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AB類放大器
閱讀�3815�(shí)間:2018-04-19 09:15:06

HDMI信號放大器可以幫助高清電視的展示提供完美的解決方�,利用HDV-R45信號放大�,可以將之連接�1根長距離的HDMI電纜末端,或者用于連接2根電纜來�(chǎn)生一�(gè)更長�45米的HDMI延伸。此系列的HDMI放大分配器多�(yīng)用在高清電視展銷�,高清電�,機(jī)頂盒,DVD等投影設(shè)備的工廠,數(shù)�(jù)�(jiān)控中心,大型會議展示中心,學(xué)校及各�(gè)公司�

概念

  AB類放大器,實(shí)際上是A�(甲類)和B�(乙類)的結(jié)�,每�(gè)器件的導(dǎo)通時(shí)間在50�100%之間,依賴于偏置電流的大小和輸出電平。該類放大器的偏置按B�(乙類)�(shè)�(jì),然后增加偏置電�,使放大器�(jìn)入AB�(甲乙�)�
  AB類工作狀�(tài)通常是兩只晶體管配合�(jìn)�,在沒有信號的時(shí)�,兩只晶體管都是�(dǎo)通的,但其中的電流很小,�(dāng)有信號輸入時(shí),晶體管中的電流才會變大.由于信號的作用使其中的一只晶體管截止的時(shí)�,另一只晶體管則一定是�(dǎo)通的,兩只管子始終是輪流截止和導(dǎo)�,并且其中流過的電流幾乎是全部送入�(yáng)聲器,因�,甲乙類功放�(chǎn)生的熱量較小,并且效率高了很�,在70%以上�
  AB�(甲乙�)放大器在輸出低于某一電平�(shí),兩�(gè)輸出器件皆導(dǎo)通,其狀�(tài)工作于A�(甲類);當(dāng)電平增高�(shí),兩�(gè)器件將完全截�,而另一�(gè)器件將供給更多的電流。這樣在AB�(甲乙�)狀�(tài)開始�(shí),失真將會突然上�,其線性劣于A�(甲類)或B�(乙類)。它的正�(dāng)使用在于它對A�(甲類)的補(bǔ)�,且�(dāng)面向低負(fù)載阻抗時(shí)可繼�(xù)較好地工��

特點(diǎn)

  �(jié)�(gòu)改�(jìn)
  AB類放大器的偏置介于A類放大器與B類放大器之間。AB類的效率�(yuǎn)�(yuǎn)大于A類放大器而略低于B類放大器。AB類放大器的偏置可以使工作于推挽工作方式的兩�(gè)晶體管的工作區(qū)間互有覆�。這樣就可以對交越失真�(jìn)控制,偏置于AB類的推挽放大器就可以,實(shí)際也常用于電子戰(zhàn)中的高功率放大器�。從上可以看�,AB類是對A類和B類的一�(gè)改�(jìn)型�
  �(yōu)�(diǎn)
  A類放大器在工作中可以對輸入的信號全部線性化。但A類功放的缺點(diǎn)�,首先效率低,一般不大于25%,大量電能變成熱能。在同功率情況下,電源供�(yīng)常常比B類和AB類大得多。而且A類功放由于工作電流高,在同樣輸出功率�(shí)它的工作電源電壓主要低得�,因此它的輸出峰值電壓就受到限制,它的輸入電壓也受到輸出電壓的放大器放大系數(shù)的限�。B類功放的�(yōu)�(diǎn)是,效率很高,可�(dá)�75%以上,因此可以使用較小的功率管輸出較大功率,另外推挽電路對抑制偶次諧波有作用,以減低非線性失��

�(shè)�(jì)

