【導讀】輸出級的作用是提供功率增益。它應該具有高輸入阻抗和低輸出阻抗。該級的一個(ge) 顯而易見的選擇就是發射極跟隨器。但是，為(wei) 了同時提供拉電流和灌電流能力，需要兩(liang) 個(ge) 互補跟隨器：一個(ge) NPN型用於(yu) 拉電流，一個(ge) PNP型用於(yu) 灌電流。結果就是所謂推挽配置，圖1顯示了一個(ge) 簡單例子。R1和R2用於(yu) 檢測Q1和Q2的集電極電流，以及在輸出過載的情況下限製這些電流。

本次實驗旨在研究簡單推挽放大器的輸出級（B類和AB類）。

背景信息

輸出級的作用是提供功率增益。它應該具有高輸入阻抗和低輸出阻抗。該級的一個(ge) 顯而易見的選擇就是發射極跟隨器。但是，為(wei) 了同時提供拉電流和灌電流能力，需要兩(liang) 個(ge) 互補跟隨器：一個(ge) NPN型用於(yu) 拉電流，一個(ge) PNP型用於(yu) 灌電流。結果就是所謂推挽配置，圖1顯示了一個(ge) 簡單例子。R1和R2用於(yu) 檢測Q1和Q2的集電極電流，以及在輸出過載的情況下限製這些電流。

材料

●     ADALM2000 主動學習(xi) 模塊

●     無焊麵包板

●     跳線

●     兩(liang) 個(ge) 100 Ω電阻

●     一個(ge) 2.2 kΩ電阻

●     兩(liang) 個(ge) 10 kΩ電阻

●     兩(liang) 個(ge) 小信號NPN晶體(ti) 管（最好是具有匹配VBE的SSM2212）

●     兩(liang) 個(ge) 小信號PNP晶體(ti) 管（最好是具有匹配VBE的SSM2220）

說明

開始之前，請確保關(guan) 閉ADALM2000上的電源。電路和實驗室硬件的連接如圖1所示。示波器輸入1應連接到Q1和Q2基極的接合處。示波器輸入2應連接到Q1和Q2發射極的接合處。

圖1.推挽輸出級 

硬件設置

示波器的通道1應連接為(wei) 顯示第一發生器的輸出，兩(liang) 個(ge) 通道（1和2）均應設置為(wei) 以每格1 V顯示輸出。麵包板連接如圖2所示。

程序步驟

波形發生器W1配置為(wei) 1 kHz正弦波，峰峰值幅度約為(wei) 6 V，偏移為(wei) 0。將正電源(Vp)設置為(wei) +5 V，將負電源(Vn)設置為(wei) -5 V。使用示波器通道1觀察W1的輸入，使用示波器通道2觀察放大器在RL處的輸出。圖3為(wei) Scopy波形圖示例。

圖2.推挽輸出級麵包板電路 

圖3.推挽輸出級波形 

接下來施加電源並調整波形發生器，使W1為(wei) 100 Hz三角波，其偏移為(wei) 0 V，峰峰值幅度為(wei) 3 V。在x-y模式下使用示波器觀察電路的電壓傳(chuan) 輸曲線。圖4為(wei) Scopy XY波形圖示例。

圖4.電壓傳(chuan) 輸曲線

減少輸出失真

在圖1所示的基本推挽級中，過零處的大量失真是死區——此時NPN和PNP發射極跟隨器均關(guan) 閉——造成的結果。如果用兩(liang) 個(ge) VBE壓降預偏置BJT，則波形在過零處的死區大幅減少，如圖5所示。這裏，預偏置功能由二極管連接的NPN Q1和PNP Q3提供。電阻R1和R2提供偏置電流，並設置流入輸出器件Q2和Q4中的空閑電流。

說明

在電源關(guan) 閉的情況下，組裝圖5所示電路，引線應盡可能短且整潔。NPN晶體(ti) 管Q1和Q2以及PNP晶體(ti) 管Q3和Q4應從(cong) VBE匹配最佳的可用器件中選擇。在同一封裝中製造的晶體(ti) 管，例如SSM2212或CA3046，往往比單個(ge) 器件匹配得更好。

圖5.具有過零失真消除功能的推挽輸出級

考察圖5中由Q1、Q2、Q3和Q4的基極發射極電壓形成的環路，我們(men) 知道環路周圍的壓降之和必須為(wei) 零。因此，如果Q1與(yu) Q2相同，並且Q3與(yu) Q4相同，則僅(jin) 當Q1中的電流與(yu) Q2中的電流相同，並且Q3中的電流與(yu) Q4中的電流相同時，環路周圍的電壓才會(hui) 為(wei) 零。當輸出為(wei) 0 V——也就是說RL中沒有電流，輸入也必然為(wei) 0 V。

硬件設置

示波器的通道1應連接第一路信號發生器的輸出，兩(liang) 個(ge) 通道（1和2）均應設置為(wei) 以每格1 V顯示輸出。麵包板連接如圖6所示。

圖6.具有過零失真消除功能的推挽輸出級麵包板電路

程序步驟

波形發生器W1配置為(wei) 1 kHz正弦波，峰峰值幅度約為(wei) 6.0 V，偏移為(wei) 0。使用示波器通道1觀察W1的輸入，使用示波器通道2觀察放大器在RL處的輸出。

圖7.具有過零失真消除功能的推挽輸出級波形

另一種配置

記住由Q1、Q2、Q3和Q4的基極發射極電壓形成的環路，我們(men) 還知道環路周圍壓降的順序可以互換。因此，如果互換NPN Q1和PNP Q3的VBE值，我們(men) 將得到圖8所示的配置。有些人可能意識到，Q3和Q2的組合就是我們(men) 在4月份文章"ADALM2000實驗：發射極追隨器(BJT)"中討論的低失調跟隨器。電路利用PNP發射極跟隨器的VBE向上偏移來部分抵消NPN發射極跟隨器的VBE向下偏移。晶體(ti) 管Q1和Q4分別與(yu) Q3和Q2互補。

圖8.發射極跟隨器過零失真消除

硬件設置

示波器的通道1應連接第一路信號發生器的輸出，兩(liang) 個(ge) 示波器通道（1和2）均應設置為(wei) 以每格1 V顯示輸出。麵包板連接如圖9所示。

程序步驟

波形發生器W1配置為(wei) 1 kHz正弦波，峰峰值幅度約為(wei) 6 V，偏移為(wei) 0。使用示波器通道1觀察W1的輸入，使用示波器通道2觀察放大器在RL處的輸出。

圖9.發射極跟隨器過零失真消除麵包板電路 

圖10.發射極跟隨器過零失真消除波形 

問題：

對於(yu) 圖5中的電路（具有過零失真消除功能的推挽輸出級）和圖8中的電路（發射極跟隨器過零失真消除），仿真並繪製輸入/輸出傳(chuan) 輸曲線。這些電路與(yu) 圖1中的電路相比如何？

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