复合互补对称电路

    在大功率输出级中,工作电流较大,而一般大功率管的电流放大系数都较小,因此要求有较大的基极电流,此外,大功率异型管配对较为困难。解决上述矛盾的方法通常是采用复合管。


    1.复合管

    复合管是由两只或两只以上的组成一只等效的三极管。具体接法如图Z0409所示,从中我们可以看到如下规律:

    (1)基极电流
i
b向管内流的等效为NPN管,如图Z0409 中(a)和(d);
i
b 向管外流的等效为PNP管,如图中(b)和(c)。
i
b的流向由
T
1管的基极电流决定,即导电极性取决于第一只管子。

    (2)若把两只管(或多只管)正确联结成复合管,必须保证每只管各电极的电流,都能顺着各个管的正常工作电流方向流动,否则将是错误的。


    2.复合管的电流放大系数和输入电阻

    由图Z0409(a)所示,复合管的总电流为:

    
I
C =
I
c1 +
I
c2 =
β
1
I
b1 +
β2
I
b2 =
β
1
I
b1 +
β
2
I
e1

     =
β
2
I
b1 +
β
2(1+
β
1)
I
b1 = (
β
1+
β
2+
β
1
β
2)
I
b1
β
1
β
2
I
b1=
β
1
β
2
I
b

所以

可见复合管的电流放大系数近似等于每管电流放大系数的乘积。此结论也适合于其它形式的复合管。

    在图Z0409(a)、(c)两种接法中,
T
2管的输入电阻
r
be2接于
T
1管射极上。因此复合管的等效输入电阻为

对于(b),(d)两种接法,复合管的输入电阻,就是
T
1管的输入电阻即
r
be =
r
be1


    3.复合互补对称电路

    复合互补对称原理电路如图Z0410 所示,
T
2
T
4
T
3
T
5四管组成复合互补对称电路。当输入信号
u
i的负半周,
T
2导通,
T
3截止,信号经
T
2
T
4放大后,通过
C
L加到负载
R
L上,并对
C
L 进行充电;当输入信号
u
i 的正半周,
T
2截止,
T
3 导通,信号经过
T
3
T
5放大后,通过
C
L加到负载
R
L 上,
C
L 放电。结果在负载
R
L上就得到被放大了的全波信号。

    图中
R
e4
R
e5为发射极稳定电阻,
R
e2
R
e3 是穿透电流的分流电阻,也是
T
4
T
5的偏置电阻,
R
2
T
2
T
3的偏置元件,
C
2对交流短路;推动管
T
1 的静态电流
I
C14流过电阻
R
2,在其两端产生直流压降,供给
T
2
T
3 基极与发射极之间合适的正向偏压,以消除输出波形的交越失真。
R
c1 既是推动管
T
1的集电极负载电阻,也是复合管
T
2的偏置电阻。
R
b1
T
1的偏置电阻,又是直流负反馈电阻,用以稳定工作点,同时对输出信号形成电压并联负反馈,使放大电路稳定,改善输出波形。
C
3
R
1组成自举电路,使
U
D
E
c,保证有足够的基极电流来推动
T
2
T
4,使其充分导电,以便得到最大峰值输出电压
Uom ≈
E
c / 2。静态时,
U
D=
E
c
I
c1
R
1 ,而
U
A=
E
c / 2子,因此,
C
3充电到两端电压    
U
C3 =
U
D
E
c /2 =
E
c / 2 –
U
R3
E
c / 2

当时间常数τ=C3R1足够大时,
U
C3基本上保持常量,不随
U
i而变化。输入电压为负时,
T
2
T
4 导通,
U
A将由
E
c/2向更正的方向变化,由于
U
D =
U
C3 +
U
A,显然,随着
U
A的升高D点电位也自动提高。当
U
A变到
E
c时,
U
D可达到
E
c /2+
E
c =3
E
c /2,这时,相当于D点用了一个3
E
c/2的供电。这种利用
C
3
R
1将D点电位自动提高的电路称为自举电路。电阻
R
1的作用是把D点和电源
E
c隔开,为D点电位的升高创造条件。

    互补对称电路具有结构简单,效率高、频率响应好,易于集成化、小型化等优点,因而获得了广泛的应用。但是在这种电路中,负载电阻的阻值需限制在一定的范围内,当负载电阻较大或较小时管子定额很难满足要求。

