推挽式MOSFET放大器
發(fā)布時(shí)間:2011/12/17 9:40:08 訪問(wèn)次數(shù):7275
MOSFET剛開始進(jìn)入商業(yè)市場(chǎng)時(shí),尚無(wú)法成為大電流的功率元件。近幾年來(lái)MOSFET制造技術(shù)不斷創(chuàng)新,已經(jīng)能夠制造高功率MOSFET,在數(shù)字與模擬電路的功率放大器應(yīng)用上具有不錯(cuò)的優(yōu)點(diǎn)。只要不超過(guò)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(yōu)點(diǎn),但也有不少缺點(diǎn)。MOSFET比BJT相比具有優(yōu)勢(shì)的地方,主要是它們的偏壓電路比較容易設(shè)計(jì),驅(qū)動(dòng)條件比較簡(jiǎn)單以及它們能夠以并聯(lián)方式增加前級(jí)的驅(qū)動(dòng)能力。此外,MOSFET也不會(huì)有熱不穩(wěn)定性的問(wèn)題;當(dāng)它們的溫度升高,電流將會(huì)下降,這恰好與雙極結(jié)型晶體管相反。
當(dāng)較為關(guān)注晶體管的電壓降時(shí),BJT就顯出其優(yōu)點(diǎn),也因此在某些應(yīng)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(yùn)送時(shí)都會(huì)先以金屬環(huán)將所有引腳短路,在還沒(méi)焊接到電路板前,不可拿掉金屬環(huán)。
圖9. 20(a)顯示簡(jiǎn)化的雙電源B類互補(bǔ)式E-MOSFET放大器電路。請(qǐng)記得,E-MOSFET在正常情況下為截止?fàn)顟B(tài),只有輸入電壓超過(guò)閾值電壓才會(huì)導(dǎo)通。對(duì)邏輯電路而言,導(dǎo)通電壓的標(biāo)準(zhǔn)值介于1V和2V之間;對(duì)標(biāo)準(zhǔn)元件而言閾值電壓會(huì)更高。當(dāng)信號(hào)電壓超過(guò)Q1正閾值電壓值時(shí),Ql導(dǎo)通;同樣地,當(dāng)信號(hào)電壓低于負(fù)閾值電壓值,Q2導(dǎo)通。所以N溝道元件在正半周導(dǎo)通;而P溝道元件在負(fù)半周導(dǎo)通。
與BJT推挽式放大器一樣,信號(hào)電壓稍大于OV時(shí)晶體管并不會(huì)導(dǎo)通,這就造成交越失真。如果每個(gè)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(gè)作為驅(qū)動(dòng)級(jí)的BJT放大器以及其他元件,來(lái)確保E- VsMOSFET摧挽式放大級(jí)的輸出大致上呈現(xiàn)線性關(guān)系。當(dāng)然,商業(yè)使用的放大器比這種基本設(shè)計(jì)會(huì)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(gè)共發(fā)射極放大級(jí),可將輸入信號(hào)放大,再將信號(hào)耦合到推挽放大級(jí)(由Q.和Q2組成)的柵極。M13S2561616A-5T請(qǐng)注意,電容器G將R6并聯(lián)旁路,這樣可以讓推挽式放大級(jí)的兩個(gè)晶體管具有相同的交流輸入信號(hào)。用來(lái)獲取確直流電壓的電位R6,可以Q2將和Q3的偏壓設(shè)定在其閾值電壓值上。它可以調(diào)整到將交越失真縮減至最小。電位計(jì)R1可以用來(lái)調(diào)整電路,使得沒(méi)有輸入信號(hào)時(shí)輸出直流電壓為OV。
只要再并聯(lián)另一對(duì)MOSFET,這種類型的放大器就能提供更高的功率輸出;不過(guò),這樣做可能引起不愿見(jiàn)到的振蕩現(xiàn)象。要改善這種現(xiàn)象可以加入柵極電阻,將MOSFET彼此隔離開。雖然在這個(gè)簡(jiǎn)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(yùn)用并聯(lián)的E-MOSFET晶體管功率放大器,可以輸出超過(guò)100W的功率。
