共发共基放大器的设计.docx

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1、共发共基放大器的设计                      Nelson  Pass  原著                                                                         ch639827608 翻译前言        对于音频功率放大器的设计来说，降低功率线路的失真而又要不付出瞬态响应的代价一直是一个未解决的主要问题，直到最近，人们喜爱的技术在线性放大器消除失真成分是级联许多增益级使线路有很大的开环增益，再使用负反馈以控制系统和纠正由于大量元件引起的失真。           

2、      虽然多量元件的集合可以产生大量的复杂的非线性，而相对的来说大环负反馈在纠正失真的同时牺牲掉了高频性能。由于每个放大装置也产生自己复合出来的高频，并且由于这复合出的高频的集合产生一个复杂的多阶相位延迟，一个使用深度负反馈的系统导致在高频不稳定，产生一个现象，这就是一般常说的瞬态互调失真（TIM），这现象在其它许多地方均有详细的论述，这里提出两个解决TIM的有效方法。第一个方法是切除此线路不能够胜任的高频成分，虽然这解决方法对于许多仅仅需要低频的性能的放大器总是工作良好，但是在需要超过100KHz高频响应的Hi-Fi应用领域是不受欢迎的，虽

3、然人类的听力很少超过20000Hz，但是，超声频率复制出的频率使在听觉频域内的频率产生相位延迟和振幅削波，例如，30KHz的失真调制使10KHz处产生一阶相位延迟而使听感产生不快。由于需要这么宽的频带，现代的设计者转向另外的解决方法：只有几个放大级的简单线路因而具有低的开环增益，简单线路和低的开环增益使线路对信号的反应非常快，这就排除了瞬态问题，但是这也要牺牲高次谐波和交调失真方面的性能。因为这些更具音乐性的影响（有低次谐波和旁带交调），它们仅次于瞬态交调失真（TIM）的作用。音乐性的好与坏，低阶谐波和旁带仍然应该被去除。最好的设计师已经将目光转向

4、去除放大器本身产生的失真，而不是用负反馈去纠正失真。增益变化       为更好地研究了解这问题，这就首先需要注意当放大器的增益发生变化时失真的变化。完善的线性放大器其转换曲线完美地平直。任何从直线的偏离（失真）都是由于放大器随运作情况的改变使增益发生变化而引起的。在实际生活中，增益晶体管、胆管和JFET的电压也像在其中通过的电流一样时时发生变化，正是这些变化引发了失真，如果我们能够控制其电流和电压环境的稳定，这设备将变得没有失真。      图一是一个理想无失真晶体管的特征曲线，显示在所有情况下都是绝对的直线，而图二是实际晶体管的特征曲线，注意在

5、并行线间的间隙是不相等的，这反映增益随通过晶体管的电流的变化而变化；它们的曲线离开水平轴的不同，则显示了其增益随通过晶体管的电压的变化而变化。如果我们能够将此曲线限定在一个区域内，特别是在所示的虚线边界内失真将显著降低。      晚近，最有效降低失真的方法是无反馈技术应用到纯A类的运作中。纯A是放大器处于非常高的静态电流，保持晶体管曲线在非线性很小的区域内，其失真相对于虚线外增益急剧变化比较温和。共发共基运作        付出很大的效率为代价，纯A运作降低了由电流波动引起的失真，但是，这对於电压波动引起的失真不起作用。有一种叫做共发共基运作方式

6、能够去除这种非线性失真。通过把晶体管、胆管和JFET的电压冻结在一个恒定值，完全地消除了电压引起的失真，在这种情况下，放大管可以运作在共射或共集模式而利用共基模式的第二晶体管的射极接增益晶体管的集电极，如图四所示。        这共基晶体管庇护了增益晶体管避免受电压波动的影响而使放大器具有一致的电流增益，超宽的频带和无失真。                 图五显示此系统运作的边界电压被冻结在一个恒量上。          图六显示这系统的实际的重放特性，我们可以看到它与图一所示的理想曲线非常接近。          这里有一个无反馈纯A射随器的

7、清楚的频谱分析图像，这线路显示于图7a和b是运作在15KHz和＋/－5V，每一线路的输出的频谱分析显示于图8a、b和c，图中垂直轴8格每格10dB（8格共80dB），水平轴0~100KHz分为每格10KHz，因而，很容易观察这共发共基运作的同样的晶体管在其他条件都相同的情况下产生降低失真的作用从百分之几到测量仪器几乎测量不出来。增加带宽       除了去除电压波动引起的非线性失真，共发共基运作也产生增加带宽的作用，由于晶体管的集－基电压被钳制在一个恒量上，使集电结结电容最小限度的充电，消除了这内部结电容的相位滞后作用，让高频反应改善，因而这共发共

8、基运作常被用于超高频的放大器和其反应需要超过100兆Hz的宽带示波器。共发共基线路也用於前置放大线路，如Dayton-Wr