    为了妥善地解决上述矛盾,可利用变压器进行阻抗变换,从而构成变压器耦合功率放大电路。,    在大功率输出级中,工作电流较大,而一般大功率管的电流放大系数都较小,因此要求有较大的基极电流,此外,大功率异型管配对较为困难。解决上述矛盾的方法通常是采用复合管。


    1.复合管

    复合管是由两只或两只以上的组成一只等效的三极管。具体接法如图Z0409所示,从中我们可以看到如下规律:

    (1)基极电流
i
b向管内流的等效为NPN管,如图Z0409 中(a)和(d);
i
b 向管外流的等效为PNP管,如图中(b)和(c)。
i
b的流向由
T
1管的基极电流决定,即导电极性取决于第一只管子。

    (2)若把两只管(或多只管)正确联结成复合管,必须保证每只管各电极的电流,都能顺着各个管的正常工作电流方向流动,否则将是错误的。


    2.复合管的电流放大系数和输入电阻

    由图Z0409(a)所示,复合管的总电流为:

    
I
C =
I
c1 +
I
c2 =
β
1
I
b1 +
β2
I
b2 =
β
1
I
b1 +
β
2
I
e1

     =
β
2
I
b1 +
β
2(1+
β
1)
I
b1 = (
β
1+
β
2+
β
1
β
2)
I
b1
β
1
β
2
I
b1=
β
1
β
2
I
b

所以

可见复合管的电流放大系数近似等于每管电流放大系数的乘积。此结论也适合于其它形式的复合管。

    在图Z0409(a)、(c)两种接法中,
T
2管的输入电阻
r
be2接于
T
1管射极上。因此复合管的等效输入电阻为

对于(b),(d)两种接法,复合管的输入电阻,就是
T
1管的输入电阻即
r
be =
r
be1


    3.复合互补对称电路

    复合互补对称原理电路如图Z0410 所示,
T
2
T
4
T
3
T
5四管组成复合互补对称电路。当输入信号
u
i的负半周,
T
2导通,
T
3截止,信号经
T
2
T
4放大后,通过
C
L加到负载
R
L上,并对
C
L 进行充电;当输入信号
u
i 的正半周,
T
2截止,
T
3 导通,信号经过
T
3
T
5放大后,通过
C
L加到负载
R
L 上,
C
L 放电。结果在负载
R
L上就得到被放大了的全波信号。

    图中
R
e4
R
e5为发射极稳定电阻,
R
e2
R
e3 是穿透电流的分流电阻,也是
T
4
T
5的偏置电阻,
R
2
T
2
T
3的偏置元件,
C
2对交流短路;推动管
T
1 的静态电流
I
C14流过电阻
R
2,在其两端产生直流压降,供给
T
2
T
3 基极与发射极之间合适的正向偏压,以消除输出波形的交越失真。
R
c1 既是推动管
T
1的集电极负载电阻,也是复合管
T
2的偏置电阻。
R
b1
T
1的偏置电阻,又是直流负反馈电阻,用以稳定工作点,同时对输出信号形成电压并联负反馈,使放大电路稳定,改善输出波形。
C
3
R
1组成自举电路,使
U
D
E
c,保证有足够的基极电流来推动
T
2
T
4,使其充分导电,以便得到最大峰值输出电压
Uom ≈
E
c / 2。静态时,
U
D=
E
c
I
c1
R
1 ,而
U
A=
E
c / 2子,因此,
C
3充电到两端电压    
U
C3 =
U
D
E
c /2 =
E
c / 2 –
U
R3
E
c / 2

当时间常数τ=C3R1足够大时,
U
C3基本上保持常量,不随
U
i而变化。输入电压为负时,
T
2
T
4 导通,
U
A将由
E
c/2向更正的方向变化,由于
U
D =
U
C3 +
U
A,显然,随着
U
A的升高D点电位也自动提高。当
U
A变到
E
c时,
U
D可达到
E
c /2+
E
c =3
E
c /2,这时,相当于D点用了一个3
E
c/2的供电。这种利用
C
3
R
1将D点电位自动提高的电路称为自举电路。电阻
R
1的作用是把D点和电源
E
c隔开,为D点电位的升高创造条件。

    互补对称电路具有结构简单,效率高、频率响应好,易于集成化、小型化等优点,因而获得了广泛的应用。但是在这种电路中,负载电阻的阻值需限制在一定的范围内,当负载电阻较大或较小时管子定额很难满足要求。

    为了妥善地解决上述矛盾,可利用变压器进行阻抗变换,从而构成变压器耦合功率放大电路。

复合互补对称电路

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