MOSFET音頻輸出級的自偏壓電路(04-100)

　　偏流檢測器

　　偏流檢測器的目的是測相對于正常偏置的任何變化而不影響輸出管的電流分配，也就是說，與輸出到負載(RL)的電流無關(guān)。實現(xiàn)的方法是：檢測輸出級源電阻上電壓，并將它們傳送至由兩個電流鏡(分別是圖1中T3、4和 T5、6晶體管對)構(gòu)成的非線性網(wǎng)絡。兩個等參考電流通過R6和R8，提供給電流鏡。由于每個源電阻上的電壓分別增加了T3與T5的VBE偏移電壓，因此它們所反映的電流將低于參數(shù)電流。

　　在準靜態(tài)條件下，這個偏移電壓使每個鏡象僅反映了50%的參考電流。根據(jù)物理定律，偏移電壓為18mV時滿足該條件(在室溫下)。考慮到R1與R2，該18mV定義了輸出級的準靜態(tài)電流，亦即若R1=R2=0.18Ω，它為100mA，為了保持這一條件，反射電流會相加在一起。再減R9提供的第三個參考電流。最后得到的差值IERR能告訴我們輸出級是否處于偏置電流下，或低于、高于該偏置，因此IERR可用作反饋信號。

　　由于音樂信號具有高峰值/平均值比，平均信號電平(即使在最大音量下)處于偏流檢測器的捕獲范圍之內(nèi)，滿功率的正弦波也不會造成任何差錯，因為控制環(huán)在足夠長的相對時間橫跨捕獲區(qū)，完成自己的工作。然而，一個大方波信號會將輸出級持續(xù)地推到B類工作，不產(chǎn)生任何誤差信號，使積分器處于不確定狀態(tài)。

　　隔離器

　　為了避免柵極上(A與B節(jié)點)共模電壓與差模電壓間產(chǎn)生任何反向交互作用，在伺服環(huán)內(nèi)合適地方應插入隔離器，將它放置在偏流檢測器與積分器之間能極大地簡化電路，因為積分器現(xiàn)在可將偏置電壓用作電源。考慮到誤差信號的雙極性，需要兩個光耦合器(U1、U2)，一個用作C3的充電，而另一個用作它的放電。它們都在低電流(＜1mA)工作。除了隔離的主要任務，它們還起到其它幾個作用：首先掩蓋了誤差信號的微小偏差；其次減少了任何光隔離器在極低電流下的傳輸；最后，U1是通過R11供電的，同時受到LED D3的限制，使T3和T6的VCE接近于T4和T5的同一電平，防止了U1和U2同時通導。

　　積分器

　　MOSFET的偏壓視實際使用的管子而定，通常在2V至10V間變化。為了應對這一范圍，最終確定圖1 所示的自動拓撲結(jié)構(gòu)。積分器采用積分并聯(lián)穩(wěn)壓器，不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且有較高的精度，還顯示出足夠低(<2Ω)的動態(tài)輸出阻抗，能滿足來自驅(qū)動級AC電流的要求。為了排除高頻處的交互作用，積分電容C3的取值應使伺服環(huán)的單位增益頻率低于音頻譜。通常在1Hz與10Hz之間，具體數(shù)值取決于光耦合器的傳輸比，D4的作用是在管子截止期間讓C3放電，從而保護T7的柵極，想要可靠地工作；積分器輸入端低漏電是至關(guān)重要的，因此D4應避免光照。穩(wěn)壓二級管D5額定值為最大可能偏壓加上少量的余量，以適應特定設(shè)計的要求。倘若某個元件發(fā)生故障，或加以極端的測試信號，該二級管能保護輸出級免受過大共模電流的損害。