转译：令人惊奇的推挽功率缓冲器

naturey2000

原文地址：http://www.tubecad.com/2019/04/blog0461.htm


令人惊奇的推挽功率缓冲器
当我开发Triadtron电路时，我想制作一个使用两个N沟道MOSFET的版本，而不是P沟道和N沟道类型的混合。结果是以下功率缓冲器使用PNP晶体管来设置空闲电流并为底部N沟道MOSFET提供反相驱动信号。



此版本使用单极电源，但不需要这样做，因为双极电源可以轻易地使用，只需稍作修改即可。顶部MOSFET在其栅极处看到输入信号，而PNP晶体管则努力在其发射极处看到固定电压。如果顶部MOSFET吸收更多电流，1欧姆漏极电阻会看到更大的压降，这有助于降低PNP晶体管的电流传导，从而导致470欧姆集电极电阻上的压降下降，从而迫使底部MOSFET可以传导更少的电流。结果是顶部MOSFET吸收几乎恒定电流，而底部MOSFET改变其电流传导以保持顶部MOSFET的电流恒定。换句话说，底部MOSFET工作在近恒流源中。从而，只要输入电流进入外部负载阻抗不超过空闲电流，就不会获得真正的推挽操作。一旦达到此阈值，推拉操作就会启动。



有趣的是，顶部MOSFET从未完全关闭，但底部MOSFET确实关闭。注意蓝色当前情节线如何不会达到0A，而绿色情节线如何。

我决定以直流电流镜和两个额外的整流器的形式添加一些铃声和口哨，以限制1欧姆电流检测电阻上的电压降和输出耦合电容的升级，从极化电解电容到带有薄膜旁路电容器的非极化电解质。



除了它的简单性之外，这个功率缓冲器让我感到震惊的是它的失真谐波结构。



注意到令人惊讶的稀有谐波结构的方法，其中奇次谐波比偶次谐波大得多。这是我之前提到的难以捉摸的声音指纹。只有少数几个电路实现了它，但我得出的结论是，这就是我们所追求的，但我们确切地知道是什么让音乐回放美味。好吧，这个缓冲器的谐波结构暗示了它，因为三次谐波大大减少了。请注意，THD约为1％，考虑到25W的输出和电路简单性，这并不是那么糟糕。输出功率为1w时，THD远低于0.1％。（在我的SPICE仿真中，我使用了IRF230 MOSFET模型。）



来自推挽输出级的令人惊讶的单端谐波特征。

好吧，因为我永远不能单独留下任何拓扑结构，我想知道我是否不能强迫底部MOSFET永远不会截止。第一步是弄清楚它在正常操作下关闭的原因。答案是，一旦顶部MOSFET突破其恒定电流导通状态，1欧姆电流检测电阻上的压降超过PNP晶体管的发射极关断电压，导致470欧姆的压降降至0V。因此，为了防止底部MOSFET完全关闭，我们所要做的就是对470欧姆电阻施加低压限制。以下变化显示了如何轻松实现这一点。



在空闲时和A级工作窗口内，1N4148信号二极管有效地保持在电路之外，因为它没有正向偏置并且不导通电流。一旦左PNP晶体管停止导通，二极管变为正向偏置，二极管在470欧姆电阻上的任何进一步向下电压摆动上施加中断，导致底部MOSFET看到足够的栅极电压仍然导通。

让我在这里超级强调：这绝不构成便宜的A级操作。诚然，诚实的上帝，A级推挽操作需要的不仅仅是相反的输出设备从不切断其电流传导; 它要求有意义地进行，提供相反的阻力，而不是接近无限的阻抗。当然，营销部门不同意，在细则中找到了一个漏洞，这是一种营销方式。好吧，如果这不是廉价A级的形式，那么为什么还要保持两个输出设备都不会被切断呢？MOSFET很棒，易于驱动且坚固耐用，但它们确实受到非恒定输入电容的影响。MOSFET的栅极和漏极之间的电容受栅极和漏极电压的影响，当两者都为零时最高。如果MOSFET永远不会完全关闭，重新接合它们应该更容易和无故障。好，

好的，这种变化有多好？结果喜忧参半 在A级操作窗口内，失真上升，而不是下降。



换句话说，在另一个极端，在完全输出时，令人惊讶的稀有谐波结构更令人震惊。



请注意，相对于偶次谐波，第3，第5，第7和第9次谐波是疯狂的。THD确实从1W的输出变化很大; 事实上，它可能会略有下降。当音量上升时，我们听过多少次电力变得粗糙和拥挤？好吧，也许这个功率缓冲器听起来恰恰相反，随着音量的增加越来越甜。

