補(bǔ)償放大級(jí)失真的二極管

　　
　　圖1，在發(fā)射極電路中增加一個(gè)簡(jiǎn)單的二極管，就可獲得圖4所示的對(duì)稱波形。
　　
　　
　　
　　
　　圖2，這種放大器電路產(chǎn)生圖3所示的失真波形。
　　
　　圖1所示電壓放大器的非線性失真比圖2所示普通放大器小。二極管D1補(bǔ)償NPN晶體管的固有失真。共發(fā)射極放大器的電壓增益取決于晶體管的跨導(dǎo)。雙極晶體管的跨導(dǎo)計(jì)算公式如下：
　　
　　
　　
　　式中，e是一個(gè)電子的電荷，k是玻耳茲曼常數(shù)（約為1.38×10-23J/°K），T°C是攝氏溫度，I是發(fā)射極電流，n=e/[k(273+T°C)]。所以，跨導(dǎo)與發(fā)射極電流成正比。因此，普通共發(fā)射極放大器的瞬時(shí)電壓增益系數(shù)正比于瞬時(shí)發(fā)射極電流。結(jié)果是，輸出信號(hào)負(fù)半周期的放大倍數(shù)比正半周期大（圖3）。
　　
　　
　　
　　圖3，Q1跨導(dǎo)的非線性導(dǎo)致這種失真波形。
　　
　　
　　
　　
　　圖4，圖1所示電路中的二極管產(chǎn)生有益而又變化的負(fù)反饋。
　　
　　圖1所示二極管D1的動(dòng)態(tài)電阻反比于瞬時(shí)發(fā)射極電流。這個(gè)動(dòng)態(tài)電阻是放大器負(fù)反饋電路的一部分。二極管D1的平均電流與晶體管Q1的平均發(fā)射極電流相等。但是，當(dāng)Q1的瞬時(shí)發(fā)射極電流增大時(shí)，D1的瞬時(shí)電流就減小，而D1的瞬時(shí)動(dòng)態(tài)電阻則增大；反之亦然。因此，在輸出信號(hào)的負(fù)半周期內(nèi)負(fù)反饋增強(qiáng)。結(jié)果是放大器的輸出信號(hào)變得比較對(duì)稱（圖4）。圖1所示電路和圖2所示電路具有相同的平均集電極電流和相同的負(fù)載電阻。圖3和圖4示出了這兩個(gè)電路的PSpice仿真結(jié)果。當(dāng)輸入采用1kHz正弦信號(hào)時(shí)，輸出信號(hào)的幅度在兩種情況下均為5Vp-p。你會(huì)看到，線性化放大器的輸出信號(hào)比較對(duì)稱。圖5示出了仿真的定量結(jié)果。由于線性化放大器輸出中的偶次諧波受到抑制，諧波失真自然就減小了。
　　
　　
　　
　　圖5，線性化的放大器產(chǎn)生的失真不到普通放大器諧波失真的三分之一。
　　
　　
　　

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