MOSFET剛開始進(jìn)入商業(yè)市場(chǎng)時(shí),尚無(wú)法成為大電流的功率元件。近幾年來(lái)MOSFET制造技術(shù)不斷創(chuàng)新,已經(jīng)能夠制造高功率MOSFET,在數(shù)字與模擬電路的功率放大器應(yīng)用上具有不錯(cuò)的優(yōu)點(diǎn)。只要不超過(guò)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(yōu)點(diǎn),但也有不少缺點(diǎn)。MOSFET比BJT相比具有優(yōu)勢(shì)的地方,主要是它們的偏壓電路比較容易設(shè)計(jì),驅(qū)動(dòng)條件比較簡(jiǎn)單以及它們能夠以并聯(lián)方式增加前級(jí)的驅(qū)動(dòng)能力。此外,MOSFET也不會(huì)有熱不穩(wěn)定性的問(wèn)題;當(dāng)它們的溫度升高,電流將會(huì)下降,這恰好與雙極結(jié)型晶體管相反。
當(dāng)較為關(guān)注晶體管的電壓降時(shí),BJT就顯出其優(yōu)點(diǎn),也因此在某些應(yīng)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(yùn)送時(shí)都會(huì)先以金屬環(huán)將所有引腳短路,在還沒(méi)焊接到電路板前,不可拿掉金屬環(huán)。
圖9. 20(a)顯示簡(jiǎn)化的雙電源B類互補(bǔ)式E-MOSFET放大器電路。請(qǐng)記得,E-MOSFET在正常情況下為截止?fàn)顟B(tài),只有輸入電壓超過(guò)閾值電壓才會(huì)導(dǎo)通。對(duì)邏輯電路而言,導(dǎo)通電壓的標(biāo)準(zhǔn)值介于1V和2V之間;對(duì)標(biāo)準(zhǔn)元件而言閾值電壓會(huì)更高。當(dāng)信號(hào)電壓超過(guò)Q1正閾值電壓值時(shí),Ql導(dǎo)通;同樣地,當(dāng)信號(hào)電壓低于負(fù)閾值電壓值,Q2導(dǎo)通。所以N溝道元件在正半周導(dǎo)通;而P溝道元件在負(fù)半周導(dǎo)通。
與BJT推挽式放大器一樣,信號(hào)電壓稍大于OV時(shí)晶體管并不會(huì)導(dǎo)通,這就造成交越失真。如果每個(gè)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(gè)作為驅(qū)動(dòng)級(jí)的BJT放大器以及其他元件,來(lái)確保E- VsMOSFET摧挽式放大級(jí)的輸出大致上呈現(xiàn)線性關(guān)系。當(dāng)然,商業(yè)使用的放大器比這種基本設(shè)計(jì)會(huì)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(gè)共發(fā)射極放大級(jí),可將輸入信號(hào)放大,再將信號(hào)耦合到推挽放大級(jí)(由Q.和Q2組成)的柵極。M13S2561616A-5T請(qǐng)注意,電容器G將R6并聯(lián)旁路,這樣可以讓推挽式放大級(jí)的兩個(gè)晶體管具有相同的交流輸入信號(hào)。用來(lái)獲取確直流電壓的電位R6,可以Q2將和Q3的偏壓設(shè)定在其閾值電壓值上。它可以調(diào)整到將交越失真縮減至最小。電位計(jì)R1可以用來(lái)調(diào)整電路,使得沒(méi)有輸入信號(hào)時(shí)輸出直流電壓為OV。
只要再并聯(lián)另一對(duì)MOSFET,這種類型的放大器就能提供更高的功率輸出;不過(guò),這樣做可能引起不愿見(jiàn)到的振蕩現(xiàn)象。要改善這種現(xiàn)象可以加入柵極電阻,將MOSFET彼此隔離開。雖然在這個(gè)簡(jiǎn)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(yùn)用并聯(lián)的E-MOSFET晶體管功率放大器,可以輸出超過(guò)100W的功率。
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