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交越失真可以通过通过一个较小的偏置电流解除#xff0c;如下图#xff1a; QNQ_NQN 和 QPQ_PQP 的基极之间存在偏置电压 VBBV_{BB}VBB 。对于完美匹配的晶体管#xff0c;当 vI0v_I 0vI0 的时候#xff0c;此时 vO0v_O 0vO0 。每…电子技术——AB类输出阶 原理
交越失真可以通过通过一个较小的偏置电流解除如下图 QNQ_NQN 和 QPQ_PQP 的基极之间存在偏置电压 VBBV_{BB}VBB 。对于完美匹配的晶体管当 vI0v_I 0vI0 的时候此时 vO0v_O 0vO0 。每一个晶体管都存在偏置电流
iNiPIQISeVBB/2VTi_N i_P I_Q I_S e^{V_{BB}/2V_T} iNiPIQISeVBB/2VT
静态偏置电流由电压 VBBV_{BB}VBB 产生。
当 vIv_IvI 正向增大的时候此时输出电压为
vOvIVBB2−vBENv_O v_I \frac{V_{BB}}{2} - v_{BEN} vOvI2VBB−vBEN
若设置偏置电压 VBB2vBEN\frac{V_{BB}}{2} v_{BEN}2VBBvBEN 那么发射极将完美跟随基极电压。
此时会有 iLi_LiL 的电流通过负载有
iNiPiLi_N i_P i_L iNiPiL
由于 iNi_NiN 的增大会引起 vBENv_{BEN}vBEN 的增大这会导致跟随偏移。然而我们知道环路电压不变即
vBENvEBPVBBv_{BEN} v_{EBP} V_{BB} vBENvEBPVBB
说明 vBENv_{BEN}vBEN 增大会引起 vEBPv_{EBP}vEBP 减小最终导致 iPi_PiP 减小。更具体的
VTlniNISVTlniPIS2VTlnIQISV_T\ln{\frac{i_N}{I_S}} V_T\ln{\frac{i_P}{I_S}} 2V_T\ln{\frac{I_Q}{I_S}} VTlnISiNVTlnISiP2VTlnISIQ
这导出
iNiPIQ2i_Ni_P I_Q^2 iNiPIQ2
联立导出 iNi_NiN 和 iLi_LiL 的关系
iN2−iLiN−IQ20i_N^2 - i_Li_N - I_Q^2 0 iN2−iLiN−IQ20
根据上述的推导我们发现在信号正半周期的时候此时负载电流由 QNQ_NQN 提供作为射极电压跟随器。同时 QPQ_PQP 的导通电流将随着 vOv_OvO 的增大而减小对于较大的 vOv_OvO 此时 QPQ_PQP 的导通电流可以忽略不计。
同理对于负半周期此时负载电流由 QPQ_PQP 提供作为射极电压跟随器。同时 QNQ_NQN 的导通电流将随着 vOv_OvO 的增大而减小对于较大的 vOv_OvO 此时 QNQ_NQN 的导通电流可以忽略不计。
我们得出结论AB类输出阶的行为和B类输出阶的行为大致相似。其中有一点不同对于较小的 vIv_IvI 两个晶体管均导通当 vIv_IvI 增大或者减小两个晶体管都工作在导通区域因为两个晶体管是平滑过渡因此不存在交越失真。下图展示了AB类输出阶的传导曲线 AB类输出阶的功率推导和B类大致相似。唯一的区别是在静态点的时候此时每一个晶体管都存在静态耗散功率 VCCIQV_{CC}I_QVCCIQ 。因为 IQI_QIQ 非常小远小于最大负载电流因此静态耗散功率基本上很小。特别的我们可以将静态耗散功率加到最大耗散功率上来计算最大安全功率。
输出阻抗
若我们假设信号源 vIv_IvI 是理想的则AB类输出阶的输出阻抗可以由下图决定 输出阻抗为
RoutreN∣∣rePR_{out} r_{eN} || r_{eP} RoutreN∣∣reP
这里 reNr_{eN}reN 和 rePr_{eP}reP 是小信号模型下 QNQ_NQN 和 QPQ_PQP 的射极电阻。对于给定的电流有
reNVTiNr_{eN} \frac{V_T}{i_N} reNiNVT
rePVTiPr_{eP} \frac{V_T}{i_P} rePiPVT
也就是
RoutVTiN∣∣VTiPVTiNiPR_{out} \frac{V_T}{i_N} || \frac{V_T}{i_P} \frac{V_T}{i_N i_P} RoutiNVT∣∣iPVTiNiPVT
因为当 iNi_NiN 增大的时候 iPi_PiP 减小反之亦然输出阻抗可以近似的看成是一个固定的值和 vI0v_I 0vI0 的静态点相同。在较大的输出电流的情况下此时 iNi_NiN 或者是 iPi_PiP 占主导此时 RoutR_{out}Rout 降低。
