在大功率輸出級中,工作電流較大,而一般大功率管的電流放大系數(shù)都較小,因此要求有較大的基極電流,此外,大功率異型管配對較為困難。解決上述矛盾的方法通常是采用復(fù)合管。
1.復(fù)合管
復(fù)合管是由兩只或兩只以上的三極管組成一只等效的三極管。具體接法如圖z0409所示,從中我們可以看到如下規(guī)律:
(1)基極電流ib向管內(nèi)流的等效為npn管,如圖z0409 中(a)和(d);ib 向管外流的等效為pnp管,如圖中(b)和(c)。ib的流向由t1管的基極電流決定,即導(dǎo)電極性取決于第一只管子。
(2)若把兩只管(或多只管)正確聯(lián)結(jié)成復(fù)合管,必須保證每只管各電極的電流,都能順著各個管的正常工作電流方向流動,否則將是錯誤的。
2.復(fù)合管的電流放大系數(shù)和輸入電阻
由圖z0409(a)所示,復(fù)合管的總電流為:
ic = ic1 + ic2 =β1ib1 +β2ib2 =β1ib1 +β2ie1
=β2ib1 +β2(1+β1) ib1 = (β1+β2+β1β2) ib1≈β1β2ib1=β1β2ib
所以
可見復(fù)合管的電流放大系數(shù)近似等于每管電流放大系數(shù)的乘積。此結(jié)論也適合于其它形式的復(fù)合管。
在圖z0409(a)、(c)兩種接法中,t2管的輸入電阻 rbe2接于t1管射極上。因此復(fù)合管的等效輸入電阻為
對于(b),(d)兩種接法,復(fù)合管的輸入電阻,就是t1管的輸入電阻即 rbe = rbe1。
3.復(fù)合互補對稱電路
復(fù)合互補對稱原理電路如圖z0410 所示,t2、t4和t3、t5四管組成復(fù)合互補對稱電路。當輸入信號ui的負半周,t2導(dǎo)通,t3截止,信號經(jīng)t2、t4放大后,通過cl加到負載rl上,并對cl 進行充電;當輸入信號ui 的正半周,t2截止,t3 導(dǎo)通,信號經(jīng)過t3、t5放大后,通過cl加到負載rl 上,cl 放電。結(jié)果在負載rl上就得到被放大了的全波信號。
圖中re4、re5為發(fā)射極穩(wěn)定電阻,re2、re3 是穿透電流的分流電阻,也是t4、t5的偏置電阻,r2是t2、t3的偏置元件,c2對交流短路;推動管t1 的靜態(tài)電流ic14流過電阻r2,在其兩端產(chǎn)生直流壓降,供給t2、t3 基極與發(fā)射極之間合適的正向偏壓,以消除輸出波形的交越失真。rc1 既是推動管t1的集電極負載電阻,也是復(fù)合管t2的偏置電阻。rb1是t1的偏置電阻,又是直流負反饋電阻,用以穩(wěn)定工作點,同時對輸出信號形成電壓并聯(lián)負反饋,使放大電路穩(wěn)定,改善輸出波形。c3、r1組成自舉電路,使ud>ec,保證有足夠的基極電流來推動t2、 t4,使其充分導(dǎo)電,以便得到最大峰值輸出電壓 uom ≈ ec / 2。靜態(tài)時,ud=ec - ic1r1 ,而ua= ec / 2子,因此,電容c3充電到兩端電壓 uc3 = ud - ec /2 = ec / 2 - ur3≈ec / 2
當時間常數(shù)τ=c3r1足夠大時,uc3基本上保持常量,不隨ui而變化。輸入電壓為負時,t2、 t4 導(dǎo)通,ua將由ec/2向更正的方向變化,由于ud = uc3 + ua,顯然,隨著ua的升高d點電位也自動提高。當ua變到ec時,ud可達到ec /2+ec =3 ec /2,這時,相當于d點用了一個3ec/2的電源供電。這種利用c3、r1將d點電位自動提高的電路稱為自舉電路。電阻r1的作用是把d點和電源ec隔開,為d點電位的升高創(chuàng)造條件。
互補對稱電路具有結(jié)構(gòu)簡單,效率高、頻率響應(yīng)好,易于集成化、小型化等優(yōu)點,因而獲得了廣泛的應(yīng)用。但是在這種電路中,負載電阻的阻值需限制在一定的范圍內(nèi),當負載電阻較大或較小時管子定額很難滿足要求。
為了妥善地解決上述矛盾,可利用變壓器進行阻抗變換,從而構(gòu)成變壓器耦合功率放大電路。