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推挽式MOSFET放大器

發布時間:2011/12/17 9:40:08 訪問次數:7227

      MOSFET剛開始進入商業市場時,尚無法成為大電流的功率元件。近幾年來MOSFET制造技術不斷創新,已經能夠制造高功率MOSFET,在數字與模擬電路的功率放大器應用上具有不錯的優點。只要不超過其電壓、電流及溫度的額定值,MOSFET是非常值得信賴的。
    與BJT比較,MOSFET具有若干顯著優點,但也有不少缺點。MOSFET比BJT相比具有優勢的地方,主要是它們的偏壓電路比較容易設計,驅動條件比較簡單以及它們能夠以并聯方式增加前級的驅動能力。此外,MOSFET也不會有熱不穩定性的問題;當它們的溫度升高,電流將會下降,這恰好與雙極結型晶體管相反。
    當較為關注晶體管的電壓降時,BJT就顯出其優點,也因此在某些應用電路中它比MOSFET更有效率。此外,BJT較不受靜電放電(ESD)的影響,但是靜電放電卻能毀掉MOSFET。大部分MOSFET在運送時都會先以金屬環將所有引腳短路,在還沒焊接到電路板前,不可拿掉金屬環。
    圖9. 20(a)顯示簡化的雙電源B類互補式E-MOSFET放大器電路。請記得,E-MOSFET在正常情況下為截止狀態,只有輸入電壓超過閾值電壓才會導通。對邏輯電路而言,導通電壓的標準值介于1V和2V之間;對標準元件而言閾值電壓會更高。當信號電壓超過Q1正閾值電壓值時,Ql導通;同樣地,當信號電壓低于負閾值電壓值,Q2導通。所以N溝道元件在正半周導通;而P溝道元件在負半周導通。
    與BJT推挽式放大器一樣,信號電壓稍大于OV時晶體管并不會導通,這就造成交越失真。如果每個晶體管的偏壓都是閾值電壓值,MOSFET將工作在AB類模式,如圖9.20(b)電路所示。此放大器使用一個作為驅動級的BJT放大器以及其他元件,來確保E- VsMOSFET摧挽式放大級的輸出大致上呈現線性關系。當然,商業使用的放大器比這種基本設計會多加上一些額外功能。
    圖9. 20(b)顯示的基本AB類推挽式放大器包含一個共發射極放大級,可將輸入信號放大,再將信號耦合到推挽放大級(由Q.和Q2組成)的柵極。M13S2561616A-5T請注意,電容器G將R6并聯旁路,這樣可以讓推挽式放大級的兩個晶體管具有相同的交流輸入信號。用來獲取
確直流電壓的電位R6,可以Q2將和Q3的偏壓設定在其閾值電壓值上。它可以調整到將交越失真縮減至最小。電位計R1可以用來調整電路,使得沒有輸入信號時輸出直流電壓為OV。

                   
    只要再并聯另一對MOSFET,這種類型的放大器就能提供更高的功率輸出;不過,這樣做可能引起不愿見到的振蕩現象。要改善這種現象可以加入柵極電阻,將MOSFET彼此隔離開。雖然在這個簡化放大器電路中并不需要這么做,但是此電路還是有這種電阻,即R8和R9。運用并聯的E-MOSFET晶體管功率放大器,可以輸出超過100W的功率。

      MOSFET剛開始進入商業市場時,尚無法成為大電流的功率元件。近幾年來MOSFET制造技術不斷創新,已經能夠制造高功率MOSFET,在數字與模擬電路的功率放大器應用上具有不錯的優點。只要不超過其電壓、電流及溫度的額定值,MOSFET是非常值得信賴的。
    與BJT比較,MOSFET具有若干顯著優點,但也有不少缺點。MOSFET比BJT相比具有優勢的地方,主要是它們的偏壓電路比較容易設計,驅動條件比較簡單以及它們能夠以并聯方式增加前級的驅動能力。此外,MOSFET也不會有熱不穩定性的問題;當它們的溫度升高,電流將會下降,這恰好與雙極結型晶體管相反。
    當較為關注晶體管的電壓降時,BJT就顯出其優點,也因此在某些應用電路中它比MOSFET更有效率。此外,BJT較不受靜電放電(ESD)的影響,但是靜電放電卻能毀掉MOSFET。大部分MOSFET在運送時都會先以金屬環將所有引腳短路,在還沒焊接到電路板前,不可拿掉金屬環。
    圖9. 20(a)顯示簡化的雙電源B類互補式E-MOSFET放大器電路。請記得,E-MOSFET在正常情況下為截止狀態,只有輸入電壓超過閾值電壓才會導通。對邏輯電路而言,導通電壓的標準值介于1V和2V之間;對標準元件而言閾值電壓會更高。當信號電壓超過Q1正閾值電壓值時,Ql導通;同樣地,當信號電壓低于負閾值電壓值,Q2導通。所以N溝道元件在正半周導通;而P溝道元件在負半周導通。
    與BJT推挽式放大器一樣,信號電壓稍大于OV時晶體管并不會導通,這就造成交越失真。如果每個晶體管的偏壓都是閾值電壓值,MOSFET將工作在AB類模式,如圖9.20(b)電路所示。此放大器使用一個作為驅動級的BJT放大器以及其他元件,來確保E- VsMOSFET摧挽式放大級的輸出大致上呈現線性關系。當然,商業使用的放大器比這種基本設計會多加上一些額外功能。
    圖9. 20(b)顯示的基本AB類推挽式放大器包含一個共發射極放大級,可將輸入信號放大,再將信號耦合到推挽放大級(由Q.和Q2組成)的柵極。M13S2561616A-5T請注意,電容器G將R6并聯旁路,這樣可以讓推挽式放大級的兩個晶體管具有相同的交流輸入信號。用來獲取
確直流電壓的電位R6,可以Q2將和Q3的偏壓設定在其閾值電壓值上。它可以調整到將交越失真縮減至最小。電位計R1可以用來調整電路,使得沒有輸入信號時輸出直流電壓為OV。

                   
    只要再并聯另一對MOSFET,這種類型的放大器就能提供更高的功率輸出;不過,這樣做可能引起不愿見到的振蕩現象。要改善這種現象可以加入柵極電阻,將MOSFET彼此隔離開。雖然在這個簡化放大器電路中并不需要這么做,但是此電路還是有這種電阻,即R8和R9。運用并聯的E-MOSFET晶體管功率放大器,可以輸出超過100W的功率。

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