分享一个互补10W MOSFET放大器电路

下面图 1 中的第一个设计描述了一个基本的、真正的互补 10 W MOSFET 放大器的电路设计。这是一种众所周知的配置，其中公共发射极输入级（Tr1）直接驱动公共发射极驱动器级（Tr2）。随后，这将操作几个互补的发射极跟随器输出晶体管，或在这种情况下的互补源跟随器输出晶体管。

反馈偏置

由于R6通过放大器输出（Tr3和Tr4源）向Tr1的发射极提供的反馈，因此直流时几乎存在100%的负反馈。

这使得输出偏置变得简单，并且大约是电源电位的一半，因为只需要使用电阻分压器将输入（Tr1的基极）偏置到该电平。R1、R2、R3和C2构成偏置电路。R1和C2滤除任何嗡嗡声或噪声，否则这些嗡嗡声或噪声会通过偏置网络流经电源线到达放大器的输入端。

通常，输出电压摆幅（以及功率）将偏置到电源电压的1/2，以避免削波和明显失真。正如我们稍后将看到的，在这种情况下，最好的结果来自稍大的静态输出电压，以便电路适当偏置。

R4是Tr1的集电极负载，其值约为1mA，可将Tr1的集电极电流保持在合理水平。Tr2的主集电极负载为R7，R8也包含在Tr2的集电极负载中。R8通过输出晶体管调节静态偏置电流，并设置为消耗约30mA的总静态电流。

尽管如果输出晶体管使用双极性器件，则对偏置电路使用一个或多个晶体管以实现温度补偿是正常的。

这里没有必要这样做，因为两个输出MOSFET具有负温度系数，因此一旦它们在工作时过热，最终会导致静态输出电流的小幅下降。

因此，不存在热失控的危险，也不需要温度控制，因为在输出MOSFET升温时输出偏置电流的微小降低没有实际影响。

场效应管与苯二甲基苯乙烯

与类似电路中的双极器件相比，这种设计中采用的MOSFET的一个缺点是效率降低。在发射极跟随器配置中使用时，晶体管基极的输入电压会导致发射极输出电压大致相等的变化，BJT的基极和发射极引脚之间的压降仅为约0.65伏。

电压增益并不完全统一，但通常约为0.98，这对于此类电路中的高效率来说是可以接受的，当放大器完全供电时，输出电压摆幅与电源电压电平不太远。

与BJT不同，MOSFET器件的栅极阈值电压略高于BJT器件中的相应电压，从而降低了输出电压偏移。

也就是说，对于双极性功率放大器，通常为每个输出器件采用达林顿对或其他类似配置，从而使基极阈值电压增加两倍。

然而，MOSFET器件仍然可能表现出较低的效率，因为它们需要一个大的栅极到源极电压来使其强烈偏置到导通中，而双极性器件只需要略高于其基极阈值电压的基极至发射极电压即可达到等效的导通程度。

当采用源极跟随器模式时，MOSFET 器件提供的电压增益明显低于单位电压增益，并且栅极至源极两端的压降随着输出电流的上升而变得更高。

使用引导

引导方法是减少此问题的一种方法，C5 和 D1 在此体系结构中提供了引导。当电路空闲时，D1允许电流流过R7、R8和Tr2，因此对电路的影响最小。一旦输出变为正，C5将电压增量链接到D1和R7的结点。

因此，驱动器级的电源电压通过相当于正向输出信号输出电压变化的值（减去D1约0.5 V的压降）完美增加。

自举信号应与正电源电压隔离，因此必须增加D1。D1位置的电阻器是此类电路的标准配置（在双极性设计中也广泛使用以增强输出功率）。

但是，如果D1使用电阻，则C5电容将面临较低的阻抗，并且需要是较大值的电容，以保证在较低频率下获得更好的性能。

包括自举网络的想法是，它允许Tr3获得大于正电源电压的栅极电压。因此，即使其栅极和源极端子之间的压降为数伏，它也能够产生几乎等于正电源轨电压的源电位。

自举方法的一个缺点是，它只在一组半周期中产生预期的影响，在本例中为正半周期。由于Tr2的集电极电压不能完全滑落到负电源电压，因此Tr4可获得的最小驱动电压仍为0V，实际上略高。

当最低栅极电压略高于0V时，Tr4在高输出电流情况下的最低源电压必须比该栅极电压低许多伏。

为了补偿这一点，必须使用比通常用于具有此额定功率和负载阻抗的放大器略高的电源电压。如前所述，输出偏置到略高于电源电压的一半，这是必需的，否则输出会在正输出峰值削波之前很久就削波于负峰值。

将输出偏置为几伏电压，超过源电压的一半，可确保在给定电源电压下实现几乎对称的削波和最高输出功率。

效率和增益

在所述设置下，放大器的电压增益大致相当于R6除以R5，或约10倍（20dB）。但是，通过改变R5的值，可以在合理的范围内调整电路的电压增益以满足特定需求。就像任何音频放大器布局一样，效率可能因样本而异。

尽管如此，该设计的失真水平似乎与基本BJT电路相当，在所有输入功率范围内的有效谐波失真均低于0.1%。

电路的开环增益（即没有负反馈时的电压）在整个音频频谱上几乎是恒定的，因此在增加音频频率时应该几乎没有下降。这种设计中没有任何部件可以实现高频滚降或相位校正，这可能会让习惯于这种BJT系统的读者感到惊讶。

功率输出

当使用 30 伏（负载）电源时，电路的输出功率通常在 6 至 7 瓦 RMS 左右，进入 8 欧姆扬声器。大约 36 伏的电源可以产生大约 10 瓦 RMS 的更大输出功率，这大约是不得超过的最高负载电源电压。

值得注意的是，输出设备（特别是Tr4）会产生大量热量，因此需要将它们安装在大型散热器上。