那么哪个更好？找出答案的唯一方法是建立两个版本并举行枪战。

我想到的一个想法是构建一个缩小版本，使用12Vdc或15Vdc电源并使用横向N沟道MOSFET。为什么？谁想要1W功率缓冲器？拥有喇叭扬声器或低阻抗耳机的发烧友会。两个BUZ901 MOSFET将是一个有趣的开始。

我们如何驱动这个缓冲区？我要么建造一个特别热的线路级放大器，可以轻松摆动20Vpk的输出电压，或者我会使用带有12AY7输入管的合气道增益级。

aa334455

学习了，学习了

gjh123

支持一下

ss0009671

曾经
差分镜流输出电流计算后级电压上升斜率的时候用到的是电流峰峰值,就想到了输出电流应该不是单管甲类的算法.而是近似于推挽.
如果耳机放大的末级输出就用差分镜流结构,就能完全的避开末级电流级选管配对偏流偏压调整等复杂的而无意义的事.(耳放根本没必要甲乙类,甲类功耗完全能接受的).

有必要时间一下这个设想了...

Bruce.Lam

复杂.....问题是会响不？声音正不正？这个才重要

牛哥

架构上有自倒相推挽输出的意思，虽然翻译的不是很准，但是基本意思也能理解了。

发烧求败

我这个缓冲的性能也很好

naturey2000

发烧求败 发表于 2019-4-13 11:00
我这个缓冲的性能也很好

也是偶次谐波比奇次谐波多吗？

naturey2000

Bruce.Lam 发表于 2019-4-12 16:10
复杂.....问题是会响不？声音正不正？这个才重要

上面说得很清楚了，就是甜味增加，仿真过可以，我也还没实做过，没有发言权。

naturey2000

牛哥 发表于 2019-4-12 18:12
架构上有自倒相推挽输出的意思，虽然翻译的不是很准，但是基本意思也能理解了。

浏览器直接翻译的，一字没改，有不能理解的地方可以去看原E文。

lchj

相对于偶次谐波，第3,5,7,9次谐波是疯狂的，这3,5,7,9次谐波应该是奇次谐波吧，奇次谐波增加声音会变甜了，有点不理解。

naturey2000

lchj 发表于 2019-4-13 19:12
相对于偶次谐波，第3,5,7,9次谐波是疯狂的，这3,5,7,9次谐波应该是奇次谐波吧，奇次谐波增加声音会变甜了， ...

你看错了，那条线是负的，越长代表越小，他说的是疯狂的小。

超低失真之梦

lchj 发表于 2019-4-13 19:12
相对于偶次谐波，第3,5,7,9次谐波是疯狂的，这3,5,7,9次谐波应该是奇次谐波吧，奇次谐波增加声音会变甜了， ...

   我看到的好像是说，   音量越大谐波越小 ，声音越甜， 也就是说的音量越大这些疯狂的奇次谐波越小。
常见的是 音量越大奇次谐波越大。

naturey2000

超低失真之梦 发表于 2019-4-13 19:19
我看到的好像是说，   音量越大谐波越小 ，声音越甜， 也就是说的音量越大这些疯狂的奇次谐波越小 ...

从最后的两幅图蓝色线对比可以看出，输出电压升高后，偶次谐波稍有上升，奇次谐波下降很多。可能这就是他说的越大声越甜。

6P13P

这个缓冲器可以直接带8欧喇叭吗？可以的话，胆前级输出电压可以驱动它吗？

nos001

看了这么多年论坛，好像一直是说偶次谐波大于奇次谐波才好听吧

docmd

这个电路的谐波失真排列与常用的电路不同，音质肯定不一样，说不定比胆机更好听。谁先试试，说下听感。如果好听，我再弄个2022MB架构。

locky_z

这种自倒相的优点还是很多的。
1.是单端级联式推免，
2。静态电流十分稳定。自身形成闭环的静态电流稳定电路，静态电流由1欧，MJE350和两个二极管决定，和两只MOS管无关，因此功率管也不用发射极电阻的。
3.因为加入MJE350这一级共基极电路，有放大作用，因此那个1欧电阻没必要这么大，完全可以非常小阻值，例如0.1-0.22欧等，
而早期自倒相，因为没有共基极这一级放大，那么自倒相电阻必须要用较大阻值才能驱动下面的管子，阻值大小主要看下面管的跨导。

以前用特殊结构的STK6153做过一个这样的自倒相功率输出，

Q1,Q2是STK6153内部的达林顿互补功率管，接线1-4处接的是STK6153内部的Vbe倍压器，用做感应功率管温度，
http://bbs.hifidiy.net/forum.php ... id=45661&extra=

docmd

locky_z 发表于 2022-9-18 15:11
这种自倒相的优点还是很多的。
1.是单端级联式推免，
2。静态电流十分稳定。自身形成闭环的静态电流稳 ...

高手，你先试一下音质，我太懒了，等你的论文。

无语密码

没看出缓冲，缺标准。