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復(fù)合互補對稱電路工作原理分析

在大功率輸出級中,工作電流較大,而一般大功率管的電流放大系數(shù)都較小,因此要求有較大的基極電流,此外,大功率異型管配對較為困難。解決上述矛盾的方法通常是采用復(fù)合管。

1.復(fù)合管

復(fù)合管是由兩只或兩只以上的三極管組成一只等效的三極管。具體接法如圖Z0409所示,從中我們可以看到如下規(guī)律:

(1)基極電流ib向管內(nèi)流的等效為NPN管,如圖Z0409中(a)和(d);ib向管外流的等效為PNP管,如圖中(b)和(c)。ib的流向由T1管的基極電流決定,即導(dǎo)電極性取決于第一只管子。

(2)若把兩只管(或多只管)正確聯(lián)結(jié)成復(fù)合管,必須保證每只管各電極的電流,都能順著各個管的正常工作電流方向流動,否則將是錯誤的。

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2.復(fù)合管的電流放大系數(shù)和輸入電阻

由圖Z0409(a)所示,復(fù)合管的總電流為:

IC=Ic1+Ic2=β1Ib1+β2Ib2=β1Ib1+β2Ie1

=β2Ib1+β2(1+β1)Ib1=(β1+β2+β1β2)Ib1≈β1β2Ib1=β1β2Ib

所以

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可見復(fù)合管的電流放大系數(shù)近似等于每管電流放大系數(shù)的乘積。此結(jié)論也適合于其它形式的復(fù)合管。

在圖Z0409(a)、(c)兩種接法中,T2管的輸入電阻rbe2接于T1管射極上。因此復(fù)合管的等效輸入電阻為

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對于(b),(d)兩種接法,復(fù)合管的輸入電阻,就是T1管的輸入電阻即rbe=rbe1。

3.復(fù)合互補對稱電路

復(fù)合互補對稱原理電路如圖Z0410所示,T2、T4和T3、T5四管組成復(fù)合互補對稱電路。當(dāng)輸入信號ui的負(fù)半周,T2導(dǎo)通,T3截止,信號經(jīng)T2、T4放大后,通過CL加到負(fù)載RL上,并對CL進(jìn)行充電;當(dāng)輸入信號ui的正半周,T2截止,T3導(dǎo)通,信號經(jīng)過T3、T5放大后,通過CL加到負(fù)載RL上,CL放電。結(jié)果在負(fù)載RL上就得到被放大了的全波信號。

圖中Re4、Re5為發(fā)射極穩(wěn)定電阻,Re2、Re3是穿透電流的分流電阻,也是T4、T5的偏置電阻,R2是T2、T3的偏置元件,C2對交流短路;推動管T1的靜態(tài)電流IC14流過電阻R2,在其兩端產(chǎn)生直流壓降,供給T2、T3基極與發(fā)射極之間合適的正向偏壓,以消除輸出波形的交越失真。Rc1既是推動管T1的集電極負(fù)載電阻,也是復(fù)合管T2的偏置電阻。Rb1是T1的偏置電阻,又是直流負(fù)反饋電阻,用以穩(wěn)定工作點,同時對輸出信號形成電壓并聯(lián)負(fù)反饋,使放大電路穩(wěn)定,改善輸出波形。C3、R1組成自舉電路,使UD>Ec,保證有足夠的基極電流來推動T2、T4,使其充分導(dǎo)電,以便得到最大峰值輸出電壓Uom≈Ec/2。靜態(tài)時,UD=Ec-Ic1R1,而UA=Ec/2子,因此,電容C3充電到兩端電壓UC3=UD-Ec/2=Ec/2-UR3≈Ec/2

當(dāng)時間常數(shù)τ=C3R1足夠大時,UC3基本上保持常量,不隨Ui而變化。輸入電壓為負(fù)時,T2、T4導(dǎo)通,UA將由Ec/2向更正的方向變化,由于UD=UC3+UA,顯然,隨著UA的升高D點電位也自動提高。當(dāng)UA變到Ec時,UD可達(dá)到Ec/2+Ec=3Ec/2,這時,相當(dāng)于D點用了一個3Ec/2的電源供電。這種利用C3、R1將D點電位自動提高的電路稱為自舉電路。電阻R1的作用是把D點和電源Ec隔開,為D點電位的升高創(chuàng)造條件。

互補對稱電路具有結(jié)構(gòu)簡單,效率高、頻率響應(yīng)好,易于集成化、小型化等優(yōu)點,因而獲得了廣泛的應(yīng)用。但是在這種電路中,負(fù)載電阻的阻值需限制在一定的范圍內(nèi),當(dāng)負(fù)載電阻較大或較小時管子定額很難滿足要求。

為了妥善地解決上述矛盾,可利用變壓器進(jìn)行阻抗變換,從而構(gòu)成變壓器耦合功率放大電路。
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