稱；

　　（5）需要使用對稱的雙電源。

二、甲乙類雙電源互補對稱電路（OTL）　

　　　
1、基本電路

　　圖5.10是采用一個電源的互補對稱原理電路， 圖中由T₃組成前置放大級，T₁和T₂組成互補對稱電路輸出級。靜態時，一般只要R₁、R₂有適當的數值，就可使I_C3、V_B2和V₁達到所需大小，給T₁和T₂提供一個合適的偏置，從而使K點電位V_K=V_CC/2。

　　當有信號v_i時， 在信號的負半周， T₁導電，有電流通過負載R_L,同時向C充電；在信號的正半周，T₂導電，則己充電的電容C起著圖5.8中電源-V_CC的作用，通過負載R_L放電，如圖5.11所示。 只要選擇時間常數R_LC足夠大(比信號的最長周期還大得多)， 就可以認為用電容C和一個電源V_CC可代替原來的+V_CC和-V_CC兩個電源的作用。

　
2. 電路特點　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　（1） 靜態時R_L上無電流 ；

　　（2） D₁、D₂（或R，或R、D）供給T₁、T₂兩管一定的正偏壓，使兩管處于微導通狀態 ，即工作于甲乙類狀態；

　　（3） R_C3是T₃的集電極負載電阻，b₁、b₂兩點的直流電位差始終為1.4V左右，但交流電壓的變化量相等；

　　（4）僅需使用單電源，但增加了電容器C,C的選擇要滿足?=R_LC足夠大（比v_i的最大周期還要大得多），使V_C=0.5V_CC；

　　（5）T₃的偏置電壓取自K點,具有自動穩定Q點的作用，調節R₂可以調整V_K。

3. 靜態工作點的調整　　　　　　　　　　　　　

　　電路如圖5.12所示。

　

（1） V_C=0.5V_CC的調整

　　用電壓表測量K點對地的電壓，調整R₂使V_K=0.5V_CC。

（2）靜態電流I_C1、I_C2的調整

　　首先將R_W的阻值調到最小，接通電源后， 在輸入端加入正弦信號用示波器測量負載R_L兩端的電壓波形， 然后調整R_W，輸出波形的交越失真剛好消失為止。

4、存在的問題及解決辦法

（1）存在問題

　　上述情況是理想的。實際上，圖5.10的輸出電壓幅值達不到V_om= V_om/2，這是因為當v_i為負半周時，T₁導電，因而i_B1增加，由于R_C3上的壓降和V_BE1的存在，當K點電位向+V_CC接近時，T₁的基流將受限制而不能增加很多，因而也就限制了T₁輸向負載的電流，使R_L兩端得不到足夠的電壓變化量，致使V_om明顯小于V_CC/2。

（2）改進辦法

　　如果把圖5.10中D點電位升高， 使V_D＞+V_CC， 例如將圖中D點與+V_CC的連線切斷，V_D由另一電源供給，則問題即可以得到解決。通常的辦法是在電路中引人R₃、C₃等元件組成的所謂自舉電路，如圖5.13所示。

（3）自舉電路的作用

靜態時　

　　當R₃C₃足夠大時，V_C3不隨v_i變化，可認為基本不變。這樣，當v_i為負時，T₁導電， v_K將由V_CC/2向更正方向變化， 考慮到v_D=v_C3+v_K= V_C3+v_K，顯然，隨著K點電位升高，D點電位v_D也自動升高。 因而，即使輸出電壓幅度升得很高，也有足夠的電流i_B1，使T₁充分導電。這種工作方式稱為自舉，意思是電路本身把v_D提高了。

5、幾點說明

　　（1）由于T₁、T₂的工作電壓均為0.5V_cc，因而P_O、P_T、P_V等的計算，只須將乙類互補電路指標計算中的V_cc代之以0.5V_cc即可。

　　（2）由于互補對稱電路中的晶體管都采用共集電極的接法， 所以輸入電壓必須稍 大于輸出電壓。為此，輸入信號需經1- 2 級電壓放大后，再用來驅動互補對稱功率放大器。


　　（3）應采取復合管解決功率互補管的配對問題。 異型管的大功率配對比同型管的大功率配對困難。為此，常用一對同型號的大功率管和一對異型號的互補的小功率管來構成一對復合管取代互補對稱管 。

　　復合管的連接形式如5.14~5.16所示，

　　其等效電流放大系數和輸入阻抗可以表示為：

　　（4）必要時注意增加功率管保護電路。