模电学习8. 三极管推挽电路
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模电学习8. 三极管推挽电路
一、推挽的概念
在电路中，推挽（Push-Pull）是指使用两个输出器件（例如晶体管或MOSFET）交替地将信号推到正和负极性，以便将信号放大并推到一个负载上。
推挽输出电路通常用于驱动负载电流较大的应用，例如音频放大器或电机驱动器等。由于它可以提供较高的功率，而且可以实现高速开关，因此被广泛应用。在推挽输出电路中，当一个输出器件处于导通状态时，另一个输出器件处于截止状态。在另一个输出器件处于导通状态之前，它必须完全关断，这可以通过一个驱动电路来实现。
二、三极管基本的推挽电路
1. 上N下P型电路
(1) 原理图
(2) 电流分析
- 当输入信号为正电压时，NPN导通，PNP截止。因此，电流从Vcc流入负载。
- 当输入信号为负电压时，PNP导通，NPN截止。因此，电流从输出信号处流入PNP三极管的E-C-地，完成挽的过程。
因此，在输入信号为正半周期时，电流从Vcc流向负载；而在输入信号为负半周期时，电流从负载流向GND。这样可以保证负载上始终有电流流过，实现了推挽电路的输出。
该推挽电路是同相输出型电路 。
2. 上P下N型
(1) 原理图
(2) 电流分析
输入信号通过C1耦合到Q1基极，通过R1限流。
- 当输入信号的正半周期到来时，Q4导通，Q3截止;
- 当输入信号的负半周期到来时，Q4截止，Q3导通。
该电路是一个反相放大电路 。
三、电路仿真分析
1. 测试原理图
2. 简要分析
电路中输入正弦信号，峰值约为2V。三极管输入信号电流约为0.0036mA，输出约为0.812mA，放大倍数约为226倍。
仿真波形图：
三、三极管的交越失真
从上图中可以看出，由于三极管存在导通电压，导致放大电流在某一区间内三极管都处于截止状态，无法正常放大波形。
这种情况称为交越失真。
2. 处理方式
采用图示电路，给三极管的基极设置偏置电压，通过二极管D5、D6让三极管的基极钳位在开启电压左右，当输入信号处于-0.7v~+0.7v的时候，让信号也可以放大。
输出波形：
经计算当前电流放大倍数约为23倍，可以看出输出波形的交越失真情况得到大幅改善。
这里需要注意的是，负载电阻不宜过大，这样才能让输出电流足够大。
三、三极管推挽电路的缺点
- 非线性失真：由于三极管的非线性特性，当输入信号的振幅过大时，输出波形会发生形变，从而产生失真。这种失真被称为交叉失真（交越失真）。
- 漏电流：在三极管关断时，由于它的输出是直接接在负载上的，所以即使三极管关断，仍然存在一定的漏电流，这会影响输出的准确性。
- 热失真：在工作时，三极管会因为通电而产生热量，热量会导致温度升高，从而改变三极管的电特性，使得电路的输出产生偏移或失真。
- 噪声：由于三极管本身存在噪声，因此三极管推挽电路的输出也会存在一定的噪声，这对于一些高精度的应用场合是不利的。
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