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推挽式MOSFET放大器

发布时间:2011/12/17 9:40:08 访问次数:7263

      MOSFET刚开始进入商业市场时,尚无法成为大电流的功率元件。近几年来MOSFET制造技术不断创新,已经能够制造高功率MOSFET,在数字与模拟电路的功率放大器应用上具有不错的优点。只要不超过其电压、电流及温度的额定值,MOSFET是非常值得信赖的。
    与BJT比较,MOSFET具有若干显著优点,但也有不少缺点。MOSFET比BJT相比具有优势的地方,主要是它们的偏压电路比较容易设计,驱动条件比较简单以及它们能够以并联方式增加前级的驱动能力。此外,MOSFET也不会有热不稳定性的问题;当它们的温度升高,电流将会下降,这恰好与双极结型晶体管相反。
    当较为关注晶体管的电压降时,BJT就显出其优点,也因此在某些应用电路中它比MOSFET更有效率。此外,BJT较不受静电放电(ESD)的影响,但是静电放电却能毁掉MOSFET。大部分MOSFET在运送时都会先以金属环将所有引脚短路,在还没焊接到电路板前,不可拿掉金属环。
    图9. 20(a)显示简化的双电源B类互补式E-MOSFET放大器电路。请记得,E-MOSFET在正常情况下为截止状态,只有输入电压超过阈值电压才会导通。对逻辑电路而言,导通电压的标准值介于1V和2V之间;对标准元件而言阈值电压会更高。当信号电压超过Q1正阈值电压值时,Ql导通;同样地,当信号电压低于负阈值电压值,Q2导通。所以N沟道元件在正半周导通;而P沟道元件在负半周导通。
    与BJT推挽式放大器一样,信号电压稍大于OV时晶体管并不会导通,这就造成交越失真。如果每个晶体管的偏压都是阈值电压值,MOSFET将工作在AB类模式,如图9.20(b)电路所示。此放大器使用一个作为驱动级的BJT放大器以及其他元件,来确保E- VsMOSFET摧挽式放大级的输出大致上呈现线性关系。当然,商业使用的放大器比这种基本设计会多加上一些额外功能。
    图9. 20(b)显示的基本AB类推挽式放大器包含一个共发射极放大级,可将输入信号放大,再将信号耦合到推挽放大级(由Q.和Q2组成)的栅极。M13S2561616A-5T请注意,电容器G将R6并联旁路,这样可以让推挽式放大级的两个晶体管具有相同的交流输入信号。用来获取
确直流电压的电位R6,可以Q2将和Q3的偏压设定在其阈值电压值上。它可以调整到将交越失真缩减至最小。电位计R1可以用来调整电路,使得没有输入信号时输出直流电压为OV。

                   
    只要再并联另一对MOSFET,这种类型的放大器就能提供更高的功率输出;不过,这样做可能引起不愿见到的振荡现象。要改善这种现象可以加入栅极电阻,将MOSFET彼此隔离开。虽然在这个简化放大器电路中并不需要这么做,但是此电路还是有这种电阻,即R8和R9。运用并联的E-MOSFET晶体管功率放大器,可以输出超过100W的功率。

      MOSFET刚开始进入商业市场时,尚无法成为大电流的功率元件。近几年来MOSFET制造技术不断创新,已经能够制造高功率MOSFET,在数字与模拟电路的功率放大器应用上具有不错的优点。只要不超过其电压、电流及温度的额定值,MOSFET是非常值得信赖的。
    与BJT比较,MOSFET具有若干显著优点,但也有不少缺点。MOSFET比BJT相比具有优势的地方,主要是它们的偏压电路比较容易设计,驱动条件比较简单以及它们能够以并联方式增加前级的驱动能力。此外,MOSFET也不会有热不稳定性的问题;当它们的温度升高,电流将会下降,这恰好与双极结型晶体管相反。
    当较为关注晶体管的电压降时,BJT就显出其优点,也因此在某些应用电路中它比MOSFET更有效率。此外,BJT较不受静电放电(ESD)的影响,但是静电放电却能毁掉MOSFET。大部分MOSFET在运送时都会先以金属环将所有引脚短路,在还没焊接到电路板前,不可拿掉金属环。
    图9. 20(a)显示简化的双电源B类互补式E-MOSFET放大器电路。请记得,E-MOSFET在正常情况下为截止状态,只有输入电压超过阈值电压才会导通。对逻辑电路而言,导通电压的标准值介于1V和2V之间;对标准元件而言阈值电压会更高。当信号电压超过Q1正阈值电压值时,Ql导通;同样地,当信号电压低于负阈值电压值,Q2导通。所以N沟道元件在正半周导通;而P沟道元件在负半周导通。
    与BJT推挽式放大器一样,信号电压稍大于OV时晶体管并不会导通,这就造成交越失真。如果每个晶体管的偏压都是阈值电压值,MOSFET将工作在AB类模式,如图9.20(b)电路所示。此放大器使用一个作为驱动级的BJT放大器以及其他元件,来确保E- VsMOSFET摧挽式放大级的输出大致上呈现线性关系。当然,商业使用的放大器比这种基本设计会多加上一些额外功能。
    图9. 20(b)显示的基本AB类推挽式放大器包含一个共发射极放大级,可将输入信号放大,再将信号耦合到推挽放大级(由Q.和Q2组成)的栅极。M13S2561616A-5T请注意,电容器G将R6并联旁路,这样可以让推挽式放大级的两个晶体管具有相同的交流输入信号。用来获取
确直流电压的电位R6,可以Q2将和Q3的偏压设定在其阈值电压值上。它可以调整到将交越失真缩减至最小。电位计R1可以用来调整电路,使得没有输入信号时输出直流电压为OV。

                   
    只要再并联另一对MOSFET,这种类型的放大器就能提供更高的功率输出;不过,这样做可能引起不愿见到的振荡现象。要改善这种现象可以加入栅极电阻,将MOSFET彼此隔离开。虽然在这个简化放大器电路中并不需要这么做,但是此电路还是有这种电阻,即R8和R9。运用并联的E-MOSFET晶体管功率放大器,可以输出超过100W的功率。

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