放大器中的交叉失真

       交叉失真是B类放大器的常见功能，其中两个开关晶体管的非线性不随输入信号线性变化。我们已经看到，A类放大器配置的主要缺点之一是由于偏置在其中心Q点附近而导致其低全功率效率额定值。

       但是我们也知道，只需将放大器的输出级更改为B类推挽式配置，就可以改善放大器并将其效率几乎提高一倍。但是，从效率的角度来看，这是很大的，但是大多数现代的B类放大器是无变压器或互补型的，其输出级带有两个晶体管。

       这导致了推挽放大器的一个主要的基本问题，即两个晶体管由于其独特的零截止偏置布置，在输出的两个半部上并未完全结合在一起。当信号在零电压点处从一个晶体管变化或“跨接”到另一晶体管时，会出现此问题，因此会产生一定量的“失真”到输出波形。这导致通常称为交叉失真的情况。

       交叉失真在波形从波形的一半到另一半交叉时会在输出波形上产生零电压“平坦点”或“死区”。这样做的原因是，当晶体管从一个切换到另一个时，过渡时间段不会在零交叉点准确地停止或启动，从而导致第一晶体管“ OFF”和第二晶体管“ turning”之间的延迟很小。 “上”。此延迟导致两个晶体管同时在同一时刻被“关闭”，从而产生如下所示的输出波形。

       交叉失真波形

       为了不使输出波形失真，我们必须假定每个晶体管的基极-发射极电压刚好高于零时才开始导通，但是我们知道这是不正确的，因为对于硅双极晶体管，基极-发射极电压由于基极-发射极pn结的正向二极管压降，晶体管开始导通之前必须达到至少0.7v，从而产生该平坦点。这种交叉失真效应还降低了输出波形的整体峰峰值，导致最大功率输出降低，如下所示。

       非线性传输特性

       对于大的输入信号，这种影响不太明显，因为输入电压通常很大，但对于较小的输入信号，它可能更严重，导致放大器的音频失真。

       预偏置输出

       可以通过输入变压器的中心抽头向两个晶体管的基极施加轻微的正向基极偏置电压（与晶体管教程中的想法相同），从而可以大大减少交叉失真的问题，因此晶体管不再偏置在零截止点，而是以该新偏置电压确定的电平进行“预偏置”。

       具有预偏置的推挽放大器

       这种类型的电阻器预偏置会导致一个晶体管恰好在同一时间将“晶体管”打开到“关”，因为这两个晶体管现在都被偏置到略高于其原始截止点。但是，要实现这一点，偏置电压必须至少是正常基极至发射极电压的两倍，才能使晶体管“导通”。这种预偏置也可以在使用互补晶体管的无变压器放大器中实现，只需将两个分压电阻器简单地替换为偏置二极管，如下所示。

       二极管预偏置

       这个用于变压器或无变压器放大器电路的预偏置电压的作用是将放大器的Q点移到原始截止点以上，从而使每个晶体管在其有效区域内工作的时间略大于一半或180 o。每个半周期。换句话说，是180 o  +偏差。通过串联增加额外的二极管，可以以倍数增加存在于晶体管基极上的二极管偏置电压。然后，这产生了通常称为AB类放大器的放大器电路，其偏置布置如下。

       AB类输出特性

       交叉失真摘要

       总结一下，由于放大器的截止点存在偏置，因此B类放大器中会发生交叉失真。然后，这导致两个晶体管在波形越过零轴的同一时刻被“关闭”。通过使用电阻分压器电路或二极管偏置施加较小的基极偏置电压，可以通过将晶体管置于刚接通的状态来大大减小甚至完全消除这种交叉失真。

       施加偏置电压会产生另一类或另一类放大器电路，通常称为AB类放大器。那么，纯B类放大器和改进的AB类放大器之间的区别在于施加到输出晶体管的偏置电平。使用二极管而不是电阻器的一个主要优点是它们的PN结补偿了晶体管温度的变化。

       因此，我们可以正确地说AB类放大器实际上是添加了“ Bias”的B类放大器，我们可以总结如下：

       A类放大器–无交叉失真，因为它们偏置在负载线的中心。

       B类放大器–由于截止点的偏置而导致大量的交叉失真。

       AB类放大器–如果偏置电平设置得太低，会产生一些交叉失真。

       除上述三个放大器类别外，还有许多与开关放大器设计有关的高效率放大器类别，这些类别使用​​不同的开关技术来减少功耗并提高效率。其中一些放大器设计使用RLC谐振器或多个电源电压来帮助减少功率损耗和失真。