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

  1. 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)。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。

以上是关于模电学习8. 三极管推挽电路的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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