  研究背景
  �(yùn)算放大器的設(shè)�(jì)要在�(yùn)放設(shè)�(jì)�(guī)范要求的基礎(chǔ)�,通過分析性能參數(shù)與晶體管幾何參數(shù)的關(guān)�,計(jì)算出各晶體管的寬長比,�(jìn)而通過軟件仿真確定�(shè)�(jì)的可行性。研究人員更喜歡最小晶體管尺寸和低電源電壓�(shè)�(jì)參數(shù)。單級放大器只能提供有限的增益,因此,為了實(shí)�(xiàn)高增�,研究人員通常會使用級�(lián)放大器,其總增益是每級放大器增益的乘�。放大器的級�(shù)越多,其陷入自激的可能性越�(尤其是超�3級時(shí))。同�(shí),級�(shù)多還會帶來噪聲大、頻響差等一系列問題,因�,較常見的多級放大器為兩級放大器�
  兩級�(yùn)算放大器主要用于需要寬輸出擺幅的低電壓�(yīng)用中,其可分為兩�,一種是具有單端輸出的差分放大器,另一種是A類或AB類運(yùn)算放大器。A類和AB類放大器具有相同的靜�(tài)電流和最小電源要求,但AB類運(yùn)算放大器具有比A類運(yùn)算放大器更大的相位裕度和更高的單位增益頻�。AB類放大器廣泛�(yīng)用于一些如便攜式電子設(shè)�、音頻放大器、電�(jī)�(qū)動器和LCD�(qū)動器�。對于這些放大器,其產(chǎn)生的輸出電流�(yuǎn)大于輸出級的總偏置電�。運(yùn)算放大器的基本功能是響應(yīng)于輸入處的開�(guān)事件�(chǎn)生輸出的更新�,其�,采樣電容器從源極充電并放電到求和節(jié)�(diǎn),容性負(fù)�、開�(huán)電壓增益、電源抑制比、裸片面積和功耗是重要的性能參數(shù)�
  兩級CMOS�(yùn)算放大器受到兩�(gè)基本性能限制,例如,頻率�(bǔ)償技�(shù)為有限范圍的電容性負(fù)載提供穩(wěn)定操�,而電源抑制嚴(yán)重降低了開環(huán)極點(diǎn)頻率。為了消除兩級CMOS�(yùn)算放大器中的電源抑制比問�,研究人員采用了級聯(lián)技�(shù)。在級聯(lián)技�(shù)�,放大器的頻率和電源抑制比得到較大的改善。研究人員用多級級聯(lián)電路代替了傳�(tǒng)的折疊共源共柵電路,以獲得高直流增益和低電源電壓下的寬電壓擺��
  在沒有共源共�(或三�)放大器技�(shù)的放大器中,其獲得的直流增益和低頻線性度較差。額外的增益級大幅改善了直流增益,通過使用附加的增益級能夠提高放大器的帶寬與增益,但其不限制輸出電�。每�(dāng)?shù)谌壷械妮敵�?fù)載電流較大時(shí),四級AB類放大器需要大量的偏置電流,可以在第三級通過使用自適�(yīng)偏置技�(shù)減少偏置電流,并引入偏置線補(bǔ)償技�(shù)以增加帶寬和PSRR。在此技�(shù)�,隨著輸出電流的增加,放大器的總偏置電流也增��
  三級偽AB類放大器示意圖如�1所�,它是一種高增益多級放大�,晶體管�(shù)量較少,偏置電路簡單,輸出擺幅較�,可在低電源電壓和電流下工作,但功耗較大。由于在輸出級由晶體管M9和M11形成電流�,其總偏置電流與放大器的輸出灌電流成比例增加�
  真正的AB類放大器所具有的晶體管�(shù)�、偏置電路和輸出電流與偽AB類放大器類似,但真正的AB類放大器具有總偏置電流不隨輸出灌電流增加而增加的�(yōu)�(diǎn)。本文提出了一種AB類放大器,其具有比偽AB類放大器更高的單位增益頻率與壓擺�,并能夠在低電源電壓下工作,同時(shí)偏置電流不隨著輸出灌電流增加而增��
  傳統(tǒng)三級偽AB類和真AB類放大器
  三級偽AB類放大器的級是差分放大器M1~M5,接下來的兩級是共源放大器,其中級共源放大器M6~M7具有�(fù)增益,第二級共源放大器M8~M11具有正增益。晶體管M10是PMOS晶體�,是反相共源放大器,�(chǎn)生從中間節(jié)�(diǎn)到最終輸出節(jié)�(diǎn)的前饋路�,同�(shí)將產(chǎn)生用于放大器的推挽動作。放大器的一級M9~M11包括尺寸比為1∶k的NMOS電流�。由于M11是輸出晶體管,其可傳遞大灌電流,使得通過M9鏡像晶體管的電流相應(yīng)變大。因�,當(dāng)輸出為灌電流�(shí),總偏置電流增加,導(dǎo)致效率損失,因此稱為偽AB類放大器�
  真正的三級AB類放大器的原理圖如圖2所�。級M1~M5是差分放大器,接下來是三�(gè)反相共源放大器。前兩�(gè)反相共源放大器M6~M7和M8~M9與柵�-漏極反饋組合,其作為單�(gè)非反相共源級。晶體管M10提供從節(jié)�(diǎn)V1到輸出節(jié)�(diǎn)的前饋路��
  由NMOS電流鏡M12、M5、M7、M9�(chǎn)生的恒定偏置電流通過所有內(nèi)部級,且輸出級具有較大的源極和漏極能�。晶體管M6和M10具有相同的柵�-源極電壓,因?yàn)橥ㄟ^輸出級晶體管M10和M11的偏置電流變?yōu)閗Ib2,通過M10的電源電流受施加到VIN+和VIN-的共模輸入電壓的限�,而通過M11的灌電流受電源電壓的限制�
  改�(jìn)的AB類放大器
  由于偽AB類放大器�(dāng)輸出為灌電流�(shí),總偏置電流增加,導(dǎo)致效率損失,而傳�(tǒng)AB類放大器輸出級晶體管流過的電流受電源電壓限制,本文提出了一種改�(jìn)的AB類放大器,其電路如圖3所�。放大器級由具有電流鏡負(fù)載的M3~M4和NMOS差分對M1~M2組成,第二反相級由共源放大器M6~M7�(shí)�(xiàn)。其�,兩�(gè)偏置晶體管M8~M9添加在共源放大器之間,用于增加帶�,一級由AB類放大器形成�
  第二級的輸出� 即共源放大器的輸出被提供給AB類放大器的下一級。PMOS晶體管M14提供從節(jié)�(diǎn)V1到輸出節(jié)�(diǎn)的前饋路�。晶體管M14在正循環(huán)中導(dǎo)�,M15在負(fù)循環(huán)中導(dǎo)�。本文所提出的AB類放大器具有總偏置電流不隨輸出灌電流增加而增加的�(yōu)�(diǎn)�

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