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放大器中的交叉失真原因

时间:2023-02-20 16:49:15 作者:博纳德 点击:

失真是放大器输出端输入信号的不精确再现。由于采用两级设计,推挽放大器会在其零交越点附近遭受输出波形的交越失真。 A 类放大器主要缺点之一是由于围绕其中心 Q 点偏置而导致的低全功率效率等级。

我们也知道,只需将放大器的输出级更改为 B 类推挽式配置,我们就可以改进放大器并将其效率几乎翻倍。然而,从效率的角度来看这很好,但大多数现代 B 类放大器都是无变压器或互补型,在其输出级有两个晶体管。

这导致了推挽放大器的一个主要基本问题,即由于其独特的零截止偏置布置,两个晶体管在输出的两半波形上没有完全结合在一起。当信号在零电压点从一个晶体管变化或“交叉”到另一个晶体管时会出现此问题,它会对输出波形产生一定程度的“失真”。这会导致通常称为交越失真的情况。

交越失真在输出波形上产生零电压“平点”或“死区”,因为它从波形的一半跨越到另一半。这样做的原因是当晶体管从一个切换到另一个时的过渡期不会停止或恰好在零交叉点开始,从而导致第一个晶体管“关闭”和第二个晶体管打开之间的小延迟“在”。这种延迟导致两个晶体管在同一时刻被“关闭”,从而产生如下图的输出波形。

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为了使输出波形不失真,我们必须假设每个晶体管在其基极到发射极电压刚好高于零时开始导通,但我们知道这不是真的,因为对于硅双极晶体管,基极-发射极电压由于基极-发射极 pn 结的正向二极管电压降,晶体管开始导通之前必须达到至少 0.7v,从而产生这个平坦点。这种交叉失真效应还会降低输出波形的整体峰峰值,从而导致最大功率输出降低,如下图所示。

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对于大输入信号,这种影响不太明显,因为输入电压通常非常大,但对于较小的输入信号,这种影响可能会更加严重,从而导致放大器出现音频失真。

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