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直流偏置

發(fā)布時(shí)間:2013/7/12 20:05:02 訪問(wèn)次數(shù):3250

    在經(jīng)過(guò)精挑細(xì)選確定電路形式以后,我們就需選定合適的AMS813LESA工作點(diǎn),以便獲得最大的輸出擺幅、最小的失真,并使得元件只需采用標(biāo)準(zhǔn)值,確保電路的電流消耗在電源的供應(yīng)能力范圍之內(nèi)。現(xiàn)在的任務(wù)是為電路設(shè)定偏置,可選擇如下方法來(lái)實(shí)現(xiàn):
    電阻式陰極偏置
    柵極偏置
    充電電池式陰極偏置
    二極管式陰極偏置
    恒流源式陰極偏置
    電阻式陰極偏置
    在陰極的連接路徑中插入一只電阻,可為電子管提供偏置,如圖3.15所示。
    如果圖中的電子管電流升高,則陰極電阻上流過(guò)的電流也升高,使得柵極與陰極之間的電壓向正電壓窮向變化,電子管于是趨向于關(guān)斷,因而能提供一定程度的過(guò)流保護(hù)功能。如果要更換電子管,那么,采用這種偏置方法的電路,可獲得最小程度的偏置變動(dòng)。因此,這種偏置在電子管電路中使用得最為普遍。一旦知道電子管工作時(shí)所需的厶和Vgk,我們就可以根據(jù)歐姆定律,計(jì)算出設(shè)定偏置所需的這只陰極電阻阻值。
    可是,在單管共陰極放大電路的陰極處插入電阻,會(huì)形成負(fù)反饋,導(dǎo)致電路增益減小,可能會(huì)因此而達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。慣常的解決辦法是使用一只電容與陰極電阻并聯(lián),為其提供旁路(對(duì)于音頻信號(hào)來(lái)說(shuō),這只電容起到短路作用),使得電子管的陰極在交流上是接地的,從而避免形成負(fù)反饋。人們通常認(rèn)為,音頻的帶寬是從20Hz到20kHz,音頻電路應(yīng)盡可能在這個(gè)頻率范圍內(nèi)具有接近完美的性能。為此,這只電解電容(難免要使用這種類型的電容),需按照此處濾波器f-3dB=lHz來(lái)選取容量。

             
    為電路選定偏置時(shí),我們通常假定,信號(hào)電壓足夠小,不會(huì)影響到其DC工作狀況?墒,接近出現(xiàn)削波時(shí),三極管陽(yáng)極上的信號(hào)電壓可能有數(shù)百伏的峰一峰值,進(jìn)入削波后,產(chǎn)生的失真(含有DC成分)可在瞬間將圪平均值拉低。這個(gè)失真還會(huì)帶來(lái)進(jìn)一步的影響,因?yàn)樗腄C成分可以改變陽(yáng)極電流的有效值。
    例如,對(duì)一個(gè)共陰極放大電路進(jìn)行測(cè)試。當(dāng)信號(hào)發(fā)生器不輸出信號(hào)時(shí),Va=117.1V。但是,當(dāng)增大測(cè)試電路的輸入信號(hào)電平,使得輸出信號(hào)的THD+N達(dá)到5%時(shí),陽(yáng)極電壓的有效值下跌至114.2V,陽(yáng)極電流的有效值也同時(shí)改變。陽(yáng)極電流有效值的改變,是由于陰極電容的積分作用而帶來(lái)的。由于f_3dB=lHz,意味著時(shí)間常數(shù)r=160ms,囡此,當(dāng)削波這過(guò)載狀態(tài)過(guò)去后,陰極電容需要花SGls的時(shí)間,才能令到偏置電壓回復(fù)至先前的99%。在這段時(shí)間里。(它是由厶決定)將產(chǎn)生變化,從而使稍有改變。如果這一級(jí)電路后面接的是無(wú)源均衡網(wǎng)絡(luò),于是ut不可避免地成為這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的一部分的變化就會(huì)導(dǎo)致頻率響應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生偏差。盡管在放大器產(chǎn)生5%的THD+N情況下,頻率響應(yīng)產(chǎn)生較小的偏差,可認(rèn)為是無(wú)關(guān)緊要的,但是過(guò)載后,頻率響應(yīng)的偏差需要1秒的時(shí)間才慢慢降為零,這一點(diǎn)就不是那么容易被接受。
    陽(yáng)極有大信號(hào)時(shí)和陽(yáng)極沒(méi)有大信號(hào)時(shí),分別測(cè)量陰極旁路電容的DC電壓,可以觀察到偏置的變動(dòng)。這種測(cè)量方法具有突出的優(yōu)點(diǎn),就是可以使用普通的數(shù)字萬(wàn)用表來(lái)完成。如果改在陽(yáng)極處測(cè)量,則要求所用的數(shù)字萬(wàn)用表,在有大幅值A(chǔ)C電壓存在的場(chǎng)合下,仍具備精確測(cè)量DC電壓的能力。
    無(wú)論信號(hào)的電平為多少,電子管的工作點(diǎn)都不會(huì)出現(xiàn)變動(dòng),這是最為理想的。如果電子管不會(huì)被驅(qū)動(dòng)至產(chǎn)生大于1%的THD,這時(shí),采用電阻式陰極偏置,就可以獲得很滿意的效果。但是,如果有時(shí)會(huì)被驅(qū)動(dòng)至進(jìn)入削波狀態(tài),就應(yīng)改用其他的偏置方法。

