元器件应用中的补偿放大级失真的二极管
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2020-12-10
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元器件应用中的补偿放大级失真的二极管元器件应用中的补偿放大级失真的二极管
图1，在发射极电路中增加一个简单的二极管，就可获得图4所示的对称波形。 图2，这种放大器电路产生图3所
示的失真波形。 图1所示电压放大器的非线性失真比图2所示普通放大器小。二极管D1补偿NPN晶体管的固
有失真。共发射极放大器的电压增益取决于晶体管的跨导。双极晶体管的跨导计算公式如下： 式中，e是一
个电子的电荷，k是玻耳兹曼常数（约为1.38×10-23J/°K），T°C是摄氏温度，I是发射极电
流，n=e/[k(273+T°C)]。所以，跨导与发射极电流成正比。因此，普通共发射极放大器的瞬时电压增益系数正比
于瞬时发射极电流。结果是，输出信号负半周期的放大倍数比正半周期大（图3）。图3，Q1
图1，在发射极电路中增加一个简单的二极管，就可获得图4所示的对称波形。
图2，这种放大器电路产生图3所示的失真波形。
图1所示电压放大器的非线性失真比图2所示普通放大器小。二极管D1补偿NPN晶体管的固有失真。共发射极放大器的电
压增益取决于晶体管的跨导。双极晶体管的跨导计算公式如下：
式中，e是一个电子的电荷，k是玻耳兹曼常数（约为1.38×10-23J/°K），T°C是摄氏温度，I是发射极电
流，n=e/[k(273+T°C)]。所以，跨导与发射极电流成正比。因此，普通共发射极放大器的瞬时电压增益系数正比于瞬时发射极
电流。结果是，输出信号负半周期的放大倍数比正半周期大（图3）。
图3，Q1跨导的非线性导致这种失真波形。
图4，图1所示电路中的二极管产生有益而又变化的负反馈。
图1所示二极管D1的动态电阻反比于瞬时发射极电流。这个动态电阻是放大器负反馈电路的一部分。二极管D1的平均电
流与晶体管Q1的平均发射极电流相等。但是，当Q1的瞬时发射极电流增大时，D1的瞬时电流就减小，而D1的瞬时动态电阻
则增大；反之亦然。因此，在输出信号的负半周期内负反馈增强。结果是放大器的输出信号变得比较对称（图4）。图1所示
电路和图2所示电路具有相同的平均集电极电流和相同的负载电阻。图3和图4示出了这两个电路的PSpice仿真结果。当输入采
用1kHz正弦信号时，输出信号的幅度在两种情况下均为5Vp-p。你会看到，线性化放大器的输出信号比较对称。图5示出了仿
真的定量结果。由于线性化放大器输出中的偶次谐波受到抑制，谐波失真自然就减小了。
图5，线性化的放大器产生的失真不到普通放大器谐波失真的三分之一。
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