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可处理双极信号的低失真分立式缓冲放大器

Peter Demchenko?? 立陶宛维尔纽斯?? 2013年01月31日 ?? 收藏1
有时候我们需要很多低失真缓冲放大器处理双极信号。这些应用可以采用运放或集成缓冲器,但为了更加灵活,分立设计可能更有用,其应用包括ADC的输入缓冲,或DAC的输出缓冲,或音频线路驱动器。

图1中的缓冲器提供了单位增益、低输出阻抗,以及低失真。它采用两个射极跟随器构成对称的A类放大器;电流源代替了通常的射极电阻(图2)。为得到最佳结果,应使用直流增益(beat)匹配良好的互补晶体管(Q1和Q2)。

这种结构优于普通的射极跟随器。它产生的奇次谐波水平较低,噪声较小,输入端有低的I BIAS和V BIAS,输出端有低偏移电压,具备高的电源抑制比。电路不需要温度补偿,能维持dc稳定。与普通电压跟随器一样,它只有局部的反馈。这个结构在有些应用中具有优势,此时长反馈回路会产生额外失真或不稳定性。

可处理双极信号的低失真分立式缓冲放大器

电阻R1和R2将两个输出加总。为抑制奇次谐波,它们的值应相匹配。较好的器件(如金属膜)应该是稳定、线性的,产生的噪声低。

R 1上的压降等于Q 1的基射电压V BE,因此R 1= K×V BE / I1,其中K 的区间是3~20。

R 2设为与R 1相等。当驱动一个容性负载时,相同电阻也能提供稳定性,因此K值取决于这个电容。对于交流等效电路,这些电阻表现为并联,因此提供了低的输出阻抗。二极管D1保护两个晶体管的射极结不受过高输入电压的损害。当缓冲用做一个输出级时,可以取消D1。

两只晶体管的直流增益通常不会精确相等,所以会有点输出偏移电压。为做补偿,图1中增加了R5A和R5B两只基射电阻。如要将输出偏移电压降至0,可以加R5A或R5 B,但不能两个都加。举例来说,假设β2>β1,则Q2上用R 5B。如果Q 1有较高的增益,则在Q 1上用R 5 A;从下式可以估算出R 5的值:R5=β1×β2×VB E/(I1×(β2-β1)),其中β1和β2分别是Q1和Q2的增益。

当R5帮助达到输出平衡时,输入偏移电流也达到最小,因为电流I 3和I 4相互抵消了。

可处理双极信号的低失真分立式缓冲放大器

图3中的电路是图1电路的一个应用,它会自动将输出调整到接近于0 的电压。积分器I C 1对输出电压做平均,但不让交流信号通过,因为其特性类似于一只高通滤波器。其转折频率f C可以用下式计算:f C=1/(2×π×R3×C3 )。对于本电路,fC大约为1.6 Hz。

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