模電學(xué)習(xí)：三極管推挽電路

一、推挽的概念

在電路中，推挽（Push-Pull）是指使用兩個輸出器件（例如晶體管或MOSFET）交替地將信號推到正和負(fù)極性，以便將信號放大并推到一個負(fù)載上。

推挽輸出電路通常用于驅(qū)動負(fù)載電流較大的應(yīng)用，例如音頻放大器或電機(jī)驅(qū)動器等。由于它可以提供較高的功率，而且可以實(shí)現(xiàn)高速開關(guān)，因此被廣泛應(yīng)用。在推挽輸出電路中，當(dāng)一個輸出器件處于導(dǎo)通狀態(tài)時，另一個輸出器件處于截止?fàn)顟B(tài)。在另一個輸出器件處于導(dǎo)通狀態(tài)之前，它必須完全關(guān)斷，這可以通過一個驅(qū)動電路來實(shí)現(xiàn)。

二、三極管基本的推挽電路

1. 上N下P型電路

(1) 原理圖

(2) 電流分析

當(dāng)輸入信號為正電壓時，NPN導(dǎo)通，PNP截止。因此，電流從Vcc流入負(fù)載。

當(dāng)輸入信號為負(fù)電壓時，PNP導(dǎo)通，NPN截止。因此，電流從Vcc流入負(fù)載，然后通過BJT-Q2流回地，完成了負(fù)載的通路。

因此，在輸入信號為正半周期時，電流從Vcc流向負(fù)載；而在輸入信號為負(fù)半周期時，電流從負(fù)載流向Vcc。這樣可以保證負(fù)載上始終有電流流過，實(shí)現(xiàn)了推挽電路的輸出。

該推挽電路是同相輸出型電路 。

2. 上P下N型

(1) 原理圖

(2) 電流分析

輸入信號通過C1耦合到Q1基極，通過R1限流。

當(dāng)輸入信號的正半周期到來時，Q1導(dǎo)通，Q2截止，輸出端Q2的集電極上沒有電壓。

當(dāng)輸入信號的負(fù)半周期到來時，Q1截止，Q2導(dǎo)通，輸出端Q2的集電極上有電壓。
該電路是一個反相放大電路 。

三、電路仿真分析

1. 測試原理圖

2. 簡要分析

電路中輸入正弦信號，峰值約為2V。三極管輸入信號電流約為0.0036mA，輸出約為0.812mA，放大倍數(shù)約為226倍。

仿真波形圖：

三、三極管的交越失真

從上圖中可以看出，由于三極管存在導(dǎo)通電壓，導(dǎo)致放大電流在某一區(qū)間內(nèi)三極管都處于截止?fàn)顟B(tài)，無法正常放大波形。

這種情況稱為交越失真。

2. 處理方式

采用圖示電路，給三極管的基極設(shè)置偏置電壓，通過二極管D5、D6讓三極管的基極鉗位在開啟電壓左右，當(dāng)輸入信號處于-0.7v~+0.7v的時候，讓信號也可以放大。
輸出波形：

經(jīng)計算當(dāng)前電流放大倍數(shù)約為23倍，可以看出輸出波形的交越失真情況得到大幅改善。
這里需要注意的是，負(fù)載電阻不宜過大，這樣才能讓輸出電流足夠大。

四、三極管推挽電路的缺點(diǎn)

非線性失真：由于三極管的非線性特性，當(dāng)輸入信號的振幅過大時，輸出波形會發(fā)生形變，從而產(chǎn)生失真。這種失真被稱為交叉失真（交越失真）。

漏電流：在三極管關(guān)斷時，由于它的輸出是直接接在負(fù)載上的，所以即使三極管關(guān)斷，仍然存在一定的漏電流，這會影響輸出的準(zhǔn)確性。

熱失真：在工作時，三極管會因?yàn)橥姸a(chǎn)生熱量，熱量會導(dǎo)致溫度升高，從而改變?nèi)龢O管的電特性，使得電路的輸出產(chǎn)生偏移或失真。

噪聲：由于三極管本身存在噪聲，因此三極管推挽電路的輸出也會存在一定的噪聲，這對于一些高精度的應(yīng)用場合是不利的。