    在經(jīng)過(guò)精挑細(xì)選確定電路形式以后,我們就需選定合適的AMS813LESA工作點(diǎn),以便獲得最大的輸出擺幅、最小的失真,并使得元件只需采用標(biāo)準(zhǔn)值,確保電路的電流消耗在電源的供應(yīng)能力范圍之內(nèi)。現(xiàn)在的任務(wù)是為電路設(shè)定偏置,可選擇如下方法來(lái)實(shí)現(xiàn):
    電阻式陰極偏置
    柵極偏置
    充電電池式陰極偏置
    二極管式陰極偏置
    恒流源式陰極偏置
    電阻式陰極偏置
    在陰極的連接路徑中插入一只電阻,可為電子管提供偏置,如圖3.15所示。
    如果圖中的電子管電流升高,則陰極電阻上流過(guò)的電流也升高,使得柵極與陰極之間的電壓向正電壓窮向變化,電子管于是趨向于關(guān)斷,因而能提供一定程度的過(guò)流保護(hù)功能。如果要更換電子管,那么,采用這種偏置方法的電路,可獲得最小程度的偏置變動(dòng)。因此,這種偏置在電子管電路中使用得最為普遍。一旦知道電子管工作時(shí)所需的厶和Vgk,我們就可以根據(jù)歐姆定律,計(jì)算出設(shè)定偏置所需的這只陰極電阻阻值。
    可是,在單管共陰極放大電路的陰極處插入電阻,會(huì)形成負(fù)反饋,導(dǎo)致電路增益減小,可能會(huì)因此而達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。慣常的解決辦法是使用一只電容與陰極電阻并聯(lián),為其提供旁路(對(duì)于音頻信號(hào)來(lái)說(shuō),這只電容起到短路作用),使得電子管的陰極在交流上是接地的,從而避免形成負(fù)反饋。人們通常認(rèn)為,音頻的帶寬是從20Hz到20kHz,音頻電路應(yīng)盡可能在這個(gè)頻率范圍內(nèi)具有接近完美的性能。為此,這只電解電容(難免要使用這種類型的電容),需按照此處濾波器f-3dB=lHz來(lái)選取容量。

             
    為電路選定偏置時(shí),我們通常假定,信號(hào)電壓足夠小,不會(huì)影響到其DC工作狀況?墒牵咏霈F(xiàn)削波時(shí),三極管陽(yáng)極上的信號(hào)電壓可能有數(shù)百伏的峰一峰值,進(jìn)入削波后,產(chǎn)生的失真(含有DC成分)可在瞬間將圪平均值拉低。這個(gè)失真還會(huì)帶來(lái)進(jìn)一步的影響,因?yàn)樗腄C成分可以改變陽(yáng)極電流的有效值。
    例如,對(duì)一個(gè)共陰極放大電路進(jìn)行測(cè)試。當(dāng)信號(hào)發(fā)生器不輸出信號(hào)時(shí),Va=117.1V。但是,當(dāng)增大測(cè)試電路的輸入信號(hào)電平,使得輸出信號(hào)的THD+N達(dá)到5%時(shí),陽(yáng)極電壓的有效值下跌至114.2V,陽(yáng)極電流的有效值也同時(shí)改變。陽(yáng)極電流有效值的改變,是由于陰極電容的積分作用而帶來(lái)的。由于f_3dB=lHz,意味著時(shí)間常數(shù)r=160ms,囡此,當(dāng)削波這過(guò)載狀態(tài)過(guò)去后,陰極電容需要花SGls的時(shí)間,才能令到偏置電壓回復(fù)至先前的99%。在這段時(shí)間里。(它是由厶決定)將產(chǎn)生變化,從而使稍有改變。如果這一級(jí)電路后面接的是無(wú)源均衡網(wǎng)絡(luò),于是ut不可避免地成為這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的一部分的變化就會(huì)導(dǎo)致頻率響應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生偏差。盡管在放大器產(chǎn)生5%的THD+N情況下,頻率響應(yīng)產(chǎn)生較小的偏差,可認(rèn)為是無(wú)關(guān)緊要的,但是過(guò)載后,頻率響應(yīng)的偏差需要1秒的時(shí)間才慢慢降為零,這一點(diǎn)就不是那么容易被接受。
    陽(yáng)極有大信號(hào)時(shí)和陽(yáng)極沒(méi)有大信號(hào)時(shí),分別測(cè)量陰極旁路電容的DC電壓,可以觀察到偏置的變動(dòng)。這種測(cè)量方法具有突出的優(yōu)點(diǎn),就是可以使用普通的數(shù)字萬(wàn)用表來(lái)完成。如果改在陽(yáng)極處測(cè)量,則要求所用的數(shù)字萬(wàn)用表,在有大幅值A(chǔ)C電壓存在的場(chǎng)合下,仍具備精確測(cè)量DC電壓的能力。
    無(wú)論信號(hào)的電平為多少,電子管的工作點(diǎn)都不會(huì)出現(xiàn)變動(dòng),這是最為理想的。如果電子管不會(huì)被驅(qū)動(dòng)至產(chǎn)生大于1%的THD,這時(shí),采用電阻式陰極偏置,就可以獲得很滿意的效果。但是,如果有時(shí)會(huì)被驅(qū)動(dòng)至進(jìn)入削波狀態(tài),就應(yīng)改用其他的偏置方法。

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7-12直流偏置
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AMS813